汽车悬架设计与底盘平台相关技术
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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
22
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
23
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
32
马自达M6前悬架:上高位球头肖
下双球头构成中心主销
33
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
34
35
36
37
38
39
ρ<0ρ
40
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
42
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
43
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)
44
§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 )
45
§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
48
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
49
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