【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 向精確；(4) 保證車輪定位參數(shù)及其隨車輪跳動(dòng)的變化能滿足要求；(5) 具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命。圖51雙叉骨獨(dú)立架示意圖圖5—2雙叉骨獨(dú)立架示意圖分析如圖53所示麥弗遜式懸架受力簡(jiǎn)圖可知，作用在導(dǎo)向套上的橫向力F3，可根據(jù)圖上的布置尺寸求得 式中，為前輪上的靜載荷減去前軸簧下質(zhì)量的1／2。力越大，則作用在導(dǎo)向套上的摩擦力f越大(f為摩擦因數(shù))，這對(duì)汽車平順性有不良影響。為了減小摩擦力，在導(dǎo)向套和活塞表面應(yīng)用了減磨材料和特殊工藝。為了減小力，要求尺寸c+b越大越好，或者減小尺寸a。增大尺寸c+b使懸架占用空間增加，在布置上有困難。若采用增加減振器軸線傾斜度的方法，可達(dá)到減小尺寸a的目的，但也存在布置困難的問(wèn)題。為此，在保持減振器軸線不變的條件下，常將圖中的G點(diǎn)外伸至車輪內(nèi)部，既可以達(dá)到縮短尺寸a的目的，又可獲得較小的甚至是負(fù)的主銷偏移距，提高制動(dòng)穩(wěn)定性。移動(dòng)G點(diǎn)后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。圖5—3懸架受力簡(jiǎn)圖有時(shí)為了發(fā)揮彈簧反力減小橫向力的作用，還將彈簧下端布置得盡量靠近車輪，從而造成彈簧軸線及減振器軸線成一角度。這就是麥弗遜式懸架中，主銷軸線、滑柱軸線和彈簧軸線不共線的主要原因。 側(cè)傾中心在獨(dú)立懸架中，前后側(cè)傾中心連線稱為側(cè)傾軸線。側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行，且盡可能離地面高些。平行是為了使得在曲線行駛時(shí)前、后軸上的輪荷變化接近相等，從而保證中性轉(zhuǎn)向特性；而盡可能高則是為了使車身的側(cè)傾限制在允許范圍內(nèi)。然而，前懸架側(cè)傾中心高度受到允許輪距變化的限制且?guī)缀醪豢赡艹^(guò)150mm。此外，在前輪驅(qū)動(dòng)的車輛中，由于前轎軸荷大，且為驅(qū)動(dòng)橋，故應(yīng)盡可能使前輪輪荷變化小。因此，獨(dú)立懸架(縱臂式懸架除外)的側(cè)傾中心高度為：前懸架O～120mm；后懸架80～150mm。設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定(與輪距變化有關(guān)的)前懸架的側(cè)傾中心高度，然后確定后懸架的側(cè)傾中心高度。當(dāng)后懸架采用獨(dú)立懸架時(shí)，其側(cè)傾中心高度要稍大些。如果用鋼板彈簧非獨(dú)立懸架時(shí)，后懸架的側(cè)傾中心高度要取得更大些。麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由如圖55所示方式得出。從懸架與車身的固定連接點(diǎn)E作活塞桿運(yùn)動(dòng)方向的垂直線并將下橫臂線延長(zhǎng)。兩條線的交點(diǎn)即為P點(diǎn)。麥弗遜式懸架的彈簧減振器柱EG布置得越垂直，下橫臂GD布置得越接近水平，則側(cè)傾中心W就越接近地面，從而使得在車輪上跳時(shí)車輪外傾角的變化很不理想。如加長(zhǎng)下橫臂，則可改善運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的高度可通過(guò)下式計(jì)算 式中： 式中：；；r=296mm；d=179mm； rs=40mm；bv=775mm；c+o=513mm；帶入上式求得為：圖5—5普通規(guī)格的麥弗遜式懸架的尺寸和P的計(jì)算法和圖解法第6章 減振器設(shè)計(jì)為加速車架與車身的振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行使平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部裝有減振器。在麥弗遜式懸架中，減振器與彈性元件是串聯(lián)的安裝。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛的采用液力減振器。液力減振器的工作原理是，當(dāng)車架和車橋作往復(fù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而活塞在鋼筒內(nèi)作往復(fù)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器殼底內(nèi)的油液便反復(fù)的通過(guò)一些窄小的空隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成為熱能被油液和減振器殼所吸引，然后散到大氣中。減振器的阻尼力的大小隨車架和車橋相對(duì)速度的增減而增減，并且與油液的黏度有關(guān)。要求油液的黏度受溫度的變化的影響近可能的小，且具有抗氧化性，抗汽化以及對(duì)各種金屬和非金屬零件不起腐蝕的作用等性能。減振器的阻尼力越大，振動(dòng)消除的越快，但卻使串聯(lián)的彈性元件的作用發(fā)揮的作用不能充分的發(fā)揮，同時(shí)，過(guò)大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架的損壞。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對(duì)減振器提出了如下的要求：1. 再懸架的壓縮行程內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)該小，以充分利用彈性元件來(lái)緩和沖擊。2. 在懸架的伸張行程內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)該大，以要求迅速的減振。3. 當(dāng)車橋與車架的相對(duì)速度較大時(shí)，減振器能自動(dòng)加大液流通道的面積，使阻尼力始終保持在一定的限度之內(nèi)，以避免承受過(guò)大的沖擊載荷。減振器大體可以分為兩大類，即摩擦式減振器和液力減振器。筒式減振器的質(zhì)量?jī)H為擺臂式的約1/2，并且制造方便，工作壽命長(zhǎng)，因此現(xiàn)代汽車都采用筒式減振器。而筒式減振器最常用的三種結(jié)構(gòu)型式包括：雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式。雙筒充氣式減振器的基本構(gòu)造、尺寸等與雙筒式減振器一樣，所不同的只是在工作缸。筒與貯油筒之間充以低壓氣體。由于氣壓低，將活塞向外推出的力就很小。雙筒充氣式減振器具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 在小振幅時(shí)閥的響應(yīng)也比較敏感；2. 改善了壞路上的阻尼特性；3. 提高了行駛平順性；4. 氣壓損失時(shí)，仍可發(fā)揮減振功能；5. 與單筒充氣式減振器相比，占用軸向尺寸小，由于沒(méi)有浮動(dòng)活塞，摩擦也較小。設(shè)計(jì)減振器時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車的行駛平順性的性能穩(wěn)定；有足夠的使用壽命。所以本設(shè)計(jì)采用雙筒充氣式減振器。減振器的性能通常用阻力速度特性圖表示。如下圖61所示。該圖具有如下的特點(diǎn)：阻力速度特性由四段近似的直線線段組成，其中的壓縮行程和伸張行程的阻力——速度各占兩段；各段特性的指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指當(dāng)卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)而言。通常的壓縮行程的阻尼系數(shù)δy=Fy/Vy與伸張行程的阻尼系數(shù)δs=Fs/Vs不等。圖61減振器特性（a）阻力——位移特性 （b）阻力——速度特性汽車懸架有阻尼后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減的振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)ψ來(lái)表示評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。ψ的表達(dá)方式為式中 ——懸架系統(tǒng)的垂直剛度； m——簧上質(zhì)量；相對(duì)阻尼系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在于不同的剛度c和不同的簧載質(zhì)量m的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。ψ值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時(shí)的阻尼系數(shù)ψy取的小些，將伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)ψs取的大些。兩者之間的保持ψy=（～）φs的關(guān)系。設(shè)計(jì)時(shí)，先取ψy與ψs的平均值ψ。對(duì)于無(wú)內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取ψ=～；對(duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，ψs＞；為了避免懸架碰撞車架，取ψy=。對(duì)于我選用的前懸架相對(duì)阻尼系數(shù)ψ前=； 后懸架相對(duì)阻尼系數(shù)ψ后=；平均相對(duì)阻尼系數(shù)ψ由下式計(jì)算得出： 減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有頻率，所以理論上。實(shí)際上,應(yīng)該根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的阻尼系數(shù)。例如，減振器如下圖62安裝時(shí)，減振器阻尼系數(shù)用下式計(jì)算 前懸架的單個(gè)減振器阻尼系數(shù)由下式得出：后懸架的單個(gè)減振器阻尼系數(shù)由下式得出：圖62減振器安裝位置在下擺臂長(zhǎng)度n不變的條件下，改變減振器下橫擺臂上的固定點(diǎn)位置或者減振器軸線與鉛直線之間的夾角α，會(huì)影響減振器阻尼系數(shù)的變化。為減小傳到車身上的沖擊，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開卸荷閥。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度。在減振器安裝如圖62所示時(shí)，式中：A——車身振幅，取177。40mm；ω——為懸架系統(tǒng)的固有頻率；為卸荷速度，～；如已知伸張時(shí)的阻尼系數(shù)δs，在伸張行程的最大卸荷力，本次設(shè)計(jì)取前、后懸架卸荷速度為： 前懸架單個(gè)減振器伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)由下式得：后懸架單個(gè)減振器伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)由下式得： 前懸架單個(gè)減振器最大卸荷力由下式得：后懸架單個(gè)減振器最大卸荷力由下式得：根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計(jì)算工作缸直徑D為：式中，為工作缸最大允許壓力，取3～4Mpa；λ為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器取λ=～，單筒式減振器取λ=～。減振器的工作缸直徑D有20mm、30mm、40mm、（45mm）、50mm、65mm等幾種。選取時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選用。本次設(shè)計(jì)取 λ=前懸架減振器工作缸直徑由下式得：后懸架減振器工作缸直徑由下式得：貯油筒直徑，壁厚取為2mm，材料可選20鋼。前貯油筒直徑由下式得出：后貯油筒直徑由下式得出：第7章 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì)圖71橫向穩(wěn)定桿為了降低汽車的固有頻率以改善行使穩(wěn)定性，現(xiàn)代汽車的垂直剛度較小，從而使汽車的側(cè)傾角剛度值也很小，結(jié)果使汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾嚴(yán)重，影響了汽車行使的穩(wěn)定性。為此，現(xiàn)代汽車大多都裝有橫向穩(wěn)定桿來(lái)加大懸架的側(cè)傾角剛度以改善汽車的行駛穩(wěn)定性。橫向穩(wěn)定桿在獨(dú)立懸架中的典型安裝方式如圖71所示。當(dāng)左右車輪同向等幅跳動(dòng)時(shí)，橫向穩(wěn)定桿不起作用；當(dāng)左右車輪有垂向的相對(duì)位移時(shí)，穩(wěn)定桿受扭，發(fā)揮彈性元件的作用。橫向穩(wěn)定桿帶來(lái)的好處除了可增加懸架的側(cè)傾角剛度，從而減小汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角外，恰當(dāng)?shù)剡x擇前、后懸架的側(cè)傾角剛度比值，也有助于使汽車獲得所需要的不足轉(zhuǎn)向特性。通常，在汽車的前、后懸架中都裝有橫向穩(wěn)定桿，或者只在前懸架中安裝。若只在后懸架中安裝，則會(huì)使汽車趨于過(guò)多轉(zhuǎn)向。橫向穩(wěn)定桿帶來(lái)的不利因素有：當(dāng)汽車在坑洼不平的路面行駛時(shí)，左右輪之間有垂向相對(duì)位移，由于橫向穩(wěn)定桿的作用，增加了車輪處的垂向剛度，回影響汽車的行駛平順性。在有些懸架中，橫向穩(wěn)定桿還兼起部分導(dǎo)向桿系的作用，其余情況下則在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意避免與懸架的導(dǎo)向桿系發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。為了緩沖隔振和降低噪聲，橫向穩(wěn)定桿與車輪及車架的連接處均有橡膠支承。前懸架側(cè)傾角剛度由下式計(jì)算得：后懸架側(cè)傾角剛度由下式計(jì)算得：穩(wěn)定桿的角剛度由式得到式：由下式可計(jì)算橫向穩(wěn)定桿直徑：式中：E——材料的彈性模量，E=105MPa；L——橫向穩(wěn)定桿兩端點(diǎn)間的距離；所以本次設(shè)計(jì)橫向穩(wěn)定桿的直徑d=20mm。第8章 平順性分析行駛平順性，是指汽車在一般行駛速度范圍內(nèi)行駛時(shí)，能保證乘員不會(huì)因車身振動(dòng)而引起不舒服和疲勞的感覺(jué)，以及保持所運(yùn)貨物完整無(wú)損的性能。由于行駛平順性主要是根據(jù)乘員的舒適程度來(lái)評(píng)價(jià)，又稱為乘坐舒適性。本設(shè)計(jì)根據(jù)目前現(xiàn)有的測(cè)試條件和計(jì)算精度以及建立整車模型要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)的要求，建立了二自由度汽車振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型如圖81。圖81 二自汽車振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型這個(gè)系統(tǒng)能反映車輪部分在10～15Hz范圍產(chǎn)生高頻共振時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，它對(duì)平順性和車輪的接地性有較大影響，更接近汽車懸掛系統(tǒng)的實(shí)際情況。圖中，M為懸掛質(zhì)量；m為非懸掛質(zhì)量；K為彈簧剛度；C為減振器阻尼系數(shù)；Kt為輪胎剛度。車輪與車身垂直位移坐標(biāo)為z、s，坐標(biāo)原點(diǎn)選在各自的平衡位置，其運(yùn)動(dòng)方程為：無(wú)阻尼自由振動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方程變成由運(yùn)動(dòng)方程可以看出，M與m的振動(dòng)是相互耦合的。若m不動(dòng)（s=0）則得這相當(dāng)于只有車身質(zhì)量M的單自由度無(wú)阻尼自由振動(dòng)