【正文】 乘用車的前懸架多采用獨(dú)立懸架。隨著高速公路網(wǎng)的發(fā)展，促使汽車速度不斷提高，使得非獨(dú)立懸架已不能滿足汽車行駛平順性和操縱穩(wěn) 定性等方面提出的要求。因此，在汽車懸架系統(tǒng)中采用獨(dú)立懸架已備受關(guān)注，尤其是在橋車的前懸架中無一列外地采用了獨(dú)立懸架。 獨(dú)立懸架具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1） 在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，而互不影響，這樣在不平道路上行駛時(shí)可減少車架和車身的振動(dòng)，而且有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象。 河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 23 2） 減少汽車的非簧載質(zhì)量。在道路條件和車速相同時(shí)，非簧載質(zhì)量越小，則懸架所受到的沖擊載荷也越小。故采用獨(dú)立懸架可以提高汽車的平均行駛速度。 3） 采用斷開式車橋，發(fā)動(dòng)機(jī)總成的位置便可降低和前移，使汽車質(zhì)心下降，提高了汽車的行駛 穩(wěn)定性。同時(shí)能給車輪較大的上下運(yùn)動(dòng)的空間，因而可以將懸架剛度設(shè)計(jì)的較小，使車身振動(dòng)頻率降低，以改善行駛平順性。 以上優(yōu)點(diǎn)使獨(dú)立懸架廣泛地被應(yīng)用在現(xiàn)代汽車上，特別是轎車的轉(zhuǎn)向輪普遍采用了獨(dú)立懸架。但是。獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修不便。在一般情況下，車輪跳動(dòng)時(shí)，由于車輪外傾角與輪距變化較大，輪胎磨損較嚴(yán)重。 獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 獨(dú)立懸架又分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式等幾種類型。 對于不同結(jié)構(gòu)形式的獨(dú)立懸架，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 。評價(jià)時(shí)常從以下幾個(gè)方面進(jìn)行： 側(cè)傾中心高度 汽車在側(cè)向力的作用下，車身再通過左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，相對于地面的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，稱為側(cè)傾中心。側(cè)傾中心到地面的距離，稱為側(cè)傾中心高度。側(cè)傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)向力臂及側(cè)向力矩小些，車身的側(cè)傾角也會(huì)減小。但側(cè)傾中心過高，會(huì)使車身傾斜時(shí)輪距變化大，加快輪胎的磨損。 車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對車身上下跳動(dòng)時(shí)，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。若主銷后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車輪外傾 角變化大，會(huì)影響車輪直線行駛的穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。 懸架側(cè)傾角剛度 當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時(shí)，在側(cè)向力的作用下，車廂繞側(cè)傾軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并將此轉(zhuǎn)動(dòng)角度稱之為車廂側(cè)傾角。車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總成的側(cè)傾角剛度大小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。 橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向抽上的懸架橫向剛度小，側(cè)容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振的現(xiàn)象。 不同類型的懸架占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動(dòng)機(jī)的布置和從車上拆裝發(fā)動(dòng)機(jī)的困難程度。占用高度空間小的懸架，則允許行 李箱寬敞，而且底部平整，布置郵箱容易。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評價(jià)指標(biāo)之一。表河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 24 2分析了不同形式選假的特點(diǎn)。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 雙橫臂式 單橫臂式 側(cè)傾中心高度 比較低 比較高 車輪相對車身跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化 車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角均有變化 車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大 輪距 變化小，故輪胎磨損速度慢 變化大，故輪胎磨損速度快 懸架側(cè)傾角剛度 較小，需要用橫向穩(wěn)定器 較大，可不裝橫向穩(wěn)定器 橫向剛度 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用較多的空間 占用較小的空間 其他 結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，前懸架用 的多 結(jié)構(gòu)簡單、成本低、前懸架架用的少 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 單縱臂式 單斜臂式 側(cè)傾中心高度 比較低 居單橫臂式和單縱臂式之間 車輪相對車身跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化 主銷后傾角變化大 有變化 輪距 不變 變化不大 懸架側(cè)傾角剛度 較小，需要裝橫向穩(wěn)定器 居單橫臂式和單縱臂式之間 橫向剛度 橫向剛度小 橫向剛度較小 河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 25 占用空間尺寸 幾乎不占用高度空間 其他 結(jié)構(gòu)簡單，成本低 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 麥弗遜式 扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式 側(cè)傾中心高度 比較高 比較低 車輪相對車身跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化 變化小 左、右 輪同時(shí)跳動(dòng)時(shí)不變 輪距 變化很小 不變 懸架側(cè)傾角剛度 較大，可不裝橫向穩(wěn)定器 橫向剛度 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用的空間小 其他 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，乘用車商用的較多 結(jié)構(gòu)簡單，用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)乘用車的后懸架 由上表及查閱同類資料可知采用單橫臂式獨(dú)立懸架用于轉(zhuǎn)向輪時(shí)，會(huì)使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角發(fā)生較大的變化，對于轉(zhuǎn)向操縱有一定的影響，故目前在前懸架中很少采用。雙橫臂式獨(dú)立懸架的兩個(gè)擺臂長可以相等，也可以不等，在擺臂不等長的獨(dú)立懸架中如果兩臂長度選擇適當(dāng)，可以使車輪和主銷的角度以及輪距的變化都 不太大，從而對汽車操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性有所改善。不等長的雙橫臂式獨(dú)立懸架多應(yīng)用于轎車前輪上。轉(zhuǎn)向輪采用單縱臂獨(dú)立懸架時(shí)，車輪上下跳動(dòng)將使主銷后傾角產(chǎn)生很大的變化，因此，單縱臂式獨(dú)立懸架一般多用于不轉(zhuǎn)向的后輪。麥弗遜式懸架也稱滑柱連桿式懸架，可看作是燭式懸架的改進(jìn)型，由于增加了橫擺臂改善了滑動(dòng)立柱的受力狀況。這種懸架對于轉(zhuǎn)向輪來說，當(dāng)懸架變形時(shí)，主銷的定位角不會(huì)發(fā)生變化，僅輪距、軸距稍有變化，因此有利于汽車的轉(zhuǎn)向操縱和行駛穩(wěn)定性。目前，汽車上廣河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 26 泛采用上下臂不等長的雙橫臂式獨(dú)立懸架（主要用于前懸架）和麥弗遜式 獨(dú)立懸架。麥弗遜式懸架是目前前置驅(qū)動(dòng)轎車和某些輕型客車首選的較好的懸架結(jié)構(gòu)形式，例如國產(chǎn)桑塔納、高爾夫、奧迪 100 及富康等轎車； 不等長的雙橫臂式獨(dú)立懸架在轎車、輕型汽車的前輪上應(yīng)用較廣泛。 單斜臂式獨(dú)立懸架是介于單橫臂式和單縱臂式之間的一種懸架結(jié)構(gòu)形式，單斜臂繞與汽車縱軸線成一定夾角θ的軸線擺動(dòng)。通常這個(gè)角度小于 45 度適當(dāng)?shù)剡x擇夾角θ，可以調(diào)整輪距、車輪傾角、前束等，使之變化最小。具有車輪接地性能好，縱橫兩向承受外力的能力強(qiáng)的特點(diǎn)，從而可獲得良好的操縱穩(wěn)定性。單斜臂式獨(dú)立懸架兼有單橫臂和單縱臂式獨(dú)立懸架的優(yōu) 點(diǎn)。它自 20 世紀(jì) 60 年代問世以來多用在后輪驅(qū)動(dòng)的汽車的后懸架上。綜上所述我所設(shè)計(jì)的微型純電動(dòng)車的前懸架采用雙橫臂式懸架，而后懸架采用單斜臂式獨(dú)立懸架。 雙橫臂式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1．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 六種可能布置方案的主銷后傾角λ值隨車輪跳動(dòng)的曲線。圖中橫坐標(biāo)為λ值，縱坐標(biāo)為車輪接地中心的垂直位移量。各匹配方案中β β 2角度的取值見圖注，其正負(fù)號河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 27 按右手定則確定。 圖 1? 、 2? 的匹配 對 ? 的影響 為了提高汽車的制動(dòng)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(shí)后傾角增大；在彈簧拉伸時(shí)后傾角減小，用以造成制動(dòng)時(shí)因主銷后傾角變大而在控制臂支架上產(chǎn)生防止制動(dòng)前俯的力矩。 分析圖 ，第 第 5方案的λ變化規(guī)律為壓縮行程λ減小，拉伸行程λ增大，這與所希望的規(guī)律正好相反，因此不宜用在汽車前懸架 中；第3方案雖然主銷后傾角的變化最小，但其抗前俯的作用也小，所以現(xiàn)代汽車中也很少采用；第 6方案的主銷后傾角變化規(guī)律是比較好的，所以這三種方案在現(xiàn)代汽車中被廣泛采用。 2．橫向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案 比較圖 、 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(shè)計(jì)上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案。 圖 上下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案 河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 28 3．水平面內(nèi)上、下橫臂動(dòng)軸線的布置方案 上、下橫臂軸線在水平面內(nèi)的布置方案有三種，如圖 。 下橫臂軸 M— M和上橫臂軸 N— N與縱軸線的夾角，分別用 α 1和 α 2來表示，稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上、下橫臂軸的水平斜置角。一般規(guī)定，軸線前端遠(yuǎn)離汽車縱軸線的夾角為正，反之為負(fù)，與汽車縱軸線平行者，夾角為零。 圖 水平面內(nèi)上、下橫臂軸布置方案 為了使輪胎在遇到凸起路障時(shí)能夠使輪胎一面上跳，一面向后退讓，以減少傳到車身上的沖擊力，還為了便于布置發(fā)動(dòng)機(jī)，大多數(shù)前置發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的懸架下橫臂軸M— M的斜置角。，為正，而上橫臂軸 N— N的斜置角 α 2則有正值、零值和負(fù)值三種布置方案，如圖 a、 b、 c所示。上、下橫臂斜置角不同的組合方案，對車輪跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)的變化規(guī)律有很大影響。如車輪上跳、下橫臂斜置角 α l為正、上橫臂斜置角 α 2為負(fù)值或零值時(shí)，主銷后傾角隨車輪的上跳而增大。如組合方案為上、下橫臂斜置角 α α 2都為正值，如圖 ，則主銷后傾角隨車輪的上跳較少增加甚至減少 (當(dāng) α 1α 2時(shí) )。至于采取哪種方案為好，要和上、下橫臂在縱向平面內(nèi)的布置一起考慮。當(dāng)車輪上跳、主銷后傾角變大時(shí)．車身卜的懸架支承處會(huì)產(chǎn)生反力矩，有抑制制動(dòng)時(shí) 前俯的作用。但主銷后傾角變得太大時(shí)，會(huì)使支承處反力矩過人，同時(shí)使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對側(cè)向力十分敏感，易造成車輪擺振或轉(zhuǎn)向盤上力的變化。因此，希望轎車的主銷后傾角原始值為 1176。一 +2176。當(dāng)車輪上跳時(shí)，懸架每壓縮 lOmm，主銷后傾角變化范圍為 10′ 一 40′ 。 為了綜合 1上述要求，選擇恰當(dāng)?shù)目骨案┙?，國外已根?jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)制定出一套列線圖，如圖 。該圖由三組線圖組成：圖 (以重力加速度 g的百分?jǐn)?shù)表示 )，前輪上方車身下沉量 f1，與抗前俯率 η d的關(guān)系；圖 ，為下橫臂擺動(dòng)軸 線與水平線夾角β 1不相同時(shí)，主銷后傾角λ的變化；率 dλ／ df1，河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 29 與抗前俯率的關(guān)系；圖 ，主銷后傾角λ的變化率 dλ／ df1與上、下橫臂擺動(dòng)軸線夾角 (β 2— β 1)的關(guān)系。運(yùn)用此圖的步驟如下： 先根據(jù)設(shè)計(jì)的允許前俯角 (在 0． 5g時(shí)為 1176?！?3176。 )確定 f1，然后找到相應(yīng)的 η d，并在圖 1，求出主銷后傾角變化率 (推薦懸架每壓縮 lOmm時(shí)為 10′ 一40′ )． 如超出范圍，即重新選β 1，直至達(dá)到要求為止。接著可用圖 ，先選定球銷中心距，從圖 dλ／ df1值與初選的球銷中心距在圖上沿虛線所示的路線找到上、下橫臂的夾角 (β 2— β 1)，如布置上允許即認(rèn)為初選成功。此圖適用于軸距 2． 8～ 3． 2m，質(zhì)心高為 0． 58～ 0． 6m的轎車。 圖 選擇上、下橫臂橫線縱向傾角的線圖 4．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(dòng)時(shí)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(shè)計(jì)成上橫臂短、下橫臂長。這一方面是考慮到布置發(fā)動(dòng)機(jī)方仙。另一方面也是為了得到理想的懸架運(yùn)動(dòng)特性。 河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 30 圖 上、下橫臂長度之比 1l /2l 改變時(shí)懸架運(yùn)動(dòng)特性 圖 l1保持原車值不變，改變上橫臂長度 l2，使 l2／ l1，分別為， 0． 6， 0． 8， 1． 0， 1． 2時(shí)計(jì)算得到的懸架運(yùn)動(dòng)特性曲線。其中 Z— By(1/2輪距 )為車輪接地點(diǎn)在橫向平面內(nèi)隨車輪跳動(dòng)的特性曲線。由圖可以看出，當(dāng)上、下橫臂的長度之比為 0． 6時(shí)， By曲線變化最平緩； l2／ l1增大或減小時(shí)， By曲線的曲率都增加。圖中的 Z— δ 和 Z— γ分別為車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動(dòng)的特性曲線。當(dāng) l2／l1=1． 0時(shí)， δ 和γ均為直線并與橫坐標(biāo)垂直，這時(shí)， δ 和γ在懸架運(yùn)動(dòng)過程中保持定值。 設(shè)計(jì)汽車懸架時(shí)，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(yīng)選擇 l2／ l1在 0． 6附近；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(shí)應(yīng)選擇 l2／ l1在 。綜合以上分析，該懸架的 l2／ l1應(yīng)在 0． 6～ 1． 0范圍內(nèi)。美國克萊斯勒和通用汽車分司分別認(rèn)為，上、下擺臂長度之比取 0． 7和 0． 66為最佳。根據(jù)我國轎車設(shè) 計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，在初選尺寸時(shí) , l2／ l1l取 0． 65為宜。 微型純電動(dòng)車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)力的動(dòng)力作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。在設(shè)計(jì)微型電動(dòng)車時(shí)為求其結(jié)構(gòu)簡單操縱輕便減少整車質(zhì)量故我在設(shè)計(jì)微型純電動(dòng)車時(shí)采用簡單的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 河北工業(yè)大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 31 圖 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分 組成。 工作原理：當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，通過轉(zhuǎn)向軸及轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)副，使轉(zhuǎn)向搖臂前后擺動(dòng)，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂使左轉(zhuǎn)向節(jié)及裝在其上的轉(zhuǎn)向輪繞主銷偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，由左梯形臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿及右梯形臂使右轉(zhuǎn)向節(jié)隨之同向偏轉(zhuǎn)。 目前國內(nèi)外生產(chǎn)的許