上置扭桿式雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)特性分析

采用復(fù)數(shù)法分析了雙橫臂扭桿懸架的運(yùn)動(dòng)特性,并建立了整套設(shè)計(jì)計(jì)算方法,其中包括主銷內(nèi)傾角、車輪外傾角、輪距、懸架中心和側(cè)傾中心以及懸架剛度等參數(shù)隨車輪載荷變化的關(guān)系特性。

闡述了在整車裝調(diào)過(guò)程中確定空車高度的重要性?？哲嚫叨仁潜ＷC前輪定位正確性的前提,前輪定位參數(shù)變化量取決于懸架平衡位置,而空車高度對(duì)懸架平衡位置有重要影響。以bj1027a皮卡為例,指出對(duì)于裝有扭桿彈簧的獨(dú)立懸架車輛,其空車高度不僅影響整車姿態(tài)而且影響懸架的運(yùn)動(dòng)精度,而正確的空車高度可以保證車輛具有良好的行駛性能。

針對(duì)iveco前雙橫臂獨(dú)立懸架只按來(lái)圖加工的現(xiàn)狀,提出應(yīng)用catia對(duì)iveco前雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行逆向設(shè)計(jì),并應(yīng)用catia的dmu模塊對(duì)其進(jìn)行ridemotion,甚至在某些方面進(jìn)行一定優(yōu)化分析,從而提高對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)識(shí),進(jìn)一步提升自主開發(fā)能力。

汽車轉(zhuǎn)向和懸架系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車的重要部件,對(duì)整車行駛動(dòng)力學(xué)(如操縱穩(wěn)定性、行駛平順性等)有舉足輕重的影響。利用adams/view對(duì)雙橫臂式獨(dú)立懸架進(jìn)行建模仿真,研究分析汽車運(yùn)動(dòng)中懸架隨車輪跳動(dòng)時(shí)定位參教的變化規(guī)律,進(jìn)而對(duì)其參數(shù)的變化進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析總結(jié)懸架對(duì)汽車轉(zhuǎn)向的影響。

運(yùn)用空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)方法建立某皮卡車雙橫臂扭桿彈簧獨(dú)立懸架的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)力學(xué)分析給出其垂直線剛度的計(jì)算方法。同時(shí)還應(yīng)用adams軟件建立同種懸架的多體動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)雙橫臂扭桿彈簧獨(dú)立懸架垂直線剛度隨車輪上下擺動(dòng)的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析。采用兩種方法計(jì)算、仿真結(jié)果的一致性表明這兩種方法都是分析雙橫臂扭桿彈簧懸架垂直線剛度行之有效的方法,也說(shuō)明了文中所建的模型和提出的計(jì)算方法都是正確的。

文章針對(duì)雙橫臂獨(dú)立扭桿彈簧懸架的特點(diǎn),運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)的理論建立了某商務(wù)車獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型和仿真模型,基于遺傳算法開發(fā)了多目標(biāo)的優(yōu)化程序,通過(guò)adams/solver和外部程序的接口文件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸。將仿真結(jié)果與優(yōu)化前得到的仿真結(jié)果進(jìn)行了性能對(duì)比,結(jié)果表明優(yōu)化后的仿真結(jié)果有效地改善了懸架的性能,同時(shí)也說(shuō)明了該方法和傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法相比,這種方法提高了精度和效率。

介紹了根據(jù)整車參數(shù),在滿足懸架性能的基礎(chǔ)上,匹配設(shè)計(jì)懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)硬點(diǎn)的方法。以國(guó)內(nèi)一款正在研發(fā)的電動(dòng)小車為例,計(jì)算了與小車相匹配的雙橫臂獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)硬點(diǎn)位置坐標(biāo),在adams/car下建立了小車懸架模型,仿真結(jié)果表明初次匹配的懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)基本合理;并通過(guò)adams/insight,對(duì)懸架定位參數(shù)的影響因子進(jìn)行了分析,重新匹配計(jì)算了硬點(diǎn)坐標(biāo),仿真驗(yàn)證重新匹配的機(jī)構(gòu)更能滿足設(shè)計(jì)要求。研究結(jié)果為懸架設(shè)計(jì)的研究提供了參考。

采用虛擬樣機(jī)技術(shù),借助于adams軟件這個(gè)操作平臺(tái),針對(duì)某商務(wù)車前懸架建立了多體動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,從中獲得了隨車輪上下跳動(dòng)的懸架車輪定位參數(shù)的變化規(guī)律,這為汽車懸架系統(tǒng)開發(fā)提供了一種有效的手段。

在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了精確分析懸架受力、剛度和阻尼特性的基本公式,給出了按選定的偏頻和相對(duì)阻尼比確定扭桿剛度和減震器阻尼參數(shù)的設(shè)計(jì)步驟.以此為理論基礎(chǔ),開發(fā)出了簡(jiǎn)明實(shí)用的雙橫臂扭桿懸架系統(tǒng)剛度和阻尼參數(shù)非線性分析與設(shè)計(jì)軟件.

利用catia軟件對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體建模,并利用hypermesh軟件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析和剛、強(qiáng)度分析,同時(shí)結(jié)合對(duì)未來(lái)輕量化材料的探討,尋找雙橫臂懸架輕量化設(shè)計(jì)方法。

建立了某五軸載貨汽車雙扭桿雙橫臂懸架有限元模型,對(duì)各零部件之間連接關(guān)系進(jìn)行模擬,在此基礎(chǔ)上,對(duì)模型靜態(tài)剛度和強(qiáng)度特性進(jìn)行分析。計(jì)算結(jié)果與理論解和試驗(yàn)結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了該類型懸架有限元模型的正確性。

采用虛功原理、有限張量和矢量代數(shù)法計(jì)算雙橫臂扭桿懸架的剛度,應(yīng)用adams軟件驗(yàn)證數(shù)學(xué)方法計(jì)算的可行性?；陔S機(jī)振動(dòng)的方法分析輪胎動(dòng)載荷、懸架動(dòng)行程和舒適性3個(gè)性能指標(biāo),對(duì)扭桿設(shè)計(jì)的基本參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,減小實(shí)際行車中的懸架位移和撞擊限位塊頻率,測(cè)試效果明顯,為總布置設(shè)計(jì)提供精確的設(shè)計(jì)參數(shù)。

利用adams建立了某國(guó)產(chǎn)跑車的雙叉臂獨(dú)立懸架的虛擬樣機(jī)模型。在adams/car中針對(duì)該跑車懸架系統(tǒng)進(jìn)行仿真,研究懸架參數(shù)對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響并分析在路試過(guò)程中出現(xiàn)的操縱穩(wěn)定性較差、輪胎磨損嚴(yán)重等問(wèn)題的原因。通過(guò)優(yōu)化分析提出了懸架參數(shù)的改進(jìn)意見。

利用adams/car模塊建立大學(xué)生方程式賽車(fsae)雙橫臂獨(dú)立懸架仿真模型;對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,對(duì)表征懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)性能的參數(shù)進(jìn)行分析以確定優(yōu)化目標(biāo);利用adams/insight模塊通過(guò)設(shè)定設(shè)計(jì)變量、綜合目標(biāo)函數(shù)和約束條件進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì);根據(jù)優(yōu)化結(jié)果修改懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型,再次進(jìn)行仿真分析,并比較優(yōu)化前和優(yōu)化后懸架的綜合性能;仿真結(jié)果表明,優(yōu)化后的懸架綜合性能得到明顯提高,證明了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性和正確性。

按虛功原理完整導(dǎo)出精確分析雙橫臂扭桿彈簧懸架系統(tǒng)剛度與阻尼參數(shù)的基本公式,提出確定扭桿彈簧和減振器參數(shù)的新方法。給出按給定偏頻以及相對(duì)阻尼比來(lái)確定扭桿的剛度和減振器阻尼的設(shè)計(jì)步驟,并研制出簡(jiǎn)明實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。試驗(yàn)表明虛擬試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果基本一致。該方法已成功應(yīng)用于一種新型結(jié)構(gòu)線控轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動(dòng)燃料電池微型汽車的懸架系統(tǒng)開發(fā)。

運(yùn)用空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)方法建立某皮卡車雙橫臂扭桿彈簧獨(dú)立懸架的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)功能原理給出其垂直線剛度的計(jì)算方法。同時(shí)還應(yīng)用機(jī)械動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件adams建立同種懸架的多體動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)雙橫臂扭桿彈簧獨(dú)立懸架垂直線剛度隨車輪上下擺動(dòng)的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析。采用兩種方法計(jì)算、仿真結(jié)果的一致性表明這兩種方法都是分析雙橫臂扭桿彈簧懸架垂直線剛度行之有效的方法,也說(shuō)明了文中所建的模型和提出的計(jì)算方法都是正確的。

減少四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件的種類,簡(jiǎn)化整車結(jié)構(gòu),是降低其批量化制造成本的有效途徑。為此,在對(duì)懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,提出雙橫臂懸架-扭桿彈簧-電動(dòng)輪模塊化設(shè)計(jì)概念和一種零前束變化非轉(zhuǎn)向輪雙橫臂懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了前后懸架-電動(dòng)輪模塊的通用化,并成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)第一臺(tái)線控轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動(dòng)燃料電池微型汽車“春暉三號(hào)”底盤系統(tǒng)的開發(fā)。

研究某一轎車雙橫臂獨(dú)立懸架性能的優(yōu)化問(wèn)題,解決前輪定位參數(shù)在汽車行駛過(guò)程中變化過(guò)大而引起的輪胎磨損的加劇以及懸架性能的降低的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,在adams/car上建立了車雙橫臂獨(dú)立懸架的動(dòng)力學(xué)模型,運(yùn)用insight模塊進(jìn)行靈敏度分析,選取靈敏度較大的硬點(diǎn)參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量,建立車輪定位參數(shù)在輪跳過(guò)程中的最大變化量的響應(yīng)面近似模型。然后運(yùn)用差分進(jìn)化算法與非支配遺傳算法的混合多目標(biāo)算法(簡(jiǎn)稱de-nsgaii算法)對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解。結(jié)果表明,優(yōu)化后的車輪定位參數(shù)在車輪跳動(dòng)過(guò)程中的變化量明顯減小,懸架的性能得到改善,為懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

本文運(yùn)用pastran/nastran軟件,建立了一雙橫臂式扭桿懸架的焊接總成的有限元法計(jì)算模型,與試驗(yàn)比較并驗(yàn)證后,利用前懸架多剛體動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果,對(duì)幾種典型工況進(jìn)行了分析和計(jì)算,得到了焊接總成的應(yīng)力分布規(guī)律,歸納了焊接總成的強(qiáng)度控制工況,并提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

根據(jù)某汽車雙橫臂前懸架硬點(diǎn)坐標(biāo)等參數(shù),應(yīng)用adams/car建立該懸架虛擬樣機(jī)模型,并對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行車輪跳動(dòng)仿真分析,模擬車輪跳動(dòng)對(duì)雙橫臂懸架前輪定位參數(shù)的影響,得出相應(yīng)參數(shù)的變化規(guī)律曲線.根據(jù)仿真試驗(yàn)結(jié)果和相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)要求,對(duì)該懸架的部分硬點(diǎn)位置及懸架特性參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,使懸架的綜合性能達(dá)到最佳.結(jié)果表明,所做的優(yōu)化設(shè)計(jì)有效,改善了懸架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性.

綜合國(guó)內(nèi)外資料，探討了雙精管扭桿懸架設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的國(guó)截面直扭桿的設(shè)計(jì)方法和雙向筒式減振器參數(shù)的初步確定，并用于某輕型客車前懸架的改進(jìn)設(shè)計(jì)，獲得了滿意的結(jié)果.

綜合國(guó)內(nèi)外資料,探討了雙橫臂扭桿懸架設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用的圓截面直扭桿的設(shè)計(jì)方法和雙向筒式減振器的參數(shù)的初步確定,并用于某輕型客車前懸架的改進(jìn)設(shè)計(jì),獲得了滿意的結(jié)果。