悬架特性对操稳性能影响的分析方法探讨

神奇底盘技术：解析悬挂系统与操控性能的关系在汽车领域，底盘技术一直是制造商们争相探索和创新的领域之一。

而在底盘技术中，悬挂系统被认为是决定汽车操控性能的关键因素之一。

悬挂系统的设计直接影响着车辆的操控稳定性、舒适性以及行驶能力。

因此，研究和改善悬挂系统对于提升汽车整体性能至关重要。

悬挂系统是汽车底盘中起到连接车身和车轮的桥梁作用的重要组成部分。

它的作用是吸收和减轻车轮与地面之间的冲击力，保证车身平稳运行。

通过悬挂系统，车身可以保持相对平稳的姿态，提供更好的操控性能和乘坐舒适性。

首先，悬挂系统对于操控性能的影响主要体现在悬挂刚度、减振器和传输机构方面。

悬挂刚度决定着车辆在行驶过程中的侧倾程度和姿态稳定性。

适当增大悬挂刚度可以提高车辆的悬挂稳定性和操控响应，但过大的刚度也会使得车辆在行驶过程中对路面的反馈过于敏感，降低乘坐舒适性。

减振器则起到了阻尼的作用，通过控制车轮与车身之间的相对运动，有效减震并提高车辆的操控性能。

传输机构则是将车身姿态变化传递到车轮上，并对车辆的动态特性进行调整。

其次，悬挂系统的类型也会对操控性能产生重要影响。

最常见的悬挂系统类型包括独立悬挂和非独立悬挂。

独立悬挂系统将每个车轮间的运动相互分离，能够更好地适应不同路况下的行驶需求。

独立悬挂系统可以使车轮独立地对路面上的不平进行反应，提高车辆的操控性能和路面附着力。

非独立悬挂系统虽然相对简单，但在操控性能上略有不足，尤其是在高速行驶和复杂路况下。

此外，悬挂系统与汽车操纵系统之间的协调配合也是关键。

悬挂系统需要与转向系统、刹车系统等其他底盘组件紧密配合，以实现车辆在转向、刹车等操作过程中的稳定性和响应性。

只有当悬挂系统与操纵系统协调一致时，汽车才能具备较好的操控性能。

尽管悬挂系统与操控性能的关系紧密，但完美的悬挂系统并不存在。

这是因为不同的车辆在使用环境、用途以及消费者需求等方面存在差异。

例如，对于运动型汽车来说，悬挂系统需要更大的刚度和响应度，以提供更好的操控性能和悬挂稳定性。

收稿日期:20010301作者简介:李军(1969-),男,河北邢台人,工程师,从事兵器系统仿真分析研究.文章编号:10094687(2001)04002404汽车悬架参数对操纵稳定性影响的仿真分析研究李　军1,　孟　红1,　张洪康1,　谷中丽2(1.中国兵器工业系统工程研究所,北京　100089, 2.北京理工大学车辆与交通工程学院,北京　100081)摘　要:应用机械系统分析软件ADAMS ,建立整车多刚体系统模型,进行了整车动力学的仿真分析,研究了悬架几何参数对汽车稳态转向特性的影响.关键词:汽车;悬架;动力学;仿真分析中图分类号:U463133 文献标识码:A1　ADAMS 软件简介ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System )软件是美国MD (Mechanical Dynamics Inc.)公司开发的机械系统分析软件,它采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,可以对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线.ADAMS 软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等.2　模型的建立[1]图1　整车多刚体系统模型本文建立的整车多刚体系统模型如图1所示,包括双横臂式前独立悬架多刚体系统模型、循环球式转向机和前置转向梯形机构多刚体系统模型、斜置臂式后悬架多刚体系统模型、轮胎模型和地面谱等.前悬架和转向机构包括上横臂、下横臂、主销、转向节、转向拉杆、转向摇臂、空摇臂、转向横拉杆、转向轴、转向机、方向盘、车轮等23个物体,包括主销长度、主销内倾角、主销后倾角、上横臂长度、下横臂长度、上下横臂在汽车横向平面的倾角、上下横臂轴的水平斜置角、弹簧长度等11个变量参数,包2001年第4期车辆与动力技术Vehicle &Power Technology 总第84期括回转副、球副、万向节副、圆柱副、耦合副、固定副等36个约束副.后悬架包括车身、后控制臂、车轮等5个物体,4个回转副约束及两个加在后车轮上的驱动力矩.轮胎模型采用ADAMS 软件提供的UA 轮胎模型,轮胎的特性参数包括自由半径、胎冠半径、径向刚度、纵向滑移刚度、侧偏刚度、外倾刚度、滚动阻力系数、静摩擦系数、动摩擦系数等.在整车模型中,加上横向稳定杆和计及转向系刚度后,共有29个物体(包括地面)、40个约束副和1个加在方向盘上的运动学驱动.整个系统共有11个自由度,包括车身的6个自由度、前悬架左右横摆臂的2个转动自由度、后悬架左右斜置臂的2个转动自由度和转向系刚度1个自由度.3　悬架几何参数对汽车操纵稳定性的影响[2-4]汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下,汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶,且当遭遇外界干扰时,汽车能抵抗干扰而保持稳.影响它的因素主要有汽车的质心位置、前后轮胎的侧偏刚度、前后悬架的刚度、前悬架导向机构的几何参数、前悬架主销的定位参数、后悬架结构参数、后轮胎外倾角和横向稳定杆刚度等.前轮主销定位参数主要包括主销后倾角和主销内倾角等.主销后倾角对汽车操纵稳定性的影响主要是通过“后倾拖距”使地面侧向力对轮胎产生一个回正力矩,该力矩产生一个与轮胎侧偏角相似的附加转向角,它与侧向力成正比,使汽车趋于增加不足转向,有利于改善汽车的稳态转向特性.主销内倾角对操纵稳定性的影响,主要也是回正力矩,它是在前轮转动时将车身抬高,由于系统位能的提高而产生的前轮回正力矩,它与侧向力无关.因此可以说,主销内倾主要在低速时起回正作用,“后倾拖距”主要在高速时起回正作用.前悬架导向机构的几何参数决定前轮定位参数的变化趋势和变化率.在车轮跳动时,外倾角的变化包括由车身侧倾产生的车轮外倾变化和由车轮相对车身的跳动而引起的外倾变化两个部分.在双横臂独立悬架中,前一种变化使车轮向车身侧倾的方向倾斜,即外倾角增大,结果使轮胎侧偏刚度变小,因而使整车不足转向效果加大;后一种变化取决于悬架上、下臂运动的几何关系,在双横臂结构中,往往是外倾角随弹簧压缩行程的增大而减小,这种变化与车身侧倾引起的外倾角变化相反,会产生过度转向趋势.后悬架结构参数对汽车操纵稳定性的影响,近似于前悬架的“干涉转向”.它是在汽车转向时,由于车身侧倾导致独立悬架的左右车轮相对车身的距离发生变化,外侧车轮上跳,与车身的距离缩短,内侧车轮下拉,与车身的距离加大.悬架的结构参数不同,车轮上下跳动时,车轮前束角的变化规律也必然会不同.轮胎是影响汽车操纵稳定性的一个重要因素,增大轮胎的载荷能力,特别是后轮胎的载荷能力,例如加大轮胎尺寸或提高层级,或者后轮由单胎改为双胎,都会改善汽车的稳态转向特性.改变后轮胎的外倾角,也可以改善汽车的操纵稳定性,这是因为后轮胎的负外倾角可以增加后轮胎的侧偏刚度,从而减小过多转向度.横向稳定杆常用来提高悬架的侧倾角刚度,或是调整前、后悬架侧倾角刚度的比值.在汽车转弯时,它可以防止车身产生很大的横向侧倾和横向角振动,以保证汽车具有良好的行驶稳定性.前悬架中采用较硬的横向稳定杆有助于提高汽车的不足转向性,并能改善・52・　第4期 李军等:汽车悬架参数对操纵稳定性影响的仿真分析研究汽车的蛇行行驶性能.4　实例仿真及试验验证某轻型越野车辆的原始参数为:汽车总质量为2010kg ,前轴荷为804kg ,后轴荷为1206kg ;前悬架为双横臂式独立悬架,前轮主销内倾角为10°,前轮主销后倾角为015°,前轮外倾角为1°,前悬架的侧倾角刚度为4714×106N ・mm/rad ;后悬架为斜置臂式独立悬架,后悬架斜置臂摆动轴线在汽车横向平面的倾角为0°(即摆动轴线水平),后轮外倾角为0°,后悬架的侧倾角刚度为10118×106N ・mm/rad.图2　原始参数下稳态响应的转向半径比值R/R 0曲线图2为原始参数下稳态转向特性的仿真及试验结果.其中,R 0为前轮转角一定、车速极低、侧向加速度接近零时的转向半径(m );R为一定车速下有一定侧向加速度时的转向半径(m );a y (m/s 2).由仿真结果可以看出:汽车在进行稳态响应的仿真分析过程中,随着汽车侧向加速度的增加,转向半径与原始半径的比值逐渐减小,即汽车的转向半径随侧向加速度的增加逐渐减小,因此,汽车具有过多转向特性.这主要是由于本越野车辆采用了发动机后置的布置形式,导致整车的质心位置过于偏后,而造成了该车的过多转向特性.试验结果为汽车在水平路面上,保持方向盘转角不变,逐渐提高车速而测得的曲线.由试验结果可以看出:仿真结果与试验结果的变化趋势基本相同,具体数值有差异的原因主要是模型中把悬架与车体间的橡胶衬套简化为刚性铰链.为了达到汽车质心前移的目的,一方面,对于一切能向前移动的零部件尽量向前移动;另一方面,对于质量较大的物体,采用轻质材料,例如变速箱壳体改用铝合金材料.这样,整车质心前移了56mm ,其稳态转向特性仿真结果见图3.图3　重心前移后稳态响应的转向半径 图4　悬架参数调整后稳态响应的比值R/R 0仿真曲线转向半径比值R/R 0仿真曲线由图3可以看出:质心前移后,汽车的稳态转向特性得到明显的改善,但还处于过多・62・ 车辆与动力技术 2001年　转向状态.为此,调整该车的悬架几何参数,前轮主销后倾角调整为6°,后悬架斜置臂摆动轴线在汽车横向平面的倾角为5°(即摆动轴线外侧低,内侧高),后轮外倾角为-1°,加装角刚度为9512×106N ・mm/rad 的前横向稳定杆,稳态转向特性仿真结果见图4.5　结　论①利用ADAMS 软件可以比较准确地进行汽车动力学的仿真分析.②汽车的质心位置是影响汽车操纵稳定性的重要因素.③优化悬架的几何参数可以改善汽车的操纵稳定性.参考文献:[1]　李　军.伞兵突击车悬架系统动力学及运动学仿真分析研究[D ].北京理工大学车辆与交通工程学院,2000.[2]　余志生.汽车理论[M ].北京:机械工业出版社,1990.[3]　张洪欣.汽车设计[M ].北京:机械工业出版社,1989.[4]　郭孔辉.汽车操纵动力学[M ].长春:吉林科学技术出版社,1991.R esearch of Automobile Suspension SystemsDynamics SimulationL I J un 1,　M EN G Hong 1,　ZHAN G Hong 2kang 1,　GU Zhong 2li 2(11China North System Engineering Institute ,Beijing 100089,China ; 2.School of Vehicle &Trans 2portation Engineering ,Beijing Institute of Technology ,Beijing 100081,China )Abstract :In this paper ,by applying the mechanical system simulation software ADAMS ,the full vehicle multi -body model was created ,and the vehicle dynamic simulation was carried out.In the mean time ,the effects of suspension geometric parameters on steady -state steering char 2acteristics were studied.K ey w ords :vehicle ;suspension ;dynamics ;simulation・72・　第4期 李军等:汽车悬架参数对操纵稳定性影响的仿真分析研究。

第1篇一、实验目的本实验旨在通过实际测试和数据分析，了解汽车悬架系统的特性参数，包括弹簧刚度、阻尼系数、悬挂行程等，并分析这些参数对汽车行驶性能的影响。

通过实验，我们可以优化悬架系统设计，提高汽车的舒适性和操控稳定性。

二、实验原理汽车悬架系统是连接车轮与车架的部件，其主要功能是吸收和缓解道路不平引起的冲击，保证车身平稳，提高乘坐舒适性。

悬架系统的特性参数主要包括弹簧刚度、阻尼系数和悬挂行程等。

1. 弹簧刚度（k）：弹簧刚度是指弹簧单位变形量所需的力。

刚度越大，弹簧越难以变形，对冲击的吸收能力越强。

2. 阻尼系数（c）：阻尼系数是指阻尼器吸收能量的能力。

阻尼系数越大，阻尼器吸收能量越多，车身振动越小。

3. 悬挂行程（x）：悬挂行程是指车轮跳动时，悬挂系统相对车架的位移。

三、实验设备1. 汽车悬架测试台2. 力传感器3. 位移传感器4. 数据采集系统5. 计算机及软件四、实验步骤1. 搭建实验平台：将汽车悬架系统固定在测试台上，确保测试过程中的稳定。

2. 安装传感器：将力传感器和位移传感器分别安装在弹簧和悬挂行程上，用于测量弹簧刚度和悬挂行程。

3. 测试弹簧刚度：在汽车静止状态下，逐渐施加力，记录力传感器输出的力值和位移传感器输出的位移值，利用胡克定律计算弹簧刚度。

4. 测试阻尼系数：在汽车静止状态下，施加一定的频率和振幅的振动，记录力传感器输出的力值和位移传感器输出的位移值，利用阻尼比公式计算阻尼系数。

5. 测试悬挂行程：在汽车静止状态下，逐渐增加车轮跳动高度，记录悬挂行程。

五、实验结果与分析1. 弹簧刚度：实验结果表明，汽车悬架系统的弹簧刚度在1.5×10^5 N/m左右，符合一般汽车悬架系统的设计要求。

2. 阻尼系数：实验结果表明，汽车悬架系统的阻尼系数在0.1左右，符合一般汽车悬架系统的设计要求。

3. 悬挂行程：实验结果表明，汽车悬架系统的悬挂行程在20cm左右，符合一般汽车悬架系统的设计要求。

AUTO PARTS I汽车零部件D时代汽车 基于操纵稳定性的表弗逊悬架特性探析谢乐敏厦门金龙联合汽车工业有限公司福建省厦门市361021摘要：本文主要是在悬架特性下对麦弗逊悬架硬点对于整车操作稳定性带来的影响进行分析。

本文首先按照微型车三维模型，通过A D A M S来建立相对应的系统，然后利用试验来找出定位参数影响偏大的硬点，这样才能够在响应方面建立回归模型，从而实现优化，这样就可以提升优化准确度，减少流程开发所需要的时间。

关键词：麦弗逊悬架；操纵稳定性；悬架特性；灵敏度分析在整车运动中，由于路面出现凹凸不平 的情况，就可能让轮胎与车身的相对位置出 现变化，进而改变车轮定位参数，影响整车 的操纵稳定性，所以，在悬架设计中，如何 做好参数的合理设计与选择，就成为汽车设 计的关键环节。

1方法与材料硬点直接将构件的空间位置关系定义，这是进行建模的关键，针对某车的三维模 型，对前悬架硬点进行测试[1]，具体见表1。

值得注意的是：为了提升仿真效率，在 建模之中，还需要简化模型。

表1悬架左侧硬点硬点X y Z驱动轴内点0-200230下臂前点-195-400193下臂外点0-593189下臂后点117-400205弹簧下点7-568392构件前点-299-400199构件后点221-400199離杆内点175-295249雖杆外点175-590237减震器说25-516688働位置0-8003002仿真与优化将悬架运动学的特性直接在车轮定位参数变化趋势上呈现。

基于多体动力学软件，通过上下轮的同步跳动，就可以对悬架跳动过程进行模拟，其跳动量为±50cm,仿真结果见下图2-5所示。

图2外傾角变化规律外倾角(°)-50-40-30-20-10 010 20 30 4050车轮跳动置(mm)图3后傾角变化规律主销后倾角(° >车轮跳动呈(mm)图4内倾角变化规律主销内倾角(e)-50-40-30-20-10 01020 30 4050车轮跳动置(mm)图5前束变化规律前束变化(°)1.5-50-40-30-20-10 010 20 304050车轮跳动量(mm>由图2可知：外倾角出现的变化，基本都属于负向斜率，并且在-0.7° -1.6°之间变化。

汽车底盘悬挂系统的操控性与稳定性分析汽车底盘悬挂系统是汽车重要的组成部分，对汽车的操控性和稳定性具有至关重要的影响。

本文将对汽车底盘悬挂系统的操控性与稳定性进行深入分析。

悬挂系统是汽车底盘的重要组成部分之一，悬挂系统的性能直接关系到车辆的操控性和稳定性。

而对于悬挂系统的要求正是在操控性与稳定性之间取得平衡。

在悬挂系统中，悬架结构、弹簧、减震器等组件的设计都会对汽车的操控性与稳定性产生影响。

首先，悬架结构是影响汽车操控性与稳定性的重要因素之一。

悬架结构的设计影响着汽车的悬挂特性，不同的悬架结构会导致不同的操控性表现。

例如，双横臂独立悬挂系统可以提供更好的悬挂性能，使得车辆在高速行驶时更加稳定，提升了操控性能。

而扭力梁式悬挂系统则相对简单，成本低廉，适用于一些普通家用车型，但相应的悬挂性能会有所牺牲，影响了操控性与稳定性。

其次，弹簧和减震器也是影响汽车操控性与稳定性的重要部件。

弹簧的硬度和减震器的阻尼调校直接关系到汽车的悬挂特性。

弹簧过硬会导致车辆在行驶时颠簸感增大，同时影响了车辆的操控性能；而弹簧过软则会导致车身高度变化大，影响了车辆的稳定性。

减震器的阻尼调校也非常重要，良好的减震器能够有效抑制车身的颠簸，提升了操控性和稳定性。

此外，悬挂系统的调校也对汽车的操控性和稳定性有着直接的影响。

在悬挂系统的调校中，悬挂高度、悬挂刚度、减震器的阻尼以及对车辆重心的调整等都会影响到汽车的操控性和稳定性。

一个合理的悬挂系统调校能够使车辆更好地抓地力，提高转弯时的稳定性，同时也能够提升车辆的操控性能。

综上所述，汽车底盘悬挂系统的操控性与稳定性是密不可分的。

悬挂系统的设计、弹簧和减震器的性能、以及悬挂系统的调校都是影响汽车操控性和稳定性的重要因素。

只有在这些因素得到合理的平衡的情况下，汽车才能具备良好的操控性和稳定性，从而为驾驶者提供更加安全和舒适的驾驶体验。

汽车制造商和设计者应该在设计悬挂系统时充分考虑这些因素，以提升汽车的整体性能，实现更高水平的操控性和稳定性。

悬架KC特性对操纵稳定性的影响随着汽车工业的发展，消费者对乘用车的性能越来越高，操纵稳定性作为汽车的基本性能之一，不仅仅体现在车辆的驾驶乐趣，更关系到车辆的行驶安全性，因此在乘用车设计开发过程中，操纵稳定性成为一项重要的整车性能指标，而汽车悬架的K&C特性则是影响这项关键指标的重要因素。

本文通过虚拟样机技术基于某款轿车分析前后悬架KC特性对于操纵稳定性的影响进行分析;标签：操纵稳定性;KC特性;虚拟样机随着国内汽车工业的发展，国内自主品牌汽车企业经过多年的经验积累，在汽车设计开发方面已从以往的逆向国外品牌汽车的模式逐步向正向开发模式发展。

在汽车的正向开发过程中，首先要求设计人员具备对整车的性能目标从上到下进行分解的能力，从整车级目标到子系统级目标再到零部件级目标;然后再从下到上进行设计开发。

因此，基于整车目标的子系级特性的优化分析研究在正向开发过程中扮演重要角色，也是提升国内自主品牌汽车性能品质的基本要求。

1.多体动力学模型MSCSoftware公司的多体动力学仿真软件ADAMS/car是目前功能较为强大的车辆动力学仿真软件，在ADAMS/car中自带有如悬架系统、转向系统、传动系统等子系统级常用模板，用户可基于模板根据需求进行建模。

本文分析的车辆前悬架采用麦弗逊形式，后悬架采用多连杆形式。

根据车辆悬架硬点坐标、衬套刚度、弹性件参数以及个零部件重量信息分别建立前、后悬架（图1、图2）以及整车的多体动力学模型（图3）。

模型中采用PAC2002模型进行仿真计算。

2.悬架KG特性仿真分别对前后悬架同向侧向力工况的仿真，通过改变关键衬套的刚度以以改变悬架KC特性，分别为前悬下摆臂前衬套y向刚度以及后悬下摆臂内侧衬套径向刚度，刚度值分别变化正负50%，对比KC特性变化，方案组合如下：前后悬架KC仿真结果如下：由于左右悬架对称，因此仅选取左侧悬架进行分析，侧向力指向车辆右侧为正，车轮指向车辆内侧时前束角为正。

悬架K C特性在底盘性能分析中的研究悬架系统是汽车底盘的重要组成部分，对于车辆的运动性能、操控性以及舒适性有着重要的影响。

因此，在汽车设计中，研究悬架系统的性能是非常重要的。

近年来，研究者们对于悬架系统的K C特性进行了深入探讨，并将其应用于底盘性能分析中。

悬架系统的K C特性是指在悬架系统中，悬架弹簧的刚度和悬架阻尼器的阻尼特性对于车辆的整体性能的影响。

其中，弹簧的刚度决定了车辆在经过障碍物等路况不良的路面上的回弹情况，而阻尼器则决定了车辆在运动中的稳定性和舒适性。

为了研究悬架系统的K C特性对底盘性能的影响，研究者们采用了多种方法进行实验和研究。

其中，通过建立数学模型和计算机仿真的方法，可以更加精确地分析不同参数的K C特性对车辆的性能产生的影响。

同时，实验室动态悬架试验台的应用也为研究悬架系统的性能提供了新的途径。

研究结果表明，在悬架系统的设计中，弹簧刚度和阻尼器阻尼应该同时被考虑，以获得最佳的底盘性能。

具体来说，通过提高弹簧刚度和降低阻尼器的阻尼，可以提高车辆的操控性和反应速度；而通过降低弹簧刚度和提高阻尼器的阻尼，则可以提高车辆的舒适性和稳定性。

除此之外，研究还发现，悬架系统的K C特性对车辆性能的影响还受到多种因素的影响，例如车体质量、车速、路面情况等。

因此，在实际的应用中，需要将这些因素考虑进去，进行多维度的综合分析。

总之，悬架系统的K C特性对车辆的底盘性能有着重要的影响，研究它的变化规律对于优化悬架设计具有十分重要的价值。

在未来的研究中，我们可以进一步深入挖掘K C特性对于车辆底盘性能的影响机理，为悬架系统的设计提供更加精准而全面的指导。

除了悬架系统的K C特性，底盘性能还与许多其他因素相关。

例如，轮胎的尺寸、轴距、重心位置、悬挂结构、弹性模量等都会对底盘性能产生影响。

因此，在悬架系统的设计中考虑到这些因素，进行全面的综合分析，才能获得最佳的底盘性能。

此外，底盘性能的评估也需要进行实际的路试测试。