车辆悬架系统能够有效缓冲或隔离不平路面的振动和冲击,对提升车辆乘坐舒适性和行驶安全性起着重要作用。随着汽车工业的快速发展,传统悬架系统由于受到功能或成本等因素限制不能满足人们对高性能悬架的需求。因此,新型悬架结构研发就成为亟待解决的课题。研究发现,袋鼠在运动中所表现出的快速、稳定且低能耗等特性与高性能悬架的性能要求相一致。故本文从仿生学角度出发,通过对袋鼠腿部肢体结构及功能的剖析与提炼,构建出等骨骼比例的三连杆式仿袋鼠腿悬架,并采用理论建模和仿真模拟的方法对该悬架的性能和车辆舒适性进行研究。本文的主要工作如下:1)通过查阅相关文献,总结分析了传统悬架系统发展的不足和制约因素,发现现有悬架和设计方法难以满足人们对高性能悬架的需求。针对此问题,本文基于袋鼠腿的运动特性,提出一种悬架的仿生设计解决方案,设计出一种等骨骼比例的三连杆式仿袋鼠腿悬架。2)采用拉格朗日方程法建立三连杆式仿袋鼠腿悬架的动力学模型,分析发现该模型参数具有强耦合、强非线性,难以用解析法对其进行求解,故采用数值仿真法对三连杆式仿袋鼠腿悬架特性进行研究与分析。3)采用D-H法和矩阵乘逆法对三连杆式仿袋鼠腿悬架进行运动学建模,并结合运动学正、逆解方程和袋鼠腿的运动特性等,对悬架在静平衡、拉伸和压缩极限三个状态下的位置和姿态进行了求解。4)根据车辆悬架设计方法,结合袋鼠腿的结构和运动特性确定出三连杆式仿袋鼠腿悬架的刚度、阻尼、簧载质量等系统参数,并在ADAMS中建立其仿真模型。5)在MATLAB中生成冲击路面和车速为30km/h、40km/h、50km/h、60 km/h、70km/h、90km/h、120km/h的A、B、C、D级路面激励并输入到三连杆式仿袋鼠腿悬架的ADAMS模型中,对其进行性能研究和车辆舒适性分析。研究发现,(1)该悬架的车身垂向加速度、轮胎动位移、悬架动行程和车身高度等性能参数都在合理的范围内,表明三连杆式仿袋鼠腿悬架结构设计和参数选择的合理性;(2)车身垂向加速度均方根值及其传递率的数值范围为0.08?1.42m/s~2和1?2.8%,表明该悬架能够对来自路面的冲击进行有效地缓冲和减振,表现出良好的乘坐舒适性;(3)车身垂向加速度和轮胎动位移的均方根值传递率在中—高速路况下分布集中且变化平稳,表明该悬架在中—高速路况下比较稳定且性能优异;(4)路面等级对车辆舒适性的影响要大于车速的影响;(5)加权加速度均方根值整体上都在舒适的范围内,然而在D级路面车速60km/h路况下的舒适性较差,表明该悬架在大部分路况下表现出较好的舒适性,但还有进一步优化的空间;(6)该悬架对凸起冲击路面的减振效果能够达到66%,表明该悬架拥有良好的抗冲击性能。6)用扫频法对三连杆式仿袋鼠腿悬架的频域响应进行了研究。结果表明,三连杆式仿袋鼠腿悬架的第一阶共振频率约为1.1Hz,避开了人体的敏感频率范围4?8Hz。7)基于多项式拟合原理,对拉格朗日动力学模型数据和仿真模型数据进行了拟合对比。结果显示,理论数据与仿真数据具有良好的一致性。综上所述,所提出的三连杆式仿袋鼠腿悬架能够对来自路面的振动和冲击进行有效地缓冲和隔离,悬架系统表现出良好的性能和较好的车辆舒适性,验证了三连杆式仿袋鼠腿悬架设计的合理性和有效性。