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悬架系统作为汽车底盘总成上重要的子系统,对车辆平顺性、操纵稳定性、制动性等整车性能有着重要的影响。现代汽车上,大量的橡胶衬套被采用,因此对于悬架系统的研究不再局限于其纯粹的运动学特性上,而是越来越多地考虑到橡胶衬套等弹性元件对悬架性能的影响。橡胶衬套的变形对悬架K&C特性及整车稳态转向性能的影响变得越来越重要。本文针对橡胶衬套刚度对悬架K&C特性和整车稳态转向性能的影响问题主要做了以下工作:
首先,本文分别指出了反映车轮定位、顺从转向、车身纵倾与侧倾、轮胎磨损等悬架K&C特性的评价指标,并给出其定义,阐述了研究悬架K&C特性的试验方法。通过ADAMS／CAR建立了前悬架、后悬架、转向系、横向稳定杆、动力总成、车身、轮胎、制动系等子系统模型,并将所有子系统模型与整车试验台组装得到整车模型。
其次,对前悬架模型进行左右车轮同向跳动试验,运用ADAMS／Insight对前悬架控制臂上的橡胶衬套刚度进行了灵敏度分析。以对车轮定位参数和轮距影响比较大的橡胶衬套刚度为设计变量,选取车轮定位参数和轮距为目标函数,应用多目标优化方法进行试验优化设计。根据目标函数对设计空间进行过滤,优化了车轮定位参数、轮距与轴距,通过选取影响转向特性与反映车身纵倾与侧倾的悬架参数,分析了优化前后悬架的性能。结果表明,优化后悬架的大部分性能较优化前有很好的改进。
然后,依次对前后悬架模型进行外加静载荷试验。对橡胶衬套的径向刚度、轴向刚度和扭转刚度取不同的值,选取C特性评价指标,来分析橡胶衬套刚度变化对悬架C特性的影响。研究发现,前悬架上橡胶衬套的径向与轴向刚度和后悬架上橡胶衬套的径向刚度及其拖曳臂处橡胶衬套的轴向刚度对悬架C特性有着重要的影响,而橡胶衬套上的其他刚度基本不影响悬架C特性。同时分析了橡胶衬套刚度的变化对前后车轮转向角随外加载荷变化的影响。
最后,建立了汽车双轨运动模型,并推导了悬架橡胶衬套刚度影响整车稳态转向性能的机理。依据汽车操纵稳定性试验方法,对整车虚拟样机模型进行稳态回转试验仿真分析。通过前后轮纵向力与侧向力附加转向,探讨了调整前后悬架橡胶衬套刚度等几种方案对整车稳态转向性能的影响。结果表明,橡胶衬套刚度的变化能引起整车稳态转向性能的变化,调整方案不同,则对整车稳态转向性能的影响不同。