【正文】 )式中， B——為車輪輪距由此可得= (63)由于連接點(diǎn)處橡膠件的變形，穩(wěn)定桿的側(cè)傾角會(huì)較小15%~30%當(dāng)穩(wěn)定桿兩端受到大小相等、方向相反的垂直力P作用時(shí)（參加圖62），其端點(diǎn)的位移f可用材料力學(xué)的辦法求出，具體為：f= (64)式中，E——材料的彈性模量，E=MPaI——穩(wěn)定桿的截面慣性矩，I=d——穩(wěn)定桿的直徑，mmP——端點(diǎn)作用力，Nf——端點(diǎn)位移，mm其余各量意義參見圖62，由式(64)可知橫向穩(wěn)定桿的角剛度==3EI/2 (65)當(dāng)角剛度給定時(shí)，由此可得出穩(wěn)定桿直徑dd= (66)一般情況下，如圖62所示的橫向穩(wěn)定桿的最大應(yīng)力發(fā)生在截面B的內(nèi)側(cè)（其原理與螺旋彈簧內(nèi)側(cè)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力大于外側(cè)類似），其大小與B處的圓角半徑R有關(guān),因?yàn)镽決定了此處的曲度系數(shù)。橫向穩(wěn)定桿安裝示意圖如圖61 。此時(shí)外側(cè)懸掛收縮，內(nèi)測懸掛舒張，那么橫向穩(wěn)定桿就會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定的彈力，阻止車輛側(cè)傾[17]。第6章 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì)第6章 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 概述橫向穩(wěn)定桿是一根擁有一定剛度的扭桿彈簧，它和左右懸掛的下托臂或減震器滑柱相連。減振器型式及其他尺寸見圖53和表3和表4，減振器形式選擇CG型，基長選l=70mm，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，活塞行程取S=175mm，貯油桶外徑=（），取=30mm，壁厚取2mm，防塵罩外徑取40mm。所以筒式減振器工作直徑可取D=20mm，壁厚取1mm。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度。本課題中懸架的布置簡圖如圖52，由圖可得，阻尼系數(shù)計(jì)算公式： (54)式中，=，=，==，cos=cos53 懸架布置簡圖 最大卸荷力計(jì)算要求減振器最大卸荷力，首先就要求卸荷速度。 減振器的阻尼系數(shù)選擇減振器的阻尼系數(shù)不僅與非簧載質(zhì)量和懸架剛度有關(guān)，還與相對(duì)阻系數(shù)有關(guān)。 相對(duì)阻尼系數(shù)的選擇在選擇相對(duì)阻尼系數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮到取得過大，雖然能使振動(dòng)迅速衰減，但會(huì)把較大的不平路面的沖擊力傳到車身；另一方面，取得過小又會(huì)使振動(dòng)衰減慢，不利于行駛平順性。 減振器性能參數(shù)選擇減振器的性能參數(shù)主要有兩個(gè)：相對(duì)阻尼系數(shù)和阻尼系數(shù)δ 。為了提供溫度升高后油液膨脹的空間，減振器的油液不能加得太滿，但一般在補(bǔ)償腔中油液高度應(yīng)達(dá)到缸筒長度的一半，以防止低溫或減振器傾斜的情況下，在極限伸張位置時(shí)空氣經(jīng)油封7進(jìn)入補(bǔ)償腔甚至經(jīng)閥Ⅲ吸入工作腔，造成油液乳化，影響減振器的工作性能。減振器工作過程中產(chǎn)生的熱量靠貯油缸筒3散發(fā)。車輪向上跳動(dòng)即懸架壓縮時(shí)，活塞1向下運(yùn)動(dòng)，油液通過閥Ⅱ進(jìn)入工作腔上腔，但是由于活塞桿9占據(jù)了一部分體積，必須有部分油液流經(jīng)閥Ⅳ進(jìn)入補(bǔ)償腔C。根據(jù)它們不同的工作要求，各閥系設(shè)計(jì)計(jì)算和裝配都有所不同。在減振器中，流通閥和補(bǔ)償閥是一般的單向閥，其彈簧很弱。由于汽車行駛的路面狀況不同，所用的減震器要求也會(huì)有所不同。通常為了保證伸張過程內(nèi)產(chǎn)生的阻尼力比壓縮行程內(nèi)產(chǎn)生的阻尼力大得多，所以伸張閥彈簧剛度和預(yù)緊力比壓縮閥大；在同樣油壓力作用下，伸張閥及相應(yīng)的通?？p隙的同道截面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)的通常縫隙的通常截面積總和。又可以分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種[14]。圖51 含減振器的懸架簡圖根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。減震器的阻尼力主要是由油液流經(jīng)節(jié)流小孔、縫隙的節(jié)流壓力差產(chǎn)生的，他能有有的衰減簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提高車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。減震器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。圖42 螺旋彈簧catia三維圖 本章小結(jié)綜上所述，彈簧各項(xiàng)參數(shù)確定如下：彈簧鋼絲直徑d=10mm，彈簧外徑D=110mm，彈簧有效工作圈數(shù)i=7,彈簧總?cè)?shù)=9，彈簧自由高度=355mm，彈簧節(jié)距t=43mm ，螺旋彈簧在catia中的三維模型如圖42。/πd3=8PCK39。即彈簧自由高度： (43)取=355mm式中，——工作長度，取200mm ——靜撓度 彈簧節(jié)距確定根據(jù)彈簧設(shè)計(jì)長度、彈簧實(shí)際有效圈數(shù)i和安裝圈數(shù)，以及彈簧絲徑d，可確定彈簧節(jié)距t的大小，即 (44) 表面剪切應(yīng)力校核彈簧在壓縮時(shí)其工作方式與扭桿類似，都是靠材料的剪切變形吸收能量，彈簧鋼絲表面的剪應(yīng)力為： (45)式中， C——彈簧指數(shù)（旋繞比）， ——曲度系數(shù)，為考慮簧圈曲率對(duì)強(qiáng)度影響的系數(shù)， P——彈簧軸向載荷已知=90，d=10mm，可以算出彈簧指數(shù)C和曲度系數(shù)： =9/10=9 K39。由圖知： ， ， ==α圖41 燭式主銷軸懸布置簡圖 彈簧剛度計(jì)算由于彈簧與主銷軸并聯(lián)，在忽略車輪外傾角的前提下，其所受軸向載荷可計(jì)算如下：P=mg=2075N螺旋彈簧在軸向載荷下的變形：f= (41) 鋼絲直徑計(jì)算根據(jù)公式可推出 (42)式中，i——彈簧有效工作圈數(shù)，先取7 G——彈簧材料的剪切彈性模量，取Mpa ——彈簧中徑，取90mm代入計(jì)算得：d=確定鋼絲直徑d=10mm，彈簧外徑D=110mm，彈簧安裝圈數(shù)取=9。圖41 主銷及彈簧布置圖 螺旋彈簧參數(shù)確定 主銷傾斜角計(jì)算由于存在懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的關(guān)系，懸架剛度C與彈簧剛度是不相等的，其區(qū)別在于懸架剛度C是指車輪處單位撓度所需的力；而彈簧剛度僅指彈簧本身單位撓度所需的力。本章螺旋彈簧參數(shù)的確定，首先應(yīng)確定螺旋彈簧的剛度，懸架彈簧剛度設(shè)計(jì)、分配確定之后，應(yīng)對(duì)常用螺旋彈簧的直徑、絲徑、圈數(shù)和長度進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，對(duì)材料進(jìn)行選擇，并最終進(jìn)行校核。螺旋彈簧在懸架布置中可在彈簧內(nèi)部安裝減振器、行程限位器或?qū)蛑菇Y(jié)構(gòu)緊湊。取，則 符合要求 本章小結(jié)經(jīng)計(jì)算，確定汽車后懸架剛度C=。偏頻越小，則汽車的平順性越好，一般對(duì)于采用鋼制彈簧的轎車，（6080次/min），（7090次/min），非常接近人體步行時(shí)的自然頻率[9]。在滿載載荷下可以確定車輪上、下跳行程，兩者之和稱為車輪行程[8]。如圖32所示，在任一載荷狀態(tài)下，該點(diǎn)曲線的切線斜率，就是該載荷下的懸架剛度。(4)；乘坐人數(shù)：5人； (5) 最高車速：100km/h。主銷內(nèi)傾角， 主銷后傾角，車輪外傾角。本次設(shè)計(jì)的緩沖塊也采用多孔聚氨酯作為材料。這種材料起泡時(shí)就形成了致密的耐磨外層，他保護(hù)內(nèi)部的發(fā)泡部分不受損傷。許多汽車裝用多孔聚氨脂制成的幾種形狀的緩沖塊，它兼起輔助彈性元件的作用。所以懸架設(shè)計(jì)最后一步就是設(shè)計(jì)橫向穩(wěn)定桿。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)揮作用。 橫向穩(wěn)定桿作用近代汽車的懸架一般都很軟，在高速行駛中轉(zhuǎn)向時(shí)，車身會(huì)產(chǎn)生很大的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。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)化為熱能，而被油液和減振器殼體所吸收，然后散到大氣中。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的，汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器。 減震器設(shè)計(jì)參數(shù)確定減振元件主要起減振作用。除了板彈簧自身有減振作用外，配備其它種類彈性元件的懸架必須配備減振元件，使已經(jīng)發(fā)生振動(dòng)的汽車盡快靜止。使人不會(huì)造成傷害及不舒服的感覺；對(duì)貨物可減少其被破壞的可能性。而由于燭式懸架除兼具獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)外，還具有主銷定位角不變的優(yōu)點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)方案確定為燭式懸架。 懸架設(shè)計(jì)方案確定 懸架類型選擇本課題研究的是四輪轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車后懸架設(shè)計(jì)，各個(gè)車輪之間的相互影響要盡可能的小，并且設(shè)計(jì)要考慮經(jīng)濟(jì)因素，所以選擇獨(dú)立懸架。為滿足汽車稍有不足轉(zhuǎn)向特性的要求，應(yīng)使汽車前軸的輪胎側(cè)偏角略大于后軸的輪胎側(cè)偏角。貨車車身側(cè)傾角不超過6176。4176。 側(cè)傾角剛度側(cè)傾角剛度過小而側(cè)傾角過大的汽車，乘員缺乏舒適感和安全感。懸架的側(cè)傾角剛度應(yīng)保證汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)車身側(cè)傾不致過大, 使乘客感到安全、穩(wěn)定, 還應(yīng)使駕駛員具有良好的路感, 確保安全、高速行駛。 懸架側(cè)傾剛度在側(cè)傾角不大的條件下, 車身傾斜單位角度所必需的側(cè)傾力矩稱為側(cè)傾角剛度。 懸架垂直剛度懸架垂直剛度既是影響操縱穩(wěn)定性又是影響舒適性的重要參數(shù), 對(duì)振動(dòng)頻率起作用。因此常常需要在前軸增加橫向穩(wěn)定桿以提高前軸的側(cè)傾剛度， 對(duì)縱向側(cè)傾中心提供抗制動(dòng)點(diǎn)頭的能力。理論上要求側(cè)傾軸線盡量高并且和地面平行， 以減弱車身的側(cè)傾趨勢， 并且盡量使側(cè)傾時(shí)前后軸荷轉(zhuǎn)移相近，以保證汽車的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。通常在40mm 的跳動(dòng)范圍內(nèi)。前懸架上跳時(shí)前輪前束值的變化范圍小，下落時(shí)前束變大，后懸架則要求相反，這使得懸架具有不足轉(zhuǎn)向特性，有利于改善汽車的操縱性能。車輪前束可以彌補(bǔ)外傾角帶來的不利影響，減少輪胎的磨損。 前束角變化的較理想設(shè)計(jì)特性值是：前輪上跳時(shí)，為零至負(fù)前束，后輪上跳時(shí)，正前束。前束的正負(fù)與汽車的驅(qū)動(dòng)形式有關(guān)，在后輪驅(qū)動(dòng)的汽車中，一般采用一定的正前束，以抵消在縱向力作用下的負(fù)前束變化；而在前輪驅(qū)動(dòng)的汽車中，取一定的負(fù)前束，以使汽車在行駛時(shí)保持車輪直線運(yùn)動(dòng)，減少輪胎磨損和滾動(dòng)阻力。前束角的變化，也即汽車懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的垂直運(yùn)動(dòng)和側(cè)傾運(yùn)動(dòng)干涉，不僅影響車輪的擺振和磨損，還直接影響汽車的轉(zhuǎn)向特性。主銷內(nèi)傾角要求具有隨車輪上跳而減小， 隨車輪下落而增加的趨勢， 以利于汽車的操縱穩(wěn)定性。當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，若主銷內(nèi)傾角變化較大，將會(huì)轉(zhuǎn)向沉重，加速輪胎磨損。內(nèi)傾回正力矩的增大提高了回正性的因素，但是由于主銷摩擦力矩與滾動(dòng)阻力矩的增大作用大大超過了回正力矩增大的作用，因而不但沒有改善回正性，反而使回正性明顯惡化，因此一般將主銷偏移距設(shè)計(jì)得比較小或?yàn)樨?fù)值。所以，為了保證低速行駛時(shí)的回正力矩就需要設(shè)置主銷內(nèi)傾角。主銷內(nèi)傾角的變化，影響了車輪繞主銷的回正力矩，主要在低速時(shí)其回正作用使車輪喪失車輪自動(dòng)定位、保持直線行駛的能力，影響了轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性。但是偏置量也不宜過小，即內(nèi)傾角不宜過大，否則轉(zhuǎn)向時(shí)，車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)過程中，輪胎與路面間將產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，因而增加了輪胎與路面間的摩擦阻力。主銷的內(nèi)傾使得主銷軸線與路面的交點(diǎn)到車輪中心平面與地面交線的距離稱為主銷偏置量。因此，一般希望車輪每跳動(dòng)10mm 時(shí)。同時(shí)為保證制動(dòng)時(shí)后傾角不過小，希望它隨車輪上跳而增加。主銷后傾角和后傾拖距的設(shè)計(jì)應(yīng)保證汽車具有合適的回正力矩，使汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。主銷后傾角的變化，改變了“后傾拖距”，從而影響了車輪的回正力矩，同時(shí)使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)側(cè)向力特別敏感，容易造成車輪擺振或方向盤上力的變化，影響操縱穩(wěn)定性。該力矩產(chǎn)生一個(gè)與側(cè)偏角相似的附加轉(zhuǎn)向角,它與側(cè)向力成正比,使汽車處于不足轉(zhuǎn)向,有利于改善汽車的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向性。,一般希望后傾角隨著車輪的上跳而增加, 以增加高速行駛穩(wěn)定性。；前置后驅(qū)動(dòng)車3176。但是回正力矩不宜過大, 否則在轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此力矩, 駕駛員必須在方向盤上施加較大的力(方向盤發(fā)沉), 因此主銷后傾角不宜過大, 一般認(rèn)為前置前驅(qū)動(dòng)車0176。主銷后傾角與主銷相對(duì)輪心的偏置距一起, 應(yīng)保證足夠的側(cè)向力回正力矩, 以利于汽車直線行駛。一般不希望后傾角在車輪上下運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)大的變化，以免在載荷變化時(shí)出現(xiàn)回正力矩過大或過小的現(xiàn)象 使操縱性能惡化。減小后傾角則轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性降低,但是轉(zhuǎn)向時(shí)力量會(huì)變輕,不利于車輛的自動(dòng)回正。當(dāng)行駛中的汽車遇到外力產(chǎn)生偏離時(shí),后傾角產(chǎn)生回正力矩使車輪自動(dòng)回復(fù)到原來位置。 主銷后傾角主銷后傾角是指在車身側(cè)視圖主銷軸與垂直軸的夾角，正的主銷后傾角是指主銷頂部向后傾的角度。為保證輪胎的側(cè)偏性能，懸架設(shè)計(jì)要求上跳時(shí)外傾角向負(fù)值變化，下落時(shí)向正值變化。車輪外傾角的變化與懸架的形式有關(guān),車輪外傾角的設(shè)置影響到汽車的轉(zhuǎn)向操作性能和直線行駛穩(wěn)定性能。另外，路面對(duì)車輪的垂直反力沿輪轂的軸向分力將使輪轂壓向外端的小軸承，加重了外端小軸承及輪轂緊固螺母的負(fù)荷，降低它們的壽命。 車輪外傾角前輪外傾角分零外傾角、正外傾角、負(fù)外傾角。 懸架設(shè)計(jì)主要參數(shù) 懸架主要參數(shù)懸架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的參數(shù)種類很多，除了車輪定位參數(shù)車輪外傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、車輪前束角外，還有主銷偏移距、側(cè)傾中心高度、側(cè)傾轉(zhuǎn)向、側(cè)傾剛度、車輪側(cè)向滑移量、懸架垂直剛度、懸架側(cè)傾剛度、制動(dòng)時(shí)抗點(diǎn)頭與加速時(shí)抗上仰、側(cè)傾角剛度、側(cè)傾外傾系數(shù)、側(cè)傾后傾系數(shù)、側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)、車輪轉(zhuǎn)角、主簧剛度、橫向穩(wěn)定桿剛度與阻尼等。5）獨(dú)立懸架還可以保證汽車在不平道路上行駛時(shí)，所有車輪河路面包保持良好的接觸，從而增大驅(qū)動(dòng)力。3）采用斷開式車橋，發(fā)動(dòng)機(jī)總成的位置和重心可以降低和前移，是汽車重心下降，提高汽車行駛穩(wěn)定性；同時(shí)基于車輪較大的上下跳動(dòng)空間，因而可以將懸架的剛度設(shè)計(jì)得較小，使車身振動(dòng)頻率降低，以改善行駛平順性。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)的車輪可以各自獨(dú)立的與車架或車身彈性地連接，它具有以下等優(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。圖21 非獨(dú)立懸架圖22 獨(dú)立懸架 非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架比較非獨(dú)立懸架特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，但其質(zhì)量較大，兩側(cè)車輪跳動(dòng)相互影響較大，因此被廣泛應(yīng)用于貨車的前、后懸架中，在轎車中非獨(dú)立懸架很少使用，一般只用作后懸架。由于該種懸架一側(cè)的車輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，另一側(cè)車輪必定同時(shí)發(fā)生擺動(dòng)，稱其為非獨(dú)立懸架。主動(dòng)懸架的剛度和阻尼可以通過電子控制技術(shù)調(diào)節(jié)，因而具有更好的行駛平順性和操縱未定性，但由于其采用電控技術(shù)，成本比較高，本課題研究的是經(jīng)濟(jì)型微型電動(dòng)車，所以這