饋能減振器阻尼特性對懸架性能影響及仿真分析

黃燕飛

摘 要：本節(jié)課題研究將用ADAMS對饋能懸架實施建模，將進一步研究饋能減振器阻尼特性對懸架各種參數(shù)的影響，如車輪前束角、車輪外傾角、主銷后傾角、主銷偏移距等。通過ADAMS分析饋能減振器阻尼特性對這些參數(shù)的影響，參考分析結(jié)果，進而對饋能減振器的可行性進一步研究。

關(guān)鍵詞：饋能減振器 ADAMS 阻尼特性

The Influence of the Damping Characteristic of the Energy-feeding Shock Absorber on the Performance of the Suspension and its Simulation Analysis

Huang Yanfei

Abstract：This section of the subject research will use ADAMS to model the energy-feeding suspension， and will further study the influence of the damping characteristics of the energy-feeding shock absorber on various parameters of the suspension， such as the toe angle of the wheel， the camber angle， and the rear kingpin inclination angle， kingpin offset， etc... ADAMS is used to analyze the influence of the damping characteristics of the energy-feeding shock absorber on these parameters， and referring to the analysis results， the feasibility of the energy-feeding shock absorber is further studied.

Key words：energy-feeding shock absorber， ADAMS， damping characteristics

1 ADAMS簡介

ADAMS是美國機械動力公司開發(fā)，它目前在CAE領(lǐng)域應(yīng)廣泛使用，用于汽車制造、航空航天、鐵路、兵器制造、船舶制造、工程設(shè)備、重型機械等。目前國內(nèi)外很多大型公司和企業(yè)都使用ADAMS軟件作為他們產(chǎn)品研發(fā)的仿真平臺。而本節(jié)我們主要用ADAMS軟件中的一個重要模塊ADAMS/Car，ADAMS/Car能夠快速而精確的建立車輛模型。建立模型后，通過施加參數(shù)后，能夠在軟件里直接觀察各種工況下模型的運動情況，減小了對實體模型的依賴[1]。分析的主要步驟：

（1）建立仿真模型;

（2）建立模型的運動學(xué)參數(shù)，約束;

（3）建立動力學(xué)模型，對動力學(xué)模型實施仿真分析;

（4）對仿真結(jié)果進行后處理，得出結(jié)論。

建立最終的懸架模擬分析圖如圖1所示。

2 對車輪前束角的影響及仿真分析

車輪前束角是指從車的正上方看，車輪的前端和車輛從線的夾角[2]。汽車的車輪上下跳動的時候，車輪前束角會增大或減小，為了保證汽車具有良好的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性能，懸架設(shè)計至關(guān)重要，而前束角是校核懸架設(shè)計好壞的一個重要參數(shù)，因此車輪前束角的作用：

（1）車輪前束角可以減小輪胎的摩擦，增加輪胎的使用時間，也能夠降低油耗。

（2）確保汽車的直線行駛穩(wěn)定性：一定的前束角可以使汽車在行駛時的行駛阻力變小，當(dāng)汽車因為路面不平而發(fā)生扭轉(zhuǎn)時，前束角可以使車輪回正，繼續(xù)保持直線行駛。

（3）汽車在靜止和運動的過程中都需要前束。前束角會降低輪胎因為側(cè)偏而產(chǎn)生的磨損，但前束角不能過大，否則會使轉(zhuǎn)向橫拉桿球頭磨損加劇，汽車可靠性降低[3]。

車輪前束角一般變化范圍：一般為（0°～-5°）/50mm，而最實際的設(shè)計過程多取為零。在車輪上下運動時，前束角的變化趨勢為直線最好。

從上面的分析結(jié)果如圖2中可以看出，在車輪向上跳動過程中，車輪產(chǎn)生負(fù)前束。可以降低汽車轉(zhuǎn)向的不足特性，車輪產(chǎn)生正前束，也與外傾角的變化趨勢相匹配。前輪前束變化為-5.6°～2.9°，變化量為8.5°。

3 對車輪外傾角的影響及仿真分析

車輪外傾角是指車輪在安裝后，其端面向外傾斜，即車輪所處平面和縱向垂直平面間的夾角。車輪外傾角是汽車操縱穩(wěn)定性又一重要因素，能夠影響了汽車的行駛平順性[4]。

（1）影響汽車直線行駛穩(wěn)定性

當(dāng)汽車制動時汽車很容易跑偏，正的外傾角可以改善這種跑偏，使汽車具有很好的行駛穩(wěn)定性。

（2）影響輪胎磨損

如果車輛外傾角過大時就會使車輪的一側(cè)磨損更為嚴(yán)重，外傾角的時刻調(diào)整就會改變這種現(xiàn)象，提高了輪胎的使用壽命。

（3）對轉(zhuǎn)向性能的影響

如果汽車沒有外傾角，汽車轉(zhuǎn)向會出現(xiàn)轉(zhuǎn)向困難的現(xiàn)象，因為有外傾角會產(chǎn)生外傾推力，使駕駛員操作更方便。

前輪外傾角的變化趨勢和仿真分析：汽車行駛在行駛過程中，車身的外傾和車輪的跳動都會影響車輪的外傾角。因此在設(shè)計時通常保證外傾角隨車輪上跳而降低，隨下跳而提高。

從上面的分析結(jié)果如圖3可以看到，車輪在整個上下跳動的過程中，外傾角呈現(xiàn)負(fù)值變化，與前束角的變化趨勢相對應(yīng)。當(dāng)車輪在向下跳動的過程中，外傾角朝正值變化，也與前束的變化趨勢相符合。輪胎外傾變化為-2.0°～4.5°，變化量為6.5°。總體上前輪的外傾角符合要求。