07-转向系统与悬架系统干涉分析.docVIP

上海市科教兴市重大产业科技攻关项目：海域MB自主车型整车开发 子项目：海域MB底盘系统的匹配与优化 技术报告07 转向系统与悬架系统干涉分析 上海交通大学汽车工程研究院 2007年01月 编号 上海市科教兴市重大产业科技攻关项目 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 课题名称：海域MB轿车底盘系统匹配与优化 文件名称：转向系统与悬架系统干涉分析 编制(设计)：管西强、袁明 校 核： 审 定： 批 准： 上海华普-上海交大联合汽车研究院 科教兴市重大产业科技攻关项目子项目：华普MB底盘系统的匹配与优化 转向系统与悬架系统的干涉分析HYMB-202-070105 PAGE 第 PAGE 4 页 共 NUMPAGES 14 页 转向系统与悬架系统干涉分析 HYMB-202-070105 袁 明 作为华普虚拟样机应用报告之一，转向系统与悬架系统干涉分析报告对不同载荷工况下两个系统的干涉情况进行了分析。 分析模型 在多数情况下，前悬架系统与转向系统都会存在一定干涉情况。这种情况可以通过调整前悬架和转向系的结构及定位参数来修正。在华普虚拟样机建模过程中，各子系统的硬点位置完全按照华普轿车公司提供的数模确定，前、后轴荷也与车厂要求一致，弹簧刚度和减振器阻尼特性则由试验获得。因此，在几何运动学和静力学上，虚拟样机是可靠的，可以用于系统干涉分析。 用于分析的前悬架总成（Suspension Assembly）包括四部分：前悬架子系统、转向子系统、前轮子系统和虚拟试验平台。表1-1给出了用于分析的虚拟样机部分。 表2-2 前悬架总成 前悬架总成 MB_FS_Ass 前悬架子系统 MB_FrontSuspension 转向子系统 MB_SteerSystem 前轮子系统 MB_FrontTires 虚拟试验平台 _MDI_SUSPENSION_TESTRIG 前轮垂向跳动引起的转向 前轮的垂向跳动会引起转向轮的转动，这是系统干涉引起转向的典型现象。这里，讨论两种情况：同向跳动和反向跳动。 同向跳动 同向跳动使用的是悬架分析中Parallel Travel虚拟试验程序。车轮中心跳动的范围为-30 mm至30 mm，正值表示车轮向上跳动，负值则表示向下跳动。 图2-1显示了车轮中心垂向位移引起的轮胎垂向力变化。从中可以得到前悬架的垂向刚度，16.5 N/mm。 图2-1 车轮中心垂向位移 Vs. 轮胎垂向力 图2-2显示了车轮中心垂向位移引起的转向轮转角变化。在初始状态，左、右转向轮的转角均为零值。 图2-2 车轮中心垂向位移 Vs. 转向轮转角 方向盘转角为负值时意味着车辆向右转向，右轮为内侧车轮而左轮为外侧车轮，正值则意味着车辆向左转向，左轮为内侧车轮而右轮为外侧车轮。随着车轮向上跳动，左转向轮（红色实线）由左向右转动，而右转向轮（蓝色虚线）则是反向转动，由右向左转动。也就是，当车轮向上跳动，前束减少；而车轮向下跳动则引起前束增加，明显改变了前轮定位参数。 图2-3显示车轮中心垂向位移变化导致的侧倾转向。由于车轮跳动，前轴侧倾中心位置会发生变化，由此会引起相应的侧倾转向。侧倾转向系数（Roll steer）是指每一度侧倾角引起的转向轮转角，是无量纲数。当侧倾转向系数为正值表示侧倾角的增加会增加转向轮转角，反之则减少转向轮转角。从图中可以看到，曲线呈现抛物线，最小值出现车轮中心垂向位置为-15 mm左右。最小值大于零，这表示侧倾角的增加会增加转向轮转角，若是前悬架的侧倾转向系数大于后悬架的侧倾转向系数，稳态转向特性将会由不足转向 图2-3 车轮中心垂向位移 Vs. 侧倾转向系数 主销内倾角（kingpin_incl_angle）是前轮定位参数中非常重要的一项。图2-4显示了车轮跳动带来的主销内倾角变化情况。在空载零位处，主销内倾角接近8.0° 左右。随着车轮向上跳动，主销内倾角变化不大。 若是主销内倾角变化过大，将导致车轮处于不正常的工作状态，会导致轮胎侧向力过大，磨损增加，影响轮胎寿命和操纵稳定性能。主销内倾角的增加会导致轮胎内侧磨损严重，而减少这个角度则会出现外侧磨损严重。无论从任何一个方面来看，主销内倾角的变化范围都应该尽可能的小。 图2-4 车轮中心垂向位移 Vs. 主销内倾角 主销后倾角（caster_angle）对后倾拖距有决定性的影响，从而影响了回正力矩的产生。在操纵稳定中所起的作用就在于增加了力反馈和角反馈，这也是路感的来源。图2-4显示了车轮跳动带来的主销后倾角变化情况。当车轮向上跳动的时候，主销后倾角快速的由正值变化到负值，这将降低轮胎的回正力矩，引起车轮转向沉重的现象。