典型獨立懸架運動學特性對比與分析

懸吊運動學特征是隨著車輪重量的變化而變化的一些懸吊參數，這與懸掛導向機構有關。這些參數的變化會導致車輪的地面固定性能和滾動趨勢，從而影響車輛的動態、動態和動態于車輛。因此，我們希望這些參數的變化盡可能小。1各懸架運動學仿真建模常見的獨立懸架導向機構簡圖如圖1所示.在參考有關文獻(1)設定各懸架的車輪行程同為250mm.(2)各懸架的下橫臂或虛擬下橫臂同為水平放置,轉動軸線方向與x軸平行,y,z方向坐標相同,雙橫臂式懸架、四連桿式懸架的上橫臂和五連桿式懸架的虛擬上橫臂的轉動軸線方向與x軸平行,在y方向坐標相同.(3)在滿載平衡位置時,各懸架的車輪外傾角、車輪前束角,主銷后傾角或虛擬主銷后傾角相同,主銷內傾角或虛擬主銷內傾角及主銷偏移距相同,以及車輪接地點坐標相同.作者利用Pro/Engineer對上述4種懸架進行了運動學仿真分析,仿真建模所用的各關鍵點坐標如表1所示.2不同獨立懸架的結構參數隨車輪行程s的變化特性影響懸架運動學特性的懸架結構參數主要有車輪外傾角β、車輪前束角δ、車輪側滑量Δb和側傾中心高度變化量Δh.下面將對不同獨立懸架的這些結構參數隨車輪行程s變化的規律進行比較.2.1上支點垂直方向乘子確定麥弗遜式懸架的下橫臂布置對車輪外傾角、車輪側滑量及側傾中心高度的變化影響較大;轉向橫拉桿斷開點的坐標對車輪前束角變化影響較大,對主銷內傾角的影響一般,對主銷后傾角的影響較小.受發動機艙高度限制,懸架上支點的位置不能太高.得到的上支點垂直方向坐標對懸架運動學特性的影響和仿真分析結果如圖2、表2所示.考慮工程實際,取麥弗遜式懸架上支點垂直坐標為1400mm時的仿真結果作為對比數據.2.2雙橫臂轉動軸線橫向坐標的仿真分析雙橫臂式懸架的上、下橫臂布置對車輪外傾角、車輪側滑量及側傾中心高度的變化影響較大;轉向橫拉桿斷開點的坐標對車輪前束角的變化影響較大,對主銷內傾角的影響一般,對主銷后傾角的影響較小.雙橫臂式懸架多為不等長式,改變上橫臂轉動軸線的橫向坐標可以改變上下橫臂長度比.得到的上橫臂轉動軸線橫向坐標對懸架運動學特性的影響和仿真分析結果如圖3、表3所示.考慮工程實際,取上橫臂轉動軸線的橫向坐標值為268.5mm時的仿真結果作為對比數據.2.3上橫臂轉動軸線橫向坐標變化對懸架運動學特性的影響四連桿式懸架的結構參數對懸架運動學特性的影響與雙橫臂式大體相似.得到的上橫臂轉動軸線橫向坐標變化對懸架運動學特性的影響和仿真分析結果如圖4、表4所示.考慮工程實際,取上橫臂轉動軸線的橫向坐標值為318.5mm時的仿真結果作為對比數據.2.4虛擬上橫臂轉動軸線橫向坐標變化對懸架運動學特性的影響五連桿式懸架的結構參數對懸架運動學特性的影響與四連桿式懸架大體相似.但五連桿式懸架的C′,C″兩點橫向坐標值可小于四連桿式懸架的C點的值,故兩者的運動學特性并不相同.仿真得到虛擬上橫臂轉動軸線橫向坐標變化對懸架運動學特性的影響和仿真分析結果如圖5、表5所示考慮工程實際,取虛擬上橫臂轉動軸線的橫向坐標值為268.5mm時的仿真結果作為對比數據.3麥弗遜式懸架從結果中選定對比數據列表如表6所示.可以看出:(1)各懸架均可以通過優化獲得小于1°的車輪外傾角變化量.其中五連桿式懸架最小,四連桿式和雙橫臂式懸架次之,麥弗遜式懸架再次.(2)各懸架均可以通過優化獲得小于0.1°的車輪前束角變化量;各懸架均可以通過調整獲得小于13mm的車輪側滑變化量.其中雙橫臂式懸架最小,五連桿式和四連桿式懸架次之,麥弗遜式懸架再次.(3)雙橫臂式、五連桿式和四連桿式懸架均可以通過優化獲得小于50mm的車身側傾中心變化量.麥弗遜式懸架的車身側傾中心變化量較大.(4)麥弗遜式懸架占用的橫向空間較小,四連桿式懸架次之,五連桿式和雙橫臂式懸架再次.4不同形式懸架的運動學特性通過比較分析各懸架仿真結果,得到以下結論.(1)一般懸架運動學優化設計應滿足:在車輪行程不大于250mm時,車輪外傾角變化量小于1°,車輪前束角變化量小于0.1°,車輪側滑量小于1