【正文】 ┊ ┊ 第五章：懸架撓度 f 的計(jì)算 懸架靜撓度 fc的計(jì)算 懸架靜撓度 fc 是指輕型車在滿載靜止時(shí)懸架上的載荷 Fw 與此時(shí)懸架剛度才 c 之比，即 fc=Fw/c 輕型車懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響輕型車平順性的主要參數(shù)之一。而輕型車部分車身固有頻率（偏頻）可用下式表示： n=?21ssmc 式中 cs—— 車輛前懸架剛度， N/mm； ms—— 車輛前懸架簧上質(zhì)量， kg； n—— 輕型車前懸架偏頻， Hz 而輕型車懸架的靜撓度可用下式表示： ssc cgmf ? 由這兩式可得出： 224 ngfc ?? 設(shè)計(jì)時(shí)取前懸架的偏頻 n=。 根據(jù)上面公式可以計(jì)算出前懸架的靜撓度為： ??cf mm 懸架動(dòng)撓度 fd計(jì)算 懸架的動(dòng)撓度 fd 是指從滿載經(jīng)平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自有高度的 1/2 或 2/3）時(shí)，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應(yīng)由足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰到緩沖塊。對乘用車， fd 取 70～ 90mm；對客車， fd 取 50～ 80mm；對貨車， fd 取 60～ 90mm。 取懸架動(dòng)撓度 fd 為 80mm。 懸架彈性特性 懸架受到的垂直外力 F 與由此引起的車輪中心相對于車身位移 f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線，稱為懸架的彈性特性。其切線的斜率是懸架的剛度。 懸架的彈性特性有線性特性和非線性彈性特性兩種。當(dāng)懸架變形 f 與所受垂直外力 F 之間成固定的比例變化時(shí)，彈性特性為以 直線，稱為線性彈性特性，此時(shí)，懸 麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 共 39 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 架剛度為常數(shù)。當(dāng)懸架變形 f 與所受垂直外力 F 之間不成固定比例變化時(shí)，彈性特性如圖所示。此時(shí)，懸架剛度是變化的，其特點(diǎn)是在滿載位置（圖中點(diǎn) 8）附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好；距滿載較遠(yuǎn)的兩端，曲線變陡，剛度增大。這樣，可在有限的動(dòng)撓度 fd范圍內(nèi)，得到比線性懸架更多的動(dòng)容量。懸架的動(dòng)容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形位置消耗的功。懸架的動(dòng)容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小。 麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 共 39 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第六章 彈性元件的設(shè)計(jì)及平順性校核 板簧的布置方案 鋼板彈簧在汽車上可以縱置或者橫置。后者因?yàn)橐獋鬟f縱向力，必須設(shè)置附加的導(dǎo)向傳力裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大，所以只在極少數(shù)汽車上使用?？v置鋼板彈簧能夠傳遞各種力和力矩并且結(jié)構(gòu)簡單，故在汽車上得到廣泛應(yīng)用。 但是對于輕型車，由于人們對于輕型車的舒適性及操作穩(wěn)定性要求的提高，在輕型車上采用獨(dú)立懸架，而獨(dú)立懸架的螺旋彈簧剛度不能滿足輕型車大的載荷要求，故采用橫置鋼板彈簧的布置方案來取代螺旋彈簧的布置方案，由于使用了獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)，使其傳力導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不再單獨(dú)設(shè)立。因此其 結(jié)構(gòu)較為簡單，成本不高，適用于本設(shè)計(jì)中的輕型車市場定位。 橫置板簧主要參數(shù)的確定 本設(shè)計(jì)由于使用橫置板簧代替螺旋彈簧 ,前懸架橫置板簧采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料（ CFRP） ， 板簧模型如下圖 ， 板簧具體參數(shù)如下表所示： 前橫置板簧剛度計(jì)算 板簧參數(shù) H5V 板簧形式 單片橫置板簧 長 179。寬179。高 (mm) 1358179。 179。 彈性元件剛度（ N/mm） 懸架剛度 滿載應(yīng)力（ Mpa） 極限 應(yīng)力 (Mpa) 757 空載偏頻 滿載偏頻 麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 共 39 頁 第 18 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 板簧受力模型按照懸臂梁模型進(jìn)行簡化，受力見圖如下圖所示； D點(diǎn)處的剛度1 2 03(2 )EIK a l a? ?=式中： E=58000N/mm2(由板簧試驗(yàn)剛度計(jì)算所得 )； a=369mm； l0=310mm； I=Bh3/= K 點(diǎn)的剛度和 D 點(diǎn)相同，所以整個(gè)剛度 K=2K1=懸架板簧和端部墊塊接觸點(diǎn)垂直位移與車輪中心處的垂直位移杠桿比 i=。 懸架剛度 2/C K i? =單側(cè)懸架剛度 C1為 板簧應(yīng)力計(jì)算 懸架從空載位置到上跳極限位置行程： 109mm； 空載撓度 =Ms179。 ； 懸架上跳極限載荷 F 上 =（ 109+101）179。 = 上跳極限板簧載荷 Fs 上 =F 上 178。 i=19673N 板簧的彎曲應(yīng)力公式為 max maxmax zMyI? ? 公式 ymax 為中性層距最外層的距離： 根據(jù)簡支梁彎矩特性知道最大彎矩發(fā)生在兩載荷之間的位置， M 滿載max=F178。 a= 所以板簧最大許用載荷靜應(yīng)力 max maxmaxzMyI? ? =179。 上跳極限最大彎矩 M 上跳 max= 上跳極限最大應(yīng)力σ =757 MPa 麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 共 39 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 共 39 頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第七章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7． 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 對前輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求是： 1） 懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過177。 ，輪距變化大會(huì)引起輪胎早期磨損。 2） 懸架上載荷變化時(shí)，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應(yīng)該產(chǎn)生縱向加速度。 3） 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在 側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角小于等于 6176?！?7176。，并使車輪與車身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 4） 制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時(shí)，有抗后俯作用。 對輕型車后輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求： 1） 懸架上載荷變化時(shí)，輪距無顯著變化。 2） 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小，并使車輪與車身的傾斜反向，以減小過多轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 此外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)還應(yīng)有足夠強(qiáng)度，并可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。 7． 2 麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7． 2． 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析 受力簡圖如下，由圖可知： 作用在導(dǎo)向套上的橫向力 F3得： ? ?? ?cdbc adFF ??? 13 式中， 1F 前輪上的靜載荷′ 1F 減去前軸簧下質(zhì)量的 1/2。 橫向力 3F 越大，則作用在導(dǎo)向套上的摩擦力 3F f 越大（ f 為摩擦因數(shù)），這對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)用了減摩擦材料和特殊工藝。由上式可知，為了減小 3F ，要求尺寸 c+b 越大越好，或者減小尺寸 a。增大 c 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 a 的目的，但也存在布置困難的問題。為此，在保持減振器軸線不變的條 麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 共 39 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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，又可以獲得小、較小的甚至是負(fù)的主銷偏移距，提高制動(dòng)穩(wěn)定性能。移動(dòng) G 點(diǎn)后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。 7． 2． 2 橫臂軸線布置方式的選擇 麥弗遜式獨(dú)立懸架的橫臂軸線與主銷后傾角的匹配，影響汽車的縱傾穩(wěn)定性。如圖所示。其中 O 點(diǎn)為汽車縱向平面內(nèi)懸架相對于車身跳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)瞬心。當(dāng)擺臂的抗俯角 β′等于靜平衡位置的主銷后傾角γ時(shí)，橫臂軸線正好與主銷軸線垂直，運(yùn)動(dòng)瞬心交于無窮遠(yuǎn)處，主銷軸線在懸架跳動(dòng)時(shí)作平動(dòng)。因此，γ值保持不變。 當(dāng) β′與γ的匹配使運(yùn)動(dòng)瞬心 O 交于前輪后方 時(shí)，在懸架壓縮行程，γ角有增大的趨勢。 當(dāng) β′與γ德匹配使運(yùn)動(dòng)瞬心 O 交于前輪前方時(shí)，在懸架壓縮行程，γ角有減小的趨勢。 為了減少汽車制動(dòng)時(shí)的縱傾，一般希望在懸架壓縮行程主銷后傾角γ有增加的趨勢。因此，在設(shè)計(jì)麥弗遜式獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)該選擇參數(shù)β′能使運(yùn)動(dòng)瞬心 O交于前輪后方。 7． 2． 3 橫臂長度的確定 下圖為某乘用車采用的麥弗遜式前懸架的實(shí)測參數(shù)為輸入數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果。圖中的幾組曲線是下橫臂 1l 取不同值時(shí)的懸架運(yùn)動(dòng)特性。由圖可以看出，橫臂越長， yB曲線越平緩，即車輪跳動(dòng)時(shí)輪距變化越小，有利于提高輪胎壽命。主 銷內(nèi)傾角β、車輪外傾角α和主銷后傾角γ曲線的變化規(guī)律也都與 yB 類似，說明擺臂越長，前輪定位角度的變化越小，將有利于提高輕型車的操縱穩(wěn)定性。 具體設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足布置要求的前提下，應(yīng)盡量加長橫臂長度。 麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 共 39 頁 第 22 頁