懸架轉(zhuǎn)向特性的汽車操縱穩(wěn)定性分析

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1、設(shè)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(xué)牟向東　唐新蓬湖北汽車工業(yè)學(xué)院　陶建民[摘要]為進(jìn)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(dǎo)向功能給予了更多的關(guān)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(yīng)的應(yīng)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(jié)構(gòu)和雪鐵龍ZX系列轎車的隨動懸架便是代表。本文對這些結(jié)構(gòu)各異的懸架系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向特性進(jìn)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(jié)構(gòu)特點,討論了這些懸架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(guān)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(jié)構(gòu)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(yīng)的應(yīng)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(dāng)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(jié)構(gòu)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(jìn)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(yīng)的汽車性能稱為汽車行駛平順其結(jié)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(yīng),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(jié)構(gòu)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(dǎo)向機構(gòu)的質(zhì)量,懸架整體結(jié)構(gòu)“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(dāng)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(dǎo)向機構(gòu)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(guān)系變·28·汽車研究與開發(fā)?1995-

7、2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.設(shè)計與計算得較為復(fù)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(yīng)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(yīng)當(dāng)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(dāng)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(yīng),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