横置叶片弹簧悬架系统特性分析,本文是弹簧悬架类毕业论文格式范文与悬架系统和弹簧和叶片有关毕业论文格式范文.
弹簧悬架论文参考文献：
叶片弹簧是汽车悬架弹性元件的一种,之前很少能应用于轿车或跑车.但随着新材料的开发,钢板弹簧的重量降低以及综合性能得到改善,由此推动了叶片弹簧式独立悬架或半独立悬架的新发展.
通过对比分析典型的悬架系统的特性,专注在具有先进复合材料板簧的横置叶片弹簧系统,从正向开发的角度,基于理论分析的同时,使用ADAMS/Car建立了该类型悬架,使之能够指导这一类悬架系统的性能评估和改进.
建模
基于HyperWorks完成叶片弹簧的建模,单元为六面体单元,并将此模型的柔性体模板导入ADAMS/Car作为研究对象.
理论模型分析
根据前述的多体动力学模型,传统的多连杆悬架为螺旋弹簧结构.这其中,螺旋弹簧仅仅起到弹性元件的作用.因此,在对悬架运动机制进行分析时,通常可以简化成典型的双连杆结构.该模型（如图1~2）主要为车轮垂向跳动的运动学特性提供简要的计算和分析.
在图中,M点为上控制臂与副车架的链接点.N点为下控制臂与副车架的链接点.在该模型中,这2个点均假设为固定不动.上控制臂图示为点M到A的连杆,这里简称为MA杆,其长度以a表示.同样的,下控制臂为点N-B的连杆,长度以c表示.点A到B为转向节上的2个点,这2个点定义了主销轴线的空间位置.当车轮转动的时候会绕该主销轴线转动.而图中,在轮心中间位置是轮心C点,将轮心C与主销上点A的距离定义为e.
为了研究的便利,以固定点M和N定义坐标系的X轴,而将其90°角所对应的直线定义为Y轴.而X轴与车身坐标系中的垂直方向Z的夹角定义为θ0.据此,定义了： MA杆绕坐标原点M与X轴正向所形成的夹角为θ2,AB杆绕上控制臂A点与X轴正向所形成的夹角为θ3,NB杆绕坐标原点M与X轴正向所形成的夹角为θ4.图中的α角则为主销轴线AB与直线段AC的夹角.所有的这些角度和距离给出了该型悬架的具体结构尺寸和特性.
当使用叶片弹簧代替螺旋弹簧,一个明显的变化在于叶片弹簧为横置.相对于传统的多连杆悬架运动学模型,对叶片弹簧的使用意味着增加了一根连杆,将副车架和下控制臂连接.这样,可以视为一种耦合结构, 如图3所示.
从图示各点参数和位置中,可以看到,N点移动到了N′点的位置,原先的下控制臂杆长c则增加了长度.与此相应的角度也发生了保护, 如MA杆绕坐标原点M与X轴正向所形成的夹角θ2,AB杆绕上控制臂A点与X轴正向所形成的夹角θ3以及N′B杆绕坐标原点M与X轴正向所形成的夹角θ4均增加了.当车轮跳动在一定范围的时候,在N点处的弹性变形可以实现与叶片弹簧同步.也就是,将叶片弹簧和下控制臂在小的车轮跳动范围内视为一根具备一定弹性变形能力的连杆.
仿真分析
垂跳试验是仿真车轮同向跳动的情况,该试验考察悬架在车轮垂直方向运动时的一些运动学特性,如车辆正常直线行驶时,车轮上下跳动导致的四轮定位参数带来的变化.在这次研究中,研究对象为后悬架系统,其变化特性与前悬架系统存在明显不同.在ADAMAS模型中,将wheel trel设置为50 mm, 将bump trel设置为-50 mm.从垂跳试验中可以看出车轮从初始位置向上跳动,即弹簧处于压缩状态时,车轮的前束角是应向正值变化,也就是车轮向内侧转动.这一角度变化在后轮是与前轮相反,可以增加车辆转向过程中的稳定性,减少过度转向的趋势.可以看到,车轮向上跳动时,车轮外倾角趋向于负值.这意味着转向时候外侧车轮的侧向力得到了加强,而轮胎侧偏角减少.从车辆整体的角度出发,前轮外倾角出现较多的负值将导致减少不足转向；而在后轮,则意味着增加不足转向.这样有利于车辆稳定性.
侧倾试验是仿真车轮反向跳动的情况.悬架侧倾通常发生在车辆转弯时,或是直线行驶有侧向风的作用.在悬架侧倾运动时,横向稳定杆会发生作用,车轮定位参数的运动学特性也会在侧倾时发生改变.随着侧倾角的增加,在受到压缩的一侧车轮,前束角会增加（Toe-in）.以左侧转向为例,当转向时,上车体会绕纵向轴线逆时针旋转（右手定则）,左侧悬架受到压缩,导致左侧车轮的前束角增加,即左侧车轮向右侧转动,从而增加不足转向趋势,增加车辆转弯过程的稳定性.
悬架系统的力学特性与悬架系统的运动学特性不同,除了悬架硬点及结构形式的影响外,弹性元件的特性会对结果有着更多的影响.
结论
通过分析可以发现,由于叶片弹簧在多连杆悬架系统扮演了单侧的弹性连杆的角色,从而导致其运动学特性和静力学特性都有较大的变化.这些变化包括了在车轮垂跳运动和侧倾运动中对前束角的变化起到了附加约束作用,而对车轮外倾角影响不大.而对于静力学特性,叶片弹簧系统在侧向和纵向上均提供了额外的弹性特性,这在一定程度上对道路的冲击会有改善作用,但弯道受力下四轮定位参数以及制动的直线行驶稳定性却有着一定的负面影响.这些需要通过衬套特性选择来加以平衡.
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