典型独立悬架运动学特性对比与分析

典型独立悬架运动学特性对比与分析

悬吊运动学特征是随着车轮重量的变化而变化的一些悬吊参数，这与悬挂导向机构有关。这些参数的变化会导致车轮的地面固定性能和滚动趋势，从而影响车辆的动态、动态和动态于车辆。因此，我们希望这些参数的变化尽可能小。1各悬架运动学仿真建模常见的独立悬架导向机构简图如图1所示.在参考有关文献(1)设定各悬架的车轮行程同为250mm.(2)各悬架的下横臂或虚拟下横臂同为水平放置,转动轴线方向与x轴平行,y,z方向坐标相同,双横臂式悬架、四连杆式悬架的上横臂和五连杆式悬架的虚拟上横臂的转动轴线方向与x轴平行,在y方向坐标相同.(3)在满载平衡位置时,各悬架的车轮外倾角、车轮前束角,主销后倾角或虚拟主销后倾角相同,主销内倾角或虚拟主销内倾角及主销偏移距相同,以及车轮接地点坐标相同.作者利用Pro/Engineer对上述4种悬架进行了运动学仿真分析,仿真建模所用的各关键点坐标如表1所示.2不同独立悬架的结构参数随车轮行程s的变化特性影响悬架运动学特性的悬架结构参数主要有车轮外倾角β、车轮前束角δ、车轮侧滑量Δb和侧倾中心高度变化量Δh.下面将对不同独立悬架的这些结构参数随车轮行程s变化的规律进行比较.2.1上支点垂直方向乘子确定麦弗逊式悬架的下横臂布置对车轮外倾角、车轮侧滑量及侧倾中心高度的变化影响较大;转向横拉杆断开点的坐标对车轮前束角变化影响较大,对主销内倾角的影响一般,对主销后倾角的影响较小.受发动机舱高度限制,悬架上支点的位置不能太高.得到的上支点垂直方向坐标对悬架运动学特性的影响和仿真分析结果如图2、表2所示.考虑工程实际,取麦弗逊式悬架上支点垂直坐标为1400mm时的仿真结果作为对比数据.2.2双横臂转动轴线横向坐标的仿真分析双横臂式悬架的上、下横臂布置对车轮外倾角、车轮侧滑量及侧倾中心高度的变化影响较大;转向横拉杆断开点的坐标对车轮前束角的变化影响较大,对主销内倾角的影响一般,对主销后倾角的影响较小.双横臂式悬架多为不等长式,改变上横臂转动轴线的横向坐标可以改变上下横臂长度比.得到的上横臂转动轴线横向坐标对悬架运动学特性的影响和仿真分析结果如图3、表3所示.考虑工程实际,取上横臂转动轴线的横向坐标值为268.5mm时的仿真结果作为对比数据.2.3上横臂转动轴线横向坐标变化对悬架运动学特性的影响四连杆式悬架的结构参数对悬架运动学特性的影响与双横臂式大体相似.得到的上横臂转动轴线横向坐标变化对悬架运动学特性的影响和仿真分析结果如图4、表4所示.考虑工程实际,取上横臂转动轴线的横向坐标值为318.5mm时的仿真结果作为对比数据.2.4虚拟上横臂转动轴线横向坐标变化对悬架运动学特性的影响五连杆式悬架的结构参数对悬架运动学特性的影响与四连杆式悬架大体相似.但五连杆式悬架的C′,C″两点横向坐标值可小于四连杆式悬架的C点的值,故两者的运动学特性并不相同.仿真得到虚拟上横臂转动轴线横向坐标变化对悬架运动学特性的影响和仿真分析结果如图5、表5所示考虑工程实际,取虚拟上横臂转动轴线的横向坐标值为268.5mm时的仿真结果作为对比数据.3麦弗逊式悬架从结果中选定对比数据列表如表6所示.可以看出:(1)各悬架均可以通过优化获得小于1°的车轮外倾角变化量.其中五连杆式悬架最小,四连杆式和双横臂式悬架次之,麦弗逊式悬架再次.(2)各悬架均可以通过优化获得小于0.1°的车轮前束角变化量;各悬架均可以通过调整获得小于13mm的车轮侧滑变化量.其中双横臂式悬架最小,五连杆式和四连杆式悬架次之,麦弗逊式悬架再次.(3)双横臂式、五连杆式和四连杆式悬架均可以通过优化获得小于50mm的车身侧倾中心变化量.麦弗逊式悬架的车身侧倾中心变化量较大.(4)麦弗逊式悬架占用的横向空间较小,四连杆式悬架次之,五连杆式和双横臂式悬架再次.4不同形式悬架的运动学特性通过比较分析各悬架仿真结果,得到以下结论.(1)一般悬架运动学优化设计应满足:在车轮行程不大于250mm时,车轮外倾角变化量小于1°,车轮前束角变化量小于0.1°,车轮侧滑量小于1