【正文】 增大懸架的側(cè)傾剛度。這種材料起泡時就形成了致密的耐 磨外層，它保護(hù)內(nèi)部的發(fā)泡部分不受損傷。 。 ，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時，還 要保證有足夠的強(qiáng)度和使用壽命。 汽車在不平路面上行駛時，由于懸架的彈性作用，使第三章 方案論證 13 汽車產(chǎn)生垂直振動。 近年來，主動懸架的出現(xiàn)不僅能很好的提高汽車行駛性能，而且能更好的保持車廂姿態(tài)，減小側(cè)傾、縱傾。以縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架為例，其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，工作可靠。 獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：簧下質(zhì)量??；懸架占用的空間小；彈性元件只承受垂直力，所以可以用剛度小的彈簧，使車身振動頻率降低，改善了汽車行駛平順性；由于采用斷開式車軸，所以能降 低發(fā)動機(jī)的位置高度，使整車的質(zhì)心高度下降，改善了汽車的行駛穩(wěn)定性；左右車輪各自獨(dú)立運(yùn)動互相不影響，可以減少車身的傾斜和振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力；獨(dú)立懸架可提供多種方案供設(shè)計人員使用，以滿足不同設(shè)計要求。 對于不同結(jié)構(gòu)形式 ，不僅結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)不同，而且許多基本特性也有較大區(qū)別。但側(cè)傾中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大加快輪胎的磨損。車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 16 角剛度大小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。 單縱臂獨(dú)立懸架 1側(cè)傾中心比較低； 2車輪相對車身跳動時，主銷后傾角變化大； 3輪距不變，故輪胎磨損速度慢； 4懸架側(cè)傾角剛度比較小，需要裝橫向穩(wěn)定器； 5橫向剛度?。? 6幾乎不占用高度空間，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 3. 3 雙橫臂獨(dú)立懸架 本節(jié)從兩個方面對雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行分類 。 不等臂式雙橫臂獨(dú)立懸架 第三章 方案論證 19 這種雙橫臂獨(dú)立懸架上下擺臂長度不相等。本次設(shè)計就選用不等臂式雙橫臂前獨(dú)立懸架。螺旋彈簧 5 的上下端分別通過橡膠墊圈 7 支撐與車架橫梁上的支撐座和下橫臂上的支撐盤內(nèi)。鋼板彈簧的中部通過 U 型螺栓（又稱騎馬螺栓）固定在車橋上，兩端的卷耳用銷子鉸接在車架的支架上，通過鋼板彈簧將車橋與車身連接起來，當(dāng)路面對輪子的沖擊力傳來時，鋼板產(chǎn)生變形，起到緩沖、減振的作用。 如下圖所式的南京依維柯輕型貨車的前懸架，就采用了扭桿彈簧 雙橫臂 獨(dú)立懸架。車輪所受的縱向力，側(cè)向力及其力矩有上下橫臂和上下支撐桿承受并傳給車架。帶有花鍵套的調(diào)整臂 4 借花鍵與扭桿彈簧相連，將扭桿插入花鍵套調(diào)整臂時，需要將配合標(biāo)記 B 對準(zhǔn)。 第三章 方案論證 23 3. 4 前輪定位參數(shù)的作用及變化要求 前輪定位參數(shù)隨車輪上下跳動的變化特性常指從滿載位置到車輪跳動 ? 40mm 的范圍內(nèi)而言。往往是外傾角隨彈簧壓縮行程的增大而減小這樣會產(chǎn)生過度轉(zhuǎn)向趨勢，所以應(yīng)盡量減少車輪相對于車身跳動時的外傾角變 化，在所定車輪 跳動范圍內(nèi)，其變化量在 ? 1? 以內(nèi)為佳。 設(shè)定很大的主銷后傾角可提高直線行駛性能，同時主銷縱傾移距過大，會加重轉(zhuǎn)向盤的操作能力，由于 路面干擾而加劇車輪的前后顛簸，使方向盤產(chǎn)生打手現(xiàn)象。 主銷內(nèi)傾角還有其它作用，它決定了主銷軸延長線接地點(diǎn)與輪胎接地中心的差，稱為磨損半徑。如果磨胎半徑設(shè)為零，不僅轉(zhuǎn)吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 26 向盤操作輕便，當(dāng)制動或駛越凸起物時，還可減少以主銷軸為中心的車輪擺頭現(xiàn)象，使轉(zhuǎn)向盤操縱穩(wěn)定。這種懸架的最大特點(diǎn)是設(shè)計上的自由度教大，既上述懸架控制臂的支點(diǎn)位置可自由設(shè)定（在允許較大的空間范圍內(nèi)），可使汽車具有突出的 轉(zhuǎn)彎性能、直線行駛性及乘坐舒適性。 采用扭桿彈簧的另一個特點(diǎn)是，若將扭桿連接的固定端轉(zhuǎn)過一定角度，則控制臂的初始位置將相應(yīng)改變，借此可以調(diào)節(jié)車架與車輪之間的相對位置，既達(dá)到調(diào)節(jié)車身高度的目的。 對于扭桿彈簧預(yù)扭時，一定要打印扭轉(zhuǎn)方向標(biāo)記，在裝配時，若方向安裝錯，反而會大大降低扭桿的疲勞壽命。 討論外傾角受影響情況，如圖，在 a)中轉(zhuǎn)向節(jié)上、下球銷中心距長度不變，等 吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 30 于 下臂長，而上臂長在～ 下臂長范圍內(nèi)變動。 第四章 雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動學(xué)分析以及車輪定位參數(shù)的計算 4． 1 雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動學(xué)分析 空間機(jī)構(gòu)學(xué)理論 已知空間直線上兩點(diǎn)坐標(biāo)（或者該直線方向余弦以及直線上一點(diǎn)坐標(biāo)）和直線外一點(diǎn)坐標(biāo)，確定過該線外一點(diǎn)作該線垂線的垂足坐標(biāo)。 機(jī)構(gòu)如圖 ，空間一點(diǎn) B，軸線 L的方向余弦 xU ，yU ， zU 已知。 根據(jù) ，桿 11ov 繞 L1旋轉(zhuǎn)α角度時，1v 點(diǎn)的坐標(biāo)為： ? ? ? ? ? ?? ? ? ?1 1 11 1 1 1,T ov v vv X Y Z Q v o o?? ??? ? ? ????? 矩陣 ??Q 的 表達(dá)式如上，只需要將 0q ， 1q ， 2q ， 3q 轉(zhuǎn)換成： 0q =cos 2α , 1q = 1xu sin 2α , 2q = 1yu sin2α , 3q = 1zu sin2α , 同理，桿 22vo 繞 L2 旋轉(zhuǎn)β角時， 2v 點(diǎn)的位置坐標(biāo)為： ? ? ? ? ? ?? ? ? ?2 2 22 2 2 2,Tv v vv X Y Z Q v o o?? ??? ? ? ????? 矩陣 ??Q 的表達(dá)式同上，只需要將 0q ， 1q ， 2q ， 3q 轉(zhuǎn)換成： 0q =cos2β ， 1q = 2xu sin 2β ， 2q = 2yu sin 2β ， 3q = 2zu sin 2β 由 r= 12vv 可得： 212vv? =? ?122vvXX? +? ?122vvYY? +? ?122vvZZ? =2r 吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 36 這是一個含有未知數(shù)β的非線性方程，可以將其轉(zhuǎn)化為極小值問題，用一維搜 索法確定β的數(shù)值使 minF(β )=0，就可以確定該方程的解。 設(shè) 1θ 和 2θ 分別為上下橫臂擺動軸線在 xy 平面內(nèi)的投影角（俯 視圖投影角）， 1Φ ， 2Φ 分別為上下橫臂擺動軸線在 xz平面內(nèi)的投影角（側(cè)視圖投影角），其數(shù)值由設(shè)計圖紙確定。 1 1B 點(diǎn)坐標(biāo) 當(dāng)下擺臂擺動 1α 角度時， 1B 點(diǎn)坐標(biāo)為： ? ? 1 1 11 , TB B BB X Y Z??? ??=? ? ? ?? ? ? ?1 1 1oQ B A A?????? 式中 ? ?Q 為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，表達(dá)式為： ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?220 1 1 2 0 3 1 3 0 2221 2 0 3 0 2 2 3 0 1221 3 0 2 2 3 0 1 0 32 1 2 22 2 1 22 2 2 1q q q q q q q q q qQ q q q q q q q q q qq q q q q q q q q q??? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ? ??? 矩陣中 0q ， 1q ， 2q , 3q 為歐拉參數(shù)分別如下： 0q =cos 12α , 1q = 1xu sin 12α , 2q = 1yu sin 12α , 3q = 1zu sin 12α 2 2B 點(diǎn)坐標(biāo) 當(dāng)下擺臂擺動 1α 角度時，設(shè)上橫臂擺動 2α 角度，則 2B點(diǎn)坐標(biāo)為： ? ? 2 2 22 , TB B BB X Y Z??? ??=? ? ? ?? ? ? ?2 2 2 2oQ B A A?????? 第四章 雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動學(xué)分析以及車輪定位參數(shù)的計算 39 取歐拉參數(shù) 0q =cos 22α， 1q = 2xu sin 22α, 2q =2yusin 22α, 3q = 2zu sin 22α 帶入坐標(biāo)變換矩陣 ? ?Q 就可以構(gòu)成 ? ?2Q 。運(yùn)動后剛體 1B 2B CDE 在動坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置可以看作是由圖 所示的原始位置先繞 1Y 正向旋轉(zhuǎn) 1β 角度，后繞 1X 軸正向旋轉(zhuǎn) 2β 角度而來 。 1B ， 2B 兩點(diǎn)在圖 中的坐標(biāo)為： ? ?1110 , sin c o s TBL?? ??? 1δ ， L δ ? ?1220 , sin c o s TBL?? ???? 2δ ，L δ 1B ， 2B 兩點(diǎn)由圖 原始坐標(biāo)經(jīng)過兩次旋轉(zhuǎn)后再轉(zhuǎn)化到靜坐標(biāo)系中，則兩點(diǎn)坐標(biāo)為： ? ? ? ? ? ?111xyB Q Q B C???????? ?? ? ? ? ? ? ?122xyB Q Q B C???????? ?? 式中 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣 ? ?xQ , yQ????分別為： ? ?xQ = 221 0 00 c os si n0 si n c os???????ββ 。 即已知： ? ? ? ?1 1` 1 1, TB B BB X Y Z? ? ? ? ?2 2 ` 2 2, TB B BB X Y Z? ? ? ? ?`, TC C CC X Y Z? ? ? ? ?`, TD D DD X Y Z? ? ? ? ?`, TE E EE X Y Z? 1 1 2BBX X X?? 1 1 2BBY Y Y?? 1 2 1BBZ Z Z?? 2 DCX X X?? 2 DCY Y Y?? 2 CDZ Z Z?? 主 銷內(nèi)傾角用β表示，主銷后傾角用γ表示，車輪外傾角用 α表示。 (圖 ) 吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 46 進(jìn)行受力分析，首先分析地面支反力，由車輛技術(shù)數(shù)據(jù)中可知前軸荷為 1020kg（滿載時），考慮到作用于擺臂及 扭桿上的力應(yīng)除去車輪及轉(zhuǎn)向節(jié)等非簧載質(zhì)量，此部分質(zhì)量 為45kg，因此取支反力 N=(1020/245)*=4557N 該力學(xué)模型另以特點(diǎn)是 2OD桿由于兩端皆為鉸接，故可簡化為二力構(gòu)件，因此受力分析如圖 所示。 GY 為 G點(diǎn)的Y 方向坐標(biāo)， DY 為 D點(diǎn)的 Y 方向的坐標(biāo)， DZ 為 D 點(diǎn)的 Z 方向的坐標(biāo)值，其它類推。YBF 分別為 ZBF 、 YBF 的反作用力，有 39。YBF （ 1OZ — BZ ） =0 即 1OM +（ N DN sin? ）（ B Y 1OY ） + DN cos? （ 1OZ— BZ ） =0 整理得： ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?D11 Z c os si n ( )c os si n c osB B DB O D B G D G B O BZ Y YNMY Y Z Z Y Y Y Y Z Z???? ? ?????????? ? ? ? ? ? ??????? 計算過程 測量前雙橫臂獨(dú)立懸架 空載狀態(tài)零件尺寸和各點(diǎn)的坐標(biāo)（單位 mm）得： d=285， ,180?DE 105?BE ， 93?EF ，420?FG ， 3851 ?BO ， 2552 ?DO ， O1 =[， ，]T ， O2 =[0， 0， 0]T ， B0 =[， ， ]T ，D0 =[0， ， ]T ， E0 =[， ， ]T ，F(xiàn)0 =[， ， ]T ， G0 =[， ， 705]T ，? = ? ， TLu ]0,0,1[][ 1 ? ， [ 2Lu ]=[1 ， 0 ， 0] T ，KI=，滿載前軸荷 11000N，空載前軸荷13700N，前非簧載質(zhì)量 125Kg 第五章 懸架靜力學(xué)的分析與計算 51 確定懸架的平衡位置 由上一 節(jié) 中對獨(dú)立懸架所做的受力分析圖和已知各點(diǎn)的坐標(biāo)可得到：a=,b=,c=,d=,e=,f=3.69 A. 滿載時對 上、下球銷受力分析，求 滿? 1）地面支承力 N N=(13700125 )/2= N 2)列平衡方程 000( ) 00xxxyyyzzzBx y zBy x zF B DF B DF B D NM N a b D c D bM N e D c D f? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?????? 3）由于扭桿彈簧安裝在上橫臂上，則不計下橫臂質(zhì)量，其為二力桿，其方向余弦為： [ BOu1 ]=[0， 385 ? ，385 ?? ] T =[0 ， ， ] T 則有：B y =， B z = 代入平衡方程中得： D y = By =， Dz = Bz N 吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 52 則有： N(ab)()c()b=0 B=cbNa ?=** * ?= N D y = N, Dz =*()= N 4）對上橫臂進(jìn)行受力分析，得到平衡方程如下： Dw 18