橡胶衬套刚度对悬架运动特性的影响分析论文_赵萍萍

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。

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。

论文作者:赵萍萍

论文发表刊物:《信息技术时代》2018年11期

论文发表时间:2019/8/15

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