载荷转移对前转向轮定位及附加转角影响的虚拟试验研究

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1、载荷转移对前转向轮定位及附加转角影响的虚拟试验研究徐进万垂红邵毅明胡燕(重庆交通学院)【摘要】对模型样车的实际悬架及转向系统进行了分析，在结合实际的基础上对模型做了一些理想假设和简化，根据所获得模型的运动学参数，在ADAMS／View中建立了样车的多体仿真模型。通过改变两转向轮垂直作用力的大小模拟汽车转弯时左右车轮产生的载荷转移和制动时汽车前后轴产生的载荷转移，通过虚拟试验，对两者引起的转向轮的附加转角及对前轮定位参数的影响进行分析并得出结论。【主题词】悬架车辆系统汽车表1模型关键点坐标建立模型所需点坐标(1

2、／ln1l，(mil1)Z(mill11汽车多体动力学仿真模型的参数减振器上支点20±490535弹簧座支点5．9±521．1263．7汽车多体系统动力学模型的参数可以分为：转向节臂与横拉杆连接点一ll5±52080(1)几何定位参数。前悬架总成图包括了分横拉杆与转向齿条连接点一l55±192l2O析前悬架运动特性的几乎所有参数。减振器下部与转向节连接点一5±54555转向齿条中点一l55Ol2O(2)质量特l生参数。多体运动部件质量特性参轮心坐标O±645O数的获取，可以通过称重、计算等方法得到。此外，下摆

3、臂与车架连接点一l0±290—55下摆臂与转向节连接点一lO±590—95大型CAD软件，如CA]rIA、I—DEAS、Unigraphic、Pro／Engineer等都具有在指定参考坐标系中分析零杆)关于汽车的纵向中轴线对称。(3)轮胎可假设部件及零部件总成的质心与转动惯量的功能。为刚性的；摆臂轴及悬架端与车身连接处球销的(3)力学特性参数。在设计图纸上查阅或通橡胶衬套是刚性的；悬架上下缓冲块可简化为线过动态特性试验测量而获得。性弹簧和阻尼。(4)悬架转向机构模型中，除弹簧研究车型采用的前悬架为麦克弗逊式独

4、立悬外，其它零部件全部认为是刚体，仿真中不考虑其架，转向传动机构为齿轮齿条式。建模所需的有变形。(5)不考虑车轮绕车轴的旋转运动，车轮与关空间点的坐标由生产厂家提供数据，具体如表1转向节是以固定副连接。所示。前轮定位参数为：前轮前束0～5mm；主销2．2模型的分析及创建后倾角2．5。，主销内倾角9。，车轮外倾角0．9。。根据实际悬架及转向系统的结构，将整个前2模型的创建悬架及齿轮齿条转向系统简化成9个刚体：左右2个转向节(车轮通过轮毂与转向节相连，不考虑车2．1模型假设轮绕车轴的旋转运动，则车轮与转向节可看成

5、一为了建模和分析的方便，作如下几个假设：个刚体)、2个下摆臂、2个减振器上活塞杆、2根(1)研究悬架转向系统的特性时，车身相对地转向横拉杆及齿轮齿条转向器。据此创建悬架转面假设不动。(2)认为左右悬架(包括转向横拉向系统的模型。收稿日期：2005—04—10上海汽车2005．08·29·2．3模型的检验对所建立的悬架转向系统的三维模型初步施加作用力进行动力学分析，通过模型主销后倾角、主销内倾角及车轮外倾角在仿真时间t=0时刻所对应的初始值与实际测量值是否一致来判断模型的合理性。假定左右车轮都受到相等的地面作用

6、力2000N时，经过Is仿真，得到前轮各定位参数变化曲线。图l左前轮主销内倾角变化曲线经检验，所建悬架转向系统模型的前轮定位参数值与实际测量值基本一致，该模型比较准确。，，何瑁』

7、l·3垂直载荷对前轮定位参数及前轮!／载荷不变．／转角的影响，，。／．，，／一，．：一一一一■⋯一一⋯一⋯⋯一在前面所建立的悬架转向系统的三维模型的一一一r一一一一基础上，通过改变作用在两车轮上载荷大小，对比时间(S)改变前后前轮定位参数及车轮转角的变化情况，图2左前轮主销后倾角曲线图分析载荷对前轮定位参数和车轮转角的影响。3．1两

8、侧车轮受到作用力大小相等首先在两侧车轮上同时施加2000N载荷，然后同时对两边车轮载荷增减1000N，对不同作用力情况进行仿真，得到3对不同大小的作用力。(1)当作用在两边车轮的载荷同时增减相同的数量时，左右两边车轮主销内倾角的变化曲线时间(S)是相同的，其初始值大小相等，方向相反。以图1左前轮主销内倾角变化的仿真结果为例，可知载图3左前轮外倾角变化曲线荷的变化对主销内倾角的变化量影响很小。(2)当两边车轮的载荷发生相同变化时，两侧主销后倾角增(减)相同的角度，见图2。(3)车轮外倾角的变化曲线如图3与图4所

9、示。可见，载荷越小，外倾角变化也小。(4)左右前轮转角的仿真变化曲线见图5、6。从上面的仿真曲线及测试数据可以看到，当两前轮所受载荷增加或减少时，其变化对前轮主销内倾角、主销后倾角几乎没有什么影响，而载荷图4右前轮外倾角变化曲线变化对于车轮外倾角的影响较明显，其最大外倾角的差值可达到约0．4。，左右车轮外倾角随载荷坏了转向特性。同时，左右车轮的转角随着载荷变化的趋势是相反的，左轮外倾角随载荷增加而的