麦弗逊悬架运动特性的静态试验研究_蒋国平
麦弗逊式螺旋弹簧悬架的刚度与阻尼特性分析
麦弗逊式螺旋弹簧悬架的刚度与阻尼特性分析第39卷第2期2011年2月同济大学(自然科学版)JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIE)V o1.39No.2Feb.2011文章编号:0253.374X(2011)02—0266—05DOI:10.3969/j.issn.0253—374x.2011.02.021麦弗逊式螺旋弹簧悬架的刚度与阻尼特性分析陈辛波,王斌,朱琳,冯春晟(同济大学汽车学院,上海201804)摘要:为提高麦弗逊式独立悬架分析与设计效率,建立悬架受力分析以及进行刚度与阻尼计算的数学模型,给出按选定的偏频和相对阻尼比确定螺旋弹簧刚度和减震器阻尼参数的设计步骤,并研制了方便实用的麦弗逊螺旋弹簧悬架系统刚度和阻尼参数分析与设计计算软件.虚拟样机试验结果验证了数学模型和计算软件的正确性.关键词:麦弗逊式螺旋弹簧悬架;减震器;刚度;阻尼中图分类号:U463.33文献标识码:A StiffnessandDampingCharacteristicsAnalysis onMePherson—strutSuspensionXinbo,WANGBin,ZHULin,Chunsheng(CollegeofAutomotiveStidies,T0niUniversity,Shanghai201804,China)Abstract:ToimprovetheanalysisanddesignefficiencyofMcPherson-strutsuspension,amathemafica1modelofsuspension basedonforceanalysisanddampingcalculationwasestablished. 111edesignprocedureofconfirmingparametersofcoilspring stiffnessandshockabsorberdampingbasedondesignedoffset frequencyandrelativedampingratiowasputforward,andasetof specialsoftwareofstiffnessanddampingparameteranalysisand designforMcPherson-strutsuspensionsystemwasdesigned.,nle testresultsofvirtualprototypeverifytheaccuracyofrr~thematicalmodelsandcalculatingsoftwareonstiffnessand dampingcharacteristicsanalysis.Keywords:McPherson—strutsuspension;shockabsorber; stiffness;damping汽车悬架作为连接车身与车轮的系统总成,决定着车辆的稳定性,舒适性和安全性.麦弗逊式独立悬架是轿车常用的悬架结构型式之一.国内外对它已进行了不少研究,如文献[1]建立了麦弗逊式前悬架多刚体模型,并采用)AMS/Insight模块进行影响因素分析和悬架布置的优化;文献[2]利用ADAMS软件建立汽车虚拟样机,研究螺旋弹簧刚度和横向稳定杆直径对汽车稳态转向特性的影响;文献[3]建立麦弗逊悬架多体动力学模型,将减振器侧向力仿真结果作为侧载弹簧设计目标,应用有限元方法进行结构优化设计,并进行了试验验证;文献I-4]研究前麦弗逊悬架的侧倾转向,采用遗传算法对机构特性进行运动分析和优化.这些研究一般都离不开ADAMS软件平台的支撑,因而也不能给出悬架等效刚度及等效阻尼参数与悬架实际所用弹簧元件及减震器参数之间的解析关系.文献[5—6]在机构运动分析的基础上,导出了分析双横臂悬架受力,刚度与阻尼特性的基本公式,并开发出了双横臂悬架系统刚度与阻尼参数分析软件.然而对于麦弗逊式独立悬架系统还没有这方面的研究,笔者针对麦弗逊式独立悬架系统进行导向机构的运动和受力分析,直接导出麦弗逊式悬架系统有关刚度,阻尼及受力分析的解析式,并编制便捷的悬架系统参数分析与设计计算软件.在ADAMS环境下建立麦弗逊式悬架模型,进行虚拟样机试验的结果验证了相关公式和计算软件的正确性.这样,直接运用自主开发的软件系统,可方便准确地进行麦弗逊式悬架刚度与阻尼参数的匹配计算和受力分析,从而为进__步的悬架结构设计和分析提供理论依据.1麦弗逊式螺旋弹簧悬架运动分析麦弗逊独立悬架右悬架部分由下摆臂,转向节收稿IEf期:2009—11—09基金项目;上海市科委项目(06DZ12214);科技部国际合作项目(2oo9DFB801oo)第一作者:陈辛波(1962一),男,教授,博士生导师,工学博士,主要研究方向为汽车传动与控制,电动汽车等.E-mail:Austin_l@163第2期陈辛波,等:麦弗逊式螺旋弹簧悬架的刚度与阻尼特性分析总成(包括减振器下体,轮毂轴,制动底板等),转向横拉杆,减振器上体,转向器齿条,车轮总成,车身共7个刚体组成.将麦弗逊悬架进行合理简化,如图l所示.其中为下摆臂,螺旋弹簧HG通过∞与减震器连接.肋为减震器,其一端E固定支承于车架,另一端O与转向节OC『B固定,B点通过球铰与下横臂AB连接.杆件AB长Z,ED长ls,BC长c,CG长￡,AE长c,a.表示AE与水平方向的夹角;E点坐标(E,Y);螺旋弹簧上端固定点H点坐标(X,Y);C点到轮胎中心点F的距离zt,轮胎半径PF为;ab,a分别表示BC与OC延长线的夹角,C_G与OC的夹角;,为减震器和螺旋弹簧与垂直方向的夹角;为下臂AB与水平方向的夹角;卢为主销内倾角;口为CF与CE垂直方向的夹角. 图1麦弗逊螺旋弹簧独立悬架结构简图Fig.1StructurediagramofmcPherson—strut suspension建立固结于C点的相对坐标系C1y.其中y1沿CE方向,则Fcosflo]厂一sinflo]lsinP._J'Yllc._J1.1角由机构位移分析,得2tan-~—A+~/A2-B2-C2(1)式中:A=1lsine—lesina;B:1lsine—leCOSa.;C=Ibsinab.微分式(1)可得d/de,d2/de.1.2减震器长度k及相对滑动速度lec=,/(c—gee)+(yc—YE)(2)V=1sin(叩一.】fI)一Ibcos('7一J9o—ab)dflo/de (3)其中,fEC与水平方向的夹角为一tan()(4)1.3车轮外倾角车轮外倾角是指转向轮在安装时,其轮胎中心平面不是垂直于地面,而是向外倾斜一个微小的角度.它可以避免汽车重载时车轮产生负外倾即内倾, 同时也与拱形路面相适应.由于车轮外倾使轮胎接地点向内缩,缩小了主销偏移距,从而使转向轻便并改善制动的方向稳定性.车轮外倾角为a=f一o(5)1.4主销内倾角主销BE连线的内倾角为卢=tan一[(YE～YB)/(B一日)](6)1.5其他参数计算根据图1,可直接由如下矢量和计算C点位置坐标(c,YG)[:]:[:cs.inseJ]+L-cl.bssin(.fl+o+.;]=l1c…os~-l.b…sin(,.flo+a..b,)1(7)』…jJ.…,●uH.,同理可得G点坐标(XG,Y),轮心F点坐标(,Y),车轮接地点P点坐标(P,Y).弹簧长度L为L=1VH=~/(H—XG).+(YH—YG)(8)设逆时针方向为正方向,弹簧力的方向角为k=tg[(G一H)/(YH—YG)](9)2麦弗逊式螺旋弹簧悬架受力分析静载时,车轮接地点受到地面对车轮的作用力F=mg,其中m为1/4车辆总负载.在车辆行驶过程中,螺旋弹簧受弹簧力F=k.(Z—eo),其中.为弹簧刚度系数,￡为弹簧受力后的实际长度,￡o为同济大学(自然科学版)第39卷弹簧原长度.由图2得F他=a悬架受力分析式中,lo为上横臂螺旋弹簧零变形(FP=0)时弹簧(10)的初始长度?l0=l一(Fedye/d~)/(kQ)(13)令q=sin/?kG—cosflkYG容易求得(((c_Q+Qdldyp+Q一fd2ypdyp).(14)可见,当螺旋弹簧刚度k.一定时,悬架刚度与螺旋弹簧刚度k.及悬架机构结构参数之间存在明显的非线性关系.从中可解得螺旋弹簧刚度为b减震器简化图图2麦弗逊螺旋弹簧悬架受力分析与减震器简化图Fig.2DiagramofMePherson—strutsuspension andshockabsorber3悬架刚度与弹簧刚度间的解析关系悬架系统刚度直接影响汽车平顺性.汽车的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数,它由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量(簧载质量)所决定.当悬架刚度一定时,簧载质量越大,悬架垂直变形也愈大,而固有频率越低.空车时的固有频率要比满载时高.簧载质量变化范围大,固有频率变化范围也大. 为了使空载和满载固有频率保持一定或很小变化, 有时需要把悬架刚度做成可变或可调的.设单轮悬架刚度为k,N?m,单轮簧载质量为,kg,f为悬架固有频率,则kP=(2nf)m(11)设螺旋弹簧刚度为.,N?m～,螺旋弹簧变形所产生的力为F,N,则按螺旋弹簧的不同安装位置可分别建立k与k之间的函数关系.根据功能原理,得—k.(1一lo)(sinflkXG～COS~kYa)r1r),一dy./dek.=()q—dypdQ+FPd2YP0Q(15)4悬架阻尼特性与减震器阻尼参数的解析关系悬架系统弹性元件受冲击将产生振动.为改善汽车行驶平顺性,衰减车身自由振动和抑制车身,车轮的共振以减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅(减小车轮对地面压力的变化,防止车轮跳离地面),在悬架中与弹性元件并联安装减振器.减振器利用其自身的油液流动阻力来消耗振动能量,以迅速衰减车身振动.按汽车平顺性要求,悬架平衡位置垂向阻尼系数CP由下式确定:CP=4nfmCo(16)式中,C.为相对阻尼比,可取0.25～0.50.按功能原理,求得C与减震器阻尼系数C的关系为CV=CP(dyP/de)=CP.(17)式中,V为车轮跟动速度.代人相关参数,得广CP=Clllsin(一)一lbcos('7一L]2,卢.一a)dfl0/del/(dyP/de)(18)5虚拟样机验证5.1设计步骤及软件研制软件设计的目的是将麦弗逊悬架繁复的设计过第2期陈辛波,等:麦弗逊式螺旋弹簧悬架的刚度与阻尼特性分析程可视化,实现依据用户输入的相应初始参数来进行麦弗逊式螺旋弹簧悬架的模拟运行,给出横臂和连杆轨迹跟踪图,悬架中各力与关系图示,悬架刚度k与关系图示,CP与关系图,并最后输出基于初始参数的平衡点各参数数值.从而清晰地了解设计过程中各个参量对麦弗逊悬架性能的影响,进而方便调整,达到简化设计过程,提高设计效率的目的.设计步骤如下:①按人体工程学和汽车平顺性要求,选取合适的偏频和相对阻尼比.②按式(11),式(16)分别计算悬架平衡位置时的k,C以及C.③由式(14)计算k随悬架上下跳动的变化.④在悬架平衡位置,将F=mg代人式(15),确定,进而由式(13)计算￡..⑤按式(2)～(4)计算f嬲,随悬架上下跳动的变动范围及.,进而确定减震器阻尼力F=CV.⑥按式(18)计算悬架阻尼系数C随悬架上下跳动的变化.⑦按式(12)计算悬架不同位置时地面对车轮的反力.⑧按式(5),式(6)求车轮外倾角,主销内倾角.用VB软件编制简明实用的参数化计算软件,其运行界面如图3所示.壹弗避式螺旋弹簧患架分析V10F●b,F'r0一l;li1_l芦-L一i一!一{一一l一一l;卜i卜lF一{■lr—l■l—i『l一{I图3麦弗逊式螺旋弹簧悬架分析软件结果输出界面Fig.3Outputinterfaceofanalysissoftwareon McPherson—strutsuspension5.2基于ADAMS的虚拟样机试验验证在ADAMS环境下,建立如图4所示麦弗逊式悬架仿真模型,验证悬架刚度和阻尼特性等参数随车轮上下跳动而变化的规律是否与上述软件计算结果一致. 5.2.1悬架刚度验证同理,对悬架刚度进行虚拟仿真和理论曲线绘制,测量值与计算值重合,如图5所示.证明悬架刚度计算仿真正确.图4添加驱动和约束后的模型Fig.4Modelwithdrivingandrestrictions图5悬架刚度验证曲线Fig.5Stiffnessvalidationcurveof McPherson—strutsuspension5.2.2悬架阻尼验证由于式(17)中C为常数,而图6和图7显示的减震器相对运动速度和车轮跳动速度(即),其理论计算与ADs仿真完全一致,因此式(18)无误.6结语建立了汽车麦弗逊式悬架系统受力分析和刚度,阻尼计算的数学模型.给出了按选定偏频和相对阻尼比确定螺旋弹簧刚度和减震器阻尼参数的设计步骤.研制了麦弗逊式螺旋弹簧悬架系统刚度和阻尼参数分析软件,为此类独立悬架系统提供了简明实用的仿真分析与设计工具.270同济大学(自然科学版)第39卷图6减震器运动相对速度曲线Fig.6Relativemovingspeedcurveofshockabsorber毒{蟊主:j!霸斛鞠.l期雕-磷刊QI墅l嚼嚼囊囊删刊矧删rj膏I|嘲…-～.枷.\三/\■■一1*./\:/,一,Ⅱ/\l,/\t..\1.|一i1.\\h__I…l=i!小呻jl1—Yr—■——●—一广——一广肓———————■■——■—●.一——tJ 啪——卫1l～{…'…PI?I…一jIJ::{",rJl17■——■●__j脚_-^_参型fI.黔.:图7车轮跳动速度曲线Fig.7Jumpingspeedcurveofwheel参考文献:[1]汤靖,高翔,陆丹.基于ADAMS的麦弗逊前悬架优化研究[J]计算机辅助工程,2004,3(1):28.?下期文章摘要预报?TANGJing,GA0Xiang,LUDan.Theoptimizeddesighof macphersonsuspensionbasedonadamsI-J] puterAidedEngineering,2004,3(1):28.[2]褚志刚,邓兆祥,王攀,等.基于虚拟样机的汽车稳态转向特性改进研究I-J].系统仿真,2006,18(1):106.CHUZhigang,DENGZhaoxiang,WANGPan,eta1. Improvementofstablesteeringcharacteristicofvehiclebasedon virtualprototype[J].JournalofSystemSimulation,2006,18(1):106.[3]柳江,喻凡,楼乐明.麦弗逊悬架侧载螺旋弹簧优化设计[J].汽车工程,2006,28(8):743.LIUJiang,YUFan,LOULeming.Optimizationdesignofside loadcoilspringsformacPhersonsuspensionI-J].Automotive Engineering,2o06,28(8):743.r4]HoseinHabibi,KouroshH.Shirazi,MohammadShishesaz.RoIJ steerminimizationofMcPherson—strutsuspensionsystemusing geneticalgorithmmethod[J].MechanismandMachineTheory, 2008,43:57.[5]陈辛波,王伟,万钢.双横臂扭杆弹簧悬架系统刚度与阻尼特性分析的新方法[J].机械工程,2009,42(9):103.CHENXinb0,WANGWei,WANGang.Newmethodfor analyzingrigidityanddampingcharacteristicsofdouble- wishbonesuspensionwithtorsionbar[J].ChineseJournalof MechanicalEngineering,2009,42(9):103.[6]冯春晟,陈辛波.双横臂一螺旋弹簧悬架受力及刚度阻尼特性非线性分析[J].汽车技术,2007(9):7.FENGChunsheng.CHENXinbo.Nonlinearanalysisonforce, rigidityanddampingperformancesofdoublewishbone independentsuspensionwithcoilspring[J].Automobile Technology,2007(9):7.[7]刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001. LIUWeixing.Automotivedesign[M].Beijing:Tsinghua UniversityPress,2001.基于增量谐波平衡法的汽车非线性悬架系统定量研究盛云,吴光强分析了汽车悬架系统和轮胎的非线性弹簧力和阻尼力,建立二自由度汽车非线性垂向振动系统的动力学模型.结合增量谐波平衡方法(incrementalharmonicbalancemethod, IHBM),对该系统的动力学行为进行定量研究.推导其增量谐波平衡过程,研究增量谐波平衡法的迭代计算过程,采用几个不同的谐波次数,计算系统的近似周期解,确定周期解的稳定性;同时,以路面激励圆频率为参数进行了跟踪计算,得到系统主共振时的幅频响应特性.近似解的计算结果与数值计算结果的对比表明,增量谐波平衡方法的精度可灵活控制,且收敛速度快,结果可靠,是汽车强非线性动力学行为研究的有效方法.。
麦弗逊悬架开题报告
麦弗逊悬架开题报告项目背景麦弗逊悬架是一种常见的汽车悬架系统，广泛应用于众多汽车品牌的轿车、SUV等车型中。
它以其结构简单、可靠性高的特点成为了汽车行业中最常见的悬架系统之一。
然而，随着汽车行业的发展，麦弗逊悬架系统也面临一些挑战，例如悬架系统的减震效果和稳定性等方面的需求不断提高。
因此，本项目旨在研究和改进麦弗逊悬架系统，以提升其性能。
项目目标本项目的目标是对麦弗逊悬架系统进行研究和改进，以提升其减震效果和稳定性。
具体目标包括： 1. 分析麦弗逊悬架系统的工作原理和结构特点； 2. 评估现有的麦弗逊悬架系统在减震效果和稳定性方面的表现； 3. 提出改进方案，包括优化悬架系统的结构设计和调整减震器的参数； 4. 制定实施方案，并进行实验验证改进后的麦弗逊悬架系统的性能。
研究方法本项目采用以下研究方法： 1. 文献综述：对麦弗逊悬架系统的相关文献进行综述，了解其工作原理、结构特点以及现有的改进方案。
2. 数值模拟：利用计算机辅助工程软件对麦弗逊悬架系统进行数值模拟分析，评估其减震效果和稳定性。
3. 实验验证：搭建实验台架，进行对比实验，验证改进方案对麦弗逊悬架系统性能的影响。
预期成果本项目的预期成果包括： 1. 详细的麦弗逊悬架系统的分析报告，包括工作原理、结构特点以及现有的改进方案。
2. 数值模拟分析的结果报告，评估现有麦弗逊悬架系统在减震效果和稳定性方面的表现。
3. 改进方案的提出和实施报告，包括悬架系统的结构优化和减震器参数的调整。
4. 实验结果的报告，验证改进后的麦弗逊悬架系统性能的提升。
计划安排本项目的计划安排如下： 1. 阅读文献综述，了解麦弗逊悬架系统的工作原理和结构特点，完成调研工作； 2. 进行数值模拟分析，评估现有麦弗逊悬架系统在减震效果和稳定性方面的表现； 3. 提出改进方案并进行悬架系统的结构优化； 4. 进行实验验证，并记录实验数据； 5. 分析实验结果，并撰写相关报告。
汽车麦弗逊悬架性能仿真和优化研究
３．５仿真及优化结果分析 根据实际样车，设置车辆及悬架的相关参数：轮胎半径 为３１７．５ｍｍ，轮胎的垂向刚度为２１９．１６Ｎ／ｍｍ，簧载质量为 ６３５．９５ｋｇ，质心高度为４３３．２６８ｍｍ，轴距为２７００ｍｍ。车辆及 悬架参数的设定如图５所示。
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｏｔｙｅ
Ａｕｔｏ Ｈｏｌｏｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ
Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１００１８，Ｃｈｏｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｏｆ ＭｃＰｈｅｒｓｏｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ，ｃｈｏｏｓｅ ＭｃＰｈｅｒｓｏｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｆｏｒ ｓｔｕｄｙ ｔａｒｇｅｔ，ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｗｅａｒ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｂａｓｅｄ
≯厶 厂 。菩 多奋
。１ｒ
图３麦弗逊前悬架运动仿真结构
索到全局最优解一ｏ，其基本步骤如图４所示。
３．２设置优化目标函数 在汽车行驶过程中，当路面凹凸不平时，轮胎和车身之 间的相对位置会发生变化，同时车轮定位参数就会相应地变 动。如果车轮定位参数变动过大，会加剧轮胎和转向机构零 件的磨损并降低整车操纵稳定性和乘坐舒适性，因此，设计
０．５。，０），即弱负前束变化，同时变化范围越小越好。 前轮外倾角是指前轮中心平面偏离铅垂轴向外倾斜的 角度。采用麦弗逊悬架的轿车一般采用负的前轮外倾角。 其目的是防止汽车转向行驶、车身发生侧倾时外侧车轮具有 正的侧倾角；夕ｈ倾角的另一个重要作用是产生外倾推力，外 倾推力对前轮能增加其不足转向趋势。但外倾角应选择适 当，因为过大的外倾角会使轮胎产生偏磨损。 主销内倾角是指主销轴线与整车纵向中心平面在竖直 平面内投影的夹角，它有使车轮自动回正的作用。主销内倾 有利于主销内倾偏移距的减小，从而减少转向时需要施加给 方向盘的力，使转向操纵轻便灵活，同时也可减少从转向轮 传到方向盘上的冲击力。６１。当前在整车开发过程中，主销内 倾角的范围一般选在７。～１３。之间，并希望取较小值。 主销后倾角是主销的轴线相对于竖直平面向后倾斜的 角度。主销后倾角的作用是在中高速行驶中保持汽车直线 行驶的稳定性，适当的加大主销后倾角可以帮助转向轮自动 回正。但后倾角过大，则在低速转向时会导致转向沉重。主 销后倾角过小，会造成直线行驶不稳定，使车轮晃动，加剧前 轮的磨损旧ｏ。
麦弗逊前悬架的运动学仿真与结构优化
定 性 。主销后倾 角 过大 ， 定力 矩变 大 ， 样使 转 稳 这 向显得 沉重 ； 销后 倾 角过 小 ， 定 力矩 减 少 ， 主 稳 将 使行 驶不稳 ， 高速 行驶时 车轮还会 摆振 。 后倾 角应 具有 随 车轮上 跳而增 加 的趋势 ，以抵 消制 动 点头 时后 倾角 减小 的趋 势 ，同时后倾 角在 车 轮跳 动过
程 中不 应 出现过大 的变 化 ，以免在 载荷 变化 时 出
２ 悬架系统运动学仿真
悬架 运 动学分 析 的主要 内容 是研 究 车轮定 位 参 数与 车轮 跳动量 的关 系 ，从 中可 以得 到基本 的 车轮定 位及 变化 特性 信息 。本 文选取 左 右车 轮 同 步上下跳 动 ±５ｒｍ的常见 工况进 行仿 真 ， ０ ａ 以左 侧 车轮参 数作 为研究 对象 ， 果如 图 ２所 示 。 结
（ 图 １ 示 ） 其中， 如 所 。 将所有 零部 件 （ 轮胎 除外 ）
都简化为刚性体 ；零部件之间的连接都简化为铰 链， 内部 间隙忽 略不 计 ； 个零 部件 间 的运 动副 内 各
的摩 擦 力忽 略 不计 ； 型 车轮 外 倾 角 （ ） 前束 模 ０ 和 。 角 （．。） 过测 量得 到 ； 动学分析 不考 虑减震器 ０１ 通 运 的阻尼 和 弹簧 的 刚度 ；轮 胎 的规格 为 １５６ Ｒ１， ８／０ ５
３ ５
－ ２ ３６ －５ ６０
— — — —
３５ ２ ３５ １
８５ ５
－ ０ ５７
侧关 键 硬 点 的坐 标
（见 表 １ ， 然 后 修 改 ）
车轮中心点 稳定杆与摆臂连接点 稳定杆与车身连接点
Ｏ １ ９ － １ ４０
－ ４ ７３ － ７ ５３ — Ｏ ３９
麦弗逊悬架仿真分析
麦弗逊悬架仿真分析一、本文概述随着汽车工业的飞速发展和消费者对车辆性能要求的不断提高，悬架系统作为车辆的重要组成部分，其设计优化和性能分析显得尤为关键。
麦弗逊悬架作为一种常见的独立前悬架类型，以其结构简单、紧凑且性能稳定的特点，被广泛应用于各类乘用车中。
本文旨在通过仿真分析的方法，对麦弗逊悬架的动态特性进行深入探讨，以期为悬架设计优化和车辆性能提升提供理论支持和实践指导。
本文首先将对麦弗逊悬架的基本原理和结构特点进行简要介绍，为后续分析奠定理论基础。
随后，将详细介绍仿真分析的方法论，包括模型的建立、边界条件的设定、仿真工况的选择等，以确保分析结果的准确性和可靠性。
在此基础上，本文将重点分析麦弗逊悬架在不同工况下的动态响应特性，如位移、速度、加速度等关键参数的变化规律，并探讨其对车辆操纵稳定性和乘坐舒适性的影响。
本文将对仿真结果进行总结，并提出针对性的优化建议，以期为麦弗逊悬架的设计改进和车辆性能的提升提供有益的参考。
通过本文的研究，不仅可以加深对麦弗逊悬架动态特性的理解，还可以为车辆悬架系统的优化设计和性能评估提供科学的方法和依据。
本文的研究方法和成果也可为其他类型悬架系统的仿真分析提供参考和借鉴。
二、麦弗逊悬架结构与工作原理麦弗逊悬架（McPherson Strut Suspension）是汽车工业中应用最为广泛的一种独立悬架形式。
其名称来源于其发明者，英国工程师约翰·麦弗逊（John Alexander McPherson）。
麦弗逊悬架以其结构紧凑、成本低廉、性能稳定等优点，在乘用车市场中占据了主导地位。
麦弗逊悬架主要由减震器、螺旋弹簧、下摆臂、转向节、轴承等部件组成。
减震器与螺旋弹簧组合在一起，构成了悬架的支柱，既起到了支撑车身的作用，又能够吸收路面冲击产生的振动。
下摆臂则连接车轮与车身，通过轴承与转向节相连，使得车轮可以相对于车身进行转向运动。
当车辆行驶在不平坦的路面上时，路面的起伏会引起车轮的上下跳动。
麦弗逊前悬架多工况KC特性DOE分析
10.16638/ki.1671-7988.2017.22.038麦弗逊前悬架多工况KC特性DOE分析杨如冰（江铃汽车集团改装车股份有限公司，江西南昌330001）摘要：为了研究某麦弗逊前悬架在多工况下，下摆臂、转向横拉杆和减震器上的硬点对其KC特性的影响，建立麦弗逊前悬架多体动力学模型，对其多工况的KC特性进行仿真分析。
将各硬点作为设计参数，采用最优超拉丁超立方设计方法其进行DOE分析，得到了各个设计变量对KC性能值的灵敏度结果。
关键词：麦弗逊前悬架；多体动力学；最优超拉丁超立方设计；灵敏度中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2017)22-105-02DOE Analysis of Multi-condition KC Characteristic of McPherson Front SuspensionYang Rubing（Modified Vehicle Corporation Limited of Jiangling Motors Group, Jiangxi Nanchang 330001）Abstract:Aiming at researching the influence of the lower swing arm, steering rod and shock absorber position on the KC characteristics, the multi-body dynamic model of McPherson front suspension was established, the KC characteristics of multi-conditions are simulated and analyzed. The coordinate were used as the design parameters, it was DOE analysised by adopting the method of optimal latin hypercube design, the sensitivity of design variables to KC characteristics were obtained. Keywords: mcpherson front suspension; multibody dynamics; optimal latin hypercube design; sensitivityCLC NO.: TH16 Document Code: A Article ID:1671-7988(2017)22-105-02引言前悬架的KC（Kinematic and Compliance）特性[1,2]对汽车的平顺性、舒适性和操稳性影响比较大，其中各个悬架硬点直接影响着KC特性。
汽车麦弗逊前悬架动力学特性仿真分析
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ ｍａ ｐｈ ｒ ｏ ｒ ｎ ｕ ｐ ｎ ｉｎ； ｙ ａ ｉ ｅ ｔ ｒ ＡＤＡＭ Ｓ；ｉ ｕ ａｉ ｎ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｙ Ｗ ｒ ： ｃ ｅ ｓ ｎ ｆｏ ｔｓ ｓ ｅ ｓｏ ｄ ｎ ｍ ｃ ｆａ ｕ ｅ； ｓｍ ｌｔｏ ｎ ｎ ｌｓｓ
统性能的调整方案 。
关 键 词 ： 弗逊 前 悬 架 ； 力 学 特 性 ； Ｄ ＭＳ 仿 真 分 析 麦 动 ＡＡ ；
中 图 分 类 号 ： ４ １１ Ｕ ６ ． 文 献标 ａ ｙ ｉ ｆＶｅ ｃ ｅ ｎ ｍ ｃ Ｓ ｍ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈｉｌ Ｍ ａ ｐ ｒ ｏ ｏ ｔＳ ｓ ｅ ｓｏ ｙ ｔ ｍ ｃ ｈｅ ｓ ｎ Ｆｒ ｎ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ
ｐ ｎ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ｗａ ｕ ｌ， ｉ ｌ ｔｄ ａ ｄ ａ ｓ ｓ ｄ ｂ ｉ ａ ａｌ ｌｗｈ ｅ ｒ ｖ １ Ｔｈ ｈ ｓｓ ｈ ｄ ａ ｑ ｉｅ ｙ ａ ｉ ｅ — ｅ ｓｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｂ ｉ ｓｌ ａ ｅ ｎ ｎ ｙ ｅ ｙｕｓｎｇ ｐ ｒ ｌｅ ｅ ｌｔａ ｅ ． ｅ ｔ ｅ ｉ ａ ｃ ｕ ｒ ｄ ｄ ｎ ｍ ｃ ｆ ａ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｒｍａ ｐ ｒｏ ｒ ｎ ｕ ｐ ｎｓｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｓ ｆａ ｔｍ ｏ ｉｅ ｕ ｎｉ ｆ ｒｗｈｅ ｌｂ ａ ｉ ｇｆｏ ｔｓ ｓ ｅ ｓｏ ｖ ￣ｉ ａ ｕｒ ｏ ｃ ｈｅｓ ｎ ｆｏ ｔｓ ｓ ｅ ｉｎ ｉ ｈ ａ ｅ ｏ ｕ ｏ ｂ ｌ ｇ ｒ ｎ ｎｇ， ｏ ｅ ｅ ｒｎ ｎ ｕ ｐ ｎ ｉｎ， ｅ ｅ ｌ ｒ
２ Ｃｙ ｔ ｉｐｏｕｔ ｎｐａｔｎＬａｈ ｉ ｅ ｆ ｅｒ ｈｎ ，ａ ｎ１４ １ ，ｈｎ ） ． ｉｕ ｏｏ ｒｄ ｃｏ ｌｎ ｉ ｉ ｅＯ ｌ ｌ ｏ ｔ Ｃ ｉａ Ｐ￣ｉ ２ ０ ０ Ｃ ｉａ ｕ ｌ ｉ ｏ ｉ ｆｄ Ｐ ｏ
麦弗逊前悬架参数匹配与运动仿真-开题报告
在这种背景下，人们开始运用虚拟样机仿真软件ADAMS等建立车辆及悬架系统的复杂动力学仿 真模型，并通过分析得出了许多有益结论。
悬架的运动学、动力学仿真分析在汽车悬架系统的设计和开发中占有重要的地位。以机械CAD 设计、虚拟样机仿真技术为前题,提出运用虚拟样机仿真软件ADAMS里的CAR模块分析并进行优化汽 车悬架的设计方法。首先,根据悬架各部件之间的相对运动关系和各部件的参数在ADAMS\CAR中建立 某轿车的麦弗逊前悬架的三维CAD模型,再加上路面激励,分析悬架参数在汽车行驶中的变化规律， 对设计参数进行修改和调整以发现其对各种性能参数的影响, 然后利用ADAMS\Insight对建立的悬 架模型进行结构优化，最终提供较理想的产品开发解决方案。
ADAMS中的 Car 模块是ADAMS软件中的一个专业化模块，它整合了世界多家大型汽车企业在汽 车设计、开发方面的经验，能够帮助快速建立精确的包括汽车车身、发动机、悬架系统、传动系统、 转向机构以及制动系统等系统在内的参数化虚拟汽车模型。ADAMS/Insight 功能扩展模块是ADAMS 基于网页的试验设计与分析模块，能对仿真进行实验设计，可以更精确地对设计进行量化研究，应 用ADAMS/Insight，可以很方便地进行一系列的仿真试验，从而精确地预测所设计的复杂的机械系 统在各种工作条件下的性能，并对试验结果提供专业化的统计结果。
麦弗逊独立悬架基于ADAMS的优化分析
前轮前束是用来补偿由于车轮外倾角造 成的不良影响，从而使得车轮滚动过程中向 着正前方行驶，可大大减小并抵消车轮外倾 造成的不良后果。
在ADAMS/Car中，对悬架参数进行设 置，包括无载情况下车轮半径、车轮刚度、 簧载质量、质心高度及轴距等等。设置路面 对车轮的激励函数，选择地面和测试平台间 的移动副来创建直线驱动。最后来设置仿真 参数，来研究车轮上下跳动50mm对悬架性能 参数的影响。
本文是通过对悬架中部分关键硬点坐标 进行更改后来达到优化性能参数的目的，在 ADAMS/Insight模块中，共选取了6个硬点
本文通过分析实际生产中出现的问题， 利于ADAMS对麦弗逊悬架系统进行建模并进 行优化仿真分析，最终得出较理想的结果。
2 麦弗逊悬架模型
麦弗逊独立悬架主要由减震器加减震 弹簧组成，其简化模型如下图1。麦弗逊独 立悬架是闭式空间结构，没有原动件，机 架即车身，车轮上下跳动带动转向节和横 摆臂运动。
该文应用ADAMS/Car模块对麦弗逊悬架 系统进行建模。在ADAMS/Car中所采用的坐 标为ISO坐标制，以车中心连线，与地面 平行的面为XY平面，以车架纵面中心对称面
图 1 麦弗逊独立悬架简化示意图
8 7 6 5
43
2
z
x
1
y
1. 车轮总成 2. 下摆臂 3. 转向齿轮 4. 转向横拉杆 5. 转向节总成 6. 减振器 7. 螺旋弹簧 8. 车身
图 2 ADAMS/Car 中麦弗逊独立悬架系 统模型
76 AUTO TIME
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
麦弗逊悬架学位论文
摘要随着汽车工业技术的开展，人们对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和平安性的要求越来越高。
汽车行驶平顺性反映了人们的乘坐舒适性，而舒适性那么与悬架密切相关。
因此，悬架系统的开发与设计具有很大的实际意义。
本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度及选择出弹簧的各局部尺寸，并且通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸，最后进展了横向稳定杆的设计以及汽车平顺性能的分析。
本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。
其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架。
前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减，后悬那么采用半拖曳臂式独立悬架振器。
这种构造的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。
1绪论：1.1悬架的功用悬架是车架〔或承载式车身〕与车桥〔或车轮〕之间弹性连接装置的总称。
1.传递它们之间一切的力〔反力〕及其力矩〔包括反力矩〕。
2.缓和，抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，以保证汽车良好的平顺性，操纵稳定性。
3.迅速衰减车身和车桥的振动。
悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是严密相连的。
要想迅速的衰减振动、冲击，乘坐舒服，就应该降低悬架刚度。
但这样，又会降低整车的操纵稳定性。
必须找到一个平衡点，即保证操纵稳定性的优良，又能具备较好的平顺性。
悬架构造形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。
由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。
1.2 悬架的组成现代汽车，特别是乘用车的悬架，形式，种类，会因不同的公司和设计单位，而有不同形式。
但是，悬架系统一般由弹性元件、减振器、缓冲块、横向稳定器等几局部组成等。
它们分别起到缓冲、减振、力的传递、限位和控制车辆侧倾角度的作用。
弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，现代轿车悬架多采用螺旋弹簧，个别高级轿车那么使用空气弹簧。
螺旋弹簧只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。
控制臂改进型麦弗逊悬架运动学性能研究
某车型麦弗逊悬架KC特性分析
2710.16638/ki.1671-7988.2018.13.008某车型麦弗逊悬架KC 特性分析黄喆，张天宇，赵志军，吴岩（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）摘 要：文章以某乘用车型项目为例，运用ADAMS 软件中的CAR 模块作为工具，建立某车麦弗逊式前悬架模型，进行仿真，并将仿真结果与竞争车型试验数据及仿真数据进行对比，分析并找出存在的问题并验证建模的准确性。
关键词：麦弗逊悬架；K&C 特性；仿真分析中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)13-27-03A McPherson Suspension Analysis Based on K&C CharacteristicsHuang Zhe, Zhang Tianyu, Zhao Zhijun, Wu Yan( Automotive College of Chang'an University, Shaanxi Xi'an 710064 )Abstract: Relying on a certain passenger car project, the CAR module in ADAMS software was used as a tool to establish a McPherson type front suspension model for simulation, and the simulation results were compared with the competition model test data and simulation data. Find out the problems and verify the accuracy of the modeling. Keywords: McPherson suspension; K&C characteristics; simulation analysis CLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)13-27-03前言目前，国内很多新车型的开发都是在成熟已成熟的底盘上根据需要进行调整来达到开发的要求。
基于ADAMS／Car的麦弗逊悬架运动学分析与仿真
基于ADAMS／Car的麦弗逊悬架运动学分析与仿真基于ADAMS／Car的麦弗逊悬架运动学分析与仿真摘要：本论文主要研究了基于ADAMS／Car的麦弗逊悬架运动学分析与仿真。
首先介绍了悬架系统的基本概念和结构，然后结合工程实际，建立了麦弗逊悬架的ADAMS／Car模型，并对其运动学进行了分析和仿真实验。
结果表明，ADAMS／Car模型能够很好地模拟麦弗逊悬架的运动学效果，为悬架系统的研发和优化提供了有力的支持和参考。
关键词：ADAMS／Car、麦弗逊悬架、运动学分析、仿真实验、悬架系统优化。
第一章引言车辆悬架系统作为汽车的重要部件，其运动学性能对于汽车行驶稳定性、操控性、舒适性以及安全性具有至关重要的影响。
麦弗逊悬架作为一种常用的悬架结构，其在汽车行业中使用广泛，因其结构简单、制造成本低、稳定性能好、悬架调整方便等特点，为汽车的悬架系统提供了一种重要的解决方案。
麦弗逊悬架系统的运动学分析是研究麦弗逊悬架运动性能的基础，其通过运动学分析来探究悬架系统动力学特征，为系统设计和优化提供基础支撑。
而ADAMS／Car作为一种常用的汽车动力学仿真软件，其能够模拟汽车悬架系统的动力学行为，为汽车的悬架系统开发和优化提供了重要支持。
因此，本文通过建立麦弗逊悬架的ADAMS／Car模型，并对其运动学进行分析和仿真实验，旨在探究麦弗逊悬架的运动学性能，为汽车悬架系统的研发和优化提供参考依据。
第二章悬架系统基本概念和结构车辆的悬架系统是为了解决车辆在行驶过程中的震动、冲击和悬架系统的负荷而设计出的一个支撑系统。
悬架系统包括弹簧、减震器、控制臂、轮毂、轮胎、制动器等多个部件。
悬架系统的主要功能是：1. 支持重量悬架系统的主要功能之一是支撑汽车的整个重量，控制车身高度和姿态。
2. 减震悬架系统可以减少汽车通过路面时产生的震动、冲击和噪音等问题。
通常，减震器在悬架系统中发挥重要作用。
3. 提高操控性能悬架系统对汽车的操控性能影响很大。
控制臂改进型麦弗逊悬架运动学性能研究
控制臂改进型麦弗逊悬架运动学性能研究麦弗逊悬架是一种常用的汽车悬架系统，其结构简单、重量轻、可靠性高，因此被广泛运用于商用车和越野车等车型。
但是，在高速行驶和复杂路面情况下，麦弗逊悬架存在一定的运动学性能不足的问题，例如悬架变形引起的摆动和车身倾斜等，这对驾驶安全和舒适性都会产生不良影响。
因此，改进型麦弗逊悬架的运动学性能研究具有很高的实际意义。
本研究针对控制臂改进型麦弗逊悬架进行了运动学性能研究。
通过建立控制臂改进型麦弗逊悬架数学模型，考虑悬架变形和地面反力等影响因素，分析了其前进运动和旋转运动的规律，并比对了传统麦弗逊悬架的运动学性能。
研究发现，控制臂改进型麦弗逊悬架相对于传统麦弗逊悬架具有以下优势：首先，其前进运动更加平稳。
在一定的路面条件下，控制臂改进型麦弗逊悬架的悬架变形更小，不易发生摆动和不稳定现象，车辆的行驶更为舒适和平稳。
其次，其旋转运动更加精准。
改进型麦弗逊悬架通过加入控制臂和多点支撑等技术手段，实现了对车身旋转的更加精准控制，避免了车身过度倾斜和路面悬浮的不平衡现象。
总的来说，控制臂改进型麦弗逊悬架在运动学性能方面具有一定的优势，但其设计和制造成本相对较高，需要注意尺寸和空间的约束等问题。
综上所述，改进型麦弗逊悬架的运动学性能研究对于提高车辆的行驶安全和舒适性具有非常重要的意义。
未来，还需进一步探究改进型麦弗逊悬架的优化设计和制造工艺等问题，为汽车工业的发展做出更大的贡献。
除了运动学性能之外，改进型麦弗逊悬架在悬架刚度和强度方面也有很大的改进空间。
传统的麦弗逊悬架在通过颠簸路面时，由于操作杆单一的作用形式，会出现过度弹性或过度刚性的问题。
而控制臂改进型麦弗逊悬架通过增加悬架支撑点和调整操作杆角度，增加了悬架系统的刚度和强度，减少了车身的行驶摆动。
值得注意的是，改进型麦弗逊悬架在设计和制造方面需要考虑很多因素，例如悬挂系统支撑点的数量和位置、控制臂的长度和角度、支撑杆的材料和直径等。
adams麦弗逊式前悬架的K&C分析
麦弗逊式前悬架的K&C分析本文介绍了调用MotionView软件中的汽车动力学仿真模块，按照正向开发车型最初始设定的参数，修改默认模型的硬点、衬套六向刚度、弹簧刚度、减震器阻尼、缓冲块等数据，然后进行K&C仿真，并在MV提供的自动报告模板里添加两辆Benchmark 车的K&C试验数据，通过仿真数据与试验数据的对比，分析初步设定的参数是否合理，尤其是衬套刚度参数设定对操稳和平顺性的影响，并以此为依据对相应参数进行调整。
1 概述某车型的前悬架为麦弗逊结构，处于设计阶段，为了取得和Benchmark车同样的操稳性能，同时减少后期样车调校的工作量，需对该悬架进行K&C分析，优化悬架的硬点和衬套刚度。
2 MDB模型建立从MotionView自带的整车模型库Assembly Wizard调用所需的前悬架模型，并根据已有的设计修改相应的数据。
2.1 前悬架硬点建立及零部件属性设置通过模型界面输入关键点的三维坐标，将衬套六向刚度曲线转化为.CSV文件，导入到MotionView，并在相应的衬套中调用。
设定弹簧刚度、预载力和减振器的阻尼，以及减振器的长度、行程、上下限位块起作用点的位置。
2.2 横向稳定杆模型建立横向稳定杆是Roll工况仿真中的关键部件，通常的建模方式有柔性体中性文件和Polybeam两种。
在后期可能会对悬架侧倾刚度进行调整，考虑到稳定杆建模和参数调整的方便性，这里采用Polybeam方式，仅需输入稳定杆的硬点和材料参数，如图1所示。
图1稳定杆模型图2 前悬架模型2.3 整车参数设定调入悬架所需的模型并修改相应的数据，就得到如图2所示的前悬架模型，然后对整车的关键参数进行设定，如图3所示。
图3 整车参数表3 K&C分析结果完成仿真后，直接调用MotionView的报告生成文件，即可快速查看分析结果，同时为了便于比较，我们也可把试验得到的Benchmark车K&C实验数据分别输入到对应的曲线里。
基于瞬心法的麦弗逊悬架特性分析与改进设计
李 强
（ 合肥工 大学 机械与汽车工程学 院， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ）
摘 要 ： 文章提 出了一种壮ｆ瞬心法进行麦弗逊悬架运 动特性 分析与优化设计 的方法。该文 以某款 麦弗 逊式 悬架为研究对象 ， 基于瞬心法对麦弗逊式悬架进行运动学分析 ， 在此基础 上构建 了基于 Ａ Ｄ Ａ ＭＳ的麦弗逊式悬 架仿真模型， 与试验数据的对 比结果表 明 ｒ所建模型是准确的 ； 将灵敏度分析法与瞬心法下的运动学分析相结 合， 分析 了下摆臂关键点变化对车轮定位参数的影 响程度。该文的研究 为该款车辆 的悬架设计提供了参考 。 关键词 ： 瞬心法 ； 麦弗逊悬架 ； 灵敏度分析 ； 改进设计 中图分类号 ： Ｕ４ ６ ３ ． ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ ５ ０ ６ ０ （ ２ ０ １ ６ ） １ １ － １ ４ ７ ２ — ０ ５
第３ ９卷 第 １ １ 期
２ ０ １ ６年 ｌ １月
合 肥 工 业 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊ （ ） ＵＰ ． ＮＡＩ ＯＦ ＨＥＦＥＩ Ｕ ＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＩ ＯＧＹ （ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
ＬＩ Ｑｉ ａ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂｉ ｌ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ． Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ０９ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ）
麦弗逊式独立悬架运动特性
2004年11月农业机械学报第35卷第6期麦弗逊式独立悬架运动特性3夏长高 【摘要】 利用柔性多体动力学方法建立了基于ADAM S 软件平台的麦弗逊式独立悬架动力学仿真分析模型。
利用该模型对某车辆前麦弗逊式独立悬架的运动学特性进行了仿真和试验对比分析。
结果表明:悬架构件的柔性对悬架运动中车轮定位参数的变化有明显的影响,与实测值相比,采用多柔体模型对悬架运动特性参数进行仿真计算的精度比采用多刚体模型的精度高得多。
柔性多体悬架动力学仿真模型,为车辆设计阶段准确预测计及悬架影响因素时的汽车操纵稳定性提供了有效方法。
关键词:车辆 悬架 多体动力学 特性中图分类号:U 463.33文献标识码:AStudy on Character istic of M cPherson Fron t Suspen sionX ia Changgao (J iang su U n iversity )AbstractU sing the m ethod of flex ib le m u lti 2body dynam ics ,th is article estab lished a dynam ically analytical m odel fo r a M cPherson indep enden t su sp en si on based on ADAM S softw are p latfo rm .T he si m u lati on and testing study of the k inem atical characteristic of a M cPherson fron t indep enden t su sp en si on fixed in a typ ical veh icle w ere carried ou t by the m odel.T he resu lts show ed that the flex ib ility of the su sp en si on p art had app aren t effects on the changes of w heel alignm en t p aram eters in the m o ti on of the su sp en si on .Com p ared w ith the testing data ,the si m u lating p recisi on of k inem atical characteristic p aram eters of the su sp en si on from the flex ib le m u lti 2body m odel w as m o re accu rate than that from the rigid m u lti 2body m odel.Key words V eh icles ,Su sp en si on ,M u lti 2body dynam ics ,Characteristic收稿日期:200305133江苏大学高级人才专项基金资助项目(项目编号:04JD G 009)夏长高 江苏大学汽车与交通工程学院 副教授 博士,212013 镇江市 引言悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的传力连接装置,并且缓和由不平路面传给车架(或承载式车身)的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的振动,保证汽车能够平稳地行驶。
基于麦弗逊式汽车悬架系统的可靠性研究
基于麦弗逊式汽车悬架系统的可靠性研究
杨家印
【期刊名称】《中国设备工程》
【年(卷),期】2017(0)23
【摘要】针对汽车悬架系统中部件失效的问题,对麦弗逊式汽车悬架系统的可靠性展开研究,并对其数据进行统计分析,提出了减小失效概率的办法,为汽车悬架系统的设计提供一定参考.
【总页数】3页(P136-138)
【作者】杨家印
【作者单位】江苏联合职业技术学院徐州经贸分院,江苏徐州 221004
【正文语种】中文
【中图分类】U463.33
【相关文献】
1.基于LPV模型的麦弗逊式主动悬架控制器设计
2.基于ADAMS/Car的麦弗逊式前悬挂的运动学分析
3.基于ADAMS的麦弗逊式悬架的仿真与优化
4.基于操纵稳定性的麦弗逊式前悬架结构优化方法研究
5.基于麦弗逊式前悬架特征的整车架构开发研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
麦弗逊悬架对车辆操纵稳定性的影响开题报告上交版解析
华南理工大学广州学院本科生毕业设计（论文）开题报告麦弗逊悬架对车辆操纵稳定性的影响分析学院汽车工程学院专业班级2011级车辆工程6班姓名苏旭学生学号201130085325指导教师李巍华填表日期2014年10月10日说明1．开题报告是保证毕业设计（论文）质量的一个重要环节，为规范毕业设计的开题报告，特印发此表。
2．学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告。
3．此表一式三份，一份交学院装入毕业设计（论文）档案袋，一份交指导教师，一份学生自存。
4．选题需经基层教学单位（专业教研室）讨论审核、二级学院主管院长批准、报教务处备案, 方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。
文献综述内容：近几年来，伴随着我国汽车产销量的高速发展，国内汽车的保有量也迅速达到了空前的规模，消费者在购买汽车的时候已不再简单地把汽车看成是面子工程了，而是越来越关心汽车的各项性能指标，尤其是汽车的操控稳定性受到了极大的关注。
在这个言必谈性能、论必说稳定的年代里，几乎所有的汽车品牌都在大力地宣传自己的汽车产品优秀的操控稳定性，从日系的丰田、本田、日产到欧系的宝马、奥迪等高端品牌都在极尽全力地宣传自家产品良好的操控稳定性，就连一向以舒适性能为取向的雷克萨斯、奔驰等高端品牌也在新近的汽车设计中加入了更多的运动稳定取向。
从以卡罗拉为代表的紧凑型轿车到以迈腾为代表的中级车到以奥迪A6L为代表的高档车无不标榜自己的操控稳定性。
本课题主要研究影响汽车操控稳定性的汽车底盘的核心——悬架系统，从[1]陈家瑞的《汽车构造》中让我们来了解一下悬架是什么构件。
悬架是汽车的车身与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。
典型的汽车悬架结构由弹性元件、减震器以及导向机构等组成，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第28卷 第7期2006年7月武 汉 理 工 大 学 学 报J OURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol .28 No .7 Jul .2006麦弗逊悬架运动特性的静态试验研究蒋国平1,王国林2,周孔亢2(1.广东交通职业技术学院汽车工程系,广州510650;2.江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013)摘 要: 针对厂家反映的前轮异常磨损以及稳态转向特性中的过度转向问题,利用ADAM S 软件建立麦弗逊悬架和转向机构的虚拟样机模型,进行了运动学仿真分析和试验研究,得到了麦弗逊悬架各定位参数和轮距随车轮跳动量的变化规律。
结果表明:车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角和轮距的变化特性较为理想,但车轮前束角的变化特性和幅值不合理,将增加汽车的过度转向趋势和加剧轮胎磨损。
关键词: 汽车; 麦弗逊悬架; 特性; 车轮定位参数中图分类号: U 463.33文献标志码: A 文章编号:1671-4431(2006)07-0119-04Experimental Research on Static Characteristic of Macpherson SuspensionJ IANG Guo -ping 1,W ANG Guo -lin 2,ZHOU Kong -kang 2(1.Depar tment of Automobile Eng ineering ,G uangdong Co mmunication Poly technic ,Guangzhou 510650,China ;2.School ofAutomobile and T raffic Eng ineering ,Jiangsu U niversity ,Z henjiang 212013,China )Abstract : T he multi -body kinematics model of the M cPherson suspensio n w as established by using A DA M S /Car software .T he simulation analysis and static ex periment were carried out .T he change of w heel alig nment parameters with wheel jounce was obtained .The results indicateed that the change of tr ack and wheel alig nment parameters but toe angle were in agreement .T he bad change o f toe ang le will accelera te the stable steering characteristics and w heel wear .Key words : automobile ; M cPherso n suspension ; characteristic ; w heel alignment parameters 收稿日期:2006-04-02.基金项目:江苏大学企业博士后基金(YJ2001-01).作者简介:蒋国平(1973-),男,博士后,高级工程师,副教授.E -mail :jiangguoping @china .com麦弗逊独立悬架是现代汽车上广泛采用的一种悬架结构形式,合理的几何参数是保证悬架具有良好运动学特性的重要因素。
转向机构的结构参数对前轮定位参数的变化特性有重要影响。
由于麦弗逊悬架和转向机构组成的系统是复杂的空间杆机构,且悬架机构和转向机构的运动相互关联,如果将2个机构单独进行分析研究,将很难全面了解麦弗逊悬架转向机构的整体运动特性。
某汽车厂生产的旅行车,前悬架采用麦弗逊独立悬架和断开式转向梯形,样车试验过程中发现存在前轮异常磨损以及稳态转向特性中的过度转向问题[1]。
以多体系统动力学理论为基础,利用ADAMS 软件建立麦弗逊悬架系统的虚拟样机模型,把麦弗逊悬架和转向机构作为一整体,系统分析麦弗逊悬架系统的运动特性,同时进行试验验证,为麦弗逊悬架系统的优化设计提供理论依据。
1 麦弗逊悬架系统的仿真分析模型机械系统动力学仿真分析软件ADAM S 中的Car 专业模块[2],是MSC 与Audi BMW Renault 和Volvo 等公司合作开发的整车设计软件,整合了在汽车设计开发方面的经验,能够帮助工程师快速建造高精度的车身、悬架系统、传动系统、发动机、转向机构、制动系统等子系统在内的参数化虚拟汽车模型。
图1为利用ADAMS 软件建立的麦弗逊悬架系统的仿真模型。
试验样车的前悬架采用经典的麦弗逊式独立悬架,可以抽象为14个独立刚体组成的系统:即减振器、螺旋弹簧、转向横拉杆、转向节臂、摆臂、直拉杆、传动轴等零部件,并对它们之间的连接形式作了合理的抽象。
其中转向支柱是最重要的构件,它包括减振器下部的缸筒、转向节臂和轮胎支承部分等几个实际零件,但由于它们之间没有相对运动,所以应作为一个刚体来处理。
其中转向节臂通过球铰与转向横拉杆连接,减振器缸筒与减振器活塞杆通过圆柱铰连接,轮胎支承部分与驱动轮胎转动的花键轴通过转动副相接,下端则通过一个近似理想球铰的线弹性衬套与下摆臂连接。
试验样车的转向系统采用齿轮齿条式转向器,转向传动机构为断开式转向梯形,所建立的试验样车转向系统模型,将转向系零部件(方向盘、转向轴、转向传动轴、转向输出轴、转向齿条、转向横拉杆)简化为刚体模型,将齿轮齿条式转向器的运动关系简化为运动定比耦合,方向盘与转向轴间为固定铰,转向轴与车身间为转动铰,转向输出轴与车身之间为转动铰,转向输出轴与转向齿条之间为复合铰链,齿条通过万向节铰链与转向横拉杆连接。
2 麦弗逊悬架系统的仿真与试验方案 ADAMS /car 是机械系统动力学分析软件ADAMS 软件包中的一个专业化模块,提供了强大的悬架系统仿真分析功能,后处理文件中所包括的曲线几乎涵盖了所有常用的悬架特性,可自动计算出多种悬架特性。
利用ADAM S /car 软件的悬架系统分析功能,对麦弗逊悬架的运动特性进行研究(试验台见图2),进行双轮同向跳动试验,得到相关参数的特性曲线。
另一方面,为了能从试验角度分析试验样车悬架转向机构的运动学特性,按照试验样车悬架转向机构的空间布置,选用原装零部件,建立了试验样车的麦弗逊悬架系统试验台。
采用机械式千斤顶加导向支架的方式对车轮加载以模拟车轮的上下跳动,这样可以方便控制车轮的跳动行程。
在车轮上下运动的过程中,导向支架保证与车轮接触的平面的稳定性,从而避免了测量误差。
另外,在导向支架的上平面设置了仅存在侧向运动的滑动机构,在滑动机构上设置了侧向滑动的锁止销,可以实现存在侧向力或消除侧向力的测试。
为考察转向系统对车轮定位参数的影响,试验台同时安装了转向系统,车轮定位参数变化的测量采用GCD -Ⅰ型光束水准车轮定位仪与由倾角传感器、A /D 卡及计算机组成的测试系统相结合的方法进行[3]。
利用建立的麦弗逊悬架系统试验台进行悬架特性试验,在设计载荷条件下,锁定转向器,采用机械式千斤顶使车轮上下移动,模拟车轮的跳动,并以设计载荷时车轮的位置为零点,每隔20mm 车轮行程记录车轮前束角、车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角和轮距的值。
3 车轮定位参数的变化特性分析车轮定位参数的变化特性直接影响汽车稳态转向特性以及轮胎磨损,通过对麦弗逊悬架系统进行仿真和试验,得到了车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、车轮前束角的随车轮跳动量的变化特性。
3.1 车轮外倾角的变化特性车轮外倾角是车轮中心平面与地面垂线的夹角,当车轮顶端向车身外侧倾斜时取正值。
通常认为外倾角应使车轮经常处于与地面垂直的状态。
图3(a )为车轮外倾角与车轮跳动量的关系曲线。
当车轮向上跳动时,车轮外倾角由正向负变化,变化趋势合理。
外倾角的变化趋势对保持轮胎的侧向附着力具有重要意义,合理选择悬架的设计参数,使得车轮由下向上跳动时外倾角向减小的方向变化,以确保汽车曲线行驶过程中车身侧倾时,外侧车轮接近于垂直地面状态,从而提高轮胎的侧偏特性。
车轮跳动量在120 武 汉 理 工 大 学 学 报 2006年7月±50mm 行程内,车轮外倾角的总变化量在2.0°以内,车轮外倾角变化幅值比较合理。
如车轮由下向上跳动时外倾角向负值方向变化过大,在汽车满载工况下可能出现车轮外倾角负值过大,导致轮胎磨损严重及产生热量过大,严重时会造成轮胎损坏。
一般尽量减少车轮相对车身跳动时外倾角的变化,在常见的车轮跳动范围内,其变化量控制在正±1°以内较为合适。
3.2 主销后倾角的变化特性在汽车纵向平面内,主销上部向后倾斜的角度称为主销后倾角,主销后倾角应保证有足够的侧向力回正力矩,以利于汽车直线行驶。
一般主销后倾角越大,主销后倾拖距也越大,则回正力矩的力臂越大,因此回正力矩也就越大,但是回正力矩不宜过大,否则在转向时为了克服此力矩,驾驶员必须在方向盘上施加较大的转向力。
一般认为2°～3°是主销后倾角合理的范围。
图3(b )为主销后倾角与车轮跳动量的关系曲线。
随着车轮向上跳动,主销后倾角逐步变大,这样的主销后倾角变化趋势可以在制动过程中,适当增加回正力矩,保持汽车的直线行驶能力。
车轮跳动量在±50m m 行程内,主销后倾角的总变化量在1.0°以内,主销后倾角变化幅值合理。
一般不希望后倾角在车轮上下跳动过程中出现大的变化,以免在载荷变化时出现回正力矩过大或过小的现象,“路感”变差。
3.3 主销内倾角的变化特性在汽车横向平面内,主销上部向内倾斜的角度称为主销内倾角。
主销内倾角也有使车轮自动回正的作用,其有利用汽车本身的重力使车轮回复到原来中间位置的效应。
主销内倾角与主销横向偏移距是相联系的,主销内倾有利于主销横向偏移距的减小,从而减少转向时驾驶员加在方向盘的力,使转向操纵轻便,同时也可减少从转向轮传到方向盘上的冲击力。
图3(c )为主销内倾角与车轮跳动量的关系曲线。
随着车轮向上跳动,主销内倾角呈增长趋势,车轮跳动量在±50mm 行程内,主销内倾角的总变化量在3.0°以内,主销内倾角变化趋势和变化幅值都比较合理。
一般而言,主销内倾角不宜过大,否则转向时,在车轮绕主销转动的过程中,轮胎与路面之间将产生较大的滑动,增加轮胎与路面间摩擦阻力,这不仅使转向发沉,而且加速轮胎的磨损,在车轮上跳时主销内倾角的增加应尽量减小。