多連桿式前懸架主銷(xiāo)軸線的確定

1、159多連桿式前懸架主銷(xiāo)軸線的確定多連桿式前懸架主銷(xiāo)軸線的確定摘要：汽車(chē)前輪主銷(xiāo)的位置與方向?qū)ζ?chē)的操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)穩(wěn)定性均具有重要的影響。在轎車(chē)上日益得到廣泛應(yīng)用的多連桿式前懸架由于其主銷(xiāo)軸線在幾何結(jié)構(gòu)上沒(méi)有明確地體現(xiàn)出來(lái)，找到一種確定這種懸架主銷(xiāo)軸線方位的方法是很有必要的。應(yīng)用ADAMS軟件的CAR模塊建立了轎車(chē)多連桿式前懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的多體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，對(duì)主銷(xiāo)和前輪定位角進(jìn)行了仿真計(jì)算研究。同時(shí)還應(yīng)用空間運(yùn)動(dòng)學(xué)中的瞬時(shí)螺旋軸方法建立

2、了同種懸架的數(shù)學(xué)模型，研究分析了主銷(xiāo)和前輪定位角隨車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)的變化規(guī)律。采用兩種方法仿真計(jì)算結(jié)果的一致性說(shuō)明這兩種方法都是確定多連桿式前懸架主銷(xiāo)和前輪定位角的行之有效的方法。關(guān)鍵詞：多連桿式懸架；主銷(xiāo)軸線；ADAMS軟件；瞬時(shí)螺旋軸1前言前言近年來(lái)，為確保車(chē)輛的行駛安全性和舒適性，許多國(guó)外轎車(chē)都采用了多連桿式懸架或其變種，比如福特公司的TaurusSable、沃爾沃公司的760GLE、三菱汽車(chē)公司的Galant。這種懸架也開(kāi)始應(yīng)用在

3、國(guó)產(chǎn)轎車(chē)上，如上海大眾的PassatB5。多連桿式懸架由布置在空間的3~5根連桿將轉(zhuǎn)向節(jié)與車(chē)身連接起來(lái)，連桿的外端與轉(zhuǎn)向節(jié)通過(guò)球鉸連接，連桿的內(nèi)端與車(chē)身通過(guò)橡膠襯套連接。這些連桿對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)提供了過(guò)多約束，車(chē)輪上下跳動(dòng)或者左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)致橡膠襯套的變形；實(shí)際上，巧妙設(shè)計(jì)各個(gè)連桿的位置以及橡膠襯套的剛度可以十分精確地控制主銷(xiāo)軸線和車(chē)輪定位角的變化。典型的五連桿式前懸架如圖1所示，連桿1和2構(gòu)成上擺臂，連桿3和4構(gòu)成下擺臂?？紤]到橡膠襯套的變形，

4、連桿1、轉(zhuǎn)向節(jié)、連桿2和車(chē)身構(gòu)成一個(gè)空間四連桿機(jī)構(gòu)；同理，連桿3、轉(zhuǎn)向節(jié)、連桿4和車(chē)身也構(gòu)成一個(gè)空間四連桿機(jī)構(gòu)。因?yàn)檗D(zhuǎn)向節(jié)是剛體，不可變形，所以這兩個(gè)空間四連桿的運(yùn)動(dòng)是互相制約的；在轉(zhuǎn)向齒條固定不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向節(jié)的運(yùn)動(dòng)還要受到轉(zhuǎn)向橫拉桿的約束。顯然，已不可能像分析雙橫臂獨(dú)立懸架那樣通過(guò)簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系來(lái)計(jì)算主銷(xiāo)軸線以及輪胎定位角的變化，這里只有一個(gè)“假想”的主銷(xiāo)軸線。圖1多連桿式前懸架示意圖為了確定多連桿式懸架的假想主銷(xiāo)軸線，本文采取了兩種方

5、法：首先應(yīng)用ADAMS軟件的CAR模塊構(gòu)造了多連桿前懸架以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，進(jìn)行仿真分析得到結(jié)果；然后應(yīng)用空間運(yùn)動(dòng)學(xué)中的瞬時(shí)螺旋軸方法對(duì)主銷(xiāo)軸線進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，并將計(jì)算結(jié)果與ADAMSCAR的仿真結(jié)果相比較。結(jié)果表明，這兩種方法都是可靠的。161幾何方法比較簡(jiǎn)單；但是在本文構(gòu)造的多連桿前懸架模型中，并不存在實(shí)際的轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)，所以采取瞬時(shí)軸線方法。圖3多連桿前懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)模型在ADAMSCAR中的顯示2.22.2仿真計(jì)算仿真計(jì)算ADAM

6、S用剛體i的質(zhì)心笛卡爾座標(biāo)和反映剛體方位的歐拉角或廣義歐拉角作為廣義座標(biāo)，即。在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)，只需要建立并求Tiizyxq][????TTnTqqq][1????解系統(tǒng)的約束方程：，初始位置已知。0)(??ntq0q任一給定時(shí)刻系統(tǒng)位置的確定，可由約束方程通過(guò)牛頓－辛普森迭代求得：nt，其中，表示第j次迭代。)(njjjtqqq???????jjjqqq????1j在ADAMSCAR中做雙輪同向激振仿真分析可以得到如圖8和圖9所示的

7、主銷(xiāo)和前輪定位角的變化曲線。3瞬時(shí)螺旋軸方法與仿真計(jì)算分析瞬時(shí)螺旋軸方法與仿真計(jì)算分析3.13.1瞬時(shí)螺旋軸方法介紹瞬時(shí)螺旋軸方法介紹如圖4所示，剛體的任何空間運(yùn)動(dòng)都可以分解為一種螺旋運(yùn)動(dòng)，首先繞瞬時(shí)螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)角，然后再沿瞬時(shí)螺旋軸方向移動(dòng)距離。瞬時(shí)螺旋軸的方向由單位矢量確定，?ddhu?位置由位置矢量確定。r?在研究剛體上任意一點(diǎn)B（其位置由矢量來(lái)表示）的空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，選擇剛體上另外b?一點(diǎn)A（其位置由矢量來(lái)表示）作為參考點(diǎn)，那么點(diǎn)B的