汽車前懸架設(shè)計(jì)走向和分析

趙華　陳麗妍

摘要：汽車前懸架設(shè)計(jì)是底盤設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，對(duì)于保證整個(gè)車體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要意義，因此，對(duì)汽車的前懸架設(shè)計(jì)的分析對(duì)于汽車底盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及提高整車的操作性具有指導(dǎo)意義。本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)產(chǎn)汽車的前懸架設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和特性進(jìn)行分析，探究汽車前懸架的設(shè)計(jì)走向。

關(guān)鍵詞：汽車前懸架；設(shè)計(jì)走向；仿真設(shè)計(jì)

1.引言

在汽車性能日益復(fù)雜的情況下，在汽車前懸架性能分析和研究的過程中，前懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力仿真學(xué)分析的作用日益突出，這種新的計(jì)算分析方式為汽車前懸架的設(shè)計(jì)提供了一種新的方法和思路。對(duì)汽車前懸架的集合定位參數(shù)、減震器、扭桿等組成部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，使得汽車車輪的角度、前懸架的垂直剛度得到進(jìn)一步改善或強(qiáng)化，改善了前懸架的設(shè)計(jì)。

2.汽車前懸架的現(xiàn)狀分析

汽車前懸架系統(tǒng)是車架和車橋之間用于連接和進(jìn)行力量傳輸?shù)难b置，其組成元件包括彈性元件、傳力和減震裝置，用于減輕和消除車輛在行駛過程中路面行駛狀況較差導(dǎo)致的震動(dòng)和沖擊，在整個(gè)汽車運(yùn)行過程中對(duì)保證車體的穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用。采用多體動(dòng)力學(xué)來研究汽車的運(yùn)行性能對(duì)于汽車前懸架的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有重要意義，從80年代中后期開始，國(guó)內(nèi)的高等院校逐漸將多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的分析方式引進(jìn)到汽車的整體性能分析中，尤其是汽車的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)研究中，這項(xiàng)新的計(jì)算和分析技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)汽車，尤其是作為汽車關(guān)鍵部分的前懸架的設(shè)計(jì)作用顯著，極大加快了我國(guó)汽車行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。

目前國(guó)內(nèi)的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)將經(jīng)典力學(xué)理論體系同現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，能夠完成復(fù)雜的建模和數(shù)據(jù)計(jì)算。在進(jìn)行前懸架的設(shè)計(jì)時(shí)，利用多體系統(tǒng)力學(xué)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，輸入基本參數(shù)，計(jì)算機(jī)就能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，極大地保證了運(yùn)算結(jié)果的可靠性，減少了數(shù)據(jù)運(yùn)算的時(shí)間。

3.汽車前懸架的仿真設(shè)計(jì)

汽車前懸架的穩(wěn)定性決定了汽車在操作過程中的穩(wěn)定性和安全性，因此在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行仿真模型的建構(gòu)是十分重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。汽車前懸架的仿真設(shè)計(jì)可以通過兩種主要的方式實(shí)現(xiàn)，首先可以采用ADAMS/Car等軟件中的駕駛模型進(jìn)行閉環(huán)仿真；其次，采用直接輸入方向盤轉(zhuǎn)角等操作數(shù)據(jù)進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)，這種仿真方式叫做開環(huán)仿真，采用這種方式進(jìn)行仿真模擬，操作過程更為靈活。

4.前懸架的系統(tǒng)特性分析

4.1汽車車輪角度

汽車前懸架的設(shè)計(jì)是否合理，最重要的表現(xiàn)在于汽車運(yùn)行過程中車輪的狀況。在汽車行駛過程中，車輪向上跳動(dòng)時(shí)汽車車輪的外傾角會(huì)呈現(xiàn)角度的變化，這種外傾角的變化應(yīng)該控制在±1度的范圍以內(nèi)，以保證汽車的正常直線行駛。主銷內(nèi)傾角在汽車車輪自動(dòng)回正的過程中發(fā)揮作用，主銷橫向偏距與主銷內(nèi)傾角相關(guān)，二者能夠協(xié)調(diào)駕駛員作用在方向盤上的力，使得駕駛員在方向盤上施加較小的力就能夠?qū)崿F(xiàn)方向盤的轉(zhuǎn)向。

4.2汽車車輪輪間距

汽車行駛過程中車輪間距的變化會(huì)引起不同側(cè)的輪胎發(fā)生反向偏移，影響汽車行駛的穩(wěn)定性。因此在汽車前支架設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)汽車車輪間距進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

4.3前懸架的垂直剛度

在汽車荷載發(fā)生上下垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，汽車前懸架的垂直剛度對(duì)于保證汽車的整個(gè)底盤的穩(wěn)定性具有重要作用，前懸架在汽車垂直運(yùn)動(dòng)過程中給車身以彈性恢復(fù)力。

5.小結(jié)

在設(shè)計(jì)汽車前懸架的過程中仿真分析能夠有效檢測(cè)汽車前懸架設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)對(duì)汽車行駛進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，有效地將設(shè)計(jì)過程中可能存在的缺陷檢測(cè)出來，并將前懸架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行獲取，為后續(xù)的改進(jìn)和繼續(xù)研發(fā)提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化的汽車前懸架系統(tǒng)運(yùn)行更加理想，汽車的運(yùn)行狀態(tài)也將更加穩(wěn)定。