双横臂独立悬架运动学仿真分析

机械设计与制造

ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ

第１１期２００９年１１月

文章编号：ｌＯＯｌ一３９９７（２００９）１１－０２００—０２

双横臂独立悬架运动学仿真分析木

潘国昌１黄虎２刘新田２刘长虹２

（１上海交通大学机械与动力工程学院，上海２００２４０）（２上海工程技术大学汽车工程学院，上海２０１６２０）ＴｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃａＩａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄｏｕｂｌｅ—ｗｉｓｈｂｏｎｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ．

ＰＡＮＧｕｏ—ｃｈａｎ９１，ＨＵＡＮＧＨｕ２，ＬＩＵＸｉｎ—ｔｉａｎ２，ＬＩＵＣｈａｎｇ—ｈｏｎｇ工

（１ＣｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）（２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）《【摘要】悬架的运动学性能直接影响操纵稳定性等汽车使用性能。利用Ａｄａｍｓ多体动ｈ学软件建５６立双横臂独立悬架的多刚体模型，通过对模型中车轮施加运动约束从而对其进行运动学洼能的仿真分９２析，从而获得该车轮定位角的变化，将设计要求和分析结果对比可以得出此悬架结构设计的合理性及需；

Ｖ：性能改进的地方。ａ６关键词：双横臂独立悬架；运动学分析；Ａｄａｍｓ２２【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｄｐｅ咖珊吼ｃｅｏｆｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎＮａｙ口后ｅ），ｉｍｐａｃｔＯｌＺｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｐｅ咖丌脚配ｅｉｉｓｕｃｈａｓＶｅｈｉｃｌｅＣｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙａｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，Ｗｅｍｏｄｅｌｉｎｇｔｈｅｍｕｌｔｉ一蟛ｄｍｏｄｅｌｏｆＤｏｕｂｌｅ－Ｗｉｓｈ－６６ｂｏｎｅＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＳｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＭｏｔｉｏｎＶｉｅｗ，ａｎｄｔｈｅｎ，ｓｔａｒｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｆｔｅｒｃｏｎｓｔｒａｉｎｉｎｇｔｈｅＱ；ｖｅｈｉｃｌｅｗｈｅｅｌｓａｎｄｗｅｃａｎｇｅｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｌｏｃａｔｉｏｎａｎｇｌｅ，ｆｉｎ趔ｙ，ｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｒｅｓｕｌｔｉｉｗｉｔｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｗｅｗｉｌｌｆｉｎｄｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｒｅｓｕｌｔｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｄｅｓｉｇｎａｎｄｗｈｉｃｈｐｅ咖卜６

Ｖ●６ｍｇｌｌｌ虻ｅｓｈｏｕｌｄｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．９：＾２Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｏｕｂｌｅ－ｗｉｓｈｂｏｎｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ；Ｋｉｎｅｍａｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ；Ａｄａｍｓｊ

中图分类号：ＴＨｌ２，Ｕ４６３．３３＋１文献标识码：Ａ

１引言

悬架是现代汽车，卜的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性地连接在一起Ｉ“。汽车悬架的运动特性是指当汽车车轮上下跳动时，前轮定位参数、轮距、侧倾中心高度等参数相应的变化规律，通过各物理参数的变化传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车具有足够好的行驶平顺性和操纵稳定性等运动性能阁以及轮胎的使用寿命。因此进行独立悬架运动特性研究是合理地选择独立悬架导向机构几何尺寸参数的重要前提。由于不等长双横臂式悬架，只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置，就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内，町保证汽车具有良好的行驶稳定性。本文以某开发车型Ｉｊ｛『双横臂独立悬架为研究对象，运用多体动力学理论和软件，从悬架系统运动学仿真出发，通过施加轮跳运动对悬架进行分析并评价其性能，分析过程的运动直观准确，提高设计精度和设计效率。

２双横臂悬架模型的建立

根据双横臂独立悬架的实际系统，简化出与其原理一致的抽象ｆＬ何模型，其四杆组成的是由多节点联结组成的—个典型ＲＳＳＲ闭环窄问机构，如图１所示。双横臂悬架三维模型，如图２所示。图２中上摆臂和Ｆ摆臂均为三角形，上下控制臂外侧节点通过球铰和转向节相连，在Ｅ下控制臂则通过旋转副分别和车身、前副车架连接；对于横向稳定杆的建立可采用前横向稳定杆分成左、右对称的２个部分，２部分之间由１个旋转副和１个扭转弹簧一阻尼器相连以该扭转弹簧一阻尼器的扭转刚度和阻尼来模拟实际横向稳定杆的扭转刚度和阻尼，也可以采用ｂｅａｍ梁的方式建立，这种杆系的处理方式更真实的模拟稳定杆的特性，因此模型中选择的是第二种处理模式；轮胎模型使用软件自带的Ｆｉａｌａ轮胎模型。

Ｅ罄啭

下摆臂

图１双横臂独立：悬架简化结构图

图２双横臂悬架三维模埠！

在Ａｄａｍｓ中建立所有的悬架系统的各个部件的模型，依据已有的悬架硬点数据修改软件的相应参数数值，建立与实际车辆一直的模型；并输入前悬架系统螺旋弹簧、减振器等部件的力学

★来稿口期：２００９－０１－１８

★基金项目：上海市高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金资助（ＧＪＤ－０７０２Ｉ），上海市重点学科建设资助项目（Ｐ１４０５）

万方数据

万方数据

２０２

机械设计与制造

ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ

第１１期

２００９年１１月

文章编号：１００１—３９９７（２００９）１１－０２０２－０２

弯管机上弯管质量的缺陷形式及研究对策

华健

（上海工程技术大学汽车学院，上海２０１６２０）

Ｆｏｒｍｓｏｆｑｕａｌｉｔｙｄｅｆｅｃｔｓｏｆｂｅｎｄｉｎｇｐｉｐｅｓｍａｄｅｏｎｂｅｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｎｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｉｔ

ＨＵＡＪｉａｎ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）ｉ【摘要】课题通过现场调研，研究弯管机上弯管产生起皱、凸起和拖痕等缺陷的影响因素，提出消ｉ；除或减少这些缺陷的对策。；；关键词：弯管机；弯管；缺陷；对策；ｉ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］／ｔｄｅａｌｓｗｉｔｈｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｄｅｆｅｃｔｓｓｕｃｈａｓｗｒｉｎｋｌｉｎｇ，ｐｒｏｔｕｂｅｒａｎｃｅ、ｄｒａｇｍａｒｋｓａｌｅｉｉｍａｄｅｏｎｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｂｙｏｎｓｉｔｅｒｅｓｅａｒｃｈ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｉｎｄｏｕｔｓｏｌｕｔｉｏｎｓｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｏｒｄｅｃｌｉｎｅｔｈｅｓｅｉ；ｄｅｆｅｃｔｓ．ｉ００；Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｅｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；Ｂｅｎｄｅｄｐｉｐｅ；Ｄｅｆｅｃｔ；Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ；

◆ＯＯ●ＯＯ◆ｏ‘◆，‘◆（，●，一●Ｌ。●０。●．：●二二●一●●●，◆００●一ｃ◆（）ｏ◆ｃ◆一（－◆ｏｏ●ｕ０◆００●ｏｏ●，ｕ◆。一¨◆ｏＬ－●ｏＬ◆ＯＯ●ＯＯ●ｏｏ●ＯＯ◆ＯＯ◆ＯＯ●ＯＯ●ＯＯ●ＯＯ◆ＯＯ◆ＯＯ◆ＯＯ●

中图分类号：ＴＨ３９１．４１文献标识码：Ａ

Ｉ々Ｉ面

课题来源于上海某汽车配件有限公司，研究对象为宝来Ａ５汽车冷却水管的弯管加工。

作者在公司调研中发现，该公司在各类弯管加工中，存在着一些急待解决的质量问题，如：弯管弯角处发生回弹【ｌＩ，弯管出现起皱、凸起和拖痕等缺陷。主要研究由于弯管机各组成部件的位置调整不正确而导致弯管起皱、凸起和拖痕等缺陷的原因及对策。

２冷却水管弯管工艺

宝来Ａ５冷却水管结构，如图１所示，水管一端连接发动机缸盖水套，另一端连接散热器进水口。整个水管由主管１、主管２和副管３组成，两根主管间用软管连接。３缺陷形式及研究对策

３．１弯管产生起皱、凸起和拖痕的原因及对策管件在弯管机上加工时，由于弯管机各组成部件的位置调整不正确而会出现一些形状缺陷，现将弯管的各种形状缺陷、产生原因和相应对策归纳，如表１所示。

图１宝来Ａ５冷却水管

－ｋ来稿日期：２００９－０１—１９★基金项目：上海高校知识创新工程（０８５－１－．程）建设项目资助（ＪＺ０９０１）

…，…删Ｉ㈣】…，删，……，嗍】…Ｉ…，洲，Ｗ●洲１日㈣■删＇㈣，雌，Ｈ

由于轮胎的横向滑移，导致轮胎的磨损，降低了轮胎的使用寿命，通过此双横臂的运动学分析，提高了结构设计的效率和准确所以设计时应尽量控制轮距变化量。度，为进一步的物理样机的结构设计改进和制造提供了可靠的依

为了减小轮胎与地面的侧向滑移，减小轮胎磨损，希望轮距变化量要小。轮距初始值为１５８０ｍｍ，车轮下行跳动时，轮距较初始状态的变化量为４７．５ｍｍ，上行跳动时轮距变化量为２０．３ｒａｍ，轮距变化范围小符合设计要求，同时也表现出根据设定的车轮定位角所得到预期的车轮变化量的趋势。

４结论

利用虚拟样机技术建立所设计的车辆的前双横臂模型，进行运动学仿真，根据分析结果可知悬架各定位参数的变化均满足设计的要求，单从结果来说可以保证足够的操纵稳定性，降低轮胎的摩擦提高燃油经济性等。有些分析结果虽然满足了设计要求，但其结果都在要求范围的边缘，而仿真分析本身就存在着一定的误差，因此需要对结构的硬点位置进行调整，尽量的降低各定位参数的变化范围，从ｆ『ｉｊ『提高汽车的操纵稳定性。据。但是，这－＇ｉ＂ｇ架模型中将汽车的除了横向稳定杆外所有零部

件都设置为刚体，没有考虑到某些部件本身的弹性特性，若进一步考虑到更多的影响因素，建立更为精确的柔性体模型，进行悬架的运动学仿真研究得到与实际试验数据更为相近的结果，从而可以更好的分析、评价和预测悬架性能。

参考文献

１余志生．汽车理论［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００２

２李新耀，张印，周良生。彭莫．双横臂扭杆悬架的特性分析及设计计算［Ｊ］．

汽车工程，２００３，２５（１）：１５－１９

３金叙龙，郭万鲁双横臂独立悬架运动特性孑淅［Ｊｌ汽车技术，２００１（４）：１１－１４４刘虹，王其东，汤ｆ专玲基于ＡＤＡＭＳ双横臂独立悬架的运动学建模与仿真［Ｊ］．机械与电子，２００６（９）：６１－６３

５ＳＬＡＴｒＥＮＧＲＥＮＪｅｓｐｅｒ．ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＡＤＡＭＳｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｒａｃｋｅｄｖｅｈｉｃｌｅＩｚｄ＇ｏｒｍａｎｏｅ［Ｃ］．ＳＡＥＴｅｃｈｎｉｃａｌ

Ｐａｐｅｒ，２０００－０１－０３０３

万方数据