·设计·计算·研究·双横臂一螺旋弹簧悬架受力及刚度阻尼特性非线性分析冯春晟陈辛波(同济大学)【摘要】运用虚功原理导出了悬架受力、弹簧刚度与悬架刚度之间、阻尼器参数与系统阻尼之间的非线性函数关系。开发了简单实用的双横臂一螺旋弹簧独立悬架仿真分析与设计软件，应用于某微型电动汽车的悬架系统设计。利用ADAMS建立双横臂悬架模型，通过仿真验证了公式及其结论的正确性。主题词：悬架螺旋弹簧减振器刚度阻尼中图分类号：U463．33文献标识码：A文章编号：1000—3703(2007)09—0007—05NonlinearAnalysisonForce，RigidityandDampingPerformancesofDoubleWishboneIndependentSuspensionwithCoilSpringFengChunsheng，ChenXinbo(TongjiUniversity)【Abstract]Basedontheprincipleofvirtualwork，thenonlinearfunctionrelationsamongthesuspensionstress，thecoilspringrigidityandthesuspensionrigidity，theshockabsorberdampingandthesuspensiondamping，arederived．Thenasimpleandusefuldoublewishbone-coilspringindependentsuspensionsoftwareforsimulatinganalysisanddesigningisdeveloped，andhasbeensuccessfullyappliedtothedesigningofthesuspensionsofaminielectricvehicle．UsingADAMSestablishdoublewishboneindependentsuspensionmodel，throughsimulationtheformulaandconclusionareprovedtobeefficientandaccurate．Keywords：Suspension，Coilspring，Shockabsorber，Rigidity，Damping1前言双横臂独立悬架是汽车悬架结构中常见的一种型式，其特性的优劣关系到汽车的操纵稳定性、舒适性、转向轻便性和轮胎使用寿命等诸多方面。传统悬架弹性元件的刚度是恒定的，但由于导向机构的非线性使得车轮上下跳动时悬架的刚度具有非线性特性，即轮胎所受纵向力与轮胎纵向位移的比值是非线性变化的。同样，悬架受力及阻尼等也会产生类似的非线性特性。传统的双横臂独立悬架受力及刚度与阻尼特性分析一般采用近似方法，计算效率不高。在文献[1]中，作者针对双横臂一扭杆弹簧悬架进行了非线性力学分析与设计研究，本文进一步将其推广到用途更广泛的双横臂一螺旋弹簧悬架上。2双横臂一螺旋弹簧悬架机构运动图1所示为双横臂一螺旋弹簧悬架机构及其受力分析示意，其中ABCD为导向机构，Q为螺旋弹簧与车架连接点，螺旋弹簧可与上横臂支点连接或与下横臂支点连接，以下分别简称为螺旋弹簧上置或2007年第9期螺旋弹簧下置。建立以下横臂固定铰链中心D为原点、水平横向为Y轴、垂直方向为z轴的坐标系D一，用Ol、、和分别表示上横臂A、下横臂CD、转向节主销BC和减振器轴线KJ与Y轴的夹角，取图示方向为正。为AR与上臂A或DR与下臂CD的夹角；0为螺旋弹簧与车架连接点Q与上臂固定铰接点A或下臂固定铰接点D的连线与水平方向的夹角；为主销内倾角；车轮半径为r；接地点为尸。(a)螺旋弹簧上置——1——维普资讯http://www.cqvip.com·设计·计算·研究·P(ye，zp)(b)螺旋弹簧下置图1双横臂一螺旋弹簧悬架机构及其受力分析示意机构主要结构参数设定如下：、。、分别为上横臂、转向节主销BC和下横臂CD的杆长；Ya、表示上横臂AB固定铰点的位置坐标；a表示车轮轴线EH与主销轴线BC交点E到球铰口中心的距离；b表示E点到轮胎中心点H的距离；yr、表示减振器KJ固定端支承铰的位置坐标，表示图中DJ段长度、为减振器一端．，与下横臂CD铰接时的铰点位置参数(减振器．，端与上横臂AB铰接时，表示．，段长度、设JAB=／．t，图略)。2．1与的关系=2arctanA-'k／A2+B2-C2一j(1)其中，A=2L3(lsince)B=2L3(ya+LlCOSO~)C=(yA+LlCOSO~)+(也lsina2：；进而对求导可得和。2．2与的关系：2arcnf±±二1＼Bl+Cl／其中，Al=2L2(+lsinoz)Bl=2L2(ya+LlCOSO／．)CJ=(lCOSO~)2+(zA+Llsina)：；进而对求导可得普和。2．3弹簧长度L与的关系t-Vt；+t；-2t5L6cos(a+y一0)(2)=in+[哦。sn(~-f1)-rc。s()]2．5K】=+(普)[+bc。s(~-f1)+rsin()](6)减振器位置及相对滑动速度分析y4COS(+)]2+[-L4sin(+)](7)tan=zK'-L4c0ssin((~+／z)(8)减振器活塞相对于油缸的相对滑动速度为：sin(—(9)3双横臂悬架的受力分析设地面作用于车轮的垂直...
