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1、设计与计算悬架转向特性的汽车操纵稳定性分析华中理工大学牟向东 唐新蓬湖北汽车工业学院 陶建民[摘要]为进一步改善汽车直线行驶稳定性及转向行驶特性,近年来,人们对悬架系统的导向功能给予了更多的关注,具有转向功能的悬架系统相继得到发展。钢板弹簧悬架系统“轴转向”效应的应用;前后轮转向主动控制的四轮转向(4WS)系统;以及使悬架系统具有合适的变形转向功能,其中,多链节(多连杆)悬架结构和雪铁龙ZX系列轿车的随动悬架便是代表。本文对这些结构各异的悬架系统的转向特性进行了对比分析,着重分析了雪铁龙ZX系列轿车随
2、动悬架的结构特点,讨论了这些悬架结构及转向特性对于汽车操纵稳定性的影响。叙词: 悬架 转向特性 操纵稳定性1引言2悬架的结构型式对汽车转向性能的影响现代汽车加速性能不断改善,最高车速和转弯车速2.1悬架系统的侧倾转向效应愈来愈高,汽车的操纵稳定性是决定高速汽车安全行驶汽车转弯或者在有横坡的道路上行驶时,车身在离的一个主要性能,而汽车悬架及其结构型式对汽车的操心力和侧向力的作用下会发生侧倾,车身侧倾时,悬架纵稳定性有着直接的影响。近年来,人们对于悬架系统的左、右两侧受力是不均的,其变形大小也不相同。悬架
3、的导向功能对高速行驶的汽车操纵稳定性的影响给予的不均衡变形对汽车直线行驶稳定性和转向行驶的转了更多的关注,具有转向功能的悬架系统相继得到发向特性会产生明显影响,其影响程度随悬架的结构型式展。例如,常见的纵置半椭圆钢板弹簧悬架系统侧倾轴而异。转向效应的应用;通过对前后轮的主动控制来提高汽车2.1.1纵置钢板弹簧非独立悬架的“轴转向”问题在多种工况下操纵稳定性的四轮转向(4WS)系统,以及采用纵置钢板弹簧非独立悬架的汽车,当车身倾斜使悬架系统具有合适的变形转向功能,多链节(多连杆)时,悬架左、右弹簧受力不
4、相等,它们变形产生的挠度也悬架结构和雪铁龙ZX系列轿车的随动悬架便是代表。不相等。受力大的一侧钢板弹簧变形大,所产生的挠度这些悬架系统对于进一步改善汽车尤其是轿车在高速也大,弹簧中点产生的水平位移大,受力小的一侧钢板行驶时的操纵稳定性,更具有实际意义。弹簧则相反,弹簧中点产生的水平位移小。由于左、右侧汽车悬架系统能够缓和并衰减车轮垂直方向的冲钢板弹簧在变形时,弹簧中点产生的水平位移不相等,击与振动,与之相对应的汽车性能称为汽车行驶平顺其结果使车轴轴线相对于车架偏转了一个角度。由于车性。除此之外,悬架系
5、统还能缓和与衰减在行驶过程中轴的偏转,在不转动方向盘的情况下,汽车也会产生转来自前后侧向的冲击和振动,国外有人将悬架的这种能向效应,这就是所谓的“轴转向”现象。直线行驶的汽车力称为汽车的顺从性(Compliance),国内也有人译为柔产生“轴转向”时,汽车会偏离直线行驶方向,汽车转向软性、随动性。尽管不同类型的汽车(轿车)有着结构各时产生“轴转向”,会使转向特性发生变化。如果纵置钢异的悬架系统,但从整车顺从性的角度来看,它不过是板弹簧悬架的固定铰链端布置在钢板弹簧的前端,那么位于车身(或车架)与车轮(
6、或车桥)之间起缓冲减振作后轴的“轴转向”会使汽车增大过度转向趋势,前轴的用的总成,如果不考虑导向机构的质量,悬架整体结构“轴转向”会增大汽车不足转向效果。改变钢板弹簧的刚相当于一个弹簧和阻尼器。但是,我们所讨论的问题涉度、安装方式及活动吊耳的位置,可以控制后轴的“轴转及汽车操纵稳定性,则要考虑导向机构对整车转向性能向”对汽车转向特性的影响,但对于前轴而言,即使方向的影响。盘的转动角度不变,在发生“轴转向”时,前轮的偏转角度也会发生变化,因此,会使汽车转向时的运动关系变·28·汽车研究与开发©1995-
7、2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.设计与计算得较为复杂。小,侧向加速度与横摆角速度之间的相位差及它们各自2.1.2独立悬架的汽车产生车身侧倾时对转向性能的的相位减小,抵御汽车参数的变化,保持所希望的转向影响特性,这样使得汽车低速行驶时具备良好的机动性,高独立悬架的汽车与非独立悬架的汽车不同,独立悬速行驶时具有很好的稳定性。4WS系统提高了汽车转架的汽车没有整体的车轴,它的车身发生侧倾时车轮会向时的固有特性,使横向加速度与横
8、摆角速度的频率响产生倾斜,而非独立悬架的汽车车身倾斜时车轮倾角变应特性得到改善,减少了转向时车体的侧偏,这些对提化很小。因此,采用独立悬架的汽车在车身发生侧倾时,高汽车转向时的操纵稳定性都更具有实际意义。对汽车转向特性的影响与非独立悬架的汽车不同。对于应当指出的是,常见的纵置半椭圆钢板弹簧悬架系单横臂式独立悬架的汽车,当车身在侧向力作用下发生统的侧倾轴转向效应,由于靠侧倾时左右板簧的运动轨倾斜时,左、右车轮旋转平面都相对侧向力的方向倾斜迹不同而产生,因此
