几种独立悬架运动学特性对比研究

徐菡玲+++李劭宸

摘 要：随着我国经济的发展，人们对汽车的性能的要求逐渐提升。汽车在行驶的过程中依靠车轮起到支撑以及行驶的目的。但是车轮在转动的过程中会出现弹性跃动现象，影响了汽车的驾驶体验。悬架运动学特性方面的一些参数是车轮产生弹性跃动的重要因素，面对这种状况，通过科学手段将这些参数控制在较小的范围内，会使车轮的弹性跃动现象较少发生，进而提高了汽车的性能。文章分析了针对独立悬架运动学特性进行对比的意义，设定了独立悬架运动学特性对比前提，展开了各种独立悬架运动学特性的描述，阐述了几种独立悬架运动学特性的对比情况。

关键词：独立悬架运动；汽车；驾驶体验

我国的汽车行业出现了较为蓬勃的发展局面，人们的物质生活水平不断提高，对于汽车的使用要求也出现了较大的变化，在这种情况下，针对汽车的性能进行提高成为整个汽车行业发展的重要推力。从力学角度进行分析，汽车的悬架构造在进行运作的过程中会对车轮产生一定的影响，使其出现跳动的现象，让汽车在行驶的过程中发生颠簸的情况，影响了驾驶人员的驾驶体验，阻碍了汽车行业的进步。

1 针对独立悬架运动学特性进行对比的意义

我国的汽车行业随着经济的发展而出现了巨大进步，人们在生活品质提升之后，对于汽车的行驶速度要求逐渐严格。汽车行业技术的提升使得汽车的行驶速度随之提升。在传统背景下，设计人员在对悬架进行设计的过程中，将设计的重点倾向于安全舒适，之所以出现这种现象，是因为档期的汽车生产常常将钢板弹簧等安置在汽车之中，其本身能够实现自动导向，在汽车在行驶的过程中遭遇的形变可能相对较小，使得设计的侧重只能倾向于减振方面，但是这样的结果便忽视了悬架的导向性。我国的高速公路的建设情况不断发展，汽车提速的进程不断被更新，而悬架的运动特性参数会对车轮的转动产生弹性跃动效应，使得汽车的架势体验受到影响，因而引起汽车行业的的高度重视，针对汽车悬架进行相应的研究具有十分重要的现实意义[1]。

2 独立悬架运动学特性对比前提

在进行独立悬架运动学特性对比之前，由于几种独立悬架运动之间存在一定差别，因而必须将其统一在一定的前提条件下进行对比才能够具有现实意义，由于独立悬架运动的主要影响对象为车轮，因此必须对车轮的转动的情况进行研究，则必须建立相应的坐标系，以此来对其进行数学性的分析，使车轮的转动情况得到较为清晰的分析。将车轮的转动距离设定为300mm，将悬架的下横臂平直安置，转动方向设为坐标系横轴，几种悬架的上横臂方向为纵轴。在达到满载平衡的时候，每种悬架的各种力学角度都处于相等的状态，主销内倾角以及其虚拟形式的移动距离均相同，车轮在进行接地仿真的过程中，触地点不变[2]。

3 各种独立悬架运动学特性描述

3.1 麦氏悬架

当前，麦氏悬架在汽车的应用最为广泛，因此对其进行的学术研究相对较多。针对设定的坐标系，需要对其形成的各种力学角度进行描述。车轮的上下摆臂对车轮各种参数扰动相对较强，比如侧滑量以及倾压核心度等。能够起到方向转换作用的节点坐标对于前束角的扰动效应相对较强，而对主销内倾角的影响则处于正常范围之内。针对这个方面，双横悬臂式悬架则呈现出参差不齐的状况，针对上横臂的坐标系节点进行转化，可以对上下悬架运动的行程比造成相对较强的移变作用[3]。

3.2 单纵臂式

单纵臂式悬架的本身设计结构相对简单，倾轧中心相对较高，可以在侧倾度较强的情况下表现出较强的抗压特性，但是其在运行的过程中轮距的变动相对较强，造成轮胎与地面之间的摩擦加剧，影响了轮胎的使用寿命。

主销后倾可以让汽车在行驶的过程中能够沿着直线前进，其能够在速度较快的情况下表现出较为优越的性能，如果汽车出现主销前倾的状况，就会使得汽车的行驶过程变得不够稳定[4]。

单纵摆臂在进行摆动的过程中会对车轮的侧滑量的扰动效应较高，其在运行的过程中对前束角的影响相对较大，对主销内倾角的作用也相对较为较为明显。但是发动机的按照位置对此会产生一定影响，悬架支点的位置应该控制在一定的范围内。

3.3双纵臂式

这种悬架拥有两个纵臂，且其在长度上设定相同，具有平行四边形的特性。如此的设定使得车轮在运动的过程中，主销后倾角处于稳定状态。针对其运动学特性进行分析的方式与上述几种方式之间的差别相对较小，其呈现出的抛物线开口向下，形成两条虚拟图像，对于各种角度的扰动现象的描述相对较为简单。其前束角的变化呈现双曲线的形势，变动幅度相对较大。在其侧倾中心方面，则呈现出直线的线性形式，面对如此的情况，还可以根据参数的变化产生相应的变化线性[5]。

3.4 双叉臂式

利用一些特殊的字母结构代替原本的双横臂式悬架便产生了双叉臂式独立悬架。其在横向刚度上表现较为良好，可以在倾轧较强的情况表现较为稳定，能够与地面之间形成良好的摩擦状况，路面行驶体验较为舒适。但是其研发制造需要投入较多资金，而且其参数相对繁复，信号回馈速度相对较慢。

其外倾角的扩张特性较为明显，当其变化到一定程度的时候，参数受到的波动影响更大。其前束角在变化的过程中相对波动幅度较大，而其侧滑量方面与上述几种分析的差别不大。

4 几种独立悬架运动学特性对比

针对以上几种独立悬架运动学特殊的前束角以及侧滑量等参数的数据进行对比可以分析出对比结果。

其实，每种悬架都具备优化的空间，可以通过改进实现某些特定运动学参数的缩小，进而使得汽车的性能得到提高，在这个方面双纵臂式表现最佳。在外倾角方面，可以通过改进使其数值低于1°，前束角的数值可以缩小到0.1°以下，在这个方面双叉臂式表现最佳。

其实，通过数据可以分析出以上几种悬架的运动学参数之间的差别，进而区分出哪一种悬架的表现较为良好，针对这种情况进行分析可知，对于每种悬架进行的运动学特性进行分析必须结合实际情况在各种数据的支持下进行，测绘出分析坐标系，然后各种情况进行考量，运用已有的动力学知识对其进行描述，便可以得出较为精确的结果。

各种结果数据的现实作用就是为汽车的改进提供数据支持，失去现实意义的数据是冰冷无用的。我国的汽车行业相对外国先进地区来说较为落后，如果想实现较为强劲的发展，必须针对其具体部件的特性进行分析。

5 结束语

几种独立悬架运动学特性对比分析可知，每一种悬架都具备改进的空间，可以通过优化手段使其运动学特性参数控制在更小的范围内，如此便提高了汽车的使用性能，在如此的情况下，针对各种情况进行考察，汽车行业对汽车的性能进行提升，有利于其自身发展。

参考文献

[1]胡景煌，李明红，汪文龙.四连杆式独立悬架运动学分析与优化[J].天津工程师范学院学报，2010（03）：115-116.

[2]王其东，李明红，洪洋.四连杆式独立悬架运动学分析与优化[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2010（07）：117-118.

[3]于海波，李幼德，门玉琢，邓阳庆.双横臂独立悬架ADAMS建模及运动特性分析[J].汽车技术，2010（03）：116-118.

[4]朱浩，贾晓红，赵景山.直线导引型前独立悬架及转向杆系的设计与动力学仿真[J].汽车工程，2010（07）：145-146.

[5]郝海生，黄勇，庹永恒，基于ADAMS/CAR的汽车前悬架仿真分析[J].北京汽车.2011（04）：178-179.endprint