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導(dǎo)向機構(gòu)對四連桿空氣懸架側(cè)傾特性影響
2019-09-10 14:03:33· 來源：NGA集團 作者：范小亮
引言對空氣懸架，由于采用較低剛度的空氣彈簧來改善平順性，同時空氣彈簧直徑較大使在車架上布置時左右跨距較小，致使空氣彈簧產(chǎn)生的側(cè)傾角剛度較小，所以空氣懸
引言
對空氣懸架，由于采用較低剛度的空氣彈簧來改善平順性，同時空氣彈簧直徑較大使在車架上布置時左右跨距較 小，致使空氣彈簧產(chǎn)生的側(cè)傾角剛度較 小，所以空氣懸架的抗側(cè)傾能力校核顯 得尤為重要。 典型的四連桿空氣懸架 見圖1，導(dǎo)向機構(gòu)為V 型桿和2根下推 力桿，配有橫向穩(wěn)定桿。從提高抗側(cè)傾 能力和輕量化方面考慮，懸架工程師開 發(fā)了新的空氣懸架系統(tǒng)，見圖2，將V 型桿與驅(qū)動橋的單點連接，更改為X 型桿與驅(qū)動橋的雙點連接，并取消了橫 向穩(wěn)定桿，其余基本相同。本文從理論 分析、仿真試驗兩方面，建立兩種空氣 懸架模型，分析其側(cè)傾中心、側(cè)傾角剛度。
圖1 V型桿空氣懸架
圖2 X型桿空氣懸架
一、理論計算
車輛側(cè)向運動時，作用在質(zhì)心的離心力使簧上質(zhì)量沿該力的方向傾斜，稱為車身的側(cè)傾運動。四連桿空氣懸架的側(cè)傾示意見圖3，假設(shè)側(cè)傾時簧載質(zhì)量繞側(cè)傾中心W轉(zhuǎn)動。
圖3 懸架側(cè)傾示意
1.1 側(cè)傾中心
V型桿空氣懸架的V型桿，把縱向力、側(cè)向力傳遞給車身，側(cè)傾中心則是其在車橋上的固定點W，加載狀態(tài)下點W的離地高度hw不變，見圖4。X型桿將V型桿的單點連接，更改為雙點連接，側(cè)傾中心為雙點連線的中心，見圖5。
圖4 V型桿空氣懸架側(cè)傾中心
圖5 X型桿空氣懸架側(cè)傾中心
1.2 側(cè)傾角剛度
懸架側(cè)傾角剛度是指汽車簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時懸架給簧上質(zhì)量的單位側(cè)傾力矩。 四連桿空氣懸架的側(cè)傾角剛度可計算為：
Kφ=KφA+KφL+KφW （1)
式中KφA——彈性元件的側(cè)傾角剛度；
KφL——導(dǎo)向桿系的側(cè)傾角剛度；
KφW——橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度。
KφA = 2CSq2 (2)
式中CS——單側(cè)彈性空氣彈簧剛度；
q——氣囊跨距的1/2。
V型桿與驅(qū)動橋在中心單點連接，不產(chǎn)生側(cè)傾角剛度，而X型桿由于雙點連接，且X 型桿設(shè)計強度較高，幾乎沒有變形，只能依靠連接點處橡膠襯套的變形，所以X型桿的側(cè)傾角剛度也可按式(2)計算，此時計算參數(shù)分別為橡膠襯套剛度、X型桿與驅(qū)動橋連接點跨距。穩(wěn)定桿的計算在各種文獻中已有詳細(xì)介紹，在此不再詳細(xì)計算，根據(jù)懸架的參數(shù)給出了穩(wěn)定桿側(cè)傾角剛度的值，見表1。
表1 空氣懸架參數(shù)
根據(jù)以上參數(shù)，得出兩種懸架的側(cè)傾角剛度，見表2， X型桿空氣懸架的側(cè)傾角剛度較大。
表2 空氣懸架側(cè)傾角剛度
二、仿真試驗
按懸架的設(shè)計參數(shù)，運用Adams/car建立空氣懸架模型，分別為V型桿空氣懸架、V型桿空氣懸架+穩(wěn)定桿和X型桿空氣懸架，見圖6、圖7和圖8。導(dǎo)向機構(gòu)與車架、驅(qū)動橋的連接點有橡膠襯套，X型桿與驅(qū)動橋連接的橡膠襯套剛度，設(shè)置為V型桿與驅(qū)動橋連接橡膠襯套剛度的1/2，其余連接點位及橡膠襯套參數(shù)相同，穩(wěn)定桿與懸架、車架的連接也有橡膠襯套。
圖6 V型桿空氣懸架
圖7 V型桿空氣懸架+穩(wěn)定桿
圖8 X型桿空氣懸架
懸架仿真試驗臺上設(shè)置相同的輪胎參數(shù)、簧上質(zhì)量、質(zhì)心高度、輪距，進行彈性運動學(xué)的車輪同向跳動仿真試驗，試驗結(jié)果見圖9、圖10。
圖9 空氣懸架側(cè)傾中心高度
圖10 空氣懸架側(cè)傾角剛度
圖9可以看出三種懸架側(cè)傾中心高度逐漸降低，但變化量非常小，X型臂空氣懸架的側(cè)傾中心高度略低，是由于與驅(qū)動橋的兩點連接不在橋包中心，連接點高度可以適當(dāng)降低。圖10可以看出V型桿空氣懸架由空氣彈簧產(chǎn)生的側(cè)傾角剛度很小，側(cè)傾角剛度主要由穩(wěn)定桿提供，X型桿空氣懸架的側(cè)傾角剛度非常大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前者，仿真試驗側(cè)傾角剛度值見表3。側(cè)傾角剛度的理論計算和仿真試驗存在一定誤差，主要是由于橡膠襯套影響。
表3 仿真試驗結(jié)果與理論計算分析
三、結(jié)論
通過理論分析及仿真試驗，分析了兩種導(dǎo)向機構(gòu)對四連桿空氣懸架側(cè)傾特性的影響。V型桿、X型桿空氣懸架的側(cè)傾中心高度差別很小，但X型桿空氣懸架在無穩(wěn)定桿情況下的側(cè)傾角剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于V型桿空氣懸架?？梢岳眠@一特性，根據(jù)不同的工況選擇合適的空氣懸架類型，以提高行駛穩(wěn)定性。為降低分析難度，本文對理論計算、仿真分析的模型進行了一定的簡化，對四連桿空氣懸架側(cè)傾特性的分析，需進一步細(xì)化模型并通過大量的臺架試驗、整車試驗來驗證。
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