麦弗逊悬架运动仿真分析.docx

麦弗逊悬架运动仿真剖析摘要一种三维模型提出了一个麦克弗森型转向悬架运动行为。通常方法提出了主要参数确定(主销后倾角,车轮外倾角,转向角等),在系统操作因素作用中,(这些参数)影响车辆操纵。输入数据一方面是悬架与转向几何,另一方面是支柱移动与转向轮转向转向,这是通过监测车辆而获得。该模型已被施加到一个标准车辆,其结果有效性已被证实。关键词:计算机模拟;汽车悬架;麦弗森;三维运动模型。。在麦弗逊悬架通常结构中,其组成是一个支柱刚性地连接到车轮或者转向节。支柱上部通过柔性联结连接在车身上,(柔性联结)由一个弹性元件与一个允许支柱转动推力球轴承组成。,连接转向节与车身。在转向节与横臂之间联结由一个球叉式万向节构成,横臂通过两个允许相对转动衬套连接到车身。为了将转向轮转动传递到车轮,转向横拉杆也通过球叉式万向节(图1)被连接在转向节或减振器上。由于系统复杂性,必须使用允许车辆全面设计最优化剖析模型。在本文中,我们提出了一个运动发展,对系统特点基础上,允许我们确定其性能,提出可行改进。,下列最初考虑已经被记述:•假设组成悬架所有连接都是刚性•忽略衬套变形•车轮有效半径由轮胎动态特性决定对与路面车轮相对应系统运动学剖析揭示了总共7个元素:车身,横臂,转向节,减振器活塞杆,横拉杆,转向齿条,车轮。这些元素运动学连接在表1中被给出。机构中自由度(dof)通过Kutzbach准则计算,表达式为:dof=6×﹙7×车身-1﹚-4×﹙球叉式万向节﹚×3﹣2﹙﹚×5﹣1×﹙平动﹚×5-1×﹙圆柱﹚×4=5(1)在五个自由度中,仅有两个反映了车轮运动:转向齿条位置与支柱平动。如果剖析扩展到前轴整体模型,(图2)共有三个代表自由度被发现。这也就是说,通过对三个变量计算能发现整个机构运动学行为,即转向齿条位置(由转向轮决定)与麦弗逊支柱运动。,也就是说齿条位移,直接被该车司机操控,同时悬架移动取决于动态行为、减振及悬架弹性元件特性与悬架几何等。(移动)被认为是为每个车轮(图3),再加上整个参考系(非移动或惯性)车辆。,并且依照国家标准化组织提供标记法。这个移动参考系O”X”Y”Z”定义为联系支柱与转向节系统,O”Z”轴与减振器轴一致并且定义为M点到B点。O”x”y”平面被C点定义,O”x”轴被O”与C点定义。在空间里悬架支柱-转向节位置与方向可以通过设定体固定O”x”y”z”坐标系原点位置来定义,并且指定一个正交方向余弦矩阵定义参考系O”x”y”z”方向。从可移动参考系到车辆系坐标转换矩阵由下式提供:(2)在公式中矩阵[B]是三维方向特性﹛OvO”﹜是从Ov到O”矢量。坐标转换是:(3)逆变换矩阵是:(4)矩阵[B]规定使用欧拉参数,消除了其它常用角坐标(如欧拉角)缺点,并且可能在许多情况下,基本上是简化数学公式。欧拉定理说:如果两个右手直角笛卡尔参考系起点是一致,那么它们可以由一个关于某些轴(ω)单一旋转(χ)达成一致。所以变换矩阵[B]在欧拉参数表达形式:(5)在公式中e0,e1,e2,e3是欧拉参数,定义为:(6),是基于用于移动参考系原点点O”三维约束方程。在定义这些点与欧拉参数,车轮平面与它方向向量确定,这使我们能够计算转向与悬挂几何形状。假设转向与悬挂系统几何参数,坐标特征点与元素尺寸,是已知。假定有决定自由度有关变量值确定了,那么减振器行程与转向轮转动可以在一个真实案例测试。–球形复合接头(图4)。其剖析定义是,O点与O”点之间距离等于横臂半径(Rw)与矢量xxx与xxx正交。也就是:(7)(8)–球形复合接头式中xx是:(9)式(7)就可以写成:(10)式中固定支柱O”x”y”z”坐标系(xO’’,yO’’,zO’’)原点分量与欧拉参数都是未知量,(xO’’,yO’’,zO’’)在坐标系O”x”y”z”(固定值)中是原点O分量。同样,式(8)写成:(11)式中,是向量xx方向余弦(固定值),是横臂旋转轴。。其剖析定义是点C与点D之间距离等于杆长(Rs)(图5)。(12)式中xx是:(13)(13)代进式(12)并展开,获得如下表达式:(14)式中(x’’O,y’’O,z’’O)是点C在坐标系O’’x’’y’’z’’中分量(固定值)。(xD,yD,zD)是点D在车辆坐