中气轿车多连杆悬架系统K&C特性分析与操纵稳定性评价研究

论文摘要

随着人们对汽车性能要求的日益提高,如何有效提高汽车在高速状态下的操纵稳定性等性能,成为当今行业研究的热点问题。而悬架系统的性能由于直接影响着汽车的整体表现,成为汽车研发的关键之一。本文是国家重大专项“中国高水平汽车自主创新能力建设”子项目之一,旨在针对中气轿车上应用的前四连杆式、后拖臂四连杆式悬架系统,进行性能分析；并确定合适的操纵稳定性客观评价指标,对影响其动态表现的底盘参数进行探讨,为该项目后期的改进设计及调校工作提供理论依据与工程导向。首先,利用ADAMS/Car软件建立了前四连杆、后拖臂四连杆的悬架系统模型。模型充分考虑了橡胶衬套等组件的力学特性,具有较高的精细度与完整度。依据此模型,对中气轿车前后悬架系统的K&C(运动学与柔度)特性进行了详尽的分析。分析结果显示了该套悬架系统良好的性能。为方便对底盘参数产生的影响进行探讨,其次在CarSim软件中建立了完整的中气轿车动力学模型。同时利用“魔术公式”轮胎模型对轮胎的试验数据进行拟合,有效提高了模型的精度。再次,分析比较了国内外几种较为完整的操纵稳定性客观评价体系,结合近些年的研究成果,提出了一套适用于中气轿车的操纵稳定性的客观评价体系及试验方法。体系中的指标充分涵盖了汽车稳态特性、瞬态时域特性及瞬态频域特性3个方面,具有较高的完整度。随后,依据已经建立的客观评价体系,对影响整车操纵稳定性的多种底盘参数进行了深入探讨。这些参数分为2部分10个方面：1.影响车轮载荷的因素。包括轴荷分配、侧倾刚度分配、减振器阻尼系数、减振器压缩／回弹阻尼分配共4个方面。2.影响车轮定位的因素。包括转向系柔度、静态车轮束角、侧倾转向、侧向力顺从转向、静态车轮外倾角、侧倾外倾共6个方面。最后,对2部分的参数进行了综合比较,得出了操纵稳定性各个指标对各个参数的影响敏感度表。并据敏感度表对中气轿车的底盘部分参数进行了重新设置。对比结果表明中气轿车的操纵稳定性有明显的提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 主要符号对照表
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源与研究背景
• 1.2 悬架系统发展及研究现状
• 1.3 操纵动力学发展及研究现状
• 1.4 本文研究内容与意义
• 第2章 前后悬架系统建模与仿真分析
• 2.1 前后悬架系统建模
• 2.1.1 结构简化与约束定义
• 2.1.2 模型参数的定义
• 2.1.3 前后悬架模型的建立
• 2.2 悬架性能评价指标
• 2.2.1 车轮外倾角
• 2.2.2 车轮束角
• 2.2.3 轮距、轴距
• 2.2.4 顺从转向
• 2.2.5 纵向刚度
• 2.2.6 侧向刚度
• 2.3 悬架K&C特性分析
• 2.3.1 悬架运动学特性分析
• 2.3.2 悬架柔度特性分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 中气轿车动力学系统建模
• 3.1 整车动力学的理论分析
• 3.2 整车动力学系统的建模
• 3.2.1 轮胎模型的确立
• 3.2.2 整车模型的确立
• 3.3 本章小结
• 第4章 操纵稳定性评价客观评价体系的建立
• 4.1 国内外车辆操纵稳定性客观评价体系的简介
• 4.1.1 总方差评价方法
• 4.1.2 GM公司的客观评价体系
• 4.1.3 FIAT公司的客观评价体系
• 4.2 中气轿车操纵稳定性客观评价体系的确立
• 4.2.1 车辆稳态特性评价指标的确立
• 4.2.2 车辆瞬态时域特性评价指标的确立
• 4.2.3 车辆瞬态频域特性评价指标的确立
• 4.2.4 车辆操纵稳定性评价试验的确立
• 4.3 本章小结
• 第5章 影响轮胎载荷变化因素的研究
• 5.1 轴荷分配的影响
• 5.2 侧倾刚度分配的影响
• 5.3 减振器特性的影响
• 5.3.1 减振器阻尼系数的影响
• 5.3.2 减振器压缩/回弹阻尼分配的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 影响车轮定位变化因素的研究
• 6.1 转向系刚度的影响
• 6.2 车轮束角的影响
• 6.2.1 静态车轮束角的影响
• 6.2.2 侧倾转向的影响（运动学束角）
• 6.2.3 侧向力顺从转向的影响（动力学束角）
• 6.3 车轮外倾角的影响
• 6.3.1 静态车轮外倾角的影响
• 6.3.2 侧倾外倾的影响
• 6.4 本章小结
• 第7章 中气轿车底盘参数的改进研究
• 7.1 各个参数的影响对比分析
• 7.2 中气轿车底盘参数的改进分析
• 7.3 中气轿车操纵稳定性的改进结果
• 7.4 本章小结
• 结论
• 1.工作总结
• 2.工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 前后悬架硬点表
• 附录B 前后悬架橡胶衬套特性
• 附录C "魔术公式"轮胎模型计算公式
• 附录D 车辆基本参数计算公式