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减震器下衬套刚度对后多连杆独立悬架性能影响分析刘新田石少亮黄虎赵礼辉王岩松郭辉摘要：根据某车型硬点参数,建立后多连杆独立悬架模型.运用多体动力学和悬架系统运动学理论,在车轮跳动和制动力两种工况下,分析并讨论减震器下橡胶衬套的轴向刚度、扭转刚度和径向刚度变化对车轮定位参数及悬架性能的影响.分析可知:减震器下橡胶衬套的轴向和径向刚度对车轮定位参数及悬架影响不大,但是扭转刚度对车轮定位参数和悬架性能影响较大.关键词：多连杆独立悬架;橡胶衬套;刚度;减震器分类号：TH116;U463.33文献标识码：A文章编号：1001-3997(2010)10-0099-02Influence of the button rubber bush stiffness of the damper on the multi-link independent suspension performanceLIU Xin-tian SHI Shao-liang HUANG Hu ZHOU Li-hui WANG Yan-songGUO Hui基金项目：上海市高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金资助项目(GJD-07021),上海高校特聘教授(东方学者)岗位计划资助,上海高校知识创新工程(085工程)建设项目资助(JZ0901)作者单位：刘新田（上海工程技术大学汽车工程学院,上海,201620;上海理工大学能源与动力工程学院,上海,200093）石少亮（上海工程技术大学汽车工程学院,上海,201620）黄虎（上海工程技术大学汽车工程学院,上海,201620）赵礼辉（上海工程技术大学汽车工程学院,上海,201620）王岩松（上海工程技术大学汽车工程学院,上海,201620）郭辉（上海工程技术大学汽车工程学院,上海,201620）参考文献：[1]余强,郑慕侨.汽车悬架控制技术的发展[J].汽车技术,1994(9):1～6[2]夏长高,李磊.多连杆式悬架运动特性分析与结构参数优化[J].施拉机与农用运输车,2007,34(6):39～42[3]杨树凯,宋传学等.多连杆悬架与双横臂悬架运动学和弹性运动学特性分析[J].汽车技术,2006(12):5～8[4]洪嘉振.计算多体系统动力学[M].北京:高等教育出版社,1999[5]秦洪武,刘军.多连杆式前悬架的转向定位参数仿真计算研究[J].机械设计与研究,2002,18(3):19～21[6]宋传学,蔡章.基于ADAMS/CAR的双横臂独立悬架建模与仿真[J].吉林大学学报,2004.34(4):554～558[7]吴庆鸣,梅华锋等.基于ADAMS的连杆机构多体动力学仿真研究[J].工程设计学报,2005,12(6):344～347。
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Adams/car的衬套刚度对悬架系统受力影响分析作者：肖全洪田巍巍来源：《大众汽车·学术版》2018年第12期摘要通过对双摆臂独立悬架理论力学模型分析，在Adams/car中建立轴承解耦式和球铰解耦式双摆臂独立悬架多体模型，首先按理论力学模型进行制动工况计算，再在Adams/car中建立多体模型，选取不同刚度衬套，对悬架系统进行制动工况静载分析，提取摆臂和支撑臂铰接点X方向（本文提及坐标均为整车坐标）的受力，对比两种不同悬架摆臂和支撑臂铰接点X方向的受力是否受衬套刚度的影响，总结这两种悬架结构受力特点和受力提取方法。
关键词悬架；衬套；Adams；静载前言悬架是现代汽车上的一个重要总成，它把車架和车轮弹性的连接起来。
其主要任务是在车轮和车架之间传递所有的力和力矩，缓和有路面不平传给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，隔离来自地面、轮胎输入的噪音，控制车轮的运动规律，以保证汽车具有需要的乘坐舒适性和操纵稳定性[1]。
悬架中大量使衬套，主要利用橡胶变形衰减汽车高速行驶的振动，以及减缓机构中难以避免的运动干涉[2]，由此可见衬套是悬架传递力和力矩路径中的必经之路，起着至关重要的作用。
本文以轴承解耦式双摆臂独立悬架系统和球铰解耦式双摆臂独立悬架系统为研究对象，首先按理论力学模型进行制动工况计算，再在Adams/car中建立多体模型，选取不同刚度衬套，对悬架系统进行制动工况静载分析，提取摆臂和支撑臂铰接点X方向（本文提及坐标均为整车坐标）的受力，对比两种不同悬架摆臂和支撑臂铰接点X方向的受力是否受衬套刚度的影响，总结这两种悬架结构受力特点和受力提取方法。
1 悬架结构说明轴承解耦式双摆臂独立悬架主要由弹性元件、阻尼元件、上摆臂、下摆臂、支撑臂、转向节车轮总成等组成，其结构和各部件之间的位置和连接关系如图1所示；支撑臂6和转向节轮边总成在F点连接，释放沿主销7的轴转动；上摆臂4和支撑臂6在A点（圆锥滚针轴承）连接，释放X轴方向的转动；下摆臂5与支撑臂6在B点（圆锥滚针轴承）连接，释放X轴方向的转动；上摆臂4与车架在C点（衬套）连接，下摆臂5与车架在D点（衬套）连接；这种悬架结构将车轮转向和跳动拆解为绕主销（F点）转动和绕轴承（A、B点）转动。
橡胶衬套刚度对悬架运动特性的影响分析摘要：论文通过ADAMS/insight分析了橡胶衬套对定位参数的灵敏度问题，为有针对性的设计衬套和悬架提供了依据。
关键词：橡胶衬套；悬架；ADAMS/insight在现代汽车的悬架导向机构连接处越来越多的使用了橡胶衬套，并且导向机构本身也采用了柔性较大的弹性体，大量研究表明，由这些构件形成的悬架系统综合力学特性对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性、制动性等均有显著影响。
因此很有必要研究橡胶衬套刚度对悬架弹性运动学规律的影响[1]。
1 灵敏度函数为有效对悬架性能进行分析，需研究悬架系统函数对设计变量的敏感度。
参数灵敏度是系统的参数变化对系统动态性能的影响程度[1][2][3]。
若系统函数可导，在连续系统中其一阶灵敏度系统函数可表示为：(1)式中：—系统函数；—设计变量，;n—设计变量个数。
2 橡胶衬套参数和灵敏度分析在悬架结构尺寸、轮胎参数确定的条件下，橡胶衬套刚度的变化直接导致车轮定位参数的波动[4]。
论文中试验件为控制臂和橡胶衬套总成4个，分别为前摆臂、后摆臂、上摆臂和纵臂，表4.1给出了各个橡胶衬套的外形尺寸和连接对象,表4.2列出了1~7#橡胶衬套各方向的刚度值。
以试验测得的悬架模型中橡胶衬套1~7#六个方向的刚度为设计变量，通过ADAMS/insight来研究它们对车轮定位参数的影响。
为了方便起见，在灵敏度分析时，我们用衬套刚度的比例因子来代替设计变量。
此处所谓的比例因子，就是把原衬套的刚度值看作“1”，衬套刚度值变化后变为原来的r倍。
各设计变量的灵敏度分析结果，如图1所示。
(a)外倾角影响因素(b) 前束角影响因素图1 灵敏度分析结果图1是衬套对悬架定位参数灵敏度分析结果，其中Effect指的是某处坐标值变化引起的某参数的变化与该参数原值的比值，在这个过程中其他因素认为取其平均值。
Effect的值能很好的表现坐标值在扰动时引起的特性参数变化的情况。
从图1可以看出，7#、1#、5#衬套对外倾角、前束的影响较大。
设计研究橡胶衬套刚度对悬架系统影响的研究雷雨成 李 峰 (同济大学)【摘要】 文章以橡胶衬套刚度试验为基础,利用有限元仿真计算多个方向的刚度,并借助ADAM S/CAR 研究了橡胶衬套刚度对悬架弹性运动学的影响。
通过研究,提出了一种精确计算异形橡胶衬套的悬架系统动力学方法与优化设计方法。
【主题词】 悬架 衬套 橡胶 汽车 在现代汽车的悬架导向机构联接处越来越多地使用了橡胶衬套,并且导向机构本身也采用了柔性较大的弹性体,大量研究表明,由这些构件形成的悬架系统综合力学特性对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性、制动性等均有显著影响。
因此,很有必要研究橡胶衬套刚度对悬架的弹性运动学规律的影响。
本文借助ADAMS/CAR 研究下摆臂与副车架连接衬套刚度对悬架弹性运动学的影响。
1 橡胶衬套刚度的计算图1是某车型的麦弗逊悬架(见图1),在悬架的构件之间连接有多个橡胶衬套,其中下摆臂与副车架连接的水平衬套和垂直衬套的尺寸见表1。
根据试验数据,可以得知下摆臂与副车架连接水平衬套、垂直衬套的径向刚度和轴向刚度。
在ADAMS/CAR 的仿真中,需要用到6个方向的刚度。
运用ABAQUS 软件,建立橡胶衬套的有限元模型,仿真计算出各个方向上的刚度值,见表2和表3。
2 橡胶衬套刚度对悬架系统的影响悬架运动学是描述车轮上下跳动时车轮定位参数的变化过程,悬架运动学仿真是悬架系统重要的仿真过程之一。
在ADAMS/CAR 模块内,建立麦弗逊前悬架的多刚体运动学分析模型,如图1所示。
收稿日期:2004-09-15图1 悬架模型图表1 下摆臂与副车架连接衬套的尺寸长度(mm )内径(mm )外径(mm )备注水平衬套439.612无孔垂直衬套201114有孔表2 下摆臂与副车架连接水平衬套刚度值刚度径向(N /mm )轴向(N /mm )弯曲(No m /rad )扭转(No m /rad )试验值8888500无无仿真值8776.2484.3193038155332注:杨氏模量E =1.2Mpa,泊松比μ=0.49表3 下摆臂与副车架连接垂直衬套刚度值刚度径向x (N /mm )径向y (N /mm )轴向z(N /mm )弯曲x (N ・m /rad )弯曲y (N ・m /rad )扭转z (N ・m /rad )试验值5501300300无无无仿真值567.621238.9310.4242834.486401.387350.7注:杨氏模量E =7.9Mpa,泊松比μ=0.49・03・上海汽车 2004111 设计研究在保持其它条件不变的情况下,改变下摆臂与副车架连接水平衬套和垂直衬套的刚度,比较刚度改变前后悬架系统运动学特性的变化,从而得出下臂连接衬套刚度影响悬架运动学特性的规律。
5.4 悬架弹性橡胶衬套特性与设计5.4.1研究意义1 研究的意义随着时代的发展，近年来对汽车的要求是乘坐舒适，高速，操纵稳定，豪华。
并且加紧研究解决有关公害、安全措施和噪音问题。
随着这些问题的研究解决，汽车上用的弹性件的种类逐年增加，现在据说已达几百种之多。
虽然防振橡胶的种类因汽车的车系、车型、车种以及因悬挂机构的不同而多少有些差异，但其有代表性的主要种类可归纳为如图5.4.1。
用橡胶作防振材料的主要理由如下。
1)橡胶的弹性模量与金属相比非常小，隔离振动的性能优越。
2)橡胶是不可压缩性的物质，泊松比为0.5。
能在应力与变形之间产生时间延迟，具有非线性的性质，适合作防振材料使用。
3)防振橡胶本身不会诱发固有振动，出现冲击性的谐振现象。
4)具有能自由选择形状的优点，可适当选择三方向的弹簧常数比。
5)容易和金属牢固地粘结在一起，可使防振橡胶本身体积小，重量轻，其支撑方法也很简单。
6)安装后完全不需要给油和保养。
7)橡胶弹簧可通过不同的配方和聚合物来选择其阻尼系数。
8)能在形状不变的情况下改变其弹簧常数；或者在弹簧常数不变的情况下改变其形状，这也是它的优点。
悬架系统承受车体重量，防止车轮上下振动传给车身，抑制簧下的不规则运动，传递动力、制动力和操纵时的侧向力等，从而保证汽车能够正常行使。
悬架可分为独立悬架和非独立悬架两个大类，而且每一类型中又有多种具体型式。
一般前悬架系统和操纵系统及发动机系统有密切关系，前悬架系统的布置会直接影响到乘坐舒适性和操纵稳定性。
近年来，在轿车独立悬架系统的设计开发过程中，采用刚度相对较小的弹簧来提高车辆的乘坐舒适性，就必然导致动行程过大等现象，从而直接影响到车辆的转向系统。
前悬架系统振动与车身晃动、路面冲击、车轮摆振等现象相关，为防止上述各种振动，车辆悬架系统中使用了许多防振橡胶。
橡胶衬套最初在车辆悬架系统中的大量使用，得益于其无需润滑，维修保养简单，可以校正车辆组装时的对准定向，修正各种误差等优点，得到广泛应用。
汽车悬架橡胶衬套刚度特性分析方法的研究邓小强;邓雄志;邱俊杰;邱万超【摘要】Based on the uniaxial,biaxial and surface tension test data of a vehicle suspension rubber bushing mate-rial, the authors get the parameters of the rubber material's Mooney-Rivlin constitutive model by using Abaqus soft-ware fitting. They use the constitutive model parameters to simulate and analyze the static elasticity of the test samples in order to verify the constitutive model accuracy. And then they use the constitutive model parameters, taking the rubber bushing stiffness features as the research parame ters, choose different element sizes and different grid types to carry out the simulation and calculation, and compare with the test values of bushing stiffness. Finally, the relevant conclusions are obtained.%基于某车型悬架橡胶衬套材料的单轴、等双轴、平面拉伸试验数据，利用Abaqus软件拟合得到橡胶材料的Mooney-Rivlin 本构模型参数，并运用本构模型参数对试验样件静弹性进行仿真分析，验证其本构模型的准确性。
橡胶衬套对汽车悬架系统NVH性能影响研究作者：李欣冉， 陈晓新， 王家恩， 汪明磊， LI Xin-ran， CHEN Xiao-xin， WANG Jia-en，WANG Ming-lei作者单位：合肥工业大学 机械与汽车工程学院,安徽 合肥,230009刊名：合肥工业大学学报（自然科学版）英文刊名：Journal of Hefei University of Technology(Natural Science)年，卷(期)：2012,35(5)被引用次数：1次1.陈辉,徐小军,陈剑,范习民基于LabVIEW的汽车NVH测试分析系统设计[期刊论文]-合肥工业大学学报(自然科学版) 2008(3)2.严刚,夏顺礼,张欢欢,赵彬,吴刚某纯电动汽车车内噪声试验分析与识别[期刊论文]-合肥工业大学学报(自然科学版) 2011(9)3.熊建强,黄菊花,廖群轮胎气压对汽车振动噪声的影响[期刊论文]-噪声与振动控制 2011(3)4.丁渭平车内低频噪声与悬架特性参数的定量关系[期刊论文]-噪声与振动控制 2006(5)5.高晋,宋传学橡胶衬套刚度对悬架特性的影响[期刊论文]-吉林大学学报（工学版） 2010(2)6.陈无畏,李欣冉,陈晓新,王磊车辆悬架中高频振动传递分析与橡胶衬套刚度优化[期刊论文]-农业机械学报2011(10)7.胡培龙,上官文斌汽车悬架橡胶衬套静刚度设计方法[期刊论文]-机械设计 2011(3)8.严济宽机械振动隔离技术 19859.GB/T 4970-1996,汽车平顺性随机输入行驶试验方法10.陈杰平,陈无畏,祝辉,朱茂飞基于Matlab/Simulink的随机路面建模与不平度仿真[期刊论文]-农业机械学报2010(3)1.曲莉范,申丹华,张帮琴微车转向器安装座套刚度分析与研究[期刊论文]-汽车零部件 2014(08)2.李程祎,左曙光,段向雷考虑转矩波动的电动汽车悬架NVH性能参数优化[期刊论文]-汽车工程 2013(04)3.岳明玥,周一丹,马改深度混合动力汽车NVH问题的研究进展[期刊论文]-机械设计与制造 2015(02)引用本文格式：李欣冉.陈晓新.王家恩.汪明磊.LI Xin-ran.CHEN Xiao-xin.WANG Jia-en.WANG Ming-lei橡胶衬套对汽车悬架系统NVH性能影响研究[期刊论文]-合肥工业大学学报（自然科学版） 2012(5)。
橡胶衬套对后扭梁悬架性能的影响分析作者：胡礼龚成斌陈正康王存杰胡少洪来源：《计算机辅助工程》2013年第03期摘要：在Adams/Car中建立后扭梁悬架模型，通过试验设计方法找出橡胶衬套各项刚度对悬架性能影响的贡献率，得出外倾角、前束角、悬架侧倾刚度及侧倾中心随衬套刚度的变化规律，最后选取影响悬架性能最大的刚度参数作为变量因子，对不同衬套刚度取不同的比例因子，通过Adams/Insight完成优化设计分析，并确定优化后的衬套刚度值.关键词：衬套；扭梁；动力学；优化分析中图分类号：U441.5； U444.18； TB115文献标志码：B0引言随着汽车技术的不断发展，人们对汽车的要求也逐步提高，不仅要有良好的操纵性和可靠性，还要有良好的舒适性.研究表明，使用橡胶衬套等柔性连接可以满足车辆减振降噪的需求，还可以获得良好的悬架运动学特性，从而使车辆的操纵性和舒适性得到提高.以后扭梁悬架为例，通过Adams/Car建立悬架模型，分析橡胶衬套对悬架性能的影响，利用Adams/Insight完成优化设计分析，找出优化后的衬套刚度值.1衬套刚度对悬架性能的影响分析1.1悬架模型的建立采用SolidWorks建立悬架的三维模型，通过Patran和MSC Nastran分析计算得到后扭梁的柔性体模型（mnf文件），然后按照零部件及整车试验数据在Adams/Car中建立后扭梁动力学仿真模型，见图1.按照汽车悬架设计理论，车轮外倾角和前束角在车轮上下跳动的过程中变化要尽量小，否则导致轮跳磨损加剧，还会影响整车转向性能不足.随着外倾角的增加，轮胎的侧向附着性能会降低，所以，外倾角的变化还同时影响汽车极限侧向加速度.若要保持高的极限性能，急速转弯行驶时承受大部分垂直载荷的外倾车轮应尽量垂直于地面，使轮胎胎面花纹与地面保持良好的接触.而悬架的侧倾刚度应该保证汽车在转向时车身侧倾不致过大，使乘客感到安全、稳定，还应使驾驶员具有良好的路感，确保安全高速行驶.侧倾刚度过大而侧倾角过小的汽车，缺乏汽车发生侧翻的感觉，同时使轮胎侧偏角增大，会使汽车增加过多转向的可能.同时，汽车侧倾角刚度增大，可以保证汽车转弯时使车身侧倾角的增大得到较好的抑制.然而，侧倾中心高度太大，会引起车轮跳动时轮距变化大，使轮胎磨损加剧，而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大，导致后轮外倾增大，减少后轮侧偏刚度，从而产生高速甩尾现象，降低车辆的可操控性.优化分析结果见表2和3.3结束语利用Adams/Car建立后扭梁悬架模型，通过灵敏度分析方法，准确地找到对车轮外倾角、前束角、悬架侧倾刚度及侧倾中心影响最大的衬套力和方向，进一步优化分析设计变量，并按照汽车悬架设计理论的要求，优化悬架的性能，成功得出优化后对应的衬套刚度值.结果表明，衬套刚度对悬架的性能有很大的影响，对悬架优化设计起到一定的指导作用.。
基于运动学橡胶衬套对独立后悬架性能影响黄丰云; 刘路; 徐劲力【期刊名称】《《机械设计与制造》》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】4页(P248-251)【关键词】H臂型独立悬架; 运动学; 橡胶衬套【作者】黄丰云; 刘路; 徐劲力【作者单位】武汉理工大学机电工程学院湖北武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言汽车悬架是汽车的重要组成部分，其运动性能直接影响整车的操纵性和平顺性。
为了追求更好的舒适性能，独立后悬架在汽车上已经得到广泛的使用。
悬架运动特性是指当车辆在行驶过程中，车轮上下跳动时，车轮的定位参数、轮距等的变化。
它不仅受到各控制臂连接硬点位置的影响，还与悬架连接橡胶衬套性能有关。
目前，国内悬架性能的优化多考虑硬点位置的布置，通过衬套讨论对悬架性能影响的研究较少[1-5]。
以某车型H臂型独立后悬架为例，基于运动学方法，建立刚性连接、衬套连接的悬架系统运动学模型，从理论上探讨衬套特性对悬架运动特性的影响，运用ADAMS/CAR虚拟仿真[6-9]对理论分析进行验证，结果表明，理论分析的正确性，为后悬架衬套性能的优化提供理论参考。
2 刚性连接独立悬架运动学分析H臂型的独立悬架由副车架、H型控制臂、上控制臂、加强臂、车轮托架、减震器、螺簧、衬套及稳定杆等组成，如图1所示。
为方便进行理论建模，对悬架结构进行简化，其结构简图，如图2所示。
这里忽略加强臂、减震器和稳定杆系统对悬架运动学的影响。
图1 H臂型独立悬架结构图Fig.1 Structure Diagram of the H-Arm-Independent Rear Suspension图中：Oxyz—建立整车全局坐标系；X轴指向车头，Z轴垂直向上，Y轴由右手定则确定。
A—H型控制臂的后内连接点；B—H型控制臂的前内连接点，均与副车架相连；C—H型控制臂的后外连接点；D—H型控制臂的前外连接点，均与车轮托架相连；E—上控制臂的内点；F—上控制臂的外点；G—车轮托架中心；H—车轮中心；J—车轮接地点；K—弹簧下安装点；L—弹簧上安装点。
第40卷 第2期吉林大学学报(工学版) Vol .40 No .22010年3月Journal o f Jilin Unive rsity (Engineering and Technolo gy Edition ) M ar .2010收稿日期:2009-04-13.基金项目:吉林省科技发展计划重点项目(20040332-2).作者简介:高晋(1982-),男,博士研究生.研究方向:汽车系统动力学.E -mail :w rdbbnr @ 通信作者: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 @橡胶衬套刚度对悬架特性的影响高 晋,宋传学(吉林大学汽车工程学院,长春130022)摘 要:对ADAMS /Car 中衬套刚度的计算进行了说明,在此基础上建立了一个双横臂悬架的刚弹耦合模型。
通过ADAM S /Insight 对各个衬套的刚度进行灵敏度分析,分析了衬套刚度的变化对车轮定位参数和悬架刚度的影响,得出车轮定位参数随橡胶衬套刚度变化的规律。
选取刚度变化对车轮定位参数影响较大的衬套力比例因子作为设计变量,选取车轮外倾角、前束、主销内倾角、轮距为优化目标,对不同的衬套取不同的比例因子,通过ADAM S /Insight 自动完成设计的空间组合,并进行仿真计算。
根据目标函数对设计空间过滤,最终达到对车轮定位参数的优化设计。
关键词:车辆工程;汽车悬架;橡胶衬套;灵敏度分析;衬套刚度中图分类号:U463.33 文献标志码:A 文章编号:1671-5497(2010)02-0324-06Influence of rubber bushing stiffness on suspension performanceGAO Jin ,SONG Chuan -x ue(College of Automotive Engineering ,J ilin University ,Changchun 130022,China )A bstract :The calculation o f bushing stiffness w as introduced in the softw are ADAMS /Car ,and based on it a rigid -flex co upling model w as built for the automo tive do uble wishbo ne suspension sy stem .The sensitivity analy ses of the siffness of different rubber bushings were do ne by the softw are ADAM S /Insig ht ,and the influences o f the rubber bushing stiffne ss on the w heel alig nment pa rameters and the suspensio n stiffness w ere analy zed ,and the chang e patte rns of the w heel alig nment paramete rs versus the rubber bushing stiffness we re o btained .Taking the scale factors of the bushing forces that affects significantly on the w heel alignment parameters as the desig n variables ,the camber angle ,the toe ang le ,the kingpin inclinatio n ang le and the w heel track as the optimization targ ets ,fo r the different scale facto rs of different bushings ,the w o rkspaces we re achieved automatically by ADAM S /Insight ,and the sim ulating calculatio n w as performed .The w heel alig nment parameters w ere o ptimized by filtering the w orkspaces acco rding to the targ et functions .Key words :vehicle engineering ;auto motive suspensio n ;rubber bushing ;sensitivity analysis ;bushing stiffness 为了衰减汽车高速行驶引起的振动和冲击,现代汽车悬架系统越来越多地采用橡胶衬套[1],主要利用橡胶的弹性变形减缓机构中难以避免的运动干涉。
悬架的弹性运动产生于橡胶衬套的变第2期高 晋,等:橡胶衬套刚度对悬架特性的影响形[2-4],影响橡胶衬套变形的所有因素,都将影响悬架的弹性运动。
因此,有必要研究橡胶衬套刚度对悬架弹性运动的影响规律。
本文首先介绍了ADAM S/Car中对衬套刚度的定义和计算,建立了一个双横臂悬架的刚弹耦合模型,通过So lver求解器模型(.adm)文件定义衬套各方向的刚度类型和值。
采用灵敏度分析的方法对双横臂悬架进行平行轮跳动试验,找出对这些参数影响最大的衬套,得出了车轮定位参数及悬架的刚度随衬套刚度变化的规律。
选取刚度变化对车轮定位参数影响较大的衬套力的比例因子作为设计变量,选取车轮外倾角、主销内倾角、轮距和悬架刚度为优化目标,确定统一目标函数,根据悬架运动学要求确定分目标函数,再通过ADAMS/Insig ht用衬套刚度的比例因子自动完成设计空间的组合,并进行仿真计算,生成设计空间计算结果,优化策略采用收敛设计空间计算结果来实现。
1 橡胶衬套的刚度1.1 橡胶衬套刚度描述在不同外载荷作用下,橡胶衬套的力学特性是有差别的,其力学特性模型可分为描述动态和静态力学特性两类[5]。
实际上,悬架弹性运动的阻尼包括各种摩擦和减振器等多种因素,橡胶衬套的材料对阻尼影响并不大。
因此,橡胶衬套的建模重点是模拟其缓慢加载下的静态力学特性,静态力学模型通常是将橡胶衬套表达为6个方向的线性力学模型[6]。
悬架橡胶衬套传递车身和悬架导向机构之间的3个扭转力矩T x、T y、T z和3个轴向力F x、F y、F z,在6个力作用下会产生6个方向的变形,相应地存在6个方向的刚度。
1.2 ADAMS/Car软件中衬套刚度的计算ADAMS/Car中衬套力是通过子程序调用实现的,模型(.adm)文件通过FIELD关键字声明来调用子程序[7],格式如下FIELD/id,I=idi,J=idj,FUNCTION= USER(branch,shape,txa,tya,tza,rxa,ry a, rza)函数返回衬套6个方向的力和力矩,其中后面6个参数是数组的id号,数组必须是下面的格式[8] ARRA Y/id,NUM=stiffness ty pe,stiffness valuestiffness force scale,dam ping type,damping fo rce scalefo rce offset,disp offset,disp scale,vel offse t,vel scale参数stiffness force scale是刚度的比例因子,默认值是1,本文用Insight所做的试验设计(DOE)是通过改变其值来改变衬套的刚度特性。
参数stiffness ty pe是刚度类型值,刚度力特性为:(1)线性特性刚度类型值为1,用刚度k定义。
y i(q i,v)=y(q i)=k i q i (2)分段线性分段线性刚度类型为4,当选择此刚度类型时,必须另外提供一个数组,数组的形式为ARRA Y/id,NUM BERS=n,k(0),b(1),k(1),…,b(n),k(n)其中,n为斜率的个数;k(0),…,k(n)为斜率,必须为实数;b(0),…,b(n)为斜率发生改变的点,这些值必须为实数,且呈上升的顺序,例如b(m)表示在这一点斜率由k(m-1)变为k(m)。
这里k(0),b(1),k(1),…,b(n),k(n)必须包含2n-1个值,数组的大小是2n。
(3)平滑分段线性平滑分段线性刚度类型为5,平滑分段线性与分段线性相似,但在每个斜率改变处变得平滑,当选择此刚度类型时,必须另外提供一个数组,数组的形式为ARRA Y/id,NUM BERS=s,n,k(0),b(1),k(1),…,b(n),k(n)其中,s为斜率平滑改变的间隔,是大于零的实数;k(0),b(1),k(1),…,b(n),k(n)必须包含2n -1个值,数组的大小是2n+1。
(4)样条曲线类型通过样条曲线来定义刚度力特性。
2 衬套刚度对车轮定位参数的影响2.1 双横臂悬架模型的建立本文用UG建立双横臂悬架的实体模型,如图1所示,在ADAM S/Car模板中建立硬点位置,再通过它们的接口将实体导入ADAM S/Car 中,加上相应的约束、衬套和模块间的通讯(co mmunicato r)[9],用软件自带的测试台建立悬架仿真模型。
2.2 灵敏度分析为有效地进行参数的优化设计与修改,需研325吉林大学学报(工学版)第40卷图1 双横臂悬架模型Fig .1 Model of double wishbone suspension究目标函数对设计变量的敏感程度[10]。
参数灵敏度是系统的参数变化对系统动态性能的影响程度。
若目标函数可导,其一阶灵敏度在连续系统中可表示为S =(f )i = f (X )X i式中:f (X )为目标函数;X i 为设计变量。
本文以双横臂悬架上横臂前端、后端,下横臂前端、后端与副车架连接处的4个橡胶衬套各个方向的刚度为设计变量,共3×4=12个变量。
通过ADAMS /Insig ht 来研究它们对车轮定位参数、悬架刚度、轮距的影响,即研究这些参数对各个橡胶衬套刚度的灵敏性。
设计变量DV1～DV12分别是悬架上横臂前端、下横臂前端、上横臂后端、下横臂后端衬套的X 轴向、Y 径向、Z 径向的刚度。
在Adam s /Insight 中分组进行实验设计,仿真采用-100～100m m 车轮平行跳动,使每个设计变量的比例因子范围为1/5～5,采用筛选法(即两水平方法),为了缩短运行时间,本文采用部分因素实验,即做32次实验。
