单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,郭 孔 辉,2003,年,2,月,底盘平台设计的灵魂,悬架与相关技术,1,底盘平台设计的灵魂,悬架与相关技术,一、悬架的运动学、车身的侧倾与纵倾,二、轮荷转移,三、侧倾转向,四、侧向力转向,五、纵向力转向,六、车轮定位,七、轮胎特性与稳态转向特性,八、汽车操纵的瞬态响应,2,一、,悬架的运动学,1.,传统的侧倾中心,(R.C.),概念及其局限性,“单摆”模型不能解释车身,的垂向运动（,Jacking effect,）,非独悬架的,R.C.,纵倾是否也有“摆动中心”？,3,2.,车身稳态位移的一般分析,车身受有三种力（达朗贝尔概念）,1.,重心处的重力与惯性力,2.,导向杆系的导向力,3.,弹性元件的弹簧力,P,2,P,1,N,N,1,N,2,4,等效系统,将弹簧力简化,到车轮接地点,(,杠杆比为,1),处,目的,:,便于确定有效导向力的,方向与大小,初始弹簧力与重力抵消,便于由弹簧变形和轮距,(,轴距,),来确定车身位移,N,5,弹簧力的确定,三种力相平衡,弹簧力必等于惯性力与导向力,的总和,对于等效系统确定了导向力,就等于确定了弹簧力,确定了弹簧力就等于确定了,车身倾角,导向力的分解与“力矩中心”,导向力合力未必水平,在“中性面”处分解的意义：,车身的垂向平动与转动,S,2,S,2,N,S,1,S,1,N,2,N,1,6,“中性面”的确定,车身位移,其中：,中性面,7,2.,车身侧倾,通常对称面就是中性面,由单侧导向力方向可确定,(,整车,),外加轮胎变形,若左右载荷与弹簧刚度不对称,?,N,S,1,S,1,N,2,N,1,S,2,S,2,c,悬上质心,h,2,h,1,a,b,8,大侧倾角下力矩中心的变化,Z,2,N,2,S,2,Z,1,S,1,N,1,N,N,2,c,N,1,9,3.,侧倾性能小结,降低,的途径：降低,重心，提高力矩中心,提高侧倾力矩中心的,限制,取决于 与,10,4.,其它导向机构,(,侧倾,),等效单横臂概念“刚化定理”,c,对称面,c,c,对称面,c,11,斜置单臂,俯视,（等效）,俯视,侧视,（等效）,后视,12,5.,车身纵倾,中性面,N,1,N,1,N,2,X,2,X,2,Z,2,N,2,N,1,Z,1,X,2,N,13,6.,其它导向机构,等效纵臂概念,14,7.,钣簧的导向作用,侧向反力作用线取决于吊耳、卷耳的刚性与弧高,一般在卷耳平均高度点与第一片中点之间，更靠,近卷耳高度,纵向等效单臂，由车轮接地点运动学确定。,N,15,侧倾轴的倾角,前低后高是因为前面是双横臂后面非独立,驱动桥的侧倾中心不可太高（影响转弯时的驱动力）,C,1,C,2,16,8.,结构比较与案例分析,独立悬架与非独立悬架的特点,侧倾力矩中心的高度,:,多数非独立悬架和横单臂,独立悬架都较高,其它独,立悬架,(,双横臂,纵单臂,纵双臂等）较低,有效弹簧距,独立悬架的,有效弹簧距等于轮距,非,独立悬架 通常较小,特,殊布置可以不同,17,Benz600,前悬架,上下跳动时主肖后倾角,都会增大,具有明显的“抗点头角”,可安排所需要的侧倾力,矩中心高度,（,前轮与车身纵向的相对瞬心）,18,“半独立”纵单臂后悬架,侧倾时横梁中点是一个“不,动点”,因此可看成一种“斜,置单臂”却只有一个铰点,横梁前移“臂长”增大,移至,铰点处 独纵单臂。移至,轮轴线 臂长为半轮距,（非独立悬架）,19,虚擬主肖,:,上两杆与下两杆交点,尽量接近车轮中心面,纵向瞬心与横向瞬心,位置可以任意选择,可以满足,引起的,弹性转向要求,多杆悬架,满足多种要求,虚擬主肖,20,二、轮荷转移分析,1.,纵向轴荷转移,为何不能用侧向分析法？,不对称,P,Z2,P,X1,P,X2,P,Z1,Mg,P,Z2,P,X1,P,X2,P,Z1,在坡道上的轴荷转移,在驱动与制动时的轴荷,转移,21,侧向轮荷转移的主要组成（时）,弹簧力转移（静不定问题,弹簧力转移取决于弹簧刚度分配,由弹簧变形计算）,导向力转移（由作用在力矩中心处的侧向力计算）,高速时要计算空气力的作用,在同时存在 与 时，轮荷应叠加,当 增大时 大的轴,轮荷转移加剧,会导致侧偏角急 剧增大,2.,侧向轮荷转移,22,三、侧倾转向,1.,非独立悬架的侧,倾转向,钣簧的侧倾转向,非独立悬架纵向单臂,非独立四连杆悬架,求轮心轨迹和,三杆机构需求三点座标,C,A,，,B,d,D,23,独立纵单臂,水平轴,前后移动不产生转角,非水平轴,“八”字轴的不足转向性,横向单臂和斜单臂独立悬架,侧倾转向性、等效臂长,铰轴的垂直分量,前独立悬架与转向杆系的干涉转向,多杆机构的杆涉转向,等效简化原理,2.,独立悬架的侧倾转向,q,等效系统,x,q,24,转向系弹性引起的附加转角,导向系弹性引起的附加转向,独立纵臂与斜单臂后悬架的侧向力转向倾向,侧向力导致轮胎侧倾,y,F,s,y,k,x,a,C,/,),F,D,(,x,+,=,d,y,F,z,F,四、侧向力转向,x,D,k,x,a,n,d,d,d,+,=,F,y2,F,y1,25,随动转向后悬架,逆向弹性转向,桑塔那的后悬架,富康的随动转向后悬架,26,刹车转舵问题,:,太大,盘式制动的优点,纵向力引起车轮侧倾,ABS,引起的转向扰动,DYC,引起的转向扰动,多杆悬架,制动时的板簧卷曲,五、纵向力转向,K,1,c,=,n,05,.,o,e,T,T,与,e,e,05,.,0,T,3,20,ln,.,T,T,=,=,e,T,t,Ae,-,二自由度角输入运动,角输入运动特征,稳定条件：传递函数分母为特征函数,，,根的实部不大于,0,的条件为,：,名义自然频率,过渡时间,即,42,反应速度与反应时间,相对阻尼系数,t,当,二自由度角输入运动,得,时，,s,g,),t,(,g,43,（,1,）某车,C,1,=70N/rad/Kg,，,C,2,=110N/rad/Kg,，,L=3m,，,=1,，,计算运动特征，,K,（,2,）,在,C,2,=110N/rad/Kg,下，改变,C,1,=40,70,100,30N/rad/Kg,讨论汽车操纵运动特征的变化。,（,3,）在（,1,）参数下讨论,对运动特征的影响。,m,4,3,2,L,5,.,1,1,5,.,0,=,=,h,练习题,二自由度角输入运动,44,