麦弗逊式螺旋弹簧悬架的刚度与阻尼特性分析
第39卷第2期
2011年2月
同济大学(自然科学版)
JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIE)
Vo1.39No.2
Feb.2011
文章编号:0253.374X(2011)02—0266—05DOI:10.3969/j.issn.0253—374x.2011.02.021
麦弗逊式螺旋弹簧悬架的刚度与阻尼特性分析
陈辛波,王斌,朱琳,冯春晟
(同济大学汽车学院,上海201804)
dbl
摘要:为提高麦弗逊式独立悬架分析与设计效率,建立悬架
受力分析以及进行刚度与阻尼计算的数学模型,给出按选定
的偏频和相对阻尼比确定螺旋弹簧刚度和减震器阻尼参数
的设计步骤,并研制了方便实用的麦弗逊螺旋弹簧悬架系统
刚度和阻尼参数分析与设计计算软件.虚拟样机试验结果验
证了数学模型和计算软件的正确性.
关键词:麦弗逊式螺旋弹簧悬架;减震器;刚度;阻尼
中图分类号:U463.33文献标识码:A
StiffnessandDampingCharacteristicsAnalysis
onMePherson—strutSuspension
Xinbo,WANGBin,ZHULin,Chunsheng
(CollegeofAutomotiveStidies,T0niUniversity,Shanghai201804,
China)
Abstract:Toimprovetheanalysisanddesignefficiencyof
McPherson-strutsuspension,amathemafica1modelofsuspension
badonforceanalysisanddampingcalculationwastablished.
zhz111edesignprocedureofconfirmingparametersofcoilspring
难以启齿的话
stiffnessandshockabsorberdampingbadondesignedofft
frequencyandrelativedampingratiowasputforward,andatof
specialsoftwareofstiffnessanddampingparameteranalysisand
high fivedesignforMcPherson-strutsuspensionsystemwasdesigned.,nle
testresultsofvirtualprototypeverifytheaccuracyof
rr~thematicalmodelsandcalculatingsoftwareonstiffnessand
dampingcharacteristicsanalysis.
Keywords:McPherson—strutsuspension;shockabsorber;
stiffness;damping
汽车悬架作为连接车身与车轮的系统总成,决
定着车辆的稳定性,舒适性和安全性.麦弗逊式独立
悬架是轿车常用的悬架结构型式之一.国内外对它
已进行了不少研究,如文献[1]建立了麦弗逊式前悬
架多刚体模型,并采用)AMS/Insight模块进行影
响因素分析和悬架布置的优化;文献[2]利用
ADAMS软件建立汽车虚拟样机,研究螺旋弹簧刚度
和横向稳定杆直径对汽车稳态转向特性的影响;文
献[3]建立麦弗逊悬架多体动力学模型,将减振器侧
enthusiasm
向力仿真结果作为侧载弹簧设计目标,应用有限元
方法进行结构优化设计,并进行了试验验证;文献
I-4]研究前麦弗逊悬架的侧倾转向,采用遗传算法对
机构特性进行运动分析和优化.这些研究一般都离
不开ADAMS软件平台的支撑,因而也不能给出悬架
等效刚度及等效阻尼参数与悬架实际所用弹簧元件
及减震器参数之间的解析关系.
文献[5—6]在机构运动分析的基础上,导出了
美容美发师分析双横臂悬架受力,刚度与阻尼特性的基本公式,
并开发出了双横臂悬架系统刚度与阻尼参数分析软
件.然而对于麦弗逊式独立悬架系统还没有这方面
的研究,笔者针对麦弗逊式独立悬架系统进行导向
机构的运动和受力分析,直接导出麦弗逊式悬架系
统有关刚度,阻尼及受力分析的解析式,并编制便捷
的悬架系统参数分析与设计计算软件.在ADAMS环
境下建立麦弗逊式悬架模型,进行虚拟样机试验的
结果验证了相关公式和计算软件的正确性.这样,直
接运用自主开发的软件系统,可方便准确地进行麦
弗逊式悬架刚度与阻尼参数的匹配计算和受力分
late autumn析,从而为进__步的悬架结构设计和分析提供理论
依据.
jtv
1麦弗逊式螺旋弹簧悬架运动分析
麦弗逊独立悬架右悬架部分由下摆臂,转向节
收稿IEf期:2009—11—09
基金项目;上海市科委项目(06DZ12214);科技部国际合作项目(2oo9DFB801oo)
第一作者:陈辛波(1962一),男,教授,博士生导师,工学博士,主要研究方向为汽车传动与控制,电动汽车等.E-mail:Austin_
l@163
第2期陈辛波,等:麦弗逊式螺旋弹簧悬架的刚度与阻尼特性分析
总成(包括减振器下体,轮毂轴,制动底板等),转向
横拉杆,减振器上体,转向器齿条,车轮总成,车身共
7个刚体组成.将麦弗逊悬架进行合理简化,如图l
惊天魔盗团影评所示.其中为下摆臂,螺旋弹簧HG通过∞与
减震器连接.肋为减震器,其一端E固定支承于车
架,另一端O与转向节OC『B固定,B点通过球铰与
eda是什么下横臂AB连接.杆件AB长Z,ED长ls,BC长c,
CG长￡,AE长c,a.表示AE与水平方向的夹角;
E点坐标(E,Y);螺旋弹簧上端固定点H点坐标
(X,Y);C点到轮胎中心点F的距离zt,轮胎半径
PF为;ab,a分别表示BC与OC延长线的夹角,
C_G与OC的夹角;,为减震器和螺旋弹簧与垂
直方向的夹角;为下臂AB与水平方向的夹角;卢
为主销内倾角;口为CF与CE垂直方向的夹角.
图1麦弗逊螺旋弹簧独立悬架结构简图
Fig.1StructurediagramofmcPherson—strut
suspension
