車輛側(cè)傾因素及其對(duì)整車性能的影響

《車輛側(cè)傾因素及其對(duì)整車性能的影響》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、車輛側(cè)傾因素及其對(duì)整車性能的影響2010年07月21日??e-works??-1導(dǎo)言車輛的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)性能是車輛性能的一個(gè)重要部分，關(guān)系到操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性和安全性。車輛側(cè)傾性能因素主要包括側(cè)傾中心高度、側(cè)傾角剛度、側(cè)傾阻尼等。側(cè)傾中心高度在車輛轉(zhuǎn)向時(shí)對(duì)輪胎抓地能力、左右輪載荷轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)向性能等很多車輛性能均有重要的影響。由于側(cè)傾中心高度由懸架的幾何機(jī)構(gòu)決定，在設(shè)計(jì)初期確定之后，后起很難更改。所以對(duì)它的理論分析和優(yōu)化就顯得尤為重要。國(guó)內(nèi)外很多汽車企業(yè)的工程師們都對(duì)側(cè)傾中心高度進(jìn)行過(guò)深入的研究。側(cè)傾剛度和側(cè)傾阻尼的作用比較明朗，由于側(cè)傾角和側(cè)傾角速度是重要的車輛

2、操控穩(wěn)定性和平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并且對(duì)其它指標(biāo)如橫擺角速度、側(cè)向加速度也有影響，因此，側(cè)傾剛度和側(cè)傾阻尼的研究也不容忽視。下面利用多體動(dòng)力學(xué)軟件MSCADAMS對(duì)這些參數(shù)及其對(duì)車輛性能的影響進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和分析。2仿真模型算例為一款前后均配置獨(dú)立懸架的中高級(jí)轎車。前懸架為雙叉臂式，后懸架為多連桿式。?圖1前后懸架及整車仿真模型3側(cè)傾中心在前后軸輪心的橫向垂直平面內(nèi)，車輛在橫向力作用下車身側(cè)傾的瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心稱為側(cè)傾中心。前后側(cè)傾中心的連線稱為側(cè)傾軸線，是車身相對(duì)于地面轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬時(shí)軸線。側(cè)傾中心距地面的高度稱為側(cè)傾中心高度。車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，車身繞側(cè)傾軸線進(jìn)行回轉(zhuǎn)。嚴(yán)格說(shuō)

3、來(lái)側(cè)傾中心的概念只在側(cè)傾起始狀態(tài)有意義。側(cè)傾中心高度對(duì)前后軸側(cè)偏角、外傾角都有影響，進(jìn)而影響車輛的轉(zhuǎn)向性能和輪胎抓地能力。側(cè)傾中心的位置由懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定，可以通過(guò)幾何圖解法得到。以算例中的前懸架——雙叉臂獨(dú)立懸架為例。上控制臂和下控制臂兩個(gè)平面的交線形成一條瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)軸線，該軸線與輪胎接地點(diǎn)可以形成一個(gè)平面。左右兩平面的交線與輪心處橫向垂直面的交點(diǎn)就是懸架的幾何側(cè)傾中心。?圖2雙叉臂懸架瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)軸線3.1側(cè)傾中心高度與外傾補(bǔ)償在轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)中，側(cè)傾中心高度(RCH)對(duì)輪胎的外傾補(bǔ)償會(huì)產(chǎn)生影響，如圖3所示。一般來(lái)說(shuō)，外傾補(bǔ)償越大越好。如果外傾補(bǔ)償?shù)扔?00%，說(shuō)

4、明在輪胎發(fā)生側(cè)傾時(shí)，輪胎始終垂直于地面，這樣可以保持很好的抓地力。側(cè)傾中心高度對(duì)外傾補(bǔ)償?shù)挠绊戁厔?shì)由具體懸架導(dǎo)向桿系的位置決定。?圖3側(cè)傾中心與外傾補(bǔ)償3.2側(cè)傾時(shí)的輪荷轉(zhuǎn)移車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，由于離心力的作用，會(huì)產(chǎn)生側(cè)傾力矩，此時(shí)載荷在左右車輪上發(fā)生轉(zhuǎn)移。輪荷的轉(zhuǎn)移會(huì)影響車輛穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的變化。在計(jì)算各個(gè)車輪的垂直載荷時(shí)，首先把作用在車身質(zhì)心位置處的離心力分配到前后懸架的側(cè)傾中心Ofront和Orear上，?式中，L為軸距，a、b為前后側(cè)傾中心據(jù)質(zhì)心的距離。前后懸架作用于車身的恢復(fù)力矩為，??式中，Krf，Krr為前后懸架側(cè)傾角剛度；φr為車身側(cè)傾角?？梢缘玫角皯壹茏?/p>

5、右車輪地面垂直反力的變化量，?式中，F(xiàn)zf1、Fzfr為左右車輪地面垂直反力變化量，hf為前懸架側(cè)傾中心高度，Bf為前輪距，F(xiàn)ufy為前懸架非簧載質(zhì)量產(chǎn)生的離心力，huf為前懸架非簧載質(zhì)量質(zhì)心離地面的高度。由此可以看出，側(cè)向力一定時(shí)，側(cè)傾中心高度越大，左右車輪載荷轉(zhuǎn)移越大。?圖4側(cè)傾中心高度不同時(shí)的垂直力變化????3.3側(cè)傾中心高度與車輛穩(wěn)態(tài)響應(yīng)在車輛做轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，大的輪荷轉(zhuǎn)移將使輪胎側(cè)偏角增大。因此，若增大前懸架側(cè)傾中心高度，將增大車輛的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)；若增大后懸架的側(cè)傾中心高度，將增大車輛的過(guò)度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。圖5所示為穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)得到的前后輪胎側(cè)偏角之差與側(cè)

6、向加速度的關(guān)系曲線。曲線的斜率可以表示車輛的不足轉(zhuǎn)向度。由圖上可以看出，后軸側(cè)傾中心高度越高，不足轉(zhuǎn)向度越小。?圖5后軸側(cè)傾中心高度不同時(shí)前后側(cè)偏角之差在做計(jì)算時(shí)，采用調(diào)整后懸架上控制臂內(nèi)點(diǎn)的高度來(lái)調(diào)整側(cè)傾中心高度。這種懸架幾何結(jié)構(gòu)的調(diào)整會(huì)影響懸架垂直線剛度和側(cè)傾角剛度。由于在這一節(jié)中只考察側(cè)傾中心高度的影響，通過(guò)調(diào)整彈簧剛度和橫向穩(wěn)定桿直徑對(duì)懸架剛度進(jìn)行了補(bǔ)償，保證仿真計(jì)算結(jié)果不受其他因素影響。另外，研究表明側(cè)傾中心高度只是懸架的幾何特性，由幾何結(jié)構(gòu)決定，是懸架的固有特性，所以在懸架設(shè)計(jì)初期就可以對(duì)它進(jìn)行優(yōu)化并凍結(jié)。4側(cè)傾剛度和側(cè)傾阻尼懸架的側(cè)傾角剛度是指

7、側(cè)傾時(shí)，單位車身轉(zhuǎn)角下懸架系統(tǒng)給車身總的彈性恢復(fù)力矩?？梢杂霉?表示。懸架側(cè)傾角剛度可以用線剛度近似計(jì)算得到，?K為懸架線剛度，B為輪距。懸架線剛度主要由彈簧剛度和橫向穩(wěn)定桿和桿端橡膠襯套對(duì)垂向剛度的貢獻(xiàn)組成。側(cè)傾阻尼指?jìng)?cè)傾時(shí)單位側(cè)傾角速度下懸架給車身系統(tǒng)的彈性恢復(fù)力矩，可以由類似定義得到。側(cè)傾阻尼主要由減振器、襯套和系統(tǒng)摩擦組成。車身側(cè)傾角及側(cè)傾角速度是評(píng)價(jià)車輛操縱穩(wěn)定性和平順性的重要參數(shù)。過(guò)大的側(cè)傾角會(huì)使駕駛員感到不穩(wěn)定、不安全，也會(huì)使乘客感到不舒適。而如果側(cè)傾角過(guò)小，即側(cè)傾角剛度過(guò)大，在單側(cè)車輪遇到凸起或者凹坑時(shí)，會(huì)影響輪胎的隨地性能，車身感受到的沖

8、擊也會(huì)比較劇烈。而且側(cè)傾角數(shù)值本身也會(huì)影響車輛的橫擺