赵铁龙_汽车双横臂悬架转向系统建模与性能仿真分析_论文定稿_(2)

式独立悬架系统的参数化模型，并运用ADAMS软件对参数化的悬架模型进行仿真

分析，并且针对存在的问题提出相应的解决方案，最终做出车轮外倾角、主销后

倾角、主销内倾角、车轮前束变化规律、车轮跳动量仿真曲线以及内外车轮的转

角误差曲线。

汽车悬架系统对整车行驶动力学（行驶稳定性等）有举足轻重的影响，并且

双横臂式独立悬架导向系统在运动型车系中应用最为广泛。基于ADAMS的汽车悬

架系统虚拟样机技术，可把悬架视为是由多个相互连接、彼此能够相对运动的多

体运动系统，建模中充分考虑双横臂式独立悬架系统中各种弹性体的特性，模拟

出最真实的悬架系统以及悬架的作用环境，通过虚拟样机的仿真分析得出性能最

为优化的双横臂式独立悬架导向系统。在传统悬架系统设计、试验、试制过程中

必须一边试验一边改进，定型之前往往要经过多轮的设计、试制、试验，产品开

发成本较高，周期长［3］。然而运用基于ADAMS的虚拟样机技术，可以大大简化悬

架系统设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，

明显提高产品质量及性能，获得最优化和创新的设计产品，为人们驾车出行带来

更好的安全保障；为汽车行业带来更多的新鲜“血液”；为汽车企业创造更多的

效益［4］。

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2 悬架的设计概述及结构分析

2.1 悬架的类型

随着当今社会科学技术迅猛发展，现代汽车悬架的发展也十分迅速，人们不

断地创造出新的悬架。汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。

非独立悬架（图2-1 a）其结构特点是两侧车轮安装于一根整体式车桥上，

车桥通过悬挂与车架相连。这种悬挂结构简单，传力可靠，但两轮受冲击震动时

互相影响。而且由于非悬挂质量较重，悬挂的缓冲性能较差，行驶时汽车振动，

冲击较大。该悬挂一般多用于载重汽车、普通客车和一些其他车辆上。

独立悬架（图2-1 b）的汽车有良好的汽车行驶平稳性及舒适性。带有独立

悬架的汽车的车轴是断开的，每只车轮与车架或车身之间由螺旋弹簧连接，由于

车轴是分开成两段的，所有当一边车轮发生跳动时另一边车轮不会跟着发生跳

动，但是独立悬架相比非独立悬架在构造上较为复杂［5］。

图2-1非独立悬架与独立悬架示意图

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⑴纵置板簧式非独立悬架

钢板弹簧被用作悬架的弹性元件,由于它兼起导向机构的作用,使得悬

架系统大为简化,如图2-2所示，这种悬架广泛用于大型货车的前、后悬架

中。

图2-2纵置板簧式非独立悬架

⑵螺旋弹簧式非独立悬架

螺旋弹簧用作弹性元件，其只能承受垂直载荷，所以其悬架系统要加设导向

机构和减振器，如图2-3所示。

图2-3螺旋弹簧式非独立悬架

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空气弹簧非独立悬架（图2-4）中的囊式空气弹簧作为弹性元件，弹簧的上

下两端分别固定在车架和车桥上，采用空气弹簧悬架时，容易实现车身高度的自

动调节，在装有压气机的汽车上，一般用随载荷的不同而改变空气弹簧内的空气

压力的方法来达到这个目的。

1—压气机；2、7—空气滤清器；3—车身高度控制阀；4—控制杆；

5—空气弹簧；6—储气罐；8—贮气筒；9—压力调节器；10—油水分离器

图2-4 空气弹簧非独立悬架

⑷油气弹簧非独立悬架

油气弹簧非独立悬架（图2-5）应用在某矿用自卸车上，两个油气弹簧

的两端分别固定在前桥上的支架和纵梁上的支架上。油气弹簧悬架具有变刚

度特性，可保证汽车具有良好的行驶平顺性，现在油气弹簧悬架越来越广泛

地被运用在大型工矿用自卸汽车上。

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图2-5 油气弹簧非独立悬架

2.独立悬架的种类

⑴横臂式独立悬架

横臂式独立悬架分为单横臂式和双横臂式两种。

①单横臂式

单横臂式独立悬架（图2-6）的特点就是当悬架变形时，车轮平面将产生倾

斜而改变轮距的大小，以至于轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着。

1—减振器；2—弹性元件；3—中间支承；4—单铰链；

5—主减速器壳；6—纵向推力杆；7—螺旋弹簧；8—半轴套管

图2-6 单横臂式独立悬架

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②双横臂式

双横臂式独立悬架（图2-7）的两个摆臂长度可以相等，也可以不相等。悬

架可以通过合理选择空间导向杆系的铰接点的位置及导向臂的长度，使得悬架具

有合适的运动特性，并且形成恰当的侧倾中心和纵倾中心，从而保证汽车有良好

的行驶稳定性，以为中、高级轿车的前悬架所广泛使用。

a)两摆臂等长的悬架 b)两摆臂不等长的悬架

图2-7 双横臂式独立悬架示意图

⑵纵臂式独立悬架

纵臂式独立悬架分为单纵臂式和双纵臂式。

①单纵臂式

单纵臂式独立悬架（图2-8）应用在转向轮时，车轮的上下跳动会使主销后

倾角产生很大的变化，所以单纵臂式独立悬架一般不用于转向轮。

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图2-8 单纵臂式独立悬架

②双纵臂式

双纵臂式独立悬架（图2-9）的两个纵臂长度一般做成相等，形成平行四连

杆机构，这样在车轮上下跳动时，主销的后倾角保持不变，故这种形式的悬架适

用于转向轮。

图2-9 双纵臂式独立悬架

⑶车轮沿主销移动的悬架

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车轮沿主销移动的悬架可分为两种：烛式悬架和麦佛逊式悬架。

①烛式悬架

如图2-10所示，当汽车装有烛式悬架时，其车轮的转向节沿着刚性地固定

在车架上的主销上下移动，这样有利于汽车的转向操纵和行驶稳定性。

1—通气管；2—减振器；3—套筒；4、6—防尘罩；5—主销；

图2-10 烛式独立悬架

②麦佛逊式悬架

麦佛逊式悬架（图2-11）是由滑动立柱和横摆臂组成，其最大的优点就是

增大了两前轮内侧的空间，便于发动机和其他一些部件的布置。主要应用于前置

前驱的轿车和某些轻型客车。

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图2-11麦佛逊式独立悬架

⑷单斜臂式独立悬架

单斜臂式独立悬架（图2-12）是介于单横臂和单纵臂之间的一种悬架结构

形式，单纵臂绕与汽车纵轴线成一定夹角的轴线摆动。单斜臂式独立悬架兼有单

横臂和单纵臂式独立悬架的优点。

图2-12 单斜臂式独立悬架

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2.2 悬架的设计要求［6］

悬架的设计要求：

⑴．保证汽车有良好的行驶平顺性。

⑵．具有合适的衰减振动的能力。

⑶．保证汽车具有良好的操纵稳定性。

⑷．汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要

合适。

⑸．有良好的隔音能 …… 此处隐藏：2221字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……