车辆空气悬架系统研究从多体理论的角度探讨独立悬架系统的特性

悬架系统的运动学特性与动力学特性是车辆悬架系统分析的重要研究内容，是悬架设计和匹配的重要依据。

悬架的运动学特性是指汽车车轮上下跳动时，前轮定位参数、轮距的相应变化规律，直接影响到汽车的使用性能。悬架的前轮定位参数，包括主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束，对汽车的操纵稳定性影响极大，是保证汽车稳定行驶的重要参数，悬架的导向结构须保证前轮定位参数的变化规律有利于改善车辆的操纵稳定性，以充分发挥车辆的运载能力和保证稳定行驶的能力。轮距的变化是轮胎磨损的主要原因之一，车轮上下跳动时，导向机构应保证轮距不会有明显的变化。悬架的运动性特性对车辆的行驶平顺性和操纵稳定性有很大的影响。

悬架的动特性包括阻尼特性和刚度特性，对于减振器阻尼特性的研究已有学者做了相当深入的工作，对刚度特性的研究，即悬架变形与载荷之间以及系统刚度随车轮跳动行程的变化关系[112，113]，由于悬架系统导向机构的复杂性，需进一步的加强和深入。

非独立悬架由于其导向机构比较简单，悬架的运动学参数和动特性参数比较容易确定。由于独立悬架中的导向机构、部分转向传动机构以及与之相关的传动轴均为空间布置，所以悬架各参数的空间运动规律的描述较为复杂，现代车辆中广泛使用的弹性橡胶元件亦增加了悬架运动学和动力学研究的难度。国内应用多体动力学对悬架的运动学进行研究和优化的工作比较多，多是基于多刚体悬架模型[113，114]，也有学者讨论了弹性元件对悬架性能的影响，文献[115]讨论了橡胶衬套元件对五连杆悬架运动学参数的影响，文献[116，117]讨论了弹性元件包括橡胶衬套和弹性杆件对奥迪轿车的麦弗逊独立悬架运动学特性及顺从性的影响。(www.xing528.com)

空气弹簧是大客车广泛使用的弹性元件，双横臂独立空气悬架的动刚度特性由其导向机构与空气弹簧的刚度共同决定。双横臂结构的复杂空间变化以及空气弹簧本身的非线性刚度特性增加了独立悬架动刚度分析的复杂性。

多体系统动力学理论对于解决复杂空间问题有独特的优点，本章将利用多体系统动力学的理论，建立双横臂独立空气悬架的多刚体模型和刚弹耦合模型，以此为基础，对其运动学参数的变化规律进行研究，并分析橡胶弹性元件的影响；考虑空气弹簧的非线性刚度特性，计算空气悬架刚度随悬架变形的变化规律，并对双横臂悬架导向机构的影响进行分析。