轮胎参数沈舒骋沈浩吴光强（同济大学）
李文辉魏宏（上海大众汽车有限公司）
【摘要】本文以某轿车复合式悬架为例，提出了一种获取此类悬架车桥动力学参数的方法。利用ｃＡＤ／ｃＡＥ软件，分析了其惯性参数和刚度参数，与试验结果相比较，证明了此方法的可行性，为悬架改进设计提供了捷径。
【主题词】悬架车桥动力学分析
１前言
复合式悬架结构简单，节省空间，并具有独立悬架舒适性好的特点，有的结构还采用了通过带有特殊形状的金属橡胶衬套或Ｖ型横梁的开口方向，可以改善车轿的转向效应，从而提高整车的操纵性。因此，许多前置前驱动的轿车用此作后悬架，如国内的大众系列、通用系列、现代普莱特系列等。
整体，与车身通过扭转弹簧连接，在车辆操纵稳定性分析中，部分学者将其简化为两端有横向稳定杆连接单纵臂式悬架，并考虑车桥转动惯性的作用，后两种方法提高了分析的精度，然而，上述建模方法需要获取此车桥的刚度特性和惯性特性，目前一般通过实验获得，其时间和经济耗费较高，并很难指导悬架的改进。
本文以某轿车复合式悬架为例，利用ｃＡＤ／ｃＡＥ软件，提出了一种获取此类车桥动力学参数的方法。鉴于车桥阻尼很小，这里分析了其惯性参数和刚度参数，与试验结果相比较，证明了此方法的可行性，为悬架改进设计提供了捷径。
＋此项目受到霍英东教育基金赞助
收稿日期：２００１一０５—２３２惯性特性计算
根据图纸，在大型ＣＡＤ软件环境中建立了车桥模型，通过其分析功能即可以获得相应的惯性特性。
图１为此悬架的结构简图。将坐标原点设在Ｖ型横梁两边线中点处，坐标方向与车辆全局坐标系相同，表１中列出了此悬架的惯性参数，包括质量，质心位置，绕各轴的转动惯量等。
图ｌ某轿车复合式悬架ＣＡＤ模型
表１某轿车复合式悬架主要惯性参数
质量（ｋｇ）１８．８９８
Ｘ１１０．９８３
质心位置
ＹＯ
（ｍｍ）
ＺＯ
绕质心的Ｘ４２８６８７７．８３０
转动惯量Ｙ２８３４８２．３８２
（ｋｇ－ｍｍ２）Ｚ４５４８７７３．４９６
・１５・
万方数据
３刚度特性计算
复合式悬架车轿主要由横梁、纵臂、加强板组成，现有一部分悬架也带有扭杆。其中，纵臂主要起导向作用，参考车辆坐标系，其Ｙ向弯曲刚度和绕ｘ轴扭转刚度对轮胎定位参数变化特性影响较大，从而对车辆的侧向安全性和操稳性发生影响；横梁主要起横向稳定杆的作用，参考车辆坐标系，其绕Ｙ轴扭转刚度对车辆操稳性和平顺性影响较大。在车辆动力学建模时经常需要考虑上述３个刚度。利用上述ｃＡＤ模型，抽取中性面，在ＰＡＴ．ＲＡＮ中利用四边形和三角形壳单元对车桥进行了网格划分，其有限
元网格模型参见图２。
图２ＰＡＴＲＡＮ中的后桥有限元模型
在焊缝处，采用直接连接方法，即在焊缝处生成节点，使两连接件的单元共有此节点，这里克服了利用梁单元来模拟焊电所带来的局部应力集中及梁刚度参数难以确定的问题。在此模型中共有单元６９２８，节点６９７２。
横梁的前端与接地三向弹簧连接，此三向弹簧用来模拟橡胶衬套的影响，其刚度系数由企业提供。悬架弹簧上支点固支。
利用此有限元模型，根据特定边界条件，可以计算出上述３个刚度特性。
３．１纵臂弯曲刚度计算模型
根据弯曲刚度试验工况，边界条件设置如图３所示。
・１６・图３弯曲刚度计算模型
纵臂后端在侧向力盼的作用下，沿，，方向位
移为６，将计算结果带入公式（１），即可计算出弯
曲刚度ｃ。。公式（１）中所示参数参照图３。
弘磊奄
３．２纵臂扭转刚度计算模型
根据纵臂扭转刚度试验工况，边界条件设置
如图４所示。
图４纵臂扭转刚度计算模型
在扭转力矩作用下，托架与制动器安装端面
的垂直位移为６。，托架与减振器安装端面的垂直
位移６：，将计算结果带入公式（２），即可计算出纵
臂扭转刚度ｃ＂公式（２）中所示参数参照图４。
巳２尊
ｏｒｃ留（——万一）
（２）
在扭转力矩作用下，纵臂末端垂向位移为６，
由于模型以及边界条件对称，因此另一端纵臂末
端垂向位移为一６。将计算结果带入公式（３），即
可计算出纵臂扭转刚度ｃ＂公式（３）中所示参数
参照图５。
图５横梁扭转刚度计算模型
上海汽车
万方数据
３．３横梁扭转刚度计算模型
悯孥篓篓梁扭裥慷试验工况’边界条件设置５结论如图５所示。。７Ｖ’。
％２辩口ｒｃ￡ｇ（—＿＝＿）
４结果分析及比较
（３）
利用Ｍｓｃ／ＮＡｓＴＲＡＮ对上述有限元模型进行求解，表２中分别列出了模拟上述３种工况所施加的载荷和相应的变形结果。
表２施加载荷以及计算变形结果
工况施加载荷（Ｎ）变形结果（ｍｎ，）
弯曲Ｆｖ＝４７０４４．６７
纵臂扭转Ｆｚ＝４５７２１．４ｌ
横梁扭转Ｆｚ＝６００４９．１
根据变形结果，计算得到上述３个刚度。表３列出了其有限元计算结果和根据实验数据的计算结果。
表３刚度计算结果及试验结果
刚度（Ｎｍ／ｄｅｇ）计算值实验值相对误差（％）弯曲３４４２３６９３６．７９纵臂扭转１１０１１００４９．６６
横梁扭转２１．０７２１．４０１．５４
（１）利用ｃＡＤ／ｃＡＥ软件，可以获得复合式悬架车桥动力学参数，误差在１０％以内；
（２）在获得上述参数的基础上，可以在这些ｃＡＤ／ｃＡＥ软件平台上，进行快速而经济的改进设计。
参考文献
１戴勇．轻型轿车后悬架安全性和舒适性的设计．上海汽车，２０００（４）
２李奇平．上海大众桑塔纳轿车后悬架随动转向效应及操纵稳定性研究．上海汽车，２０００（３）
３高卫民等．汽车悬架振动分析研究方法，同济大学学报，１９９７（５）
Ａｂｓｔｒａｅｔ
Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｉｎｃｅｎａｉｎｃａｒ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｇｉＶｅｓｏｕｔａｗａｙｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｄａｔａｏｆｓｕｃｈｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ．ＷｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆＣＡＤ／ＣＡＥｓｏｆｔｗａｒｅ，ｉｎｅｎｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒａｎｄｓｔｉｆｍｅｓｓｐａＩ．ａｍｅｔｅｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｆｂａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｖｅｄ．ＩｔｐｒｏＶｉｄｅｓａｓｈｏｒｔ—ｃｕｔｔｏｉｍｐｒｏＶｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｉｓｓｕｓＤｅｎｓｉｏｎ．
・１７・ 万方数据
复合式悬架车桥动力学参数分析
作者：沈舒骋， 沈浩， 吴光强， 李文辉， 魏宏
作者单位：沈舒骋，沈浩，吴光强(同济大学)， 李文辉，魏宏(上海大众汽车有限公司)
刊名：
上海汽车
英文刊名：SHANHAI AUTO
年，卷(期)：2002，(1)
引用次数：1次
参考文献(3条)
1.戴勇轻型轿车后悬架安全性和舒适性的设计 2000(4)
2.李奇平上海大众桑塔纳轿车后悬架随动转向效应及操纵稳定性研究 2000(3)
3.高卫民汽车悬架振动分析研究方法 1997(5)
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出。而桥梁之上一些构件所受到的局部冲击作用也不容忽视，但相关研究却不充分。专门研究诸如桥面板、吊杆、伸缩缝等构件局部振动问题的工作较少。有鉴于此，本文针对车-桥耦合作用下公路桥梁的局部振动问题展开研究。 首先，大部分有关车-桥耦合振动的工程问题都无法由解析方法求解，而必须借助于数值方法。本文根据模态综合法推导出车-桥耦合动力平衡方程，基于ANSYS前、后处理器的桥梁建模和结果后处理功能，结合自主程序VBDIP(Vehicle Bridge Dynamic Interaction Program)，形成一个通用工具用于分析车-桥耦合振动问题。算例分析结果与相关文献吻合，表明该方法合理有效，为工程界开展车-桥耦合振动的相关分析提供了一种新思路。 然后，利用VBDIP研究了车、桥相互作用条件下，混凝土箱梁桥桥面板局部振动规律。用板单元建立简支箱梁桥有限元模型，采用3维7自由度车辆模型，由路面功率谱密度函数得到等级分别为“理想”、“好”和“差”的路面不平度函数。计算单辆卡车分别沿不同车道匀速通过桥梁时，桥面板各数据点处的竖向位移、纵向弯矩和横向弯矩的动力放大系数(DAF)。对车道位置、路面等级、车速、桥梁阻尼和车辆悬架刚度等进行参数分析。研究表明：路面不平度是影响桥梁动力响应的重要因素，随着桥面不平顺程度增加，无论是箱梁局部振动还是总体振动都将因路面变得粗糙而加剧；车道位置和车辆悬架刚度对桥面板局部DAF也有一定影响；较高的桥梁阻尼可有效地减小车辆对桥面板的冲击；而DAF值与车速之间则没有明显的函数关系。桥面板不同位置、不同响应的DAF均存在差异，对其加以合理选择才能避免设计过分保守或者不足。 其次，研究系杆拱桥吊杆的车致振动问题。沿用与混凝土箱梁桥分析完全相同的车辆模型和路面不平度函数，采用板单元、梁单元和连结单元建立一典型系杆拱桥的有限元模型。参数分析表明：路面不平度、车速、车辆悬
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主动悬架模型，在随机路面激励下对简化悬架模型的非线性特性进行了仿真分析。通过研究，对使用磁流变阻尼器后的汽车悬架非线性动力学行为有了一定的认识，并建立了车辆对桥面的非线性作用力方程。为深入研究车、桥耦合非线性动力学机理和控制奠定了一定的理论基础。 2、当桥面的振动频率与拉索的振动频率成比例关系时，拉索也将产生大幅振动。针对这一现象，建立了索桥桥面耦合振动的非线性方程组。 3、车辆在桥上行驶，由于其密切联系实际而一直受到广泛关注。本文在参考各种研究的基础上
，对车桥系统振动问题的研究概况进行了简要综述，并探讨了其中的一些具有实际工程意义的热点问题。 （1）以均匀简支桥面为研究对象，对其在车辆荷载作用下进行了理论分析研究； （2）简化车-桥模型，着重讨论了车-桥耦合非线性振动，提出了解决非线性振动的途径及方法；
（3）使用MATLAB 和Maple 语言编制计算程序，通过各种条件下的计算，得出数值结果和大量的响应图形； （4）重点讨论了非线性因素对车-桥动力特性的影响； （5）建立了等效车-桥系统的模型，利用非线性动力学理论，分别求出其数值解和解析解，可为工程结构的设计和施工提供可靠的参考依据。
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9.学位论文张钧博公路桥梁的车桥耦合振动研究2007
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究工作包括： (1)以均匀简支梁为对象，根据研究目标建立合理的车桥耦合振动模型，对其在车辆载荷作用下进行理论分析研究； (2)在简化车-桥模型下，对车辆在典型路面不平顺状态下桥梁振动响应进行计算分析；
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引证文献(1条)
1.徐庆华燃料电池轿车悬架系统改进及对整车操稳性能影响分析[学位论文]硕士 2004
本文链接：d.g.wanfangdata/Periodical_shqc200201006.aspx
下载时间：2010年4月21日
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