赵萍

摘 要：以某4x4全驱沙漠车为研究对象，提出了一种简化的整车数学模型，建立了整车侧倾角与板簧、横向稳定杆刚度的函数关系，得到悬架侧倾角刚度对整车侧倾性能的影响。并介绍了横向稳定杆角刚度计算方法，前后悬架侧倾角刚度匹配原则。

关键词：侧倾稳定性;侧倾角;角刚度;横向稳定杆

中图分类号：U463.33  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）04-76-03

Design and Research on Roll Stiffness of an All-wheel Drive Desert Vehicle Suspension

Zhao Ping

（ Shaanxi Automobile Group Co.， Ltd.， Shaanxi Xi'an 710200 ）

Abstract： Taking a 4x4 desert car as the research object. A simplified vehicle model is proposed. The relationship between the roll angle of the whole vehicle and the roll stiffness of the leaf spring and the stabilizer bar is established. The influence of the stiffness of the suspension roll angle on the steering stability of the vehicle. And the calculation method of the angular stability of the transverse stabilizer. Front and rear suspension roll angle stiffness matching principle.

Keyword： Roll stability; Roll angle; Angular stiffness; Lateral stabilizer

CLC NO.： U463.33  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）04-76-03

前言

懸架是现代汽车上的重要组成部分，它把车架与车轮弹性连接起来，用于传递车架和车轮之间所有的力和力矩，缓和由路面不平传递给车身的冲击载荷，保证车辆平顺行驶。悬架一般由弹性元件、导向机构和减震器组成。横向稳定杆作为汽车悬架重要组成元件，其主要作用是减少汽车转弯时的侧倾角，从而保证汽车行驶的安全性。横向稳定杆对悬架侧倾角刚度的分配有很大影响，一般要求当侧向惯性力等于0.4倍的车重时，货车车身的侧倾角不超过6°-7°。汽车的操纵稳定性要求悬架侧倾角刚度较大，而行驶平顺性要求偏频较低，这两者是矛盾的，解决这个矛盾的有效方法是增加横向稳定杆。同时为了满足汽车稍有不足转向特性的要求，前后悬架的侧倾角刚度比值一般取1.4 ～ 2.6 范围内。以某4x4全驱沙漠车为研究对象，该车整车参数如表1：

1 简化车身侧倾模型的建立

该4x4全驱沙漠车为整体式钢板弹簧悬架，简化后的车身侧倾模型如下图1所示，侧倾力矩T主要由悬挂质心离心力引起的侧倾力矩M_Φ1=m_s*a_y*h_s，侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩M_Φ2=m_s*g*h*Φ，根据力矩平衡公式可得：

m_s为簧上质量，h为簧载质心到侧倾轴线距离，K_S为弹簧刚度，C_S为悬架侧倾角刚度，Φ为悬架侧倾角度，

h_s为整车质心高，q为板簧中心距的一半，F_s为侧倾角Φ在一侧弹簧中引起的弹簧力的增量。

簧载质心到侧倾轴线距离h的确定：

由整车布置形式确定前后悬架及车身侧倾参数如下表2：

m*a=mr*L，a= mr*L/m=2687mm，，h=442 mm。

该沙漠车为纵置钢板弹簧悬架，悬架侧倾中心R的确定方法为：前后悬架卷耳中心的垂线与其主片片厚中心线的交点连线，该连线与过车轮中心点的垂直线交点。

2 悬架侧倾角刚度及侧倾角计算

板簧侧倾角刚度C_板：

横向稳定杆角刚度C_横：

E为横向稳定杆弹性模量，E=2.06x10⁵N/mm²;I为稳定杆惯性矩，，单位mm³。

为了降低车辆的偏频，改善车辆行驶平顺性，在满足承载要求下，悬架板簧刚度设计较低，悬架侧倾角刚度相应较低。车辆在转弯时产生较大的车身侧倾角，影响行驶平顺性，这时需要在不影响整车偏频情况下，增加横向稳定杆，增加悬架侧倾角刚度，改善行驶平顺性。

所设计4x4沙漠车前悬架加装横向稳定杆，悬架侧倾刚度如下表3：

计算整车在以0.4g离心加速度转向，车身侧倾6°时，悬架侧倾角刚度C_s'：

C_s'≤C_板前+C_板后=5276 Nmm/rad

整车悬架可以不增加横向稳定杆。但为了满足车身不足转向特性，可在前悬架增加横向稳定杆。

该车辆满载18吨在0.4g侧向加速度转向时，车身侧倾角度：

3 结果分析

由上面计算结果可知，前后悬架侧倾角刚度比值为0.316，会出现甩尾现象。但满载整车车身侧倾角度为1.67°<6°，为减轻车辆甩尾，具备不足转向特性，需增大前悬侧倾角刚度，增大前横向稳定杆刚度。优化前，悬架偏频n_前为1.68，n_后为1.98，悬架静挠度f_前=88mm，f_后=63mm，满足前后悬架静挠度f_前=（0.6-0.8）f_后。

現稳定杆直径45mm，可增大到55mm，前板簧刚度由327 N/mm增大到371N/mm，后板簧刚度由756 N/mm降到716 N/mm。

优化后的悬架侧倾角刚度如下表4所示：

优化后的车身侧倾角由1.67°增大到1.99°，有轻微增大，但前后悬架侧倾角刚度比值由0.524增加到1.24，整车转向时具有不足转向特性，车身摆尾现象明显降低。

4 结语

通过研究分析，该4x4全驱沙漠车在满足整车侧倾角度

要求条件下，将前悬横向稳定杆直径由45mm增加到55mm，前后悬架板簧做适当调整，提升前悬架侧倾角刚度，优化后的悬架侧倾角刚度分配可有效的提升整车的操纵稳定性。同时后悬架不安装横向稳定杆可节省成本，为其它系统的布置预留更多空间。该悬架刚度匹配计算流程的有效建立为后续相关车辆悬架系统的设计提供参考。

参考文献

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[2] 横向稳定杆_技术条件第一部份：商用车用_JB-T_12794.1-2016. [S].

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