【文章內(nèi)容簡介】 自由度大，懸架控制臂的長度可自行設定，便于優(yōu)化轉(zhuǎn)向機構(gòu)達到很好的轉(zhuǎn)向特性。缺點是結(jié)構(gòu)復雜，造價高，并且由于賽車采用較大的彈性剛度，雙橫臂懸架運動空間不足的特點也不造成很大影響。綜合而論，雙橫臂獨立懸架的基本性能還是優(yōu)于其他形式的懸架結(jié)構(gòu)。雙橫臂式獨立懸架側(cè)傾中心高度比較低，上、下橫臂長度之比為0. 66—0. 70時，車輪平面傾角變化小于5176。～6176。，單個車輪上輪距的改變量應不大于4～5mm（輪胎彈性變形的允許尺寸）不會引起輪胎磨損，并且能自適應路面，輪胎接地面積大，貼地性好，抓地性能好，路感清晰。上下橫臂均采用叉臂，構(gòu)成三角形具有很強的穩(wěn)定性。橫向力由兩個叉臂同時吸收，因此橫向剛度大，抗側(cè)傾性能優(yōu)異。這使得支柱減震器不再承受橫向作用力，而只應對車輪的上下抖動，因此在彎道上具有較好的方向穩(wěn)定性。 上下兩個A字形叉臂可以精確的定位前輪的各種參數(shù)。設計靈活，可以通過合理選擇空間導向桿系的鉸接點的位置及導向臂的長度，使得懸架具有合適的運動特性（亦即當車輪跳動或車身側(cè)傾時，車輪定位角及輪距的變化能盡量滿足設計的要求），并且形成恰當?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。減振器采用雙向作用筒式減振器，彈性元件為螺旋彈簧，優(yōu)點：無需潤滑，不忌污泥，縱向空間小，本身質(zhì)量小，廣泛用于獨立懸架。雙橫臂式獨立懸掛運動性出色，為法拉利、瑪莎拉蒂等超級跑車所運用。也廣泛運用于FF3等各種賽車上。圖21 法拉利F1賽車因此本賽車前、后懸架均采用不等長雙橫臂式螺旋彈簧獨立懸架。 圖22 本次設計的賽車167。 賽車懸架設計要求分析 懸架的所有接合點必須可以被技術(shù)檢查官員看到，無論是可以直接看到或是通過移動覆蓋件來實現(xiàn)。 離地間隙：。 車輪裸露，懸架可見。 軸距為1680mm左右。 前輪距為1199mm左右，后輪距為1149mm左右。 側(cè)向穩(wěn)定性：，車輪不能翻滾，測時坐最高車手。要求：質(zhì)心確定，輪距，軸距足夠。 進氣與燃油控制系統(tǒng)的部件，必須安裝在外框以內(nèi)。（外框：仿滾架頂部到四車輪的外緣） 偏頻在適合人體范圍內(nèi)，阻尼衰減快，車身剛度大。 各零部件強度足夠，滿足安全性。 與其它機構(gòu)的協(xié)調(diào)性，避免干涉。1 緊固件：，緊固件使用鎖緊裝置防松，可調(diào)節(jié)的桿件端頭必須用鎖緊螺母固定以防松。167。 確定車輪定位參數(shù)前輪定位參數(shù)功用—保證轉(zhuǎn)向輪有自動回正作用，以保證汽車直線行駛。主銷后傾角γ：主銷軸線和地面垂線在汽車縱向平面內(nèi)的夾角。一般γ=1176?！?176。主銷后傾角大，穩(wěn)定力矩過大，轉(zhuǎn)向沉重，由于賽車無轉(zhuǎn)向助力，故要求γ不能太大，且賽車輪胎氣壓低與路面的接觸點后移，故取γ=0176。 主銷內(nèi)傾角β：主銷軸線和地面垂線在汽車橫向平面內(nèi)的夾角。功用：轉(zhuǎn)向后能自動回正。并使轉(zhuǎn)向操縱輕便。車輪繞主銷旋轉(zhuǎn)時，必須與主銷軸線垂直，這將使車輪克服重力抬高相應高度，在重力作用下，自動回正。主銷偏置距C：主銷軸線與地面的交點與輪胎接地點之間的距離。如C縮小，即β增大，可減少路面作用到前輪上的阻力矩，使轉(zhuǎn)向輕便。 但β不能過大，否則，將增大車輪的滑轉(zhuǎn)。取β=0176。，c=50mm。車輪外傾角α：車輪平面與縱向垂直平面的夾角。功用：定位作用，防止偏磨損；減輕輪轂外軸承和緊固螺母的負荷。α=1176?！?176?？捎赊D(zhuǎn)向節(jié)的設計來保證。α=0176。前輪前束：兩輪前邊緣距離之差。功用：在于抵消行駛中因前輪傾斜而造成的前輪越滾越近的趨勢?？赏ㄟ^改變橫拉桿的長度來保證。167。 確定懸架參數(shù)167。 懸架靜撓度對于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù)ε=～，因而可以近似地認為ε=1，即前后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂直振動是相互獨立的，并用偏頻，表示各自的自由振動頻率，偏頻越小，則汽車的平順性越好。用途不同的汽車，對平順性的要求是不一樣的。轎車對平順性的要求最高，客車次之，載貨車更次之。由前面得各種車型車身固有頻率的實用范圍為：～；～；高級轎車1～。取n=。 懸架的工作行程由靜撓度與動撓度之和組成。 由n 式中 ——懸架靜撓度（cm）得懸架靜撓度： （21）167。 懸架動撓度懸架的動撓度是指懸架從滿載靜平衡位置開始壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形 (通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1/2或1/3) 時，車輪中心相對車架(或車身)的垂直位移。要求懸架應有足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經(jīng)常碰撞緩沖塊。一般：動撓度，轎車：7～9 cm； 大客車：5～8cm； 貨 車：6～9cm 。故選擇動撓度為8cm即：80mm。為了得到良好的平順性，應當采用較軟的懸架以降低偏頻，但軟的懸架在一定載荷下其變形量也大，對于一般賽車而言，懸架總工作行程（靜擾度與動擾度之和）應當不小于160mm。而=250+80=330mm160mm 符合要求。167。 導向機構(gòu)的設計一、側(cè)傾中心雙橫臂式獨立懸架的側(cè)傾中心由如圖51所示方式得出。將橫臂內(nèi)外轉(zhuǎn)動點的連線延長，以便得到極點P，并同時獲得P點的高度。將P點與車輪接地點N連接，即可在汽車軸線上獲得側(cè)傾中心W。當橫臂相互平行時，P點位于無窮遠處。作出與其平行的通過N點的平行線，同樣可獲得側(cè)傾中心。圖23 雙橫臂式獨立懸架側(cè)傾中心懸架W的確定圖24 橫臂相互平行的雙橫臂式獨立懸架側(cè)傾中心W的確定本次設計采用相互平行的雙橫臂布置。二、 縱向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案上、下橫臂軸抗前俯角的匹配對主銷后傾角的變化有較大影響。圖55給出了六種可能布置方案的主銷后傾角值隨車輪跳動的曲線。圖中橫坐標為λ（主銷后傾角）值，縱坐標為車輪接地中心的垂直位移量Z。角度的取值見圖注，其正負號按右手定則確定。圖25 ββ2的匹配對λ的影響為了提高汽車的制動穩(wěn)定性和舒適性，一般希望主銷后傾角的變化規(guī)律為：在懸架彈簧壓縮時后傾角增大；在彈簧拉伸時后傾角減小，用以造成制 動時因主銷后傾角變大而在控制臂支架上產(chǎn)生防止制動前俯的力矩。1方案：彈簧壓縮后傾角增大，拉伸時減??；2方案：彈簧壓縮后傾角增大，拉伸時減?。?方案：主銷后傾角基本不變化，多用于賽車設計：4方案：彈簧壓縮后傾角減小，拉伸時增大；5方案：彈簧壓縮后傾角減小，拉伸時增大；6方案：彈簧壓縮后傾角增大，拉伸時減小。1，2，3，6的跳動規(guī)律是比較好的，目前被廣泛采用。本次設計選擇方案3進行設計。三、縱向橫向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案 比較圖a、b、c三圖可以清楚地看到，上、下橫臂布置不同，所得側(cè)傾中心位置也不同，這樣就可根據(jù)對側(cè)傾中心位置的要求來設計上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案。a) b) c)圖26 上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案本次按照圖c進行設計。四、上下橫臂長度的確定 雙橫臂式懸架的上、下臂長度對車輪上、下跳動時前輪的定位參數(shù)影響很大?，F(xiàn)代轎車所用的雙橫臂式前懸架，一般設計成上橫臂短、下橫臂長。這一方面是考慮到布置發(fā)動機方便，另一方面也是為了得到理想的懸架運動特性。 輪距變化 車輪外傾角 主銷內(nèi)傾角 圖27 上下橫臂長度之比L1/L2改變時的懸架運動特性 上圖為下橫臂長度L1保持原車值不變，改變上橫臂長度L2，使L1/，。設計汽車懸架時，希望輪距變化要小，以減少輪胎磨損，提高其使用壽命，因此應選擇L1/；為保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，希望前輪定位角度的變化要小，這時應選擇L2/。綜合以上分析，該懸架的L1/L2 ～。167。 懸架尺寸設計根據(jù)賽車設計經(jīng)驗，對于賽車，側(cè)傾中心在地面之上時，賽車轉(zhuǎn)彎，懸架壓縮引起外側(cè)車輪的正輪胎傾角增益，使其接地性降低。如果側(cè)傾中心位于地面之下。則賽車轉(zhuǎn)彎時，輪胎側(cè)向力對側(cè)傾中心的力矩使懸架相對于底盤上升。所以，賽車設計時，要確定側(cè)傾中心的位置，使舉升力和傾覆力矩相對的線性變化，從而獲得可信的操縱穩(wěn)定性。一般賽車設計時，盡量使側(cè)傾中心貼近地面。減少由側(cè)向力引起的懸架垂直運動。 所以將懸架上下橫臂設計為均為與地面平行，這樣懸架的側(cè)傾中心正好在地面，增強了操作穩(wěn)定性，同時便于設計制造。一、前懸架目前已知賽車總體方案，前輪距1200mm。車架組設計的前端上桿架寬522mm,下桿架寬450mm。制動組設計的主銷關節(jié)軸承安裝孔，距離輪中心為80mm。以及懸架與車架的焊接塊長35mm。位置關系如圖：圖28 前懸架正視示意圖所以上懸架的垂直距離L1可由上相關數(shù)據(jù)計算得出。L1=（1200522802352）/2=224mmL2= (1200450802352) /2=260mm （22）,管壁厚2mm。桿件與M10薄螺母，M10關節(jié)軸承鏈接。初步設計前懸架上橫臂的形狀如