懸架轉(zhuǎn)向特性的汽車操縱穩(wěn)定性分析

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1、設計與計算懸架轉(zhuǎn)向特性的汽車操縱穩(wěn)定性分析華中理工大學牟向東　唐新蓬湖北汽車工業(yè)學院　陶建民[摘要]為進一步改善汽車直線行駛穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)向行駛特性,近年來,人們對懸架系統(tǒng)的導向功能給予了更多的關注,具有轉(zhuǎn)向功能的懸架系統(tǒng)相繼得到發(fā)展。鋼板彈簧懸架系統(tǒng)“軸轉(zhuǎn)向”效應的應用;前后輪轉(zhuǎn)向主動控制的四輪轉(zhuǎn)向(4WS)系統(tǒng);以及使懸架系統(tǒng)具有合適的變形轉(zhuǎn)向功能,其中,多鏈節(jié)(多連桿)懸架結構和雪鐵龍ZX系列轎車的隨動懸架便是代表。本文對這些結構各異的懸架系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向特性進行了對比分析,著重分析了雪鐵龍ZX系列轎車隨

2、動懸架的結構特點,討論了這些懸架結構及轉(zhuǎn)向特性對于汽車操縱穩(wěn)定性的影響。敘詞:　懸架　轉(zhuǎn)向特性　操縱穩(wěn)定性1引言2懸架的結構型式對汽車轉(zhuǎn)向性能的影響現(xiàn)代汽車加速性能不斷改善,最高車速和轉(zhuǎn)彎車速2.1懸架系統(tǒng)的側(cè)傾轉(zhuǎn)向效應愈來愈高,汽車的操縱穩(wěn)定性是決定高速汽車安全行駛汽車轉(zhuǎn)彎或者在有橫坡的道路上行駛時,車身在離的一個主要性能,而汽車懸架及其結構型式對汽車的操心力和側(cè)向力的作用下會發(fā)生側(cè)傾,車身側(cè)傾時,懸架縱穩(wěn)定性有著直接的影響。近年來,人們對于懸架系統(tǒng)的左、右兩側(cè)受力是不均的,其變形大小也不相同。懸架

3、的導向功能對高速行駛的汽車操縱穩(wěn)定性的影響給予的不均衡變形對汽車直線行駛穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向行駛的轉(zhuǎn)了更多的關注,具有轉(zhuǎn)向功能的懸架系統(tǒng)相繼得到發(fā)向特性會產(chǎn)生明顯影響,其影響程度隨懸架的結構型式展。例如,常見的縱置半橢圓鋼板彈簧懸架系統(tǒng)側(cè)傾軸而異。轉(zhuǎn)向效應的應用;通過對前后輪的主動控制來提高汽車2.1.1縱置鋼板彈簧非獨立懸架的“軸轉(zhuǎn)向”問題在多種工況下操縱穩(wěn)定性的四輪轉(zhuǎn)向(4WS)系統(tǒng),以及采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架的汽車,當車身傾斜使懸架系統(tǒng)具有合適的變形轉(zhuǎn)向功能,多鏈節(jié)(多連桿)時,懸架左、右彈簧受力不

4、相等,它們變形產(chǎn)生的撓度也懸架結構和雪鐵龍ZX系列轎車的隨動懸架便是代表。不相等。受力大的一側(cè)鋼板彈簧變形大,所產(chǎn)生的撓度這些懸架系統(tǒng)對于進一步改善汽車尤其是轎車在高速也大,彈簧中點產(chǎn)生的水平位移大,受力小的一側(cè)鋼板行駛時的操縱穩(wěn)定性,更具有實際意義。彈簧則相反,彈簧中點產(chǎn)生的水平位移小。由于左、右側(cè)汽車懸架系統(tǒng)能夠緩和并衰減車輪垂直方向的沖鋼板彈簧在變形時,彈簧中點產(chǎn)生的水平位移不相等,擊與振動,與之相對應的汽車性能稱為汽車行駛平順其結果使車軸軸線相對于車架偏轉(zhuǎn)了一個角度。由于車性。除此之外,懸架系

5、統(tǒng)還能緩和與衰減在行駛過程中軸的偏轉(zhuǎn),在不轉(zhuǎn)動方向盤的情況下,汽車也會產(chǎn)生轉(zhuǎn)來自前后側(cè)向的沖擊和振動,國外有人將懸架的這種能向效應,這就是所謂的“軸轉(zhuǎn)向”現(xiàn)象。直線行駛的汽車力稱為汽車的順從性(Compliance),國內(nèi)也有人譯為柔產(chǎn)生“軸轉(zhuǎn)向”時,汽車會偏離直線行駛方向,汽車轉(zhuǎn)向軟性、隨動性。盡管不同類型的汽車(轎車)有著結構各時產(chǎn)生“軸轉(zhuǎn)向”,會使轉(zhuǎn)向特性發(fā)生變化。如果縱置鋼異的懸架系統(tǒng),但從整車順從性的角度來看,它不過是板彈簧懸架的固定鉸鏈端布置在鋼板彈簧的前端,那么位于車身(或車架)與車輪(

6、或車橋)之間起緩沖減振作后軸的“軸轉(zhuǎn)向”會使汽車增大過度轉(zhuǎn)向趨勢,前軸的用的總成,如果不考慮導向機構的質(zhì)量,懸架整體結構“軸轉(zhuǎn)向”會增大汽車不足轉(zhuǎn)向效果。改變鋼板彈簧的剛相當于一個彈簧和阻尼器。但是,我們所討論的問題涉度、安裝方式及活動吊耳的位置,可以控制后軸的“軸轉(zhuǎn)及汽車操縱穩(wěn)定性,則要考慮導向機構對整車轉(zhuǎn)向性能向”對汽車轉(zhuǎn)向特性的影響,但對于前軸而言,即使方向的影響。盤的轉(zhuǎn)動角度不變,在發(fā)生“軸轉(zhuǎn)向”時,前輪的偏轉(zhuǎn)角度也會發(fā)生變化,因此,會使汽車轉(zhuǎn)向時的運動關系變·28·汽車研究與開發(fā)?1995-

7、2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.設計與計算得較為復雜。小,側(cè)向加速度與橫擺角速度之間的相位差及它們各自2.1.2獨立懸架的汽車產(chǎn)生車身側(cè)傾時對轉(zhuǎn)向性能的的相位減小,抵御汽車參數(shù)的變化,保持所希望的轉(zhuǎn)向影響特性,這樣使得汽車低速行駛時具備良好的機動性,高獨立懸架的汽車與非獨立懸架的汽車不同,獨立懸速行駛時具有很好的穩(wěn)定性。4WS系統(tǒng)提高了汽車轉(zhuǎn)架的汽車沒有整體的車軸,它的車身發(fā)生側(cè)傾時車輪會向時的固有特性,使橫向加速度與橫

8、擺角速度的頻率響產(chǎn)生傾斜,而非獨立懸架的汽車車身傾斜時車輪傾角變應特性得到改善,減少了轉(zhuǎn)向時車體的側(cè)偏,這些對提化很小。因此,采用獨立懸架的汽車在車身發(fā)生側(cè)傾時,高汽車轉(zhuǎn)向時的操縱穩(wěn)定性都更具有實際意義。對汽車轉(zhuǎn)向特性的影響與非獨立懸架的汽車不同。對于應當指出的是,常見的縱置半橢圓鋼板彈簧懸架系單橫臂式獨立懸架的汽車,當車身在側(cè)向力作用下發(fā)生統(tǒng)的側(cè)傾軸轉(zhuǎn)向效應,由于靠側(cè)傾時左右板簧的運動軌傾斜時,左、右車輪旋轉(zhuǎn)平面都相對側(cè)向力的方向傾斜跡不同而產(chǎn)生,因此