[发明专利]一种汽车螺旋弹簧刚度的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，特别是指一种汽车螺旋弹簧刚度的设计方法。

背景技术

目前国内汽车的悬架系统设计多采用逆向工程，即照搬参考标杆车的悬架系统或稍作修改，并无完全正向设计过程，对于没有标杆车的全新底盘平台的开发往往无从下手。而汽车悬架系统的正向设计中最关键的是对螺旋弹簧刚度的确定，因此，建立一种螺旋弹簧刚度的设计方法有助于全新底盘平台的开发。

现有技术中，在设计悬架螺旋弹簧时,先根据行驶平顺性的要求确定悬架的偏频，再计算一侧悬架的刚度。然后根据悬架导向机构的特点，求出螺旋弹簧的刚度。

如图1所示的，通常悬架下摆臂1与横向稳定杆2通过支杆3连接，支杆3两端设有球铰。在这种形式下，当车身只作垂直移动而两侧悬架变形相等时，横向稳定杆2在衬套4内自由转动，即它对悬架的垂向刚度没有贡献，采用现有技术的技术方案计算螺旋弹簧刚度较合理。但部分汽车前悬架下摆臂与横向稳定杆安装方式如图2所示，缺少了支杆的连接，横向稳定杆直接连接在下摆臂上。在这种安装方式下，左右车轮同步上跳时横向稳定杆对悬架的弹性特性有影响，所以现有技术的技术方案计算得到的螺旋弹簧刚度存在缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽车螺旋弹簧刚度的设计方法，以解决现有技术的螺旋弹簧刚度的计算中没有考虑横向稳定杆对悬架弹性的影响，从而存在计算误差的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种汽车螺旋弹簧刚度的设计方法，先根据行驶平顺性的要求确定悬架的偏频，再计算一侧悬架的刚度，然后根据悬架导向机构的特性，求出不考虑横向稳定杆贡献的螺旋弹簧的刚度C_s；还包括以下步骤：

步骤一，建立悬架下摆臂和横向稳定杆有限元模型，对横向稳定杆进行约束，然后给每个下摆臂的球铰上施加一垂直向上的作用力F，通过有限元计算工具计算球铰中心的垂直位移，得到该处当量垂直弹簧刚度C_b；

步骤二，将下摆臂外侧球铰中心与转向节瞬时运动中心之间的水平距离设为H，将减震器上端点与转向节瞬时运动中心之间的距离设为b，然后将当量垂直弹簧刚度C_b转换成悬架弹簧刚度分量C_sb：

Csb=Cb(Hb)2;]]>

步骤三，计算受横向稳定杆刚度影响的螺旋弹簧的刚度C_st为：

C_st＝C_s-C_sb。

其中，对横向稳定杆进行约束包括在横向稳定杆支座处截面中央的节点一约束X、Y、Z三个平动自由度，以及在另一侧横向稳定杆支座处截面中央的节点二约束X、Z移动自由度。

其中，所述节点二和节点一关于横向稳定杆支座中心对称。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，充分考虑了横向稳定杆直接连接在下摆臂上这种悬挂系统中，横向稳定杆对悬架系统螺旋弹簧刚度的影响，并可通过计算得到准确数值，为新底盘平台的开发提供了技术支持。

附图说明

图1是现有技术的悬架中横向稳定杆的安装示意图；

图2是本发明实施例的悬架中下摆臂与横向稳定杆的安装示意图；

图3是本发明实施例的悬架受力原理图。

［主要元件符号说明］

1：下摆臂；

2：横向稳定杆；

201：横向稳定杆支座；

3：支杆；

4：衬套；

5：螺旋弹簧；

6：减震器上端点；

7：转向节瞬时运动中心；

8：下摆臂内侧转轴中心；

9：下摆臂外侧球铰中心；

A：支点一。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。