【文章內容簡介】 尼系數(shù)有 關。 ? =2? xMK （ ） 當減振器安裝在懸架中與垂直線成一定夾角時，如圖 所 示，則此時的阻尼系數(shù)應根據(jù)減 震 器的布置特點確定： 2222 cossm wna?? ?? （ ） 22 2 02 24 31 3 21 0 205420 1 c os 5? ? ? ??? 式中： w—— 杠桿比 ,i=n/a； N—— 為下橫臂的長度 ?—— 減振器安裝角。 0F 的確定 為減小傳到車身上的沖擊力，當減振器活塞振動速度達到一定值時，減振器打開卸荷閥。此時的活塞速度稱為卸荷速度 xv cos /xv Awa n?? （ ） 式中， xv 為卸荷速度一般為 － ， A 為車身振幅，取 ? 40mm； w為懸架振動固有頻率。由懸架結構總體布置方案知 a＝ 201mm n=212mm 所以， cos /xv Awa n?? ＝ 40 310 ? 0cos5 ＝ m/s 取伸張行程的阻尼系數(shù) s? =? =2054=310 ，在伸張行程的最大卸荷力 0 ssFv?? ＝ 310 ＝ （ N） （ ） D 的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力 0F 計算工 作缸直徑 D 為： ? ?? ?0241FD p??? ? （ ） ? ?24 3 1 mm???? ? ? 式中， ??p 最大允許壓力，取 3M ap ； ? 為連桿直徑與缸筒直徑之比，取 ? ＝ 根 據(jù)求得的工作缸直徑，查汽車筒式減振器的有關國標 (JB1459— 85)，就可以就近選用一個標準尺寸。這里我們選用的工作缸直徑 D=25mm。 一般 Dc=(~)D=，壁厚取 2mm，材料選用 20 號鋼。 汽車上連接車輪與車身的一些零件，在懸架運動到上下極限位置時，其轉動角度、長度等有可能出現(xiàn)某些變化。有時為了降低生產(chǎn)成本，增加零件的耐久性與剛度，設計的這些參數(shù)的儲備量都比較小 [13] [14] 。在夏利汽車的前懸中，導向臂和轉向拉桿的鉸接只允許有一定的轉角，如果懸架行程增大，這些角度將可能超出規(guī)定值。此時，相關零件會因為沖擊而損壞并發(fā)出噪聲，鉸接的銷軸也將承受彎曲載荷，具有斷裂的危險。為了防止懸架相關零件在汽車行駛過程中的直接碰撞，限制懸架相對車身的行程，懸架中要設置彈簧限位緩沖塊。 為了提高汽車的平順性和舒適性，現(xiàn)代轎車的懸架都被設計得非常軟 [15] （夏利汽車前懸的垂直剛度為 ） ，這樣，懸架就能夠最大限度地保證車身的平穩(wěn)、保證車輪與路面的良好接觸。在一般的城市工況下軟的懸架對汽車操縱穩(wěn)定性和使用特性有利，但當汽車在惡劣的道路工況下行駛時，卻會大大增加懸架彈性元件與車身碰撞的幾率，此時，緩沖塊就顯得尤為重要。 如 圖 簧和 與 減振緩沖塊復合使用兩種狀 態(tài)下試驗所得 3條力 － 形變 曲 線 [16] 。 圖 螺旋彈簧和緩沖減震塊的力－形變比例關系 由圖中 曲 線 ① 可 以 看出沒有 減 振 緩沖 塊 時， 當 螺 旋彈 簧壓縮至 行程極限時（轎車行駛中遇到惡劣路面，常常會發(fā)生），產(chǎn)生非常尖銳的拐點，來 自 地面的力值將直接傳遞到汽車底盤上，不僅轎車內的司乘 人員會感 到極度的不舒服， 而且也加 速 了 減振器甚至汽車底盤 的 損壞；曲線 ② 、 ③ 描述的是減振緩沖塊與螺旋彈簧復合作用的情況。當轎車遇到惡劣路面時 ， 螺旋彈簧先產(chǎn)生一定量的形變，隨后減振緩沖塊開始吸收沖擊能并產(chǎn)生形變，這樣便能夠使 曲 線連續(xù)平穩(wěn)過渡。同時，通過設計還能找出最佳組合 曲 線來滿足乘坐人員乘坐的舒適性要求和轎車行駛的平穩(wěn)性 要求 。 現(xiàn)代轎車上普遍使用的緩沖塊材料有兩種：一種是橡膠，另一種是 微孔聚氨 酯。夏利轎車前懸架擬采用的是 微孔聚氨 酯 減振緩 沖塊，因為和橡膠緩沖快相比 微孔聚氨 酯 減振緩 沖塊具有如下優(yōu)點 [17] ： （ 1）它具 有比 軟橡膠材 料 有更要 好的 柔性； （ 2） 具 有 非 常高的 可 壓 縮 性 和 變形能 力， 試驗表明圓 柱體 零 件被壓縮到其高度 的 50％ 時 ， 微聚氨酯 零件壓縮變形 的 橫 向 尺 寸增大的量為原尺寸 的 12％ ， 而 橡 膠零件 變 形增大的量則達到原尺寸的 40％； （ 3）優(yōu) 良 的 力 學 性 能 。 微 孔聚氨酯具有低的壓縮變形和蠕變性能、優(yōu)良的耐氣候 性、耐低溫性、耐腐蝕性、 耐磨性和耐老化性能 ， 具有較好的化學穩(wěn)定性，使用壽命 更長 ； （ 4） 非 常優(yōu) 秀的耐 動 態(tài) 疲 勞性 能。 微孔 聚 氨 酯 減 振緩沖塊在 往 復 壓 縮中產(chǎn)生的內生 熱少，而且分散熱 量 的 速度也 比 橡 膠 塊 ，因 此在實際 應用中有更好的耐久性 。在 2HZ的高頻率下（超過 了 轎車行駛中實際的顛簸壓縮頻率） ,在大位移設計形變下往復壓縮 可 以 超過 100萬次以 上， 這是橡膠材料遠不能 達到的； （ 5） ．優(yōu) 良的柔 度 曲 線。 微孔聚氨酯減振緩沖塊可從小的壓縮力產(chǎn)生大形變非常平穩(wěn)地過渡 到 大的壓縮力值小形變狀態(tài) ， 提供的曲 線 比 橡膠的更加平緩 、 柔和 ，與減振器結合使用能充分體現(xiàn)緩沖 、 限 位的作用，給乘客的感覺更為舒適，為轎車的平穩(wěn)行駛提 供了保障。 緩沖限位塊要想很好地實現(xiàn)與懸架系統(tǒng)及整車的性能匹配，實現(xiàn)整車對懸架系統(tǒng)行駛平順性等性能的要求，必須具有以下性能要求： （ 1）耐動態(tài)疲勞能好，延 長 懸架系統(tǒng)的壽命 ； （ 2）適當?shù)娜嵝?，能夠有效地使彈簧受的力平穩(wěn)地過渡到緩沖限位塊上來，從而減少車內的振動； （ 3）非常好的可壓縮性和變形能 力，使其 靜 態(tài) 曲 線更加柔和； （ 4）優(yōu)良的力學 性能； （ 5）較好 的 耐 環(huán) 境 性 能 ， 減少減振 器 油水 或 微生物對其 壽 命 的 影響 ； （ 6）耐高低溫性能好，以便懸架系統(tǒng)能在嚴寒或酷熱氣候下仍然能夠正常工作。 同時，緩沖限位塊作為輔助彈簧決定著整車的舒適性和行駛平順， ，如果設計選用不當將會嚴重影響懸架系統(tǒng)的工作效果和使用壽命。首先， ，緩沖限 位 塊的 靜態(tài)特征 曲 線即力 一 行程 曲 線必需和螺旋彈簧的性能相匹配 ， 并 且能滿 足 整 車 的 設計要求 ： 曲 線過硬不 能 發(fā)揮緩沖功能 ， 行 駛平順 性 較差 ； 曲 線過軟 不 能 發(fā) 揮限 位 功能 ， 以致螺旋彈簧 和 減振器的 壽 命變短。緩沖 限 位塊 的靜態(tài)工作 曲 線主要受材料形狀尺寸 和 重 量影響 。 其次，緩沖限位塊的耐久性能直接影響懸架系統(tǒng)的壽命。緩沖限位塊長期 在大 載 荷 、 高頻率條 件 下工作 ， 如 果材 料選用不 當 或者重量不合適 、 形狀尺寸 設計不合理等，都會 導 致緩 沖 限 位 塊過早損壞減少 彈 簧 和減 振器的 工 作時間。 使用得當?shù)木彌_塊能夠在很大程度上改善懸架的使用特性、降低汽車對行駛工況條件的要求、擴大汽車的使用范圍。一般來講，緩沖限位塊塊和螺旋彈簧、減振器一起工作，其三部分的結構如圖 。 圖 夏 歷 轎車懸架系統(tǒng)部分結構圖 螺旋彈簧的工作曲線通常是線性 的 ， 當 遇 到 大 的載 荷 或 振動使彈簧 達 到 行程極限時，常出現(xiàn)尖銳的過渡曲線結果將 產(chǎn)生強 烈 的振動顛簸和 噪 音。使 用 緩 沖限位塊后 ， 當 螺 旋 彈簧被 壓 縮到一 定 行程 時 它將發(fā) 生 作用，使力 由 彈 簧 平穩(wěn) 地過渡到 緩 沖 限 位 塊上 見，然后利用其高 分 子 材 料的 阻 尼功能 ． 迅速地振 動 能轉 化 成熱能 ． 從 而減少車內的振動改善行駛平順性 [18] 。 另外轎車內噪音水平跟懸架系統(tǒng)零件的共振頻率和路面噪音的頻率有 關 ， 微孔聚氨 酯 緩 沖 限 位 塊 材 料的 共 振頻率 （ 一 般 50～ 70HzJ） 離路面噪音 的 頻率 （ 一 般15～ 20Hz)較 遠 ， 因 此能顯著 減 少轎 內的噪音提供更加安靜的環(huán)境。 佛 遜式懸架導向機構的設計與仿真 在以上的分析中已經(jīng)給出夏利轎車前懸的結構形式，既麥 弗遜式獨 立 懸架。 其運動特性 關 系到整車的操縱穩(wěn)定性、舒適性、轉向輕 便 性等性能 。 因此 ,對其運動情況進行精 確 分 析 可提高系 統(tǒng) 設計水平 ,提高整車性能 。 目前，對于 其 運動分析通常采用機構學理論中的矢量法 、解析 法 等方法 ,該方法有諸多不便之處 。 本章將多剛 體運動學方法和空間機構運動學相結合 ,來分析麥式懸架的空間運動規(guī)律，并在此基礎上對轉向橫拉桿的斷開點進行優(yōu)化。 機構 當車輪受到路面的作用力而上下跳動時，導向機構也將隨之上下跳動。在此過程中將不可避免的引起輪距、主銷傾角、側傾中心和縱傾中心等車輪定位參數(shù)的變化。這將直接影響車輪與地面的接觸特性，進而影響車輛行駛的動力性、操縱穩(wěn)定性、制動性等性能。此外，獨立懸架導向機構承擔了懸架中除垂向力以外的所有力和力矩，對零件的使用特性、壽命有著不可忽視的影響。因此，在設計獨立懸架導向機構時要注意以下幾點要求 [19] ： （ 1）形成恰當?shù)膫葍A中心和側傾軸線； （ 2）形成恰當?shù)目v傾中心； （ 3）各鉸接點處受力盡量小，減小元件的彈性變形，以保證導向精確； （ 4）保證車輪定位參數(shù)以及車輪跳動時的變化能滿足要求； （ 5）具有足夠的疲勞強度和壽命。 本章限于篇幅和設計任務的要求重點討論懸架工作時（上下跳動時）車輪定位角的變化及對整車行使性能的影響。 3. 2 麥弗遜式懸架系統(tǒng)物理模型的建立 在建立懸架系統(tǒng)的數(shù)學模型之前需要首先建立懸架系統(tǒng)的物理模型，通過對物理模型的分析可以很直觀的了解懸架系統(tǒng)在工作過程中各構件的運動情況和各關鍵點之間 圖 懸架運動學計算模型簡圖 的相對位置關系。 如圖 所示， L 為懸架下擺臂軸線在空間中的抽象， A1B1 為下擺臂， EF為轉向橫拉桿， A4 為減振器和車身的上聯(lián)接點， B1 為下擺臂外球銷位置， T 為減振器的下支點， E 為轉向節(jié)臂的外端點， F 為橫行穩(wěn)定桿的斷開點， D 為車輪的轉動中心， C 為車輪與地面的接觸點。 導向機構運動學分析 數(shù)學準備 （ 1）直線與 x、 y、 z 軸正方向的夾角分別是： zyx ??? , 則其方向余弦為：?????zyx???coscoscos （ ） （ 2）已知兩點 A,B 在空間坐標系中的坐標為： [A]=[XA,YA,ZA]T [B]=[XB,YB,ZB]T 可根據(jù)確定 [A] 、 [B]的坐標和相關理論確定直線 AB 的方向余弦。 直線 AB 的方向余弦為： [U]=[Ux,Uy,Uz]T （ ） Ux= ABXAXB? , Uy= ABYAYB? , Uz= ABZAZB? （ 3）已知空間某一直線 L 的投影角，確定該直線的方向余弦。 空間直線 L 在 XOY 平面內的投影角為 ? ，在 XOZ 平面內的投影角 為 ? 。 UxUztg ??? UxUytg ?? （ ） 直線的方向余弦為： [U]=????????????????????????????????tgUxtgUx1tgtg/1UzUyUx 22 （ 4）線段 OB 繞其軸線 L 擺動了角 ? ，確定擺動后點的坐標： 已知空間軸線 L 的方向余弦 [u]=[ux,uy,uz]T；點 O,B 的初始坐標分別為：[O]=[Xo,Yo,Zo]T， [B]=[XB,YB,ZB]T,擺動角度 ? 后，點 B 的坐標為： [B]=[Q]([B][O])+[O] （ ） 式中坐標變換 矩陣為： [Q]=??????????????????????1)qq(2,qqqq(2),qqqq(2)qqqq(2,1)qq(2),qqqq(2)qqqq(2),qqqq(2,1)qq(2232010322031103222203021203130212120 其中，歐拉參數(shù) q0=cos