汽車前懸架設計走向和分析

趙華　陳麗妍

摘要：汽車前懸架設計是底盤設計的重點，對于保證整個車體結構的穩(wěn)定性具有重要意義，因此，對汽車的前懸架設計的分析對于汽車底盤結構的優(yōu)化以及提高整車的操作性具有指導意義。本文針對當前國產(chǎn)汽車的前懸架設計現(xiàn)狀和特性進行分析，探究汽車前懸架的設計走向。

關鍵詞：汽車前懸架；設計走向；仿真設計

1.引言

在汽車性能日益復雜的情況下，在汽車前懸架性能分析和研究的過程中，前懸架的運動學以及動力仿真學分析的作用日益突出，這種新的計算分析方式為汽車前懸架的設計提供了一種新的方法和思路。對汽車前懸架的集合定位參數(shù)、減震器、扭桿等組成部分進行實驗設計以及對各項參數(shù)進行分析，使得汽車車輪的角度、前懸架的垂直剛度得到進一步改善或強化，改善了前懸架的設計。

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致的震動和沖擊，在整個汽車運行過程中對保證車體的穩(wěn)定起著關鍵作用。采用多體動力學來研究汽車的運行性能對于汽車前懸架的設計和優(yōu)化具有重要意義，從80年代中后期開始，國內(nèi)的高等院校逐漸將多剛體系統(tǒng)動力學的分析方式引進到汽車的整體性能分析中，尤其是汽車的運動和動力學研究中，這項新的計算和分析技術對國內(nèi)汽車，尤其是作為汽車關鍵部分的前懸架的設計作用顯著，極大加快了我國汽車行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。

目前國內(nèi)的多體系統(tǒng)動力學將經(jīng)典力學理論體系同現(xiàn)代計算機技術進行結合，能夠完成復雜的建模和數(shù)據(jù)計算。在進行前懸架的設計時，利用多體系統(tǒng)力學進行數(shù)學建模，輸入基本參數(shù)，計算機就能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進行處理和計算，極大地保證了運算結果的可靠性，減少了數(shù)據(jù)運算的時間。

3.汽車前懸架的仿真設計

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，因此在設計過程中進行仿真模型的建構是十分重要的設計環(huán)節(jié)。汽車前懸架的仿真設計可以通過兩種主要的方式實現(xiàn)，首先可以采用ADAMS/Car等軟件中的駕駛模型進行閉環(huán)仿真；其次，采用直接輸入方向盤轉(zhuǎn)角等操作數(shù)據(jù)進行控制實驗，這種仿真方式叫做開環(huán)仿真，采用這種方式進行仿真模擬，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

汽車前懸架的設計是否合理，最重要的表現(xiàn)在于汽車運行過程中車輪的狀況。在汽車行駛過程中，車輪向上跳動時汽車車輪的外傾角會呈現(xiàn)角度的變化，這種外傾角的變化應該控制在±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，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計過程中需要對汽車車輪間距進行合理的設計。

4.3前懸架的垂直剛度

在汽車荷載發(fā)生上下垂直運動時，汽車前懸架的垂直剛度對于保證汽車的整個底盤的穩(wěn)定性具有重要作用，前懸架在汽車垂直運動過程中給車身以彈性恢復力。

5.小結

在設計汽車前懸架的過程中仿真分析能夠有效檢測汽車前懸架設計的合理性，同時對汽車行駛進行仿真實驗，有效地將設計過程中可能存在的缺陷檢測出來，并將前懸架系統(tǒng)的運動特性進行獲取，為后續(xù)的改進和繼續(xù)研發(fā)提供依據(jù)。在此基礎上進行設計和優(yōu)化的汽車前懸架系統(tǒng)運行更加理想，汽車的運行狀態(tài)也將更加穩(wěn)定。