含圆弧形缓冲结构的仿袋鼠腿悬架建模与行为特性研究

为追求综合性能更优的车辆悬架,借鉴长期跳跃行进在复杂地形中的袋鼠腿部结构,针对一种含圆弧形缓冲结构的三连杆式仿袋鼠腿悬架(简称仿生悬架)开展研究。设计一种双圆弧道缓冲阻尼结构以模拟袋鼠腿跳跃运动中筋腱、肌肉等组织的缓冲减振效果,并将其布置于3个仿生关节处;为探讨所提悬架的行为特性,采用Lagrange方程建立1/4车辆动力学模型;通过Pro/E建立三维圆弧形缓冲结构并导入ADAMS进行悬架动力学特性仿真分析。研究发现:①仿生悬架运动参数间存在严重非线性耦合关系,其动力学方程难以解析求解。②采用亚元结构与柔性体相连并将约束施加到亚元结构的方法,可实现圆弧形缓冲结构实体建模与运动仿真。③随着路面等级和车速的增加,悬架的动态特性参数值增加,但均在合理范围内;车身垂向加速度相对增长率降低,其传递率(10.7%~2%)整体呈下降趋势;轮胎动位移传递率(8.6%~10.6%)增加,但变化平缓;悬架结构设计合理,具有良好的路面适应性、高速舒适性和稳定性。④仿生悬架表现出良好的抗冲击性能。⑤仿生悬架各项特性参数均优于对比文献中传统悬架的,表明悬架仿生设计的正确性和有效性。⑥仿生悬架在2 Hz和14 Hz附近出现共振峰,避开了人体敏感的频率区间,表现出良好的频响特性。