saec2009c105非關(guān)聯(lián)式懸架三軸汽車制動性能計算方法的研究

1、SAE鄄C2009C105非關(guān)聯(lián)式懸架三軸汽車制動性能計算方法的研究江勛搖 魏蕾蕾搖 阮仁新東風汽車公司技術(shù)中心搖 搖 揖摘要銥搖 非關(guān)聯(lián)式懸架三軸汽車動態(tài)軸荷的計算, 屬于超靜定問題, 本文采用 “變形一致原理冶 列出附加關(guān)系式, 連同平衡方程式一起, 聯(lián)立解出未知數(shù)。 懸架撓度與懸架剛度有關(guān), 本文對汽車不同懸架剛度特性的情況進行了分析, 推導出各種情況下動態(tài)軸荷的計算方法。 本文還對雙橫臂獨立懸架導向機構(gòu)的受力進行了分析, 對這種

2、懸架的剛度計算進行了推導。 最后以某越野汽車為例示出了制動力計算及分配校核的具體方法及步驟。搖 搖 揖關(guān)鍵詞銥搖 非關(guān)聯(lián)式懸架三軸汽車搖 超靜定搖 懸架剛度搖 制動Research on Brake Performance Computation of Tri鄄axlesTrucks with Non鄄associated SuspensionJiang Xun, Wei Leilei, Ruan RenxinDongfeng Moto

3、r Corporation Technical Center搖 搖 Abstract: The computation of dynamic axle load for tri鄄axles trucks with non鄄associated suspension belongs to statically indetermi鄄nate problems郾 According to “consistent deformation pri

4、nciple冶, this article lists additional relationship and solves dynamic axle loadwith equilibrium equations郾 Suspension deflection refers to suspension stiffness郾 This article analyzed conditions of different suspensionst

5、iffness attributes and deduced methods to compute dynamic axle load in various conditions郾 This article analyzed the load conditions ofdouble wishbone independent suspension guiding system and duduced stiffness computati

6、on of this kind of suspension郾 At last, it presen鄄ted the specific method and steps about brake force computation and distribution check with the example of some off鄄road vehicle郾搖 搖 Key words: tri鄄axles trucks with non鄄

7、associated suspension搖 statically indeterminate搖 suspension stiffness搖 brake引搖 搖 言搖 搖 對于雙軸汽車, 在整車參數(shù)確定的情況下很容易計算出前后軸的動態(tài)軸荷, 從而很容易地進行制動力計算及匹配。 對于非關(guān)聯(lián)式懸架三軸車型而言, 其動態(tài)軸荷的計算屬于 “超靜定冶 范疇, 需要增加附加方程, 連同平衡方程式一起, 聯(lián)解后求出未知數(shù)。 本文采用 “ 變形一致原理

8、冶列出附加關(guān)系式, 連同平衡方程式一起, 聯(lián)立后解出未知數(shù)。 由于懸架撓度與懸架剛度有關(guān), 對于采用變剛度特性懸架的車型, 還需根據(jù)汽車的載荷及制動減速度情況, 對汽車懸架剛度組合工況情況進行具體分析, 列出各種制動工況時軸荷的求解式, 從而正確進行制動力計算及分配校核。1搖 車軸動態(tài)軸荷的計算搖 搖 為簡化起見, 忽略制動時非簧載質(zhì)量的轉(zhuǎn)移。 車輛制動時的受力分析如圖 1 所示。圖 1搖 車輛制動時的受力分析2 6 2 1 2009

9、中國汽車工程學會年會論文集搖SAE鄄C2009C1051郾 2搖 雙橫臂獨立懸架車型動軸荷的計算搖 搖 對于雙橫臂獨立懸架, 即使彈性元件( 通常為螺旋彈簧)剛度不變, 懸架剛度也會隨著懸架撓度的變化而變化。通過模擬輪胎跳動, 得出多個不同懸架撓度位置對應(yīng)的懸架剛度后, 利用最小二乘法可求出懸架剛度和懸架撓度之間的函數(shù)關(guān)系式。搖 搖 當彈性元件剛度不變時, 設(shè)前、 中、 后軸懸架剛度和懸架撓度之間的函數(shù)關(guān)系分別為 C1 = C1 ( f

10、1 ), C2 = C2 ( f2 ),C3 =C3(f3), 于是如下關(guān)系式成立:RZ1 =乙f10 C1(f1)df1; RZ2 =乙f20 C2(f2)df2;RZ3 = 乙f30 C3(f3)df3 (19)搖 搖 聯(lián)解式(1)、 (2)、 (3)、 (19)便可求出車輛各軸的動載荷。搖 搖 當彈性元件剛度變化時, 懸架剛度表達式也會發(fā)生變化, 需采用分段函數(shù)表示。 由于從事具體工作的原因, 本文只對某越野汽車的懸架進行分析,

11、其余情況可以類似分析得到結(jié)果。 這種汽車前懸架彈性元件剛度不變, 懸架剛度的表達式設(shè)為 C1 =C1(f1), 中、 后軸懸架的彈性元件在壓縮量達到一定程度后剛度由一個值躍變?yōu)榱硪粋€值, 相應(yīng)懸架剛度在懸架撓度達到一定程度后由一個表達式變?yōu)榱硪粋€表達式。 設(shè)彈性元件剛度變化前和變化后, 中軸懸架剛度表達式分別為 C2 =C2(f2)和 C2 =C憶 2(f2), 后軸懸架剛度表達式分別為 C3 =C3(f3)和 C3 =C憶 3(f3)

12、。 與前述相同, 前、 中、 后軸懸架剛度有四種可能的組合工況: 空載時前軸懸架剛度表達式為 C1 =C1(f1), 中軸懸架剛度為 C2 = C2(f2), 后軸懸架剛度為 C3 =C3(f3); 滿載且制動減速度較小時, 前軸懸架剛度表達式為 C1 =C1(f1), 中軸懸架剛度表達式為 C2 = C憶 2(f2), 后軸懸架剛度表達式為 C3 = C憶 3(f3 ); 滿載且制動減速度較大時, 前軸懸架剛度表達式為 C1 =C1(

13、f1), 中軸懸架剛度表達式為 C2 =C憶 2(f2), 后軸懸架剛度為 C3 = C3(f3); 滿載且制動減速度很大時, 前軸懸架剛度表達式為 C1 = C1(f1), 中軸懸架剛度表達式為 C2 =C2(f2), 后軸懸架剛度為 C3 =C3(f3)。搖 搖 對于第一和第四種剛度組合工況, 有如下關(guān)系式:RZ1=乙f10 C1(f1)df1; RZ2 =乙f20 C2(f2)df2;RZ3 = 乙f30 C3(f3)df3 (2

14、0)搖 搖 聯(lián)解式(1)、 (2)、 (3)、 (20) 便可求出該工況下車輛各軸的動軸荷。搖 搖 對于第二種剛度組合工況, 有如下關(guān)系式:RZ1 = 乙f10 C1(f1)df1; RZ2 = 乙b20 C2(f2)df2 + 乙f2b2 C憶 2(f2)df2;RZ3 = 乙b30 C3(f3)df3 + 乙f3b3 C憶 3(f3)df3 (21)式中搖 搖 b2— — —中軸懸架螺旋彈簧剛度變化點對應(yīng)的懸架撓度;b3— — —后

15、軸懸架螺旋彈簧剛度變化點對應(yīng)的懸架撓度。搖 搖 聯(lián)解式(1)、 (2)、 (3)、 (21) 便可求出該工況下車輛各軸的動軸荷。搖 搖 對于第三種剛度組合工況, 有如下關(guān)系式:RZ1 = 乙f10 C1(f1)df1; RZ2 = 乙b20 C2(f2)df2 + 乙f2b2 C憶 2(f2)df2;RZ3 = 乙f30 C3(f3)df3 (22)搖 搖 聯(lián)解式(1)、 (2)、 (3)、 (22)便可求出該工況下車輛各軸的動軸荷。搖

16、 搖 懸架剛度一般采用以懸架撓度作為自變量的 3 階多項式進行擬合, 這樣式(19)、 (20)、 (21) 和(22) 為 4 次方程,需要利用計算機求解。2搖 懸架受力分析及剛度計算搖 搖 鋼板彈簧式懸架的受力分析及剛度計算較為簡單, 在此不作詳敘, 下面僅對雙橫臂獨立懸架進行分析。2郾 1搖 導向機構(gòu)受力分析搖 搖 忽略汽車所受側(cè)向力, 將車輪—轉(zhuǎn)向節(jié)作為分析對象。將懸架撓度為零(即螺旋彈簧處于自由長度時) 時車輪—轉(zhuǎn)向節(jié)的重力及

17、地面的垂直反作用力作為一對平衡力分離出去后, 懸架導向機構(gòu)受力分析如圖 2 所示。搖 搖 車輪—轉(zhuǎn)向節(jié)在RZ2 、 S、 T 三個力的作用下平衡, 可以得到如下方程:S·cos茲=Tsin茁 (23)RZ 2 芎S·sin茲=T·cos茁 (24)搖 搖 聯(lián)解式(23)、 (24)有:T= RZ 2cos茁依2tan茲·sin茁 (25)式中搖 搖 當力 S 的方向在水平線上方時分母取負號, 反之

18、取正號。搖 搖 以下橫臂 AD 為分析對象可得到:RZ =(cos茁依tan茲sin茁)·2Q·cos茲2·mcos茲3·n (26)2郾 2搖 懸架剛度推導計算搖 搖 按照《汽車理論》 (文獻[1]) 定義: 懸架剛度為地面作用在輪胎上的垂直微元力 駐FZ 與輪胎的垂直微元位移 駐S 的比值。 如圖 3 所示, 輪胎—轉(zhuǎn)向節(jié)相對車架的運動瞬心為O, 設(shè)此時輪胎接地點的速度 V 的方向與垂直方向的

19、夾角為啄, 當輪胎有垂直微元位移 駐S 時, 在速度方向的位移為 駐S /cos啄, A 點的位移為 ab ·駐S / cos啄, 得到彈簧與下橫臂接觸點垂直于下橫臂 AD 的位移為m·a n·b ·駐S / cos啄, 進而求出螺旋彈簧的微元壓縮量為m·a n·b ·駐S·cos茲2 / cos啄, 因此車輪受到垂直微元力 駐RZ 時, 彈簧產(chǎn)生的微元彈力