汽车悬架设计与底盘平台相关技术

汽车悬架设计与

底盘平台相关技术

一、悬架的运动学、车身的侧倾与纵倾

二、轮荷转移

三、侧倾转向

四、侧向力转向

五、纵向力转向

六、车轮定位

七、轮胎特性与稳态转向特性

八、汽车操纵的瞬态响应

c

θ

r

C2 C1

21

P Z2

P X1

P X2P Z1Mg

P Z2

P X1

P X 2P Z 1

Mg

μ

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侧向轮荷转移的主要组成（时）

━弹簧力转移（静不定问题

弹簧力转移取决于弹簧刚度分配,由弹簧变形计算）━导向力转移（由作用在力矩中心处的侧向力计算）━高速时要计算空气力的作用 在同时存在

与时，轮荷应叠加

当增大时大的轴,轮荷转移加剧,会导致侧偏角急剧增大

0X

=&&X

&&Y

&&y e Y

&&§2.侧向轮荷转移

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C

A ，B

δ

Δ2

r l 4

3

27

Santana

后悬架橡胶支撑仿真

axial_4_new_1pin-3000N-01

28

29

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马自达M6前悬架:上高位球头肖

下双球头构成中心主销

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马自达M6后悬架: E 型多杆后悬架,满足行李箱和运动学多种要求•垂直运动像双横臂

•制动时像单纵臂并稍有前束•转弯时有适度随动转向•后置螺旋簧增大了行李箱

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39

ρ<0ρ

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弹簧偏置是为了使消除减震器侧向力
ρ
41

纵向力转向
制动时的板簧卷曲 造成制动转向
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多杆随动转向后悬架
V
PxZ
虚擬主肖
━ 加大前拉杆的柔性, 使后轮在侧向
Fx
力作用下产生向内转向角
━ 通过弹性转角来抵消侧偏角,
以提高后轮有效侧偏刚度
Fy
.
━ 可以设计虚擬主肖位置,引起适当
的弹性转向以增进制动稳定性
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六、车轮定位
§1 .车轮定位参数
车轮前束 toe
车轮外倾 γ
主销后倾 αk
主销内倾
βk
主销纵偏距 D kx
主销侧偏距 D xy
δk
γ
Fy
βk
Dky
Dkx
ξk
Fyγ
M zγ
ρ
(外向) γ
(外张）
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§2.车轮外倾与轮胎侧倾特性
外倾原因:“传统”,间隙，弹性，路拱 外倾因载荷、制动与跳动而改变 轮胎侧倾特性：侧向力与反回正力矩
§3.前束与轮胎侧偏特性
前束原因:平衡外倾 载荷变化与车轮跳动时前束的变化 干涉转向 干涉转向的合理值 滚动阻力要求适当增大前束，制动 时车轮前张( ρ > 0 )
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§4．主销后倾与纵偏距
主销拖距 高速回正原理
ξ k = D xk + R tanαk
Fy
=
ay g
G1
=
V2 Rg
G1
载荷变化（制动）与车轮跳动 αk 的变化
主销拖距与撒手稳定性 ξk 与前轮摆振
αk
γ
Fy
βk
Dky
ξk
Dxk ξk
ρ 46

§5．主销内倾与侧偏距
低速回正性 ξk 作用的消失 重力弹簧 回正力距与 ρ 还是 Dxy 成比例？ 计算方法 αk
y
ξk
γ
βk
Dky
Dxk
ξk
ρ 47

§6．主销定位参数的选择与近代趋势
高速回正原理定位参数必须足以克服干摩擦 (残余横摆角速度与转向盘转角） 转向逆效率要低吗？ 减小转向系干磨擦，减小定位角，加转向阻 尼器是近代趋势 减小 ρ （地面主销侧偏距）的意义和“负偏 距”的优点 盘式制动的必要性
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七、轮胎特性与稳态转向特性
临界车速 Vk 开环增益
G0
=
v2 L
. d(δ1 − δ2 ) da y
→
−1
时
不稳定:v
2 c
=
−L
/ d(δ1 − δ 2 ) da y
δ δ1 − δ2
δe
1
-
L
δ1 − δ2 ay
1 R
ay VV22
δ1 − δ2
U.S
中性转向点
δ1
δ
' 1
过度转向区
δ2
ay
ay
a*y
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轮胎特性与稳态转向特性
影响稳态转向特性的因素
{δ 1 =α 1 +δ c 1 +δ r 1 δ 2 =α 2 +δ c 2 +δ r 2
稳态转向特性转折的原因
Fy1
μFZ1
α1
δc1
δr1
– Cφ1 / Cφ2 侧倾刚度比 – e1 / e2 侧倾力矩中心高度
Fy2 δc2 + δr2
– Dx 随 &y& 的 而
μFZ2 α 2
– 轮胎侧偏特性的饱和
δ2
– 驱动力对饱和的影响
– 制动力分配
δ1
α1 δ1
α2
δ2
50