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        關(guān)于控制臂襯套安裝方向?qū)ζ趬勖挠绊?/h1>
        2022-10-18 08:11:00吳顯逸廖小勇陸云峰李方豹
        時(shí)代汽車 2022年19期
        關(guān)鍵詞:襯套懸架靈敏度

        吳顯逸 廖小勇 陸云峰 李方豹

        奇瑞商用車(安徽)有限公司 安徽省蕪湖市 241009

        1 引言

        在實(shí)際研究中應(yīng)當(dāng)將懸架運(yùn)動(dòng)學(xué),和車輪定位以及參數(shù)設(shè)定相聯(lián)系,并結(jié)合動(dòng)量間的關(guān)系進(jìn)行分析; 進(jìn)行懸架彈性描述可以采用運(yùn)動(dòng)學(xué)方式,要考慮輪胎和路面作用,由于各部件的變形引起了參數(shù)的變化,稱為懸架的彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)。在懸架設(shè)計(jì)過(guò)程中,可以采用橡膠和襯套,這樣就可以獲得需要特征。所以要優(yōu)化設(shè)計(jì)和流程,才能獲得相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,從而得出疲勞壽命和具體影響情況。

        2 模型建立和驗(yàn)證

        建立模型是大多不考慮模型的不對(duì)稱性,在硬點(diǎn)坐標(biāo)也大多在車輛兩側(cè)位置,還要部件關(guān)鍵點(diǎn)位置,要想更好地測(cè)出懸架和關(guān)鍵點(diǎn)還要坐標(biāo)的位置關(guān)系,就要通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)來(lái)測(cè)試,從而得出襯套的剛度數(shù)據(jù),然后再將特性文件,輸入到ADAMS模型當(dāng)中,并建立結(jié)構(gòu)關(guān)系。

        模型的轉(zhuǎn)向節(jié):(1)是車輪;(2)是轉(zhuǎn)向的橫拉桿;(3)是下控的制臂;(4)是雙筒式的減振器;(5)是螺旋彈簧;(6)是限位塊;(7)是橡膠襯套組成的,這些是主要的結(jié)構(gòu)和部件,在實(shí)際使用過(guò)程中,具有重要的作用。通常情況下控的制臂,以及外端是通過(guò)球副來(lái)相連,內(nèi)端則是通過(guò)前、后襯套相連的;轉(zhuǎn)向節(jié)與外端是球副來(lái)連接的;減振器的下支柱和轉(zhuǎn)向節(jié)是一個(gè)剛體,減振器和上面的支柱和,以及車身一般都是用襯套進(jìn)行連接的,在兩者之間的圓柱部位,是副進(jìn)行連接的,其中還要彈簧軸線,以及減振器軸線,但是主銷與這些部位是不共線的,整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中,一般是有4個(gè)自由度。

        各個(gè)不同的工況,模型仿真曲線和有一定的差別,為了更好地分析后續(xù)的靈敏度,應(yīng)當(dāng)做好優(yōu)化準(zhǔn)備,

        2.1 縱向力和仿真對(duì)比

        在車輪的兩側(cè)位置,要施加±2000N縱向力,并運(yùn)用模型和仿真方式進(jìn)行對(duì)比,試驗(yàn)結(jié)果??梢钥闯瞿P颓笆呛秃髢A角的變化和趨勢(shì),但在中心區(qū)還存在誤差,出現(xiàn)這種情況是因?yàn)橐r套方向很難測(cè)量,所以方向上有一定差異,所以應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分地研究,才能更好地確定襯套方向。

        2.2 側(cè)向力和實(shí)際仿真對(duì)比

        在對(duì)左右兩側(cè)的車輪上,應(yīng)當(dāng)施加±2000N側(cè)向力,并且通過(guò)模型和仿真,以及和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比,得到的試驗(yàn)結(jié)果。

        曲線顯示模型前束角和后傾角出現(xiàn)了一些變化但是與對(duì)標(biāo)車輛是一致的,在前束角的中心斜率上還存在誤差,這由于襯套安裝方向造成的,所以在具體的工作中,應(yīng)當(dāng)注意這些情況的影響。

        3 對(duì)靈敏度情況的分析

        靈敏度是比較重要的問(wèn)題,尤其要對(duì)參數(shù)情況有充分地了解,如果實(shí)際操作過(guò)程中出現(xiàn)了變化,就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)變化,即使影響較小,也要給予一定的注意。所以要對(duì)靈敏度進(jìn)行分析,尋找影響較大的安裝方向。

        靈敏度計(jì)算方法會(huì)受到一些因素的影響,尤其是在相同的襯套方向情況下,將計(jì)算差值應(yīng)當(dāng)通過(guò)相關(guān)的參數(shù)變化,還有差值大小來(lái)確定。本文采用了±20°變化量。在進(jìn)行靈敏度分析過(guò)程中,要注重相對(duì)變量問(wèn)題,還要變化斜率,在變量變化量相同的情況下,會(huì)對(duì)函數(shù)產(chǎn)生一定的影響,也會(huì)對(duì)影響變化量從而確定對(duì)具體的安裝方向。

        進(jìn)行靈敏度計(jì)算時(shí),使用的公式(以前束角為例)是:

        公式3.1

        在公式3.1當(dāng)中,用表示襯套方向,相對(duì)變量用x來(lái)表示靈敏度;襯套方向用x表示,以及變化后的變量值;是襯套的方向變化前和變量值。

        在對(duì)5個(gè)和5個(gè)以上橡膠襯套進(jìn)行分析時(shí),要注意姿態(tài)情況,這時(shí)可以得出15個(gè)變量,并且運(yùn)用iSIGHT和DOE模塊分析,而各個(gè)設(shè)計(jì)的變量,也可以采用相同變化量(±20°)。其中的Zt和Zr是縱向力的作用,在車輪前束角,還有主銷后的傾角方面,要給予一定注意;并且在Ct和Cc使用上,表示的是側(cè)向力作用情況,還要車輪前束角情況,以及外傾角狀況;襯套用FrameFront歐拉角表示(α,β,γ),主要代表的是具體安裝方向,其他參數(shù)類似,具體情況參考2.1。

        從對(duì)結(jié)果的分析可以得知,α,βγ,α,βγ變量,并且對(duì)懸架的彈性有一定的影響,所以要進(jìn)行優(yōu)化,作為變量進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        要想更好地構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,就要優(yōu)化懸架特性,在優(yōu)化的過(guò)程中目標(biāo)不能局限,這時(shí)因?yàn)閼壹艿慕Y(jié)構(gòu)是復(fù)雜的,所以要進(jìn)行多當(dāng)面考慮,尤其是襯套安裝方向,不能是簡(jiǎn)單的關(guān)系,要考慮各種因素,才能更好地建立模型。在安裝時(shí)要重視襯套方向的具體變化,因?yàn)榭赡軙?huì)影響多個(gè)方面因素,也會(huì)受到單一問(wèn)題的影響,所以這個(gè)問(wèn)題要充分地重視。對(duì)單目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化時(shí),也不能只考慮單個(gè)目標(biāo),但是也不能多個(gè)特性都能同時(shí)地滿足。多目標(biāo)優(yōu)化時(shí),可以用iSIGHT軟件進(jìn)行處理,并且運(yùn)用內(nèi)部的遺傳算法來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。

        3.1 變量問(wèn)題

        進(jìn)行懸架系統(tǒng)的優(yōu)化,要注重在設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化,同時(shí)也要考慮變量問(wèn)題,以往這些問(wèn)題不僅影響了結(jié)果,也會(huì)對(duì)可變參數(shù)產(chǎn)生很大的影響,在實(shí)際選擇中要選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)特 性 大 的???以 選 擇α,βγ,α,β,γ作為變量,可以描述成:

        公式4.1.1

        3.2 具體的約束分析

        要根據(jù)具體的實(shí)際受力情況,在不改變結(jié)構(gòu)的情況下,對(duì)襯套和的安裝方向進(jìn)行研究(α,β,αβ,),并注重變化范圍,一般情況下是±45°,方向是(γ,γ)范圍是±90°。

        3.3 函數(shù)分析

        要想更好地分析相關(guān)函數(shù)和數(shù)據(jù),可以采用目標(biāo)規(guī)劃法,并且將多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化成單個(gè)目標(biāo),然后在進(jìn)行處理,目標(biāo)函數(shù)是:

        公式4.3.1

        其中,()是總的目標(biāo)函數(shù);w各分目標(biāo)的權(quán)系數(shù),是取1,而f()是各計(jì)算值,f(0)是的最優(yōu)值。

        3.4 建立數(shù)學(xué)模型

        建立數(shù)學(xué)模型是:

        公式4.4.1

        4 結(jié)果分析

        當(dāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)確定了以后,就要將數(shù)學(xué)模型全部地輸入到iSIGHT軟件當(dāng)中,通過(guò)軟件可以快速地優(yōu)化和分析,優(yōu)化之后設(shè)計(jì)變量,會(huì)產(chǎn)生變化,經(jīng)過(guò)了優(yōu)化之后的模型,通過(guò)仿真曲線對(duì)比,還要對(duì)標(biāo)車輛試驗(yàn),以及對(duì)曲線對(duì)標(biāo)的分析,可以看出優(yōu)化之后具體情況,還要具體的安裝方向,并且了解了懸架彈性和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,相關(guān)參數(shù)也發(fā)生了一定程度的改變,所以相關(guān)的實(shí)驗(yàn)是有一定的價(jià)值的,對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以有一些比較積極的影響。

        根據(jù)圖1的縱向力,這個(gè)作用下的前束角也發(fā)生了變化,具體的曲線對(duì)比,如圖2在縱向力的作用下,后傾角也發(fā)生了一定變化,曲線對(duì)比如圖3,圖4。

        圖1

        圖2

        圖3

        圖4

        5 優(yōu)化后的試驗(yàn)對(duì)比

        5.1 試驗(yàn)方法,見(jiàn)表1

        5.2 試驗(yàn)樣件準(zhǔn)備

        同一配方同一批次的樣件,測(cè)量空心、實(shí)心、軸向靜剛度(試驗(yàn)要求見(jiàn)表1),選取靜剛度誤差在15%以內(nèi)的6個(gè)樣件,編號(hào)01~06(靜剛度結(jié)果見(jiàn)表2)。

        表1

        表2

        5.3 試驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)及安裝

        根據(jù)襯套實(shí)車安裝狀態(tài)及受力工況,結(jié)合試驗(yàn)設(shè)備(直線液壓作動(dòng)缸),設(shè)計(jì)襯套安裝夾具及試驗(yàn)工裝,襯套采用壓裝工藝裝配到專用夾具內(nèi),夾具上標(biāo)識(shí)角度及方向。安裝試驗(yàn)工裝時(shí),注意徑向加載及軸向擺轉(zhuǎn)的中心保證在襯套中心,擺轉(zhuǎn)角度通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擺臂進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換成位移加載。徑向加載的作動(dòng)缸均需增加導(dǎo)向裝置,防止作動(dòng)缸上下左右擺動(dòng)。

        表3

        圖5 軸向靜剛度試驗(yàn)工裝

        圖6 試驗(yàn)工裝

        圖7 導(dǎo)向裝置

        5.4 試驗(yàn)結(jié)果,見(jiàn)表4、表5

        表4

        表5

        5.5 試驗(yàn)分析

        通過(guò)以上2種試驗(yàn)方法的驗(yàn)證,在不改變襯套材料、結(jié)構(gòu)、滿足各方向剛度要求的前提下,調(diào)整控制臂襯套安裝方向,能夠提高襯套疲勞壽命,減小懸架故障率,提升整車品質(zhì)。

        圖8 方法1樣件失效狀態(tài)圖

        圖9 方法2樣件失效狀態(tài)

        6 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)具體試驗(yàn)驗(yàn)證,對(duì)其襯套安裝方向進(jìn)行優(yōu)化并取得了明顯效果,為提高懸架性能提供了有力幫助。但是,由于試驗(yàn)過(guò)程中不考慮懸架剛度變化影響,會(huì)使結(jié)果精度略有降低。由于襯套是非金屬的,所以橡膠材料在生產(chǎn)和制造中穩(wěn)定性較差,難以精確地控制。襯套的剛度可通過(guò)相關(guān)措施來(lái)處理。

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