悬架系统力学性能分析

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1、69CS6车型侧踏板人机分析及技术改进胡敏哲李辉(广汽长丰汽车制造股份有限公司研发中心长沙410014)摘要：通过对CS6车型侧踏板的人机分析，对侧踏板提出科学实用的改进方案，对改进后的效果进行了跟踪和评价。关键词:CS6，侧踏板，人机分析中图分类号：THEANALYSISOFROLLINGANGLESTIFFNESSOFLIGHTAUTOMOBILETengRuipinZengDaizhong(HunanChangfengMotorCo.Ltd,Changsha410014)Abstract：Throughanalysiso

2、ftherollingcharacteristicsoftherigidandindependentsuspensionsystemofalightautomobile，establishthemathematicsfunctionoftherollinganglestiffness.Keywords：automobile，rollingcharacteristics，rollinganglestiffness691前言收稿日期：汽车的车身或车架与车桥之间的连接并不是刚性的连接，而是通过由弹性元件、导向装置、减振器、横向稳定杆

3、所构成的弹性悬架来连接的，因此，当汽车在受到侧向力的作用下，或汽车转弯时由于其离心力的作用，汽车的车身便会相对于车桥发生偏转，从而形成汽车的侧倾。当汽车发生侧倾时，其乘坐舒适性、操纵稳定性都会变差。汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定汽车高速时安全行驶的重要性能；乘坐舒适性的降低，则会影响人们对汽车性能的综合评价。因此，合理地选择汽车的侧倾角刚度，便成为汽车设计人员在设计过程中的一项重要工作内容。2侧倾角刚度由于双轴汽车发生侧倾时其前后悬架会互相影响，其侧倾特性相对比较复杂，为了简便计算，本文在计算其

4、侧倾角刚度时，将前后悬架看作是互相独立、互不干涉的两个系统来进行简化处理。本文涉及的轻型汽车的后悬架系统为常见的纵置板簧式非独立悬架，带横向稳定杆，其结构如图1、钢板弹簧2、减振器3、横向稳定杆图1后悬架系统1、横向稳定杆2、减振器3、上摆臂4、下摆臂5、钢板弹簧图2前悬架系统1所示。前悬架系统为双横臂式扭杆弹簧独立悬架，69带横向稳定杆，其结构如图2所示。2.1侧倾中心的确定为了计算汽车的侧倾角刚度，我们首先必须确定其侧倾中心。2.1.1后轴侧倾中心的确定由于后悬架为纵置板簧非独立悬架，因此，其侧倾中心在侧视图位于主片弹簧的

5、中心H1、H2两点的连线上，如图3所示，OR即为后轴的侧倾中心。其正视位置位于汽车的纵向中心平面上。图3后轴侧倾中心2.1.2前轴侧倾中心的确定前悬架系统为双横臂独立悬架，其侧倾中心按图4确定：1、左前轮2、前悬左下臂3、前悬左上臂4、前悬右上臂5、前悬右下臂6、右前轮图4前轴侧倾中心图中AL、BL、CL、DL分别为前悬左上臂和左下臂与车架、转向节的铰接点，AR、BR、CR、DR分别为前悬右上臂和右下臂与车架、转向节的铰接点，EL和ER分别为直线ALBL和CLDL、ARBR和CRDR的交点，FL、FR分别为左、右前轮接地中心点

6、，图中OF即为前轴的侧倾中心。2.2悬架的侧倾角刚度2.2.1后悬架的侧倾角刚度后悬架的侧倾角刚度KR由两部分组成,一部分为钢板弹簧引起的侧倾角刚度KRS，另一部分为后横向稳定杆引起的侧倾角刚度KRL。因后悬架为纵置板簧式非独立悬架，由钢板弹簧引起的侧倾角刚度按下式计算:KRS=SF2KS/2（1）其中：SF—两侧钢板弹簧的中心距KS—钢板弹簧的刚度下面计算由横向稳定杆引起的侧倾角刚度KRL。为了计算KRL，我们首先分析车身侧倾角与横向稳定杆扭转角之间的关系。汽车发生侧倾时横向稳定杆在汽车正视平面和侧视平面的变形图分别如图5、

7、图6所示。当汽车车身发生侧倾角很小（设为dФr）的侧倾时，与车身连接的横向稳定杆两侧摆臂端点将发生相对位移，其两侧摆臂端点的连线相对于侧倾前沿侧倾轴线发生角度为dФr的扭转，如图5所示，a、b为横向稳定杆与车身的连接点侧倾前的位置，a1、b1为横向稳定杆与车身的连接点在车身发生角度为dФr的侧倾后的位置，OL为侧倾中心，s为横图5横向稳定杆变形图（汽车正视平面）向稳定杆与车身的两侧连接点沿垂直汽车侧倾轴线方向的相对位移，设ab=L，则s=L×sindФr≈L×dФr，sa、sb分别为横向稳定杆与车身的两侧连接点各自相对于侧倾前

8、位置的沿垂直汽车侧倾轴线方向的位移。由于横向稳定杆中间横杆部分是固定在车架上，因此，横向稳定杆两侧摆臂将发生相对扭转，扭转角用dФL表示，如图6所示。其中OA为汽车的侧倾轴线，Oa、Ob为横向稳定杆纵臂侧倾前的位置，Oa1、Ob1为横向稳定杆摆臂侧倾后的位置，图6横向稳定杆变