某车型麦弗逊转向悬架分析与优化设计-农业机械学报.PDF

２０１４年 １０月 农 业 机 械 学 报 第 ４５卷 第 １０期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．１０．００３ 某车型麦弗逊转向悬架分析与优化设计 １ １ ２，３ ２，３ １ 秦　伟 　耿庆松 　黄勇刚 　杜　力 　张　伟 （１．重庆大学机械工程学院，重庆 ４０００４４；２．重庆工商大学机械工程学院，重庆 ４０００６７； ３．制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室，重庆 ４０００６７） 摘要：针对某轿车改款为ＳＵＶ，抬高车身后悬架系统重新布局，出现前麦弗逊转向悬架在车轮上跳行程朝正前束变 化，整车趋于过度转向，且阿克曼偏差较大，转向过程中轮胎磨损较大的不良情况，根据悬架结构特点，利用其几何 约束条件，分别对有无转向拉杆时的悬架运动学进行了分析，揭示了转向拉杆对车轮前束角与外倾角的影响量。 通过转向梯形断开点位置对阿克曼特性和前束角的影响分析以及整车实际空间布局限制，建立了优化设计模型， 在 Ｍａｔｌａｂ中进行了优化计算。优化结果避免了前束恶化现象，并减小了阿克曼偏差，从而提高了整车操纵稳定性， 并减少了汽车转向过程中的轮胎磨损。 关键词：麦弗逊悬架　转向梯形　定位参数　优化设计 中图分类号：ＴＨ１２２；Ｕ４６３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）１０００１５０７ 涉量最小为目标函数的优化设计模型，并在 Ｍａｔｌａｂ 　　引言 中进行优化计算，以期改善悬架的前束和阿克曼特 某轿车通过更换大轮胎（由 １８５／６０Ｒ１５换用 性。 １９５／６５Ｒ１５）改款为 ＳＵＶ，抬高车身后悬架系统重新 １　有转向拉杆时的悬架运动分析 布局，根据 ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ仿真发现其前麦弗逊转向 悬架车轮上跳行程朝正前束变化，且阿克曼偏差较 １１　悬架模型 大。为了改善此不良情形，对该车型前麦弗逊转向 某车型前麦弗逊悬架单边实体模型如图 １所 悬架进行运动学分析，并对转向梯形进行优化设 示，整体悬架机构简图如图２所示。其中，Ｅ点为转 计［１－３］。 向梯形外球铰点，Ｈ点转向梯形断开点；Ｋ点为悬架 对独立悬架而言，合理设计转向梯形，可有效减 下摆臂球铰点，ＣＣ为下摆臂转动轴线；Ａ点为减震 １ ２ 少汽车在行驶过程中的前轮摆振，提高操纵稳定性， 柱上球铰点， Ｂ点为减震柱螺旋弹簧下支点；Ｉ点为 并减少轮胎磨损。转向梯形优化设计的主要方法 轮心点。 有：考虑转向车轮跳动对转向误差的影响，建立非线 性的机构运动学模型进行优化分析［４－７］；应用空间 机构学原理，针对转向拉杆与悬架机构的干涉问题 优化断开点位置［８－９］；在 ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中建立悬架转 向系统模型，并利用 ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ对断开点进行 优化计算［１０－１４］等。 本文根据该车前麦弗逊转向悬架的几何布局特 点，利用其几何约束条件，分别建立有、无转向拉杆 时的悬架运动学分析模型，分析转向拉杆对车轮前 图１　左前轮悬架三维模型 束角与外倾角的影响。从而利用转向梯形断开点位 Ｆｉｇ．１　３Ｄｍｏｄｅｌｏｆｌｅｆｔｆｒｏｎｔｗｈｅｅｌｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ 置对阿克曼特性和前束角的影