【正文】 的駕駛員座位；技術(shù)檢查時(shí)，所有懸架安裝點(diǎn)必須可見，直接能看到或者打開蓋子能看到。FSC賽車雙橫臂懸架一般有以下兩種設(shè)計(jì)方案，推桿式雙橫臂獨(dú)立懸架與拉桿式雙橫臂獨(dú)立懸架。圖26 推桿式布置圖27 拉桿式布置推桿式雙橫臂獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)：推桿承受的是軸向的壓力，對(duì)桿件型材料來說，抗壓強(qiáng)度一般要大于抗拉強(qiáng)度，即使賽車長(zhǎng)時(shí)間工作，懸架也不容易折斷損壞，安全系數(shù)較高；推桿易于布置，在懸架的運(yùn)動(dòng)過程中不易發(fā)生干涉。缺點(diǎn)：減震器與搖臂機(jī)構(gòu)頂置，提高了賽車的重心，不利于操縱穩(wěn)定11 性；推桿的布置不利于賽車車身的流線設(shè)計(jì)。拉桿式雙橫臂獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)：減震器與搖臂機(jī)構(gòu)下置，能夠降低賽車的重心，提高行駛穩(wěn)定性；充分利用車架的內(nèi)部空間，有利于車身的流線設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)：拉桿大部分時(shí)間承受拉力對(duì)桿件型材料來說，一般抗拉強(qiáng)度要小于抗壓強(qiáng)度，如果材料選用不當(dāng)?shù)脑挘瑧壹茉趷毫庸ぷ鳝h(huán)境下，桿件容易被拉斷；布置的空間比較緊湊，在運(yùn)動(dòng)過程中易產(chǎn)生干涉。綜合比較上述兩種賽車懸架設(shè)計(jì)方案，并考慮比賽規(guī)則對(duì)懸架設(shè)計(jì)的要求、裝配、調(diào)試難易程度、可靠性等因素，最終確定YX5賽車前懸架和后懸架均采用推桿使不等長(zhǎng)雙橫臂獨(dú)立懸架。 懸架幾何參數(shù)圖28 懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)圖 瞬時(shí)中心的定義關(guān)于瞬時(shí)中心的定義將按順序來說明?！八矔r(shí)”的意思是桿的連接在那一確切的位置?！爸行摹贝淼氖羌傧氲模瑮U的連接處的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的有效投影點(diǎn)。圖29表明了怎樣一個(gè)長(zhǎng)桿代替兩個(gè)短桿。隨著桿的連接時(shí)移動(dòng)的，瞬時(shí)中心也是動(dòng)的，所以合適的幾何設(shè)計(jì)不僅建立在所有的瞬時(shí)中心隨離地間隙的變化出現(xiàn)在它們期望的位置，也要隨懸架的行程的變化，控制瞬 11時(shí)中心位置的變化與變化的快慢。圖29 瞬時(shí)中心瞬時(shí)中心來源于在二維平面內(nèi)的動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)。這樣形象的表達(dá)出了兩個(gè)物體之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。在懸架設(shè)計(jì)中，將三維問題轉(zhuǎn)化為二位問題可以變得很方便。這樣我們討論前視圖和側(cè)視圖。我們做出經(jīng)過車輪中心的鉛垂面，一個(gè)平行于汽車的中心線，另一個(gè)垂直于汽車中心線。然后我們把懸架的關(guān)鍵點(diǎn)投影到這兩個(gè)平面上。當(dāng)我們用一條線連接球鉸接點(diǎn)和控制臂之間的軸套，把它投影到包含上下橫臂的平面，然后這兩條先將在某點(diǎn)相交，這個(gè)交點(diǎn)便是桿的瞬時(shí)連接點(diǎn)。如果在前視圖里做投影，得到的瞬時(shí)中心影響著外傾角的變化率、側(cè)傾中心的某些信息、磨胎運(yùn)動(dòng)和一些決定著轉(zhuǎn)向特性的某些數(shù)據(jù)。如果你在側(cè)視圖里作投影，得到的瞬時(shí)中心，將影響著車輪的運(yùn)動(dòng)路徑，抗俯仰特性，主銷后傾角的變化率。 側(cè)傾中心側(cè)傾中心的高度是在前視圖中，由輪胎的接地點(diǎn)與瞬時(shí)中心的連線與汽車中心線的投影的交點(diǎn)測(cè)量而得的。通過在汽車的兩側(cè)作圖而得，這兩條線的交點(diǎn)便是車的簧載質(zhì)量相對(duì)地面的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。這也并不一定是在汽車的中心線，尤其是對(duì)于非對(duì)稱的懸架幾何結(jié)構(gòu)，或者是汽車在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候。很顯然瞬時(shí)中心距離地面的高度，與輪胎的距離，在車輪的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)決定著側(cè)傾中心的位置。13 圖210 側(cè)傾中心在簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間，由側(cè)傾中心建立了離心力的作用點(diǎn)。當(dāng)一輛車轉(zhuǎn)彎時(shí)，作用于中心的離心力，被輪胎與地面的摩擦力所抵消。如果適當(dāng)?shù)牧εc力矩(有關(guān)側(cè)傾中心的)被顯示出來，作用于CG的水平力可以轉(zhuǎn)移到側(cè)傾中心上來。側(cè)傾中心越高圍繞側(cè)傾中心的側(cè)傾力矩就越小。側(cè)傾中心越低的話，側(cè)傾力矩就越大。側(cè)傾中心越高的話，作用于側(cè)傾中心的水平力，也就力地面越高。這種水平作用力與它到地面的距離的乘積被認(rèn)為是非側(cè)傾力矩。最終確定的側(cè)傾中心高度：前懸架30mm，后懸架60mm。后軸稍高的側(cè)傾中心有至少倆優(yōu)點(diǎn)，其一是后軸可以使用較軟彈簧，因?yàn)檫@的側(cè)傾力矩較小，其二就是保持側(cè)傾軸盡可能平行于賽車主慣性軸。 縱傾中心雙橫臂式獨(dú)立懸架的縱傾中心可用作圖法得出，作倆橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸的延長(zhǎng)線，兩線的交點(diǎn)即為縱傾中心?？v傾中心用來決定抗制動(dòng)前俯角和抗驅(qū)動(dòng)后仰角[5]。 抗制動(dòng)前俯角 制動(dòng)抗點(diǎn)頭是指制動(dòng)時(shí)懸架抵抗因縱向載荷轉(zhuǎn)移引起前懸架彈簧壓縮變形的能力?？骨案┞视墒?21)確定。 13 （21）式中 ——前懸架縱傾中心到地面的高度(mm)； ——制動(dòng)力分配系數(shù)； ——軸距(mm)； ——前懸架縱傾中心到前軸中心的距離(mm)； ——質(zhì)心的高度(mm)。 抗驅(qū)動(dòng)后仰角 抗驅(qū)動(dòng)后仰角可減小后輪驅(qū)動(dòng)汽車車尾的下沉量或前輪驅(qū)動(dòng)汽車車頭的抬高量。與抗制動(dòng)前俯角不同的是，只有當(dāng)汽車為單橋驅(qū)動(dòng)時(shí)，該性能才起作用。對(duì)于獨(dú)立懸架而言，當(dāng)縱傾中心位置高于驅(qū)動(dòng)橋車輪中心時(shí)，這一性能方可實(shí)現(xiàn)?？紤]到車架的加工問題，若上下橫臂軸軸線不平行，車架加工難度會(huì)非常大，所以本次設(shè)計(jì)將上下橫臂軸軸線設(shè)計(jì)成都與地面平行，即縱傾中心在無限遠(yuǎn)處。 磨胎半徑磨胎半徑定義是主銷軸線的延長(zhǎng)線和地面的交點(diǎn)到車輪中心平面和地面的交線的距離[6]。主銷偏距可通過延長(zhǎng)主銷軸線交于地面求得。磨胎半徑是前懸架設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一，前懸架設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)致意就是減小磨胎半徑，因?yàn)樗拇嬖跁?huì)導(dǎo)致縱向力轉(zhuǎn)向。高低不平的路上如果有磨胎半徑，那輪胎的軌跡就不是一條嚴(yán)格的直線。一定的磨胎半徑會(huì)使得輪胎產(chǎn)生側(cè)向加速度，當(dāng)向前加速時(shí)會(huì)改變輪胎的側(cè)偏角，這就會(huì)反過來影響車輛的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。前懸磨胎半徑初定為，后懸的定為。 懸架正視幾何在本次的設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)選定了輪胎、輪輞的尺寸。YX5賽車選定的輪輞尺寸是8英寸，輪輞空間的大小直接影響著立柱的設(shè)計(jì)，而立柱的大小有決定著上下橫臂的距離。如圖211，為CATIA中建立的8英寸的輪輞模型。15 圖211 輪輞模型在繪制懸架的正視幾何時(shí)，首先根據(jù)輪輞空間的大小，做出上下橫臂鉸點(diǎn)之間的距離。根據(jù)車輪外傾變化率計(jì)算出等視搖臂的長(zhǎng)度，即確定瞬時(shí)中心的位置。然后根據(jù)瞬時(shí)中心的位置，調(diào)整上下橫臂的角度，以滿足側(cè)傾中心的高度。最后確定上下橫臂的長(zhǎng)度。圖212 懸架幾何草圖 15 懸架剛度的計(jì)算 偏頻的選取偏頻是指車身的固有頻率，是影響汽車行駛穩(wěn)定性與平順性的重要指標(biāo)之一，偏頻由簧載質(zhì)量和懸架剛度決定。如果把汽車看成一個(gè)在彈性懸架上作單自由度振動(dòng)的質(zhì)量，由此可見 1) 在懸架承受一定的垂直載荷時(shí)，懸架的剛度越小，則偏頻越低。但懸架剛度越小，在懸架承受一定的垂直載荷下，車輪上下運(yùn)動(dòng)的行程就越大。2) 當(dāng)懸架剛度一定時(shí)，簧載質(zhì)量越大，則懸架的靜撓度就越大，偏頻就越小。另外，簧載質(zhì)量變化范圍大的，偏頻變化范圍也越大。，懸架軟能更好的緩和路面沖擊，整車平順性好；偏頻高懸架偏硬，高剛度能更好地控制重心，操縱穩(wěn)定性更好對(duì)于賽車出于操控性能的考慮采取前高后底。最終選取的偏頻為：。 懸架剛度的計(jì)算由總布置給出的整車數(shù)據(jù)，賽車的總質(zhì)量為220+60=280kg，軸荷比為43:57。前輪一側(cè)乘適剛度： （22）后輪一側(cè)乘適剛度： （23）車輪處?kù)o撓度： 前輪 （24）后輪 (25）19 式中 ——前輪單側(cè)乘適剛度(N/mm)； ——前側(cè)頻率(Hz)；——前側(cè)單輪簧載質(zhì)量(kg)；——后輪單側(cè)乘適剛度(N/mm)； ——后側(cè)頻率(Hz)；——后側(cè)單輪簧載質(zhì)量(kg)；——前輪靜撓度(mm)；—后輪靜撓度(mm)。 傳遞比的確定車輪與地面接觸點(diǎn)和零件連接點(diǎn)間的傳遞比ix，y即表明行程不同，也表明兩處的受力不同，圖213為一個(gè)簡(jiǎn)單臂，其力與行程的傳遞比分別為 （26） （27）圖213 傳遞比在車輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)僅為單臂的獨(dú)立懸架中就是這種關(guān)系。由于民用胎的數(shù)據(jù)對(duì)賽車輪胎的剛度進(jìn)行估測(cè)()，輪胎徑向剛度估為KT=140 N/mm乘適剛度與懸架剛度的關(guān)系為： （28） 17 式中 KR——乘適剛度(N/mm)；KW—懸架剛度(N/mm)；KT—輪胎徑向剛度(N/mm)。得：， 在彈簧剛度的選取上，在減震器行程滿足的基礎(chǔ)上盡量選擇彈簧剛度較小的型號(hào)。彈簧剛度越小，越能充分的利用減震器的行程，減弱地面對(duì)車架的沖擊。又因?yàn)閺椈蓜偠鹊臉?biāo)準(zhǔn)化，綜合考慮最終選取的彈簧剛度為：傳遞比、懸架剛度與彈簧剛度之間的關(guān)系： （29）最終的前后傳遞比為： 在彈簧剛度、懸架剛度、傳遞比確定后可以通過設(shè)計(jì)合適的搖臂機(jī)構(gòu)來滿足傳遞比，另外在懸架的變化過程中傳遞比是一直在變化的，因此在設(shè)計(jì)搖臂機(jī)構(gòu)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意在懸架的運(yùn)動(dòng)行程中有效的控制傳遞比的變化范圍，并且可以設(shè)計(jì)傳遞比的變化趨勢(shì)。本次設(shè)計(jì)把傳遞比設(shè)計(jì)成隨懸架行程的增大而變小，從而使懸架剛度增大，增強(qiáng)其操控穩(wěn)定性?？梢酝ㄟ^CATIA草圖設(shè)計(jì)傳遞比的大小，并且模擬其隨車輪跳動(dòng)的變化趨勢(shì)。如圖214：圖214 傳遞比草圖23 側(cè)傾角剛度的計(jì)算在計(jì)算側(cè)傾角剛度之前首先要了解側(cè)傾角剛度對(duì)側(cè)偏剛度與側(cè)傾力矩的分配的影響，以及側(cè)偏剛度與側(cè)傾力矩的分配對(duì)轉(zhuǎn)向特性的影響。幾乎所有的充氣式輪胎與載荷并非成線性關(guān)系。見圖 對(duì)于每個(gè)車輪承受相同載荷的車輛，在側(cè)偏角一定時(shí)，每個(gè)車輪的側(cè)向力也是一定的。當(dāng)汽車急轉(zhuǎn)向時(shí)，左右車輪的載荷會(huì)發(fā)生變化，內(nèi)側(cè)車輪的載荷減小，外側(cè)車輪的載荷變大。因此兩個(gè)車輪的平均側(cè)向力減小。所以，輪胎需要有更大的側(cè)偏角來保持轉(zhuǎn)向時(shí)所需要的側(cè)向力。如果發(fā)生在前輪胎，前部將向外滑出，車輛具有不足轉(zhuǎn)向特性。如果發(fā)生在后輪胎，后部將向外滑，車輛具有過多轉(zhuǎn)向特性。側(cè)向力/lb圖215 輪胎側(cè)偏特性對(duì)于產(chǎn)生不足或過度轉(zhuǎn)向的影響，取決于前后軸側(cè)傾力矩的分配。如果前軸的側(cè)傾力矩分配較大，則車輛具有不足轉(zhuǎn)向特性，如果后軸側(cè)傾力矩分配較大，側(cè)車輛具有過多轉(zhuǎn)向特性。進(jìn)一步說，側(cè)傾力矩的分配影響著左右車輪垂直載荷的轉(zhuǎn)移，而垂直載荷的轉(zhuǎn)移影響的側(cè)偏剛度。就這樣建立了側(cè)傾力矩與側(cè)偏剛度的聯(lián)系，而側(cè)傾角剛度的大小又影響著側(cè)傾力矩的分配。側(cè)傾角剛度是指汽車側(cè)傾時(shí)，單位車廂轉(zhuǎn)角下，懸架系統(tǒng)給車廂的總的彈性恢復(fù)力矩[7]。而對(duì)側(cè)傾角剛度的提供有兩個(gè)來源，由彈簧提供與橫向穩(wěn)定桿提供。通過對(duì)側(cè)傾力矩的分配計(jì)算而得的側(cè)傾角剛度與由彈簧提供的側(cè)傾角剛度進(jìn)行比較，從而判斷需不需要附加橫向穩(wěn)定桿。 19前彈簧提供的側(cè)傾角剛度：后彈簧提供的側(cè)傾角剛度: 式中 ——前彈簧側(cè)傾角剛度(Nm/ 176。)； ——前輪距(mm)。側(cè)傾載荷的轉(zhuǎn)移來自于兩方面：1) 有側(cè)向力引起的側(cè)向載荷轉(zhuǎn)移。此機(jī)制是由于側(cè)向力作用在車軸上所引發(fā)的，并產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)影響，它與車身的側(cè)傾角和側(cè)傾力矩的分配無關(guān)。2) 有車輛側(cè)傾引起的側(cè)向簧載轉(zhuǎn)移，其影響與側(cè)傾的動(dòng)力學(xué)相關(guān)，并進(jìn)而引發(fā)轉(zhuǎn)向狀態(tài)變化的滯后。此側(cè)向載荷轉(zhuǎn)移直接與前、后側(cè)傾力矩分配相關(guān)。一般情況下，車輛側(cè)傾力矩的分配有偏向前輪的傾向：1) 相對(duì)于載荷，前軸彈簧剛度通常比后軸彈簧剛度略微小一些，然而，大多數(shù)轎車均使用獨(dú)立前懸架，由于有效的能增大前懸架彈簧的間距，因而增大了前軸的側(cè)傾剛度。2) 設(shè)計(jì)者一般也努力提高前懸架的側(cè)傾剛度以保證極限轉(zhuǎn)向時(shí)的不足轉(zhuǎn)向特性。3) 穩(wěn)定桿通常用于前軸以提高前懸架的側(cè)傾剛度。4) 如果利用穩(wěn)定桿來減少車身的傾斜，一般情況下會(huì)安裝在前軸，或前、后軸都安裝。圖216 車身側(cè)傾軸線21 對(duì)整車考慮，慣性力對(duì)側(cè)傾軸線產(chǎn)生力矩為 (210) (211)則求解得： (212)上式對(duì)側(cè)向加速度求導(dǎo)，得到側(cè)傾率 (213)根據(jù)賽車性能設(shè)計(jì)，初定側(cè)傾率為1176。/g前后側(cè)傾力矩為賽車設(shè)計(jì)的初衷是使賽車趨向于中性轉(zhuǎn)向，則前后側(cè)傾力矩相等前懸架由橫向穩(wěn)定桿提供的側(cè)傾角剛度為后懸架由橫向穩(wěn)定桿提供的側(cè)傾角剛度為 彈簧、減震器的選擇計(jì)算減震器是懸架系統(tǒng)中最重要的組成部件之一。一般采用的是彈簧和減震器一體式的結(jié)構(gòu)。在汽車的行駛中起到緩沖和減震的作用。而其配套的彈簧可供選用的分別有：300LBS/in、350LBS/in、400LBS/in、450LBS/in剛度。減震器可設(shè)計(jì)成壓縮阻尼與回彈阻尼微調(diào)，甚至壓縮阻尼可鎖死的狀態(tài)。 圓柱形螺旋彈簧的計(jì)算最小工作載荷=0N，最大工作載荷=1567N，工作行程h=30mm，彈簧外徑不小于46mm。