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

1、SAE鄄C2009C105非關(guān)聯(lián)式懸架三軸汽車制動(dòng)性能計(jì)算方法的研究江勛搖 魏蕾蕾搖 阮仁新東風(fēng)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(dòng)態(tài)軸荷的計(jì)算, 屬于超靜定問(wèn)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(duì)汽車不同懸架剛度特性的情況進(jìn)行了分析, 推導(dǎo)出各種情況下動(dòng)態(tài)軸荷的計(jì)算方法。 本文還對(duì)雙橫臂獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的受力進(jìn)行了分析, 對(duì)這種

2、懸架的剛度計(jì)算進(jìn)行了推導(dǎo)。 最后以某越野汽車為例示出了制動(dòng)力計(jì)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(dòng)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(duì)于雙軸汽車, 在整車參數(shù)確定的情況下很容易計(jì)算出前后軸的動(dòng)態(tài)軸荷, 從而很容易地進(jìn)行制動(dòng)力計(jì)算及匹配。 對(duì)于非關(guān)聯(lián)式懸架三軸車型而言, 其動(dòng)態(tài)軸荷的計(jì)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(duì)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(dòng)減速度情況, 對(duì)汽車懸架剛度組合工況情況進(jìn)行具體分析, 列出各種制動(dòng)工況時(shí)軸荷的求解式, 從而正確進(jìn)行制動(dòng)力計(jì)算及分配校核。1搖 車軸動(dòng)態(tài)軸荷的計(jì)算搖 搖 為簡(jiǎn)化起見(jiàn), 忽略制動(dòng)時(shí)非簧載質(zhì)量的轉(zhuǎn)移。 車輛制動(dòng)時(shí)的受力分析如圖 1 所示。圖 1搖 車輛制動(dòng)時(shí)的受力分析2 6 2 1 2009

9、中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集搖SAE鄄C2009C1051郾 2搖 雙橫臂獨(dú)立懸架車型動(dòng)軸荷的計(jì)算搖 搖 對(duì)于雙橫臂獨(dú)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(huì)隨著懸架撓度的變化而變化。通過(guò)模擬輪胎跳動(dòng), 得出多個(gè)不同懸架撓度位置對(duì)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(dāng)彈性元件剛度不變時(shí), 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(dòng)載荷。搖 搖 當(dāng)彈性元件剛度變化時(shí), 懸架剛度表達(dá)式也會(huì)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(duì)某越野汽車的懸架進(jìn)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(dá)式設(shè)為 C1 =C1(f1), 中、 后軸懸架的彈性元件在壓縮量達(dá)到一定程度后剛度由一個(gè)值躍變?yōu)榱硪粋€(gè)值, 相應(yīng)懸架剛度在懸架撓度達(dá)到一定程度后由一個(gè)表達(dá)式變?yōu)榱硪粋€(gè)表達(dá)式。 設(shè)彈性元件剛度變化前和變化后, 中軸懸架剛度表達(dá)式分別為 C2 =C2(f2)和 C2 =C憶 2(f2), 后軸懸架剛度表達(dá)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(shí)前軸懸架剛度表達(dá)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(dòng)減速度較小時(shí), 前軸懸架剛度表達(dá)式為 C1 =C1(f1), 中軸懸架剛度表達(dá)式為 C2 = C憶 2(f2), 后軸懸架剛度表達(dá)式為 C3 = C憶 3(f3 ); 滿載且制動(dòng)減速度較大時(shí), 前軸懸架剛度表達(dá)式為 C1 =C1(

13、f1), 中軸懸架剛度表達(dá)式為 C2 =C憶 2(f2), 后軸懸架剛度為 C3 = C3(f3); 滿載且制動(dòng)減速度很大時(shí), 前軸懸架剛度表達(dá)式為 C1 = C1(f1), 中軸懸架剛度表達(dá)式為 C2 =C2(f2), 后軸懸架剛度為 C3 =C3(f3)。搖 搖 對(duì)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(dòng)軸荷。搖 搖 對(duì)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的懸架撓度;b3— — —后

15、軸懸架螺旋彈簧剛度變化點(diǎn)對(duì)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(dòng)軸荷。搖 搖 對(duì)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(dòng)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(xiàng)式進(jìn)行擬合, 這樣式(19)、 (20)、 (21) 和(22) 為 4 次方程,需要利用計(jì)算機(jī)求解。2搖 懸架受力分析及剛度計(jì)算搖 搖 鋼板彈簧式懸架的受力分析及剛度計(jì)算較為簡(jiǎn)單, 在此不作詳敘, 下面僅對(duì)雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行分析。2郾 1搖 導(dǎo)向機(jī)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(duì)象。將懸架撓度為零(即螺旋彈簧處于自由長(zhǎng)度時(shí)) 時(shí)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(duì)平衡力分離出去后, 懸架導(dǎo)向機(jī)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(gè)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(dāng)力 S 的方向在水平線上方時(shí)分母取負(fù)號(hào), 反之

18、取正號(hào)。搖 搖 以下橫臂 AD 為分析對(duì)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(dǎo)計(jì)算搖 搖 按照《汽車?yán)碚摗?(文獻(xiàn)[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(duì)車架的運(yùn)動(dòng)瞬心為O, 設(shè)此時(shí)輪胎接地點(diǎn)的速度 V 的方向與垂直方向的

19、夾角為啄, 當(dāng)輪胎有垂直微元位移 駐S 時(shí), 在速度方向的位移為 駐S /cos啄, A 點(diǎn)的位移為 ab ·駐S / cos啄, 得到彈簧與下橫臂接觸點(diǎn)垂直于下橫臂 AD 的位移為m·a n·b ·駐S / cos啄, 進(jìn)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(shí), 彈簧產(chǎn)生的微元彈力