四连杆式独立悬架性能分析.PDF

1、汽车技术 !该项目得到霍英东教育基金会资助。 四连杆式独立悬架性能分析 ! 同济大学梁骏吴光强 上海大众汽车有限公司李文辉魏宏 【!#$%0 2+2)0.*. :承载臂#:导向摇臂 设计 计算 研究 ! # !0 汽车技术 表!四连杆悬架各构件的数量与单件自由度 图!四连杆式悬架刚体系统 #前上摇臂$#后摇臂%#转向横拉杆!#转向节 &#承载臂#导向摇臂 运动学仿真计算和设计分析 为了使仿真结果客观真实和具有可信度，选取 标准的悬架轮跳典型工况， 令轮胎中心在!轴上下跳 动范围为(&) *+,-& *，计算可得轮胎定位参数 （前束、 外倾） 、 主销内倾、 主销后倾、 轮距、 侧倾中心高 度、

2、后倾拖距和主销偏移距等的轮跳特性（图&+图 $） 。 为了方便说明， 利用仿真结果同现有的另一麦弗 逊悬架经验证的相应特性数据进行比较。 从上面的结构分析可以发现，四连杆式悬架乃 至其他多杆式悬架设计都是一种双横臂式悬架的变 型，而与双横臂悬架所具有的承载与导向作用不同 的是：在四杆式悬架中，由于采用了外移的虚拟主 销， 从而节省了悬架布置空间。 车轮的承载主要是由 承载臂承担， 其余三杆起导向作用， 基本不受载荷的 影响，从而为设计悬架运动学性能提供了相当大的 优化潜力。这种结构优化的结果可在悬架各特性图 （图&+图$） 中得到体现。 .#外倾 同麦弗逊式悬架外倾曲线固有的负向突出趋势 显著

3、不同， 四连杆式悬架的外倾随着轮跳单调递减， 在悬架经常工作的轮跳范围内 （/&) *） 外倾变动 在)+#&0之间， 更加符合理想悬架外倾特性的描述。 1#前束 在上述轮跳范围以内四连杆式悬架的前束值变 图&外倾轮跳特性 图前束轮跳特性 动在$)/$2范围内， 变化趋势与外倾一致， 即在车 辆转向侧倾时， 因为两侧前束变化的关系， 外侧上跳 轮胎前束减小， 内侧下落轮胎前束增大， 减小了整个 前悬的转向侧偏角， 呈现出不足转向的趋势。 3#轮距和侧倾中心 四连杆式悬架在轮距变动方面的优势是显而易 见的，其轮距变动曲线较麦弗逊式悬架的轮距曲线 更为平直， 极值点也更加靠近车辆设计载荷零位。 当

4、 然在轮距变化减小的同时，悬架侧倾中心的降低是 不可避免的，可见四连杆式悬架比麦弗逊式需要横 向稳定杆提供更大的侧倾刚度。 4#主销内倾和后倾 对于主销偏移距和主销后倾拖距，由于涉及到 选用轮胎的动态半径等不定因素，这里只给出四连 杆式悬架轮胎动态半径为%) *时的特性。如图 -、 图5可见， 在如上假设的前提下， 主销偏移距变动 在! *左右， 上下变动不超过#& *， 主销后倾 拖距在% *+5 *范围内， 因此各转向回正力矩 的数值都是相当小的。 #结束语 通过建立四连杆悬架的多刚体系统模型， 仿真 计算得到相应安装参数设定的轮胎定位参数 （前束、 外倾） 、 主销内倾、 主销后倾、 轮

5、距、 侧倾中心高度、 后 设计 计算 研究 构件数量单件自由度 刚体- 十字万向节&(! 球铰副&(% 固定铰( $ !年第#期 图$悬架主销后倾角轮跳特性 图#悬架主销内倾角轮跳特性 图%两侧轮距轮跳变化曲线 图&悬架侧倾中心轮跳变化曲线 倾拖距和主销偏移距等的轮跳特性， 为今后的进一 步分析提供了数值依据。从悬架结构和性能来看， 四连杆式悬架的优势体现在：承载同导向隔离， 赋 予设计者更大的自由空间对悬架性能进行优化， 使 之更加符合理想前独立悬架的设计要求。同目前轿 车广为采用的麦弗逊式悬架相比， 在悬架设计运动 图&主销偏移距轮跳特性曲线 图&!主销后倾拖距轮跳特性 学性能方面占有优势。 参考文献 &余志生主编汽车理论北京： 机械工业出版社，&%( !)米奇克著汽车动力学*卷： 行驶的操纵稳定性陈荫 三译北京： 人民交通出版社，&%! +宋健等多连杆式前悬架主销轴线的确定),-中国!& 年会论文集，!& .耶尔森赖姆伯尔汽车底盘基础北京： 科技普及出版社， &%! /高卫民等四杆式双横