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1绪论1.1引言随着社会的不断发展进步和人们生活水平的不断提高，自20世纪80年代以来，汽车作为不可缺少的交通工具，在交通运输领域和人民日常生活中的地位日益突出。
国内、国际汽车市场的竞争空前激烈。
用户对汽车安全性、行驶平顺性、操纵稳定性、乘坐舒适性的要求越来越高。
然而，汽车本身是一个复杂的多体系统集合，外界载荷的作用复杂多变，人、车、环境三位一体的相互作用，致使汽车动力学模型的建立、分祈、求解始终是一个难题。
基于传统的解决方法，需经过反复的样车试制、道路模拟试验和整车性能试验。
如此，不仅需花费大量的人力、物力、财力和漫长的时间。
而且有些试验由于存在危险性而难以进行。
ADAMS软件采用虚拟样机模拟技术，为上述问题提供了一种较好的解决方案。
虚拟样机模拟技术可以用于指导和修正设计，按照并行工程的概念组织产品设计和生产，从而在真正意义上实现整车系统优化设计。
数字化虚拟样机技术是缩短车辆研发周期、降低开发成本、提高产品设计和制造质量的重要途径。
随着虚拟产品开发、虚拟制造技术的逐渐成熟，计算机仿真技术得到了广泛的应用。
系统运动学／动力学仿真是数字化虚拟样机的核心和关键技术。
为了降低产品开发风险，在样车制造出来之前利用数字化样机对车辆的动力学性能进行计算机仿真分析和参数优化显得十分必要。
1.2虚拟样机技术简介虚拟样机技术(Virtual prototyping technology)是一种在产品设计开发过程中，将分散的零部件设计和分析技术(指在某单一系统中零部件的CAD和FEA技术)揉和在一起，在计算机上建造出产品的整体模型，并针对该产品在投入使用后的各种工况进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进产品设计、提高产品性能的新技术。
它从分析解决产品整体性能及其相关问题的角度出发，较好地解决了传统设计与制造过程的弊端。
在该技术中，工程设计人员可以直接利用CAD系统所提供的各零部件的物理信息及其几何信息，在计算机上定义零部件间的连接关系并对机械系统进行虚拟装配，从而获得机械系统的虚拟样机：使用系统仿真软件在各种虚拟环境中真实地模拟系统的运动，并对其在各种工况下的运动和受力情况进行仿真分析，观察并试验各组成部件的相互运动情况：可以在计算机上方便地修改设计缺陷，仿真并试验不同的设计方案：对整个系统进行不断改进，直至获得最优设计方案以后，再制做物理样机。
橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究发表时间：2017-10-12T11:24:39.920Z 来源：《建筑科技》2017年9期作者：王湾湾于保硕宋坤昊[导读] 装配合适的橡胶衬套有助于车身灵敏度的提高、车身靭性的加强、车身异响的消弱等，即对整车性能综合分析研究具有重要的作用。
河北御捷车业有限公司河北邢台 054800 摘要：橡胶衬套的防振性能主耍和装配出现松矿、自身破裂老化等有关，非正常的橡胶衬套将直接导致错误的轮胎定位，致使异常的轮胎磨损，甚至在某些位置与车架直接接触后引起异响，装配合适的橡胶衬套有助于车身灵敏度的提高、车身靭性的加强、车身异响的消弱等，即对整车性能综合分析研究具有重要的作用。
关键词：橡胶衬套；悬架弹性；整车转向特性；影响研究 1研究背景及意义 1.1研究背景橡胶工业从1839年美国人-固特异发明硫化法至今已170多年,期间,英国人邓禄普在1887年发明了充气橡胶轮胎,成为推动橡胶工业发展的重要基石⑴;相应的其它橡胶部件也陆续被大量应用到了机械工业产品中,尤其是各种交通工具如航空器､轨道车辆､及地面车辆等,主要应用目的是防振｡工业上的防振檢胶最早出现在1932年,金屈与橡胶的粘结强度和可靠度在当吋已达到非常成功的水准｡以1937年以后的F丨本为例,防振橡胶首先被应)H到了螺旋菜飞机的发动机支架上,之后随着在战期积絮起来的橡胶防振技术,于1946年､1947年分别被应用到了卡车､公共汽车上,1951年以后又被应用到机车车辆的转向架上,1955年以后日本轿车工业步入正轨后,防振橡胶真正被得到极大应用[2]｡我国的橡胶工业在1949年后迅速发展,特别是改革开放进入21世纪后,橡胶部件的产量已步入世界生产大国之列｡ 2车用防振橡胶部件的构成与应用防振的本质是减少或消除源振动,但又不可能完全消除,必须考虑采用其他振动控制措施,即使用各种防振部件,特别是防振橡胶部件,包括NR天然胶以及PUR聚氨酷等弹性材料都可作为车用的防振橡胶｡其选用原则一般是:发动机悬置或悬架衬套等使用天然胶､顺丁或丁苯胶;耐油性零部件如油管支架等使用丁腈胶;耐候性零部件如球销衬套等使用氯丁胶;有耐热性要求的排气消声管吊耳等使用三元乙丙胶;阻尼性要求大的使用丁基胶;减震器支架等一般使用聚氨醋｡车用防振橡胶部件在实际使用时通常是带有刚性圈的零件,起到连接与支撑作用,同时也会影响防振檢胶的减振性能｡对于车用防振檢胶中的刚性圈,使用的主要材料有 招合金､合金钢或工程塑料等｡以工程塑料为例,其材料特点是:一定的聚合特性､强度与硬度低､密度小､温度依赖性较强,相应原材料在使用吋一般需加入固化物和填充材料,例如将20%¯40%的玻璃纤维加到常用的PA66塑料中,主要用在如悬架衬套和副车架支撑等的外刚性圈上,本文将要研究的麦弗逊悬架舒适性橡胶衬套使用的正是此种材料｡具有较小密度的铅合金在车辆中使用广泛,常用结构为热乱或冷乳类的冲压板材､冷拔管材､铸造或锻压件等｡ 3橡胶衬套刚度对悬架运动学特性的影响运用ADAMS/CAR分析不同衬套刚度的悬架运动学特性,可知:当水平或垂直衬套刚度增加到两倍,或同时增加到两倍时,悬架系统的运动学特性基本上没有发生变化;当水平或者垂直衬套刚度增加到5倍,或者同时增加到5倍时,悬架系统的运动学特性的变化仍然很小。
基于虚拟样机技术的某轿车前悬架优化及操纵稳定性分析的开题报告一、选题背景随着汽车行业的快速发展，人们对汽车性能越来越高的要求也逐渐增加。
其中，操纵稳定性是汽车性能中最为重要的一个方面，对于车辆的驾驶感受和安全行驶至关重要。
因此，如何提高汽车操纵稳定性成为汽车工程领域的一个热门话题。
其中，轿车前悬架作为影响操纵稳定性的重要因素之一，其优化设计也是提高操纵稳定性的关键所在。
本文将基于虚拟样机技术对某轿车前悬架进行优化设计，并通过对操纵稳定性的分析来验证优化效果，为汽车工程领域的研究提供参考。
二、研究目的和意义本文旨在通过虚拟样机技术对某轿车前悬架进行优化设计，以提高车辆的操纵稳定性，并通过对优化后的车辆进行操纵稳定性分析，验证优化效果。
该研究意义在于：1. 提高轿车的操纵稳定性，增强车辆的安全性和驾驶感受，符合人们对汽车性能越来越高的要求。
2. 探索虚拟样机技术在汽车工程领域的应用，为汽车设计提供更加高效、精确的设计思路和方法。
3. 对汽车前悬架的优化设计和操纵稳定性的分析具有一定的参考价值，为轿车前悬架的改进和优化提供借鉴。
三、研究内容和方法1. 研究内容本研究主要包括以下内容：（1）对某轿车前悬架的分析及其现有问题的研究。
（2）建立某轿车前悬架的虚拟样机模型并进行仿真分析。
（3）基于仿真分析结果，优化某轿车前悬架的设计方案。
（4）验证优化效果，进行对比分析，并探究优化设计对操纵稳定性的影响。
2. 研究方法本研究将采用以下方法：（1）文献综述：对轿车前悬架的设计理论和现有问题进行总结和归纳。
（2）建模与仿真：借助虚拟样机技术，建立某轿车前悬架的虚拟模型，并进行仿真分析。
（3）优化设计：基于仿真分析结果，提出某轿车前悬架的优化设计方案。
（4）操纵稳定性分析：对某轿车优化前后的操纵稳定性进行分析，探究优化效果的影响。
四、预期结果通过本研究，预期得到以下结果：1. 建立某轿车前悬架的虚拟样机模型，能够更加直观地观测悬架的运动状态和行驶性能。
基于虚拟样机的空气弹簧悬架轿车行驶平顺性研究-空气弹簧悬架系统是一种采用空气弹簧代替螺旋弹簧的变刚度悬架系统。
空气弹簧的基本刚度特性呈现为中间段较低，两端随着行程的增大而逐渐增加的特点。
早期空气弹簧主要应用于载重汽车和客车上，20 世纪以来，随着人们对汽车行驶性能要求的提高，轿车也开始逐渐应用空气悬架系统，以改善汽车的乘坐舒适性。
本文首先结合台架试验得到的空气弹簧刚度特性曲线，在多体动力学软件ADAMS/Car 中建立空气弹簧悬架整车动力学模型。
然后在ADAMS/Car Ride 中搭建汽车行驶平顺性仿真实验台，并进行随机路面下平顺性仿真试验。
最后根据ISO2631 平顺性评价方法，对空气弹簧悬架系统轿车座椅各轴向响应进行时域和频域分析，并与相同激励下的旋弹簧悬架汽车响应量进行对比，验证空气弹簧对汽车平顺性的提高。
1 整车动力学仿真模型的建立1.1 空气弹簧悬架子系统建立空气弹簧的主体是橡胶气囊，还包括底座、上盖板等部件。
空气弹簧的基本刚度特性可以根据需要设计成理想的反s形式。
在正常行车挠度范围内空气弹簧刚度特性接近于线性，当空气弹簧变形量超过正常行车挠度范围时，空气弹簧表现出非线性。
1.2 其他子系统建立在ADAMS/Car Template 模块中，建立配有通讯器的转向系统、车身、轮胎、发动机及人-座椅模型，其中人-座椅模型由刚性球，弹性元件及阻尼元件组成。
1.3 整车动力学仿真模型的搭建在ADAMS/Car Standard 界面中，将各个文件的子系统与ADAMS/Car Ride 平顺性实验台_ARIDE_FOUR_POST_TESTRIG 结合，建立空气弹簧悬架整车动力学仿真模型，如图 5 所示。
另外，为了将空气弹簧悬架汽车与螺旋弹簧悬架汽车平顺性进行对比分析，采用相同的建模方法搭建螺旋弹簧悬架整车动力学仿真模型。
2 汽车平顺性评价方法由于人体对不同振动频率、不同输入点以及不同轴向振动的敏感程度不同，因此在对汽车行驶平顺性进行评价时要充分考虑这些因素的影响。
基于虚拟技术对悬架进行检验测试的研究摘要：基于已经建立的振动力学模型和汽车悬架的运动方程，我们分析并且提出了悬架的性能评价指标，同时建立测量悬架性能的一种新的方法。
利用虚拟样机技术，我们开发了对于所有汽车悬架都适用的一种新的检测系统。
它采用的是一种PC—DAQ的方案。
在原有悬架测试系统台架的基础上，我们需要在台架上安装一些必要的传感器，还需要个人电脑和虚拟的软件。
这样的汽车悬架测试系统就建立了。
我们可以用它来计算悬架的吸收率，振动频率，物理差异和相应的振动波形等。
它同时为悬架的综合性能和故障诊断提供依据。
事实证明该模型是正确和可行的，测试系统是准确，可靠的。
关键词：车辆工程；汽车悬架；性能检测；测试系统；虚拟样机A STUDY ON THE TESTING AND TESTING SYSTEM OF VEHICLE SUSPENSIONS PERFORMANCE BASEDON VIRTUAL INSTRUMENTGao Xiaodong1 Huang Lan2(School of Automotive Engineering, Xihua University) Abstract：On the basis of the vibration mechanical model and themotion equation of automobile suspension built,we analyse andpropose a performance evaluation index of the suspension,and establish a new testing method for measuring the suspensionperformance．Using the virtual instrument technology,We develop all automobile suspension performance testing system．It adopts the PC—DAQ scheme．On the basis of the original excitation suspension performance testing table we equip the table with somenecessary sensors，the personal computer and virtul software．Then the automobile suspension performance testing system is built．We can use it to measure the absorb efficiency,the vibration frequency,the physic difference and the corresponding vibration waveform and so on．It also provides the foundation for the integrated estimation of the suspension performance and fault diagnosis．By testing cars in practice，we have proved that the model is accurate and feasible and the testing system is exact and credible．Keywords：automobile engineering；automobile suspension；performance testing；testing system；virtual instrument1. 引言悬架系统是转向系统的重要组成部分。
汽车悬架与橡胶衬套的设计机理及对于整车性能影响的研
究的开题报告
一、研究背景
汽车是现代社会常见的交通工具，而汽车的悬架系统是其重要的部件之一。
悬架系统可以控制汽车车身的振动和姿态，从而保证行驶的平稳性、舒适性和安全性。
悬
架系统中的橡胶衬套作为悬架系统的重要部分，也是车辆振动和噪声控制的关键部件
之一。
目前国内外学者已经在汽车悬架和橡胶衬套方面进行了很多研究，但是其中大多数是基于单一方面的研究，缺乏对其综合性能和相互关系的深入探究和研究。
因此，
对于汽车悬架与橡胶衬套的设计机理及对于整车性能影响的研究必须一步步深入。
二、研究目的
1. 分析汽车悬架和橡胶衬套的结构及其特点，了解其工作原理及原理机理；
2. 探究悬架系统及橡胶衬套对于整车性能的影响，包括悬挂、减震、车辆稳定性、舒适性等方面的影响；
3. 通过实验验证分析汽车悬架和橡胶衬套的设计机理及其对于整车性能影响，为优化悬架系统和橡胶衬套的设计提供具体的理论和实验依据。
三、研究内容及方案
1. 汽车悬架结构及橡胶衬套的特点和原理机理的研究；
2. 悬架系统和橡胶衬套对于整车性能的影响的研究，包括悬挂、减震、车辆稳定性、舒适性等方面；
3. 通过实验验证分析汽车悬架和橡胶衬套的设计机理及其对于整车性能影响。
四、预期成果
1. 对于汽车悬架和橡胶衬套的结构和特点、原理机理有深入的理解；
2. 初步掌握悬架系统和橡胶衬套对于整车性能的影响规律，包括悬挂、减震、车辆稳定性、舒适性等方面；
3. 实验验证分析得出汽车悬架和橡胶衬套的优化设计方案。
以上为本研究的开题报告，希望可以得到您的支持，有任何问题请及时沟通。
感谢！。
悬架衬套安装方向优化设计郭孔辉;吴利广;金凌鸽;郭耀华【摘要】基于ADAMS和iSIGHT软件,提出了对悬架衬套安装方向进行优化设计的方法及流程.通过调整悬架衬套安装方向来改变悬架导向杆系的受力,从而使悬架弹性运动学特性满足特定要求.以某一轿车麦弗逊前悬架为例,通过优化前、后结果的对比分析可知,采用优化后的衬套安装方向,悬架弹性运动学特性参数得到改善,验证了 .该优化方法的有效性.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】4页(P1-3,7)【关键词】悬架衬套;安装方向;刚体模型;优化设计【作者】郭孔辉;吴利广;金凌鸽;郭耀华【作者单位】吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室;吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室;吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室;吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】U463.831 前言悬架运动学描述车轮定位参数与车轮跳动量之间的关系；悬架弹性运动学描述在轮胎和路面之间的力和力矩作用下，由于衬套和底盘各部件等变形引起的车轮定位参数的变化，二者统称为悬架运动学与弹性运动学。
车辆悬架设计中，大量采用橡胶衬套等柔性连接可获得所需要的悬架弹性运动学特性。
橡胶材料的各向异性，使橡胶衬套在不同方向上的力学特性各不相同，从而实现汽车不同方向上特性的要求。
衬套的安装方向同样可以影响悬架的性能，不同的衬套安装方向可以使悬架获得不同的特性。
本文从悬架弹性运动学角度出发，以某一轿车麦弗逊前悬架为例，研究了衬套安装方向的优化设计方法及流程，以及如何通过调整衬套安装方向来获得良好的悬架弹性运动学特性。
2 悬架模型的建立与验证模型不考虑车辆的不对称性，所有硬点坐标都是对标车辆两侧对应部件关键点坐标的平均值，依次测出悬架各关键点的坐标，并通过试验测得衬套各个方向的刚度数据，利用特性文件输入到ADAMS模型中，建好的麦弗逊悬架模型拓扑结构关系如图1所示。
图1 悬架拓扑结构图模型主要由转向节1、车轮2、转向横拉杆3、下控制臂4、双筒式减振器5、螺旋弹簧6、限位块7以及橡胶衬套（其中，TopMount为减振器与车身连接的衬套，FrameFront为副车架前端与车身连接的衬套，FrameRear为副车架后端与车身连接的衬套，LcaFront为下摆臂前端与车身连接的衬套，LcaRear为下摆臂后端与车身连接的衬套）组成。
基于虚拟样机技术的悬架系统的建模仿真及优化的开题报告1.课题背景悬架系统作为汽车底盘系统的一个关键组成部分，对于汽车行驶稳定性、舒适性和安全性具有非常重要的影响。
如何提高悬架系统的性能，已经成为了汽车设计和制造领域的研究热点之一。
其中，基于虚拟样机技术的悬架系统建模仿真及优化技术，成为了实现悬架系统精确建模、快速仿真以及有效优化的一种重要手段。
本课题旨在通过建立基于虚拟样机技术的悬架系统模型和仿真平台，探究悬架系统的优化设计方法，提高汽车行驶的稳定性和舒适性。
2.研究内容本课题主要包括以下几个方面的内容：（1）悬架系统的建模：通过对悬架系统结构的分析，建立汽车悬架系统的静态和动态模型。
其中，包括车轮与地面接触的纵向和横向运动学模型、悬架弹性刚度与减震器阻尼特性模型、悬架系统的惯性特性模型等。
（2）悬架系统的仿真：利用多体动力学仿真软件，对建立的悬架系统模型进行验证和仿真。
通过对不同驾驶工况下的悬架系统运动状态和悬架系统性能参数的分析比较，探究悬架系统的性能表现，并寻找悬架系统的设计优化方向。
（3）悬架系统的优化：在仿真结果的基础上，通过参数调整和结构优化等手段，针对不同驾驶工况下的悬架系统性能指标进行优化设计。
同时，通过仿真结果的反馈，不断调整优化方案，最终得到优化的悬架系统结构。
3.研究意义（1）本课题的研究成果可以为汽车制造企业提供优化汽车悬架系统性能的有效技术手段，同时提高汽车行驶的稳定性、舒适性及安全性。
（2）本课题的研究成果可以推动基于虚拟样机技术在汽车工程领域的应用和发展，提高汽车设计与制造的效率和成本控制能力，促进汽车工程技术的进步。
4.研究方法（1）文献调研。
通过查阅国内外相关文献，了解悬架系统建模研究的现状和发展，确定研究的方向和目标。
（2）建立悬架系统模型。
利用悬架结构学理论、多体动力学理论建立汽车悬架系统的静态和动态模型，包括车轮与地面接触的纵向和横向运动学模型、悬架弹性刚度与减震器阻尼特性模型、悬架系统的惯性特性模型等。
DOI牶牨牥牣牨牫牪牪牴牤j牣cn ki牣jd xb gxb牪牥牥牱牣牥牭牣牥牪牨第37卷 第5期吉林大学学报(工学版) Vol.37 No.5 2007年9月Journal o f Jilin Unive rsity(Engineering and Technolo gy Edition) S ept.2007用虚拟样机方法分析悬架衬套弹性对整车转向特性的影响杨树凯,宋传学,安晓娟,蔡章林(吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,长春130022)摘 要:对汽车悬架衬套弹性变形影响整车转向特性的机理给出了直观的数学解释。
为改善某轻型客车存在不足转向量过大的问题,采用虚拟样机方法并结合实车试验验证,实现了传统方法难以做到的衬套弹性影响悬架和整车多体动力学特性的模拟计算与分析。
提出并分析了用调整前、后悬架不同处衬套刚度特性来改善原车的不同方案。
结果表明,加大前悬架上、下A臂前侧橡胶衬套刚度对减小原车的不足转向量有利,但悬架刚度增大较多,影响平顺性;适度减小后悬架托臂衬套刚度,对悬架刚度影响不大,可不同程度地减小原车的不足转向量,改善其转向特性。
关键词:车辆工程;悬架;橡胶衬套;虚拟样机;操纵稳定性中图分类号:U463.33 文献标识码:A 文章编号:1671-5497(2007)05-0994-06Analyzing effects of suspension bushing elasticityon vehicle yaw response character with virtual prototype methodYang Shu-kai,So ng Chuan-x ue,An Xiao-juan,Cai Zhang-lin(State K ey Laboratory o f Automobile D ynamic Simulation,J i lin Univ ersity,Changchun130022,China)A bstract:A m athematical explanation to the mechanism of the effect of the suspension bushing elastic defo rmatio n on the vehicle steady-state yaw response behavior w as offered.In o rder to im prov e the e xcessive understee ring problem in a light-duty passenger vehicle,sim ulation analyses of the effects of the bushing electricity on the vehicle suspension and the w hole vehicle dy namic behavior w ere realized by the method o f virtual pro toty pe com bining w ith the real vehicle pro to type testing.Measures to improve the vehicle perfo rmance,namely,the adjustments of the bushing elasticities in different loca tions of the front and rear suspensions,w ere proposed and their effectiveness w ere discussed.The results show that enhancing the stiffness o f the fro nt end bushing in the upper and low er A-arm of the fro nt suspensio n is beneficial to the reduction of the targ et vehicle unde rsteering,but it increase s greatly the suspension stiffness,w hich is harmful to the vehicle riding co mfort.Decreasing properly the bushing stiffness in the suppo rting arm o f the rear suspension w ithout m uch effect o n the w hole suspensio n stiffne ss can decrease the understeering of the target vehicle and improve its y aw behavio r. Key words:vehicle enginee ring;suspensio n;rubber bushing;virtual proto type;handling stability收稿日期:2006-08-02.基金项目:吉林省科技发展计划项目(20040332-2).作者简介:杨树凯(1975-),男,博士研究生.研究方向:汽车系统动力学.E-mail:yang.shu.kai@126.co m通讯联系人:宋传学(1959-),男,教授,博士生导师.研究方向:汽车系统动力学.E-mail:so ng chx@第5期杨树凯,等:用虚拟样机方法分析悬架衬套弹性对整车转向特性的影响 近年来,随着汽车悬架的高性能化发展,通过悬架橡胶衬套弹性特性改善整车性能倍受人们的关注[1,2]。
整车是多体系统,衬套作为其连接件,其弹性特性势必对整车性能尤其是操纵稳定性产生至关重要的影响[1],但由于整车多体系统的复杂性,揭示衬套弹性变形影响整车操纵稳定性的机理并非容易,目前很少有文献专门对此给出明确的解释。
本文将通过汽车双轨运动模型和二自由度微分方程对这一机理加以推导,给出直观的数学解释。
定量计算衬套刚度对整车操稳性产生的正面、负面影响可减少悬架与整车开发的盲目性、时间及费用,具有实际意义,但必须考虑整车模型的多体(多自由度)性、准确性和橡胶衬套的非线性特性,以往的手工或框图式编程难以完成这一工作。
近几年,虚拟样机技术(V PT )的突破性进展为这一问题提供了很好的解决方案[3-9]。
针对某轻型客车存在不足转向量过大的问题,本文利用多体动力学软件ADAM S /CA R 和CAD 软件UG 建立了110个自由度的整车虚拟样机,结合试验验证与分析,探讨了调整前、后悬架橡胶衬套刚度特性改善其操纵稳定性的不同方案及效果。
1 影响整车操纵稳定性的机理悬架橡胶衬套弹性变形对整车操纵稳定性影响的机理可从整车横向运动的双轨模型[10]加以分析。
图1为考虑束角变化的车辆双轨运动,其图1 考虑束角变化的车辆双轨运动Fig.1 Vehicle double rail model with toe influence中δl 、δr 为前悬架左、右车轮转向角,δofl 、δofr 、δorl 和δorr 分别为前、后悬架左、右车轮初始束角,δcl 、δcr 为后悬架运动和衬套弹性变形引起的左、右车轮束角的增量,α1l 、α1r 、α2l 、α2r 为前、后悬架左、右轮胎弹性侧偏角,所有角度均取逆时针方向为正。
汽车绕瞬心O ′以横摆角速度d ψ/d t 转动,前、后悬架的左、右轮瞬时速度矢量u 1l 、u 1r 、u 2l 、u 2r 与车辆纵轴线的夹角可由车辆坐标系纵轴ox 相对基础坐标系OX 轴的横摆角ψ和汽车质心侧偏角β表示为tan (+δl -δofl -α1l )=νsin β+a d ψd t νco s β-B f 2d ψd ttan (+δr +δofr -α1r )=νsin β+ad ψd t νco s β-B f2d ψd ttan (-δcl -δorl -α2l )=νsin β-bd ψd t νco s β-B r 2d ψd t tan (-δcr +δor r -α2r )=νsin β-b d ψd t νcos β-B r 2d ψd t (1)各角度即便是在大的侧向加速度下仍较小,且各项分母第二项较小,可忽略,因此式(1)可线性化为+δl -δofl -α1l =β+a νd ψd t +δr +δofr -α1r =β+a νd ψd t -δcl -δorl -α2l =β-b νd ψd t -δcr +δorr -α2r =β-b νd ψd t(2) 汽车质心瞬时曲率半径ρ=ν/d ψd t,前后悬架的左右轮胎平均弹性侧偏角α1、α2为α1=12(α1l +α1r )α2=12(α2l +α2r )(3)将式(3)代入式(2)并消去式(2)中的β可得ρ=L12(δcl +δcr )+12(δl+δr )-(α1-α2)(4)式中:分母的第一项(δcl +δcr )/2为后悬架运动或弹性变形产生的左右车轮束角增量的平均值。
本文所阐述的便是其中悬架弹性变形引起的束角增995吉林大学学报(工学版)第37卷量,这一增量是由连接悬架导向机构和车身的橡胶衬套在轮胎力作用下的弹性变形产生的。
可见,在汽车转弯运动时,如果后悬架衬套的弹性变形使得内侧车轮前束角δorl增加δcl,外侧车轮前束角δorr减小δcr,将使得(δcl+δcr)/2变大,从而使ρ变小,反之,ρ变大。
式(4)中分母的第二项(δl+δr)/2是前悬架左、右车轮的平均转向角,前悬架弹性变形也引起左、右车轮束角增量,本文在推导时分别把它们记入在δl、δr中,它们对ρ的影响类似于后悬架,感兴趣的读者可以把它们分开来推导。
式(4)中分母的第三项α1-α2反映的是轮胎弹性特性对ρ的影响,此非本文讨论的内容。
质心瞬时曲率半径ρ与整车的操稳性有直接关系。
为便于说明,将上述双轨模型简化为单轨模型,将整车看作具有绕z轴转动和沿y轴横向移动的二自由度(y,ψ)系统。
设m、I z分别为汽车总质量和绕z轴的转动惯量,前后轮胎侧偏刚度c1、c2取正值,δ为左、右轮平均转向角,系统矩阵形式的二阶微分方程[11]为m00I zd2yd t2d2ψd t2+c1+c2umu+ac1-bc2uac1-bc2ua2c1+b2c2ud yd tdψd x=c1ac1[δ](5) 研究系统稳态特性,则式(5)的二阶微分量为0,这样可推得K=(ρ/ρo-1)/u2。
