橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究

吉林大学博士学位论文杨树凯单位代码：10183学号：20054210032分类号U463.33密级：公开橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究ResearchonSuspensionCompliantMovementandFullVehicleSteeringCharacterAffectedbyRubberBushing杨树凯指导教师姓名宋传学教授汽车工程学院专业名称车辆工程论文答辩日期授予学位日期答辩委员会主席论文评阅人2008年4月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：车辆工程论文题目：橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：作者姓名杨树凯论文分类号U463.33保密级别公开研究生学号2005421003学位类别工学博士授予学位单位吉林大学专业名称车辆工程培养单位（院、所、中心）汽车工程学院研究方向汽车系统动力学学习时间2005年09月至2008年06月论文中文题目橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究论文英文题目ResearchonSuspensionCompliantMovementandFullVehicleSteeringCharacterAffectedbyRubberBushing关键词(3-8个)车辆工程；悬架K&C；悬架弹性运动；橡胶衬套建模；模态综合；转向特性；虚拟样机；有限元；姓名宋传学职称教授导师情况学历学位博士工作单位吉林大学论文提交日期2008年4月23日答辩日期2008年6月日是否基金资助项目是/否基金类别及编号如已经出版，请填写以下内容出版地（城市名、省名）出版者（机构）名称出版日期出版者地址（包括邮编）提要提要悬架K&C是底盘平台性能的关键影响因素和重点内容。因橡胶衬套的大量采用及车速的不断提高，使悬架弹性运动对整车转向特性的影响变得极端重要，成为悬架K&C的核心内容，研究这一问题的关键和难点是橡胶衬套的建模。结合吉林省科技发展计划重点项目“轿车底盘集成开发平台及关键技术的研究”和国内某MPV样车底盘平台开发项目，本文对橡胶衬套的建模及其对悬架弹性运动与整车转向特性的影响问题展开了研究。本文具体阐述了悬架K&C的内容、研究手段及特性指标，建立了分析悬架K&C特性的虚拟样机库，分析了影响悬架弹性运动的因素及本质原因(橡胶衬套变形）。在分析悬架橡胶衬套工况特点和传统衬套模型不足的基础上，基于有限元与模态综合理论建立了面向结构的橡胶衬套柔性体模型，并进行了试验研究。结果表明：该模型具有适合研究悬架弹性运动的较多优点，且保证了较高的精度。在此基础上，利用衬套柔性体模型和虚拟样机技术建立了MPV样车前后悬架及整车模型，并结合试验进行了悬架及整车相关性能分析。结果表明：采用衬套柔性体模型结合虚拟样机方法模拟分析衬套对悬架弹性运动及整车转向特性的影响是可行的。针对样车不足转向量偏大的问题，利用考虑束角变化的汽车双轨运动模型分析了悬架弹性运动影响整车转向特性的机理，并结合仿真与试验，探讨了通过调整衬套改善前后悬架弹性运动及整车转向特性的各种方案及改善效果。结果，仅通过减小后悬架导向臂4个衬套的材料模量并改变外侧衬套的安装方向，便改善了侧向力作用下前束角的C特性，进而使样车获得了满意的不足转向特性。目录I目录第一章绪论.........................................................................................................1§1.1本文研究的目的与意义...........................................................................11.1.1悬架K&C是影响底盘平台性能的关键因素.................................11.1.2悬架弹性运动学成为悬架K&C的重点和核心.............................21.1.3橡胶衬套的建模是研究悬架弹性运动的关键和难点...................4§1.2悬架K&C特性与橡胶衬套建模的研究概况.........................................51.2.1悬架K&C特性与汽车操纵稳定性的理论研究.............................51.2.2悬架K&C特性测试技术的发展现状.............................................71.2.3整车及悬架K&C特性仿真技术的发展.........................................81.2.4橡胶衬套模型的发展概况...............................................................9§1.3本文主要研究内容.................................................................................10第二章悬架K&C及弹性运动的影响因素.........................................................11§2.1悬架运动与弹性运动及其K&C特性...................................................112.1.1悬架的几何运动与弹性运动.........................................................112.1.2悬架K&C特性的定义及特点.......................................................11§2.2悬架运动学与弹性运动学研究的内容.................................................122.2.1悬架的加载工况.............................................................................122.2.2悬架K&C的特性指标...................................................................14§2.3悬架K&C特性台架试验.......................................................................162.3.1悬架K&C试验台结构组成...........................................................172.3.2悬架K&C试验台的测试能力.......................................................18§2.4悬架K&C特性仿真分析及虚拟样机库的建立...................................192.4.1悬架K&C特性仿真分析的功能特点...........................................202.4.2悬架K&C特性虚拟样机库的建立...............................................20§2.5悬架弹性运动的影响因素.....................................................................23吉林大学博士学位论文II2.5.1导向机构拓扑结构对悬架弹性运动的影响.................................232.5.2橡胶衬套刚度特性和安装方向对悬架弹性运动的影响.............25§2.6本章小结.................................................................................................26第三章悬架橡胶衬套的建模与试验研究...........................................................27§3.1悬架橡胶衬套的力学特性.....................................................................273.1.1橡胶的微观结构与物理特性.........................................................273.1.2橡胶及橡胶件的力学特性.............................................................273.1.3悬架橡胶衬套工况及建模特点.....................................................31§3.2悬架橡胶衬套力学特性的建模.............................................................343.2.1悬架橡胶衬套建模的基本考虑.....................................................343.2.2橡胶衬套线性力学模型.................................................................353.2.3橡胶衬套耦合力学模型.................................................................363.2.4橡胶衬套非线性试验模型.............................................................37§3.3悬架橡胶衬套柔性体模型的提出及其理论基础.................................373.3.1衬套柔性体模型的基本思想及特点.............................................373.3.2模态综合及刚弹耦合的基本理论.................................................38§3.4悬架橡胶衬套柔体模型的建立.............................................................453.4.1橡胶