研究意义
全地形车是一种非道路、全天候、全地形条件下使用的车辆,适合于各种复杂的工作环境。近年来,全地形车作为娱乐工具和实用性生产工具,越来越受国内外用户特别是发达国家用户的喜爱。由于全地形车具有良好的机动性,因此凭借其自身的优势,在未来市场拥有非常优越的发展前景,最大特点是具有较低的接地压力,通过性强,可以在普通车辆难以机动的地形上行走自如,可以轻松穿越沼泽、山林、沙滩等恶劣的地形。
项目介绍
国内传统的全地形车两个后轮由一个通轴通过非独立悬架与车架相连接,当车轮遇到障碍时,后面两个车轮连同后轴整体向上摆动,如果后轮一侧受到冲击,这个冲击力会传到另一侧车轮,车辆就会有明显的倾斜,驾驶员对车辆的操作比较困难,严重的话甚至还有导致翻车的可能。本设计将当前应用比较广泛且性能比较优越的双叉臂悬架结构与全地形车车架机构进行弹性结合,开发出一种通过性能比较强的全地形车结构,使车辆能自适应路面,轮胎接地面积大,贴地性好,运动性出色,其主要运用在农业或娱乐型用途,可以在路况复杂的情况下作业,完成预期任务。
项目背景
近年来,随着两轮摩托车市场的越发难做,国内摩托企业开始生产一种休闲娱乐车,名为全地形四轮车,在中国习惯称为“沙滩车”,这是一种全天候、全地形下使用的车辆,适合于各种复杂的工作环境。操纵稳定性是全地形车的重要性能之一,而悬架系统则是影响全地形车操纵稳定性的重要因素。国内对全地形车悬架系统也进行了一些研究,但国内的技术还不能与国外相比较,行业的整体研发水平仍相对落后,针对其性能的研究并不多,仍处于探索阶段,基本属于借鉴和拼凑,所以导致车辆出现行驶稳性差、可靠性差,骑乘舒适性差等一系列问题。目前国产的地形车多数属于低端产品,技术含量低,在开发过程中,没有进行充分的研究分析计算和校验考核,许多车型是“克隆”或在不改变车架和发动机等核心技术的“整容”。
结构及功能说明
本设计车辆前后都采用双叉臂式悬挂与全地形车车架系统弹性连接。双叉臂悬挂也叫做双A臂悬挂或者双摇臂悬挂,属于双横臂悬架中的一种。双叉臂悬架拥有上下两个叉臂,横向力由两个叉臂同时吸收,支柱只承载车身重量,因此横向刚度大。双叉臂式悬挂的上下两个A字形叉臂可以精确的定位前轮的各种参数,前轮转弯时,上下两个叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力,加上两叉臂的横向刚度较大,所以转弯的侧倾较小。双叉臂式悬挂通常采用上下不等长叉臂(上短下长),让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨损,并且能自适应路面,轮胎接地面积大,贴地性好,运动性出色。
从结构上讲,双叉臂悬挂可以说是最坚固的独立悬架。三角形是最稳固几何形状,双叉臂悬挂的上下两根A字臂拥有类似三角形的稳定结构,不仅拥有足够的抗扭强度,上下两根A臂对横向力都具有很好的导向作用,另外车轮的四个定位参数前后外倾角、前轮前束量、主销内倾角和主销后倾角都是精确可调,可以提升车辆操控性,如果使用在全地形车上时,它也能够应付极限越野的路况下所带来的巨大冲击。
设计成果展示



设计原理
双叉臂悬挂是由两根长短不等的A字臂和充当支柱的减震器所组成的,全地形车悬挂系统是在车架后方左右各焊接4个A字臂连接板,将左右两侧的上下A字臂安装在A字臂连接板上,上下两根A字臂分别通过球铰与全地形车车轮上的转向节上下节臂相连,合理选择上下A字臂的长度比及安装位置可以控制后轮的外傾角,由于全地形车的A字臂摆动范围较大,过大的外角会导致A字臂上下摆动时车轮的内外摆动过大,从而增加车辆行驶时的沉重感并加剧对悬挂系统的磨损,困此可以适择较小的外倾角,这样当A字臂在上下摆动时车轮的内外摆动也会很小,从向避免由于轮胎内外摆动过大引起的车辆不稳定。而串连的减震器和螺旋弹簧则充当了支柱和转向主销的角色,它的上端与副车架相连,下端则和下摆臂相连。上下A臂负责吸收转向时的横向力,而支柱减震器只负责支撑车身重量和控制车轮上下跳动。而一般来说,双叉臂悬挂的上下A字臂的长度是不相等的(上短下长),这样就让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨损。这种结构的优点在于当后面一侧车轮遇到障碍时,这一侧的A字臂会向上摆动,因而受到影响很小,A字臂的摆动也很小,因此整个车辆依然保持平稳,不会出现车辆倾斜现象。




特色与创新之处
本项目设计的全地形车前后都采用双叉臂独立悬架系统,一方面可以精准的定位前轮的各种参数,同时在前轮转弯时,上下两个叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力,使车辆转弯时侧倾较小,另一方面,可以使轮胎接地面积大,贴地性好,保证了车辆的操控稳定性能。
总结
虽然今天的汽车技术已经发展到极高的水平,但适合公路以外地域行驶的全地形车悬架系统的研究仍存在很大的空间,由于全地形车具有良好的机动性,因此凭借其自身的优势,在未来市场拥有非常优越的发展前景。