麦弗逊悬架系统载荷提取技术研究.docx

麦弗逊前悬架系统硬点载荷提取技术研究摘要:在考虑舒适性橡胶衬套六个方向非线性刚度的基础上，建立了麦弗逊前悬架系统的数学模型。基于多刚体系统动力学基本理论和牛顿第三定律，建立了悬架系统摆臂和转向节的静平衡方程，给出了悬架系统中各硬点载荷计算的方法。以某车麦弗逊前悬挂系统为例，采用本文提出的载荷提取方法，在典型工况下，计算出该麦弗逊悬架系统各硬点出载荷。利用成熟多体动力学软件ADAMS，建立该悬架系统模型，在相同工况下，提取悬架系统各硬点载荷，以此验证本文提出的方法计算出的载荷的准确性。关键词：麦弗逊悬架；橡胶衬套；硬点；载荷提取Study on a Method for Calculating Hardpoints Forces and Moments of a Mcpherson suspentionZHANG Zejun,ZHANG Shiyou, Yu Sujuan, Zeng Rui（Chongqing University of Technology 400054,China）Abstract: A mathematical model of Mcpherson suspention is established,considering the nonline stiffnessin six DOFs of the comfort rubber bushings.The static equilibrium eauations of control arm and steering knucklec are derived by using the multi-rigidity-body kinetic theory and the third Law of Newton,and the method of calculating hardpoints forces and moments is proposed.Taking the Mcpherson suspention of a car as an example, the suspension’s hardpoints forces and moments that under the typical condition are calculated by the method proposed in this paper.,and the hardpoints forces and moments are demonstrated by the big type mechanical dynamics software ADAMS.Key words: Mcpherson suspention;rubber bushings;hardpoints;load calculation0前言悬架是车架或车身与车轮之间的所有传力连接部件的总称，它将路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所形成的力矩传到车架或车身上，以保证汽车正常行驶[]。摆臂作为麦弗逊悬架系统中导向和传力部件[]，通过球铰接或橡胶衬套将车轮转向节和车身弹性连接在一起，作用于车轮上的各种力和力矩通过车轮—转向节—球铰（或衬套）—摆臂—衬套，这条路径传递到车身[]。在这些力作用下，衬套发生变形产生作用于摆臂上力而使摆臂运动，进而保证车轮按照一定的轨迹运动。为保证汽车行驶的安全性和操稳性，悬架系统摆臂应用足够的强度、刚度和使用寿命。所以在汽车设计初期，对摆臂等悬架系统中其它部件进行强度、刚度以及耐久性分析是不可或缺的[,,]，在相应的分析中，悬架系统硬点处载荷值是必不可少的输入条件。然而，由于悬架系统中部件较多且装配很复杂，欲通过试验的方法获取悬架系统硬点处载荷显得异常困难。又考虑到，在这些刚度，强度及耐久性分析中一般视为静态或准静态。再者，现在提取悬架系统硬点载荷多在多体动力学软件ADAMS中完成，但该过程比较繁琐，延长了产品的开发周期。基于此，本文以麦弗逊悬架为例，在考虑了舒适性橡胶衬套非线性刚度特性的基础上，建立了麦弗逊悬架系统的数学模型，提出了一种新的针对该悬架类型硬点载荷提取的方法。1 麦弗逊前悬架系统建模麦弗逊前悬架系统建模如图1所示。模型包括转向横拉杆，弹簧与减震器，摆臂，转向节与车轮。摆臂的一端分别通过橡胶衬套A、B（衬套未画出）与车身连接，另外一端通过球铰C与转向节相连接；车轮与转向节之间处理为刚性连接，即将二者视为一个刚性体；弹簧与减震器上端通过球铰D与车身相连，下端通过球铰G与转向节相连；转向横拉杆内侧通过球铰F与转向器相连，外侧通过球铰E与转向节相连[]。A、B：摆臂前后衬套安装点；C：摆臂外侧与转向节球铰安装中心点；F、E：转向横拉杆在转向器与转向节球铰安装中