独立悬架螺旋弹簧刚度分析.docVIP

双横臂-螺旋弹簧悬架受力及刚度阻尼特性非线性分析 冯春晟,陈辛波 (同济大学 汽车学院, 上海 201804) [摘要] 为了准确把握双横臂-螺旋弹簧悬架受力及刚度阻尼特性与悬架参数之间的非线性关系,并提高悬架仿真分析与设计的效率,本文运用虚功原理导出了悬架受力、弹簧刚度与悬架刚度之间、阻尼器参数与系统阻尼之间的非线性函数关系,并给出了具体设计步骤。进而,开发了简明实用的双横臂-螺旋弹簧独立悬架仿真分析与设计软件，应用于某微型电动汽车的悬架系统设计，并利用ADAMS建立模型，通过仿真对该公式及其结论进行验证。结果表明：运用本文给出的方法和仿真分析软件，可以大大提高设计效率，并有助于全面准确地把握所设计悬架系统的特性变化。 关键词：车辆悬架;减振器;力;刚度;阻尼;ADAMS Nonlinear Analysis of Force, Rigidity and Damping Performances of Double Wishbone Independent Suspension with Coil Spring Feng Chunsheng， Chen Xinbo (School of Automobile , Tongji University, Shanghai 201804 ) [Abstract] In order to analyze the performances of double wishbone independent suspension with coil spring exactly and improve efficiency of analyzing and designing suspension , Based on the principle of imaginary work, the nonlinear function relations between the coil spring rigidity and the suspension rigidity，the shock absorber damping and the suspension damping, are derived strictly. Then useful software for calculating the design parameters of the coil spring and shock absorber is developed, and has successfully been applied to the designing of the suspensions of a mini electric vehicle. The result is verified with ADAMS and the method is proved to be efficient and accurate. Keywords: vehicle suspension；Shock absorbers; force; rigidity; damping; ADAMS l 引言 双横臂独立悬架是汽车悬架结构中常见的一种形式，其特性的优劣关系到汽车的操纵稳定性、舒适性、转向轻便性和轮胎使用寿命等诸多方面。传统悬架弹性元件的刚度是恒定的，但由于导向机构的非线性性使得车轮上下跳动时悬架的刚度具有非线性性，即轮胎所受纵向力与轮胎纵向位移的比值是非线性变化的。同样，悬架受力及阻尼等也会产生类似的非线性特性。而传统的双横臂独立悬架受力及刚度与阻尼特性分析一般采用近似方法,计算效率不高,且无法对悬架刚度和阻尼特性随车轮上下跳动而变化的情况进行精确的仿真分析。在文献[1]中，作者针对双横臂-扭杆弹簧悬架进行了非线性力学分析与设计研究，取得了有用的成果。本文进一步将其推广到用途更广泛的双横臂-螺旋弹簧悬架的场合。和传统的近似方法相比，该方法能全面的反映悬架受力及刚度阻尼随车轮上下跳动时的非线性特性，并且更加高效准确。有助于设计人员早期发现可能存在的问题以及利用该非线性特性设计变刚度悬架。 双横臂-螺旋弹簧悬架机构运动及受力分析 图1所示为双横臂螺旋弹簧悬架机构ABCD及其受力分析示意图。其中ABCD为导向机构，Q为螺旋弹簧与车架连接点，螺旋弹簧可与上横臂支点R连接或与下横臂支点R连接，以下分别简称为螺旋弹簧上置或螺旋弹簧下置。 建立以下横臂固定铰链中心D为原点，水平横向为y轴、垂直方向为z轴的D-yz，用α、ψ、(和(分别表示上横臂AB、下横臂CD、转向节主销BC和减震器轴线KJ与y轴的夹角，取图示方向为正。γ为AR与上臂AB或DR与下臂CD的夹角。θ为螺旋弹簧与车架连接点Q与上臂固定铰接点A或下臂固定铰接点D的