[发明专利]一种控制车体平跳俯仰耦合运动的前后悬架刚度分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车工程技术领域，具体涉及一种控制车体平跳及俯仰所产生的耦合运动的前后悬架刚度分配方法。

背景技术

图2所示为传统的俯仰平面内半车建模，由车体集中质量块1、前车轮集中质量块2、后车轮集中质量块3、前悬架线性支撑弹簧4、后悬架线性支撑弹簧5、前车轮线性支撑弹簧6、后车轮线性支撑弹簧7组成。前悬架线性支撑弹簧4的上端与车体集中质量块1相连，下端与前车轮集中质量块2相连；后悬架线性支撑弹簧5的上端与车体集中质量块1相连，下端与后车轮集中质量块3相连；前车轮线性支撑弹簧6的上端与前车轮集中质量块2相连，下端接地；后车轮线性支撑弹簧7的上端与后车轮集中质量块3相连，下端接地。

其中的参数说明如下：k_sf——前悬架垂向舒适性刚度；k_sr——后悬架垂向舒适性刚度；k_tf——前车轮径向刚度；k_tr——后车轮径向刚度；a——前轴与重心距离；b——后轴与重心距离；L——前后车轮的轴距。传统的半车俯仰平面内建模方法中，其刚度系数矩阵为

当汽车平跳运动时，同时压缩或拉伸第一线性弹簧4和第二线性弹簧5，当汽车俯仰运动时，第一线性弹簧4和第二线性弹簧5中，一个被压缩，一个被拉伸。但是，由于在建模过程中，前后悬架独立建模，只能获得某个固定点的单独运动特性，无法获得车体质心点(即重心位置处)的平跳及俯仰的耦合运动特性。因此，在前后悬架的刚度匹配上，无法建立前后刚度分配系数与车体耦合运动的关系。

发明内容

本发明旨在提供一种前后联合考虑的线性弹簧、扭转弹簧组合系统的建模方法，从而获得车体耦合运动特性与前后悬架刚性分配的显式关系，用以设计前后刚度特性参数，实现对车体耦合运动特性的合理控制。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种控制车体平跳俯仰耦合运动的前后悬架刚度分配方法，其特征为，具体步骤如下：

一、建立车体平跳俯仰耦合运动模型；

该模型包括车体集中质量块、悬架扭转弹簧、悬架线性支撑弹簧、前车轮集中质量块、后车轮集中质量块、前车轮线性支撑弹簧、后车轮线性支撑弹簧和前后车轮连接轴；所述悬架扭转弹簧的一端与车体集中质量块相连，另一端与前后车轮连接轴相连；所述悬架线性支撑弹簧的上端与车体集中质量块相连，下端与前后车轮连接轴相连；所述前车轮线性支撑弹簧的上端与前车轮集中质量块相连，下端接地；所述后车轮线性支撑弹簧的上端与后车轮集中质量块相连，下端接地；

二、根据耦合运动模型建立刚度系数矩阵；

通过力和力矩平衡方法，等效成角运动和平跳运动的弹簧组合系统，其中，悬架扭转弹簧由俯仰角刚度系数k_Up进行描述，悬架线性支撑弹簧由平跳刚度系数k_Ub描述，悬架线性支撑弹簧与重心相距L_Uk，从而建立的耦合运动模型刚度系数矩阵为

三、将耦合运动模型刚度系数矩阵与传统的半车俯仰平面内建模刚度系数矩阵作对比，推导出：

俯仰角刚度k_Up＝k_sfk_srL²/(k_sf+k_sr)；

平跳刚度k_Ub＝k_sf+k_sr；

平跳运动的力矩L_Uk＝(ak_sf-bk_sr)/(k_sf+k_sr)；

俯仰角刚度与平跳刚度之比是关于L_Uk/L的二次抛物线函数，其中

四、将前后悬架刚度的协调设计转换成俯仰角刚度与平跳刚度之比的极大值设计，并根据进行前后悬架刚度分配。

本发明的有益效果：

(1)传统的俯仰平面内半车建模无法直接获得俯仰角刚度，采用车体平跳俯仰耦合运动的建模方法能直接获得俯仰角刚度k_Up；