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橡胶衬套刚度对悬架运动特性的影响分析

发布时间:2019-12-05 11:20:41? 文章来源:/? 作者:松编辑? 阅读:次


(潍坊科技学院电气自动化学院,262700)

基金项目:潍坊科技学院2018年度校级课题(2018KJYB08)

摘要:论文通过ADAMS/insight分析了橡胶衬套对定位参数的灵敏度问题,为有针对性的设计衬套和悬架提供了依据。

关键词:橡胶衬套;悬架;ADAMS/insight


在现代汽车的悬架导向机构连接处越来越多的使用了橡胶衬套,并且导向机构本身也采用了柔性较大的弹性体,大量研究表明,由这些构件形成的悬架系统综合力学特性对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性、制动性等均有显著影响。因此很有必要研究橡胶衬套刚度对悬架弹性运动学规律的影响[1]

1 灵敏度函数

为有效对悬架性能进行分析,需研究悬架系统函数对设计变量的敏感度。参数灵敏度是系统的参数变化对系统动态性能的影响程度[1][2][3]。若系统函数可导,在连续系统中其一阶灵敏度系统函数可表示为:

(1)

式中:—系统函数;—设计变量,;n—设计变量个数。

2 橡胶衬套参数和灵敏度分析

在悬架结构尺寸、轮胎参数确定的条件下,橡胶衬套刚度的变化直接导致车轮定位参数的波动[4]。论文中试验件为控制臂和橡胶衬套总成4个,分别为前摆臂、后摆臂、上摆臂和纵臂,表4.1给出了各个橡胶衬套的外形尺寸和连接对象,表4.2列出了1~7#橡胶衬套各方向的刚度值。

以试验测得的悬架模型中橡胶衬套1~7#六个方向的刚度为设计变量,通过ADAMS/insight来研究它们对车轮定位参数的影响。为了方便起见,在灵敏度分析时,我们用衬套刚度的比例因子来代替设计变量。此处所谓的比例因子,就是把原衬套的刚度值看作“1”,衬套刚度值变化后变为原来的r倍。各设计变量的灵敏度分析结果,如图1所示。

表1 橡胶衬套外形尺寸

编号

内径/mm

轴向长度/mm

内径/mm

轴向长度/mm

连接对象

1#

12

60

12

60

车身

2#

14

45

14

45

支撑臂

3#

14

45

14

45

支撑臂

4#

12

45

12

45

车身

5#

12

64

12

64

车身

6#

12

60

12

60

车身

7#

14

60

14

60

支撑臂

表2 橡胶衬套刚度

编号

径向x刚度/N/mm

径向y刚度/N/mm

轴向z刚度/N/mm

绕径向x的弯曲刚度/N*mm/°

绕径向y的弯曲刚度/N*mm/°

扭转刚度/N*mm/°

1#

3429

3429

846

2724

2724

1979

2#

7152

7152

561

2701

2701

1706

3#

3811

3811

564

3201

3201

2323

4#

1815

1815

576

3202

3202

2180

5#

3111

3111

979

3094

3094

3094

6#

1919

1919

947

2373

2373

1881

7#

400

1800

800

100

100

5000

(a)外倾角影响因素

(b) 前束角影响因素

图1 灵敏度分析结果

图1是衬套对悬架定位参数灵敏度分析结果,其中Effect指的是某处坐标值变化引起的某参数的变化与该参数原值的比值,在这个过程中其他因素认为取其平均值。Effect的值能很好的表现坐标值在扰动时引起的特性参数变化的情况。

从图1可以看出,7#、1#、5#衬套对外倾角、前束的影响较大。因此当需要调整悬架某些车轮定位参数时可以利用上面的表格很方便地找出主要影响因素和次要因素。

图2给出了7#衬套刚度值变化前后对比的情况。不难看出,当衬套7#刚度减为原来的一半或增加至原来的3/2时,外倾角有变化,前束角都有明显的变化,从而验证了衬套灵敏度的分析结果。因此,在悬架设计过程中,可以利用虚拟样机分析出对车轮定位参数影响大的衬套,进行有针对性的设计,使得样机更加合理。

(a)外倾角影响因素 (b) 前束角影响因素

图2 7#衬套刚度变化对定位参数的影响

com—原刚度,com1—50%元刚度,com2—150%原刚度

仿真结果表明,悬架模型的设计和衬套刚度参数选取都是合理的,为接下来的工作奠定了基础。并且,通过ADAMS/insight还分析了橡胶衬套对定位参数的灵敏度,为有针对性的设计衬套和悬架提供了依据。

参考文献

[1]夏长高.麦弗逊式独立悬架运动特性[J].农业机械学报,2004(6).

[2]雷雨成,李锋.橡胶衬套刚度对悬挂系统影响的研究[J].上海汽车,2004.

[3]陈明星.双横臂独立前悬架中橡胶衬套刚度的研究及优化[D]: [硕士学位论文].吉林:吉林大学,2006.

[4]赵振东,雷雨成,袁学明.汽车悬架橡胶衬套刚度的优化设计[J].机械科学与科技,2006,25(2).

作者简介:赵萍萍,女,硕士,潍坊科技学院教师,从事电动汽车方向的研究。


本文来源:橡胶衬套刚度对悬架运动特性的影响分析:/lunwen/4389.html

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