双叉臂前悬架刚体运动学

1、双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 从结构上来看，双叉臂式 悬架和麦弗逊式悬架有着紧密 的血缘关系，它们的共同点为： 下控制臂都由一根V字形或A字 形的叉形控制臂构成，液压减 震器充当支柱支撑整个车身。 不同处则在于双叉臂式悬架多 了一根连接支柱减震器的上控 制臂，这样一来有效增强了悬 架整体的可靠性和稳定性。 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 由于传统的双叉臂悬架采 用单导向结构，即上下控制 臂与支柱减震器相连，实现 对车轮上下运动方向的控制， 转向拉杆和主销相连完成对 车轮左右方向的控制。由此 看来，减震和转

2、向是由两个 独立机构控制，但两个机构 都只具备单导向性。随着悬 架结构的不断优化改进，目 前双叉臂悬架已衍生出可同 时负责车轮转向和上下跳动 的双向控制结构。 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 Adams软件对双 叉臂悬架建立的硬 点参数模型 通过调节硬点 参数，以及输入车 轮外倾角及车轮前 束角参数来模拟车 轮跳动及转向下的 悬架运动 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 悬架关键硬点坐标 1.上摆臂前点 2.上摆臂后点 3.上摆臂球销 4.臂前点 5.下摆臂后点 6.下摆臂球销 7.减震器弹簧上支点 8.减震器

3、弹簧下支点 9.转向器横拉杆断开点 10.转向器横拉杆球销 11.车轮中心 x x y y z z 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 1.1.车轮跳动时坐标相对整车坐标变化的点车轮跳动时坐标相对整车坐标变化的点 变化的点： 3、6、10、11 无变化的点： 1、2、7、9、4、5 假设点3、6、10、11原始坐标分别为（x3,y3,z3）(x11,y11,z11) 变化后的坐标分别为（x3,y3,z3）(x11,y11,z11) 点 1、2、7、9、4、5坐标为（x1,y1,z1）(x5,y5,z5) 运动方程的建立 建立的原则是因系统各组成零部件是刚

4、性体，那 么同一零部件的不同硬点在坐标变化前后的距离是相 等的；根据这个原则，我们可以分别推导出2种运动状 况下的运动方程。 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 车轮跳动下的运动方程建立车轮跳动下的运动方程建立 (x1-x3)2-(y1-y3)2-(z1-z3)2=(x1-x3)2-(y1-y3)2-(z1-z3)2 (x2-x3)2-(y2-y3)2-(z2-z3)2=(x2-x3)2-(y2-y3)2-(z2-z3)2 (x4-x6)2-(y4-y6)2-(z4-z6)2=(

5、x4-x6)2-(y4-y6)2-(z4-z6)2 (x5-x6)2-(y5-y6)2-(z5-z6)2=(x5-x6)2-(y5-y6)2-(z5-z6)2 (x3-x11)2-(y3-y11)2-(z3-z11)2=(x3-x11)2-(y3-y11)2-(z3-z11)2 (x10-x11)2-(y10-y11)2-(z10-z11)2=(x10-x11)2-(y10-y11)2-(z10-z11)2 (x6-x11)2-(y6-y11)2-(z6-z11)2=(x6-x11)2-(y6-y11)2-(z6-z11)2 (x3-x6)2-(y3-y6)2-(z3-z6)2=(x3-x6)

6、2-(y3-y6)2-(z3-z6)2 (x3-x10)2-(y3-y10)2-(z3-z10)2=(x3-x10)2-(y3-y10)2-(z3-z10)2 (x6-x10)2-(y6-y10)2-(z6-z10)2=(x6-x10)2-(y6-y10)2-(z6-z10)2 (x9-x10)2-(y9-y10)2-(z9-z10)2=(x9-x10)2-(y9-y10)2-(z9-z10)2 y11=y11+N 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 联立上述12个方程构成的方程组，得出的解即是在车轮上 跳N mm情况下的点3、6、10、11变化后的坐标

7、 ；解的过程可 以通过程序来实现，这是1个12元2次非线性方程组，设3、6、 10、11点的原始坐标值作为初值，通过迭代这个初值用拟牛顿 法即可求解。 2.2.车轮转向时坐标变化的点车轮转向时坐标变化的点 点 9、10、11坐标相对整车坐标时刻变化 点 1、2、3、6、4、5、7、8坐标相对整车坐标时刻变化 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 假设点9、10、11原始坐标分别为（x9,y9,z9）(x11,y11,z11) 变化后的坐标分别为（x9,y9,z9）(x11,y11,z11) 点 1、2、3、6、4、5、7、8坐标为（x1,y1,z1）(x8

8、,y8,z8) 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 车轮转向下的运动方程建立车轮转向下的运动方程建立 (x3-x11)2-(y3-y11)2-(z3-z11)2=(x3-x11)2-(y3-y11)2-(z3-z11)2 (x10-x11)2-(y10-y11)2-(z10-z11)2=(x10-x11)2-(y10-y11)2-(z10-z11)2 (x6-x11)2-(y6-y11)2-(z6-z11)2=(x6-x11)2-(y6-y11)2-(z6-z11)2 (x3-x10)2-(y3-y10)2-(z3-z10)2=(x3-x10)2-(y3

9、-y10)2-(z3-z10)2 (x6-x10)2-(y6-y10)2-(z6-z10)2=(x6-x10)2-(y6-y10)2-(z6-z10)2 (x9-x10)2-(y9-y10)2-(z9-z10)2=(x9-x10)2-(y9-y10)2-(z9-z10)2 X9=x9 z9=z9 y9=y9+n 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 联立上述9个方程构成的方程组，得出的解即是在转向器横 拉杆水平移动N mm情况下的点9、10、11变化后的坐标 ；解的 过程可以通过程序来实现，这是1个9元2次非线性方程组，设9、 10、11点的原始坐标值作为

10、初值，通过迭代这个初值用拟牛顿 法即可求解。 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 车轮外倾角的计算车轮外倾角的计算 Arctan(y3 y6 )/ (z3 z6) * 180 / 3.1415926 转向角转向角/ /前束角的计算前束角的计算 Arctan(x10 x11 )/ (y10 y11) * 180 / 3.1415926 前轮轮距的计算前轮轮距的计算 (|y11| - (Sin a) * R） * 2 主销内倾角的计算主销内倾角的计算 Arctan(y3 y6 )/ (z3 z6) * 180 / 3.1415926 主销后倾角的计算主销后倾角的计算 Arctan(x3 x6 )/ (z3 z6) * 180 / 3.1415926 双横臂双横臂/ /双叉臂独立悬架刚体运动学浅析双叉臂独立悬架刚体运动学浅析 独立悬架导向机构的要求： 1.车轮跳动时，轮距变化不超过4mm以防止轮胎早期磨损。 2.车轮跳动时，前轮定位角变化特性合理。 3.转弯时，车身在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角不大于 35，并保证车轮与车身倾斜同向，以增加不足转向效应