【正文】 。以內。左右， 為了盡量減少車 輪相對車身跳動時的外傾角的變化，希望在常見車輪跳動范圍內，其變化量在177。 圖 31 主銷內傾角與車輪外傾角 前輪外傾角α是通過車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂線之間的夾角，如圖 31所示。本文采用的主銷內傾何建勛： 雙橫臂獨立懸架設計 12 角為 8176。而現代汽車這兩個參數的數值變化很大，研究表明，主銷偏移距為零或少量的負值是可取的。取值范圍 6～ 8176。主銷內傾角的作用能使前輪自動回正、轉向操縱輕便和減小作用在轉向盤上的沖擊力。 簧載質量的確定 按照本次設計汽車的參數知：汽車總質量為 1430kg， 參照《汽車設計》 劉惟信主編 簧載質量取 82% ，約為 ，前軸約占總質量的45%~50%，本設計中取 48%約 563千克。 下表是國外一些轎車的上 下臂長及球銷距的尺寸： 表 31 國外轎車獨立懸架的一些參數 車牌名 上臂長 A， mm 下臂長 C， mm 球銷距 B， mm CA BA 奔馳 600(西德 ) 伏爾加 (蘇 ) 雷諾 (法 ) 王子 (日 ) 伏克斯豪爾 (英 ) 雪佛蘭 (美 ) 330 200 215 245 250 190 479 445 350 305 380 330 256 250 200 200 200 215 由同類汽車類比，此處取 l1=326mm， l2=212mm。美國克萊斯勒和通用汽車公司分別認為，上下橫臂長度之比取 。這一方面考慮到布置發(fā)動機方便，另一方面也是為了得到理想的懸架特性。 上下橫臂長度的確定 雙橫臂式獨立懸架的上、下臂長度對車輪上、下跳動時前輪的定位參數影響很大。 華東交通大學畢業(yè)設計 11 靜撓度和動撓度增大后，車輪垂直位移增大，對行駛穩(wěn)定性不利。 降低懸架系統的振動頻率和增大懸架的靜撓度可以提高汽車行駛的平順性，但需要說明的是，增 大懸架的靜撓度會帶來一些新的矛盾，主要有以下幾點： 靜撓度增大后，為使汽車不經常碰撞緩沖塊，就要求相應地增加動撓度，這就勢必抬高車架上各總成的高度，提高汽車的重心，同時，在汽車振動時和載荷增減時，汽車高度將會顯著的變化，這些都對汽車行駛穩(wěn)定性產生不利影響。此處取 fc2= fc1=139mm。在選擇前、后懸架的靜撓度時，應當使之接近，并希望后懸架的靜撓度比前懸架的靜撓度小些，這有利于防止車身產生較大的縱向角振動。 對 乘用車，一般前懸架要求偏頻為 1～ ，后懸架為 ～ ，且汽車的級別越高，則 n越小。 將式 32代入式 31得 n=cf5 (33) 由上式可知， 懸架的靜撓度直接影響車身振動的偏頻。因此，前后部分的車身的固有頻率為： n= ?21 mc (31) 此處 c為懸架的剛度 (N/cm)； m為簧上質量 (kg)。汽車前后懸架與其簧載質量組成的振動系統的固有頻率是影響汽車行駛平順性的主要參數之一。主銷后傾角在運動中保持不變可以使汽車在制動時保持適當的抗前俯率，另外也可避免前輪擺振及減小轉向盤上的變化。主要結構如 圖 24 圖 24 雙橫臂 螺旋 彈簧獨立懸架 該懸架 上下橫臂均采用 V型 結構，這樣便于前置發(fā)動機 的安裝及車身的布置。同一種彈性元件又可以與不同的導向機構組合成非獨立懸架和獨立懸架。選用不同的彈性元件可以具有不同的懸架結 構形式。 彈性元件的特定分析比較 懸架的彈性元件的種類繁多，如鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧 (空氣彈簧、油氣彈簧 )、橡膠彈簧等 ， 在此不作一一介紹 。 多桿式獨立懸架 獨立懸架中多采用螺旋彈簧，因而對于側向力，垂直力以及縱向力需加設導向裝置即采用桿件來承受和傳遞這些力。其擺臂繞與汽車縱軸 線具有一定交角的軸線擺動，選擇合適的交角可以滿足汽車操縱穩(wěn)定性要求。以上問題可通過調整桿系設計布置合理得到解決。內側空間大，有利于發(fā)動機布置，并降低車子的重心?；鶖[臂式懸架將減振器作為引導車輪跳動的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。 滑柱擺臂式獨立懸架 (麥弗遜式或叫支柱式等 ) 這種懸架目前在轎車中采用很多。但由于橫向剛度低，易產生擺頭現象。雙縱臂式獨立懸何建勛： 雙橫臂獨立懸架設計 8 架的 兩個擺臂長度相等。當車輪跳動時，車輪傾角和輪距保持不變，軸距有明顯變化。這種結構有利于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定性。當汽車車輪上下運動時，上臂比下臂運動弧度小。 V形臂的上下 2個 V形擺臂以一定的距離，分別安裝在車輪上，另一端安裝在車架上。這種獨立懸架被廣泛應用在轎車前輪上。 雙橫臂獨立懸架 如圖 21所示為雙橫臂式獨立懸架。按彈性元件采用不同分為：螺旋彈簧式，鋼板彈簧式，扭桿彈簧式，氣體彈簧式。 華東交通大學畢業(yè)設計 7 第二章 獨立懸架及彈性元件的結構形式與分析 獨立懸架的結構型式與分析 根據導向機構不同的結構特點，獨立懸架可分為：雙橫臂，單橫臂，縱臂式，單斜臂，多桿式及滑柱 (桿 )連桿 (擺臂 )式等等。 何建勛： 雙橫臂獨立懸架設計 6 此外，懸架對汽車的通過性、燃料經濟性等都有很大影響。通常在車輪跳動全行程范圍內，其車輪外傾角的變化不大 于 1～ 3度。 在雙橫臂懸架中，往往是外傾角隨彈簧壓縮行程的增大而減小，這種變化與車身側傾引起的外傾角變化相反，產生過多轉向趨勢，所以盡量減少車輪跳動引起的外傾角變化。 汽車的側傾 包括汽車車廂的側傾中心的高度、懸架的側傾角剛度 (懸架的線剛度和懸架的側傾角剛度 )、車廂的側傾角剛度。例如，在前懸架中采用雙橫臂式、縱置臂式或滑柱擺臂式等獨立懸架，而后懸架中采用非獨立懸架或單橫臂式獨立懸架，就是一種能滿足上述要求，比較滿意的比配方案。而單橫臂式導向機構的懸架則使車輪的傾斜方向與側向慣性力方向相反，故側偏角減小。側偏角的大小，不僅與側向力的大小、輪胎的機械特性及法向載荷等有 關，而且還與懸架導向機構的型式有關。 懸架導向機構對車輪側偏角 (偏離角 )影響 從《汽車理論》得知，汽車應具有不足轉向性，即前輪側偏角大于后輪側偏角 (一般希望在向心加速度為 時，前輪側偏角減去后輪側偏角 =1～ 3176。 懸架對汽車行駛穩(wěn)定性 的影響 與平順性相比，操縱穩(wěn)定性的評價指標要復雜得多，包括穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)轉向特性及保持直線行駛的能力。 為了獲得良好的平順性和操縱性，非懸掛質量應當盡量小，可以減少高頻共振區(qū)車身振動加速度和減少車輪離開地面的幾率。而采用其他內摩擦很小的彈性元件 (如螺旋彈簧、扭桿彈簧等 )的懸架，則需用減振器使自 由振動衰減，以提高汽車行駛平順性。對于各種懸架結構，以鋼板彈簧懸架系統中的干摩擦最大，鋼板彈簧葉片數目越多，摩擦越大。 在懸架系統中，引起振動衰減的阻尼來源很多。 懸架系統中的阻尼對汽車行駛平順性的影響 當汽車懸架僅有彈性元件而無摩擦或減振裝置時，汽車懸掛質量的振動將會延續(xù)很長時間，因此，懸架中一定要有減振的阻尼力，對于選定的懸架剛度，只有恰當的阻尼力才能發(fā)揮懸架的緩沖減振作用。 為了同時滿足 在設計載荷位置附近的低剛度和有限的工作行程的要求，懸架必須設計成有非線性的彈性特性。 f)的關系曲線稱為懸架的彈性特性。 因為 G/C=f(f——重量 G作用下的懸架的靜撓度， mm)，則 n= ?21fgHz (12) 從式 (11)和 (122)看出，車身振動的固有頻率 n，由簧載重量 G、懸架剛度 c或懸架靜撓度 f決定。 何建勛： 雙橫臂獨立懸架設計 4 因此，在設計汽車或進行實驗分析時，除車身振動固有頻率外，還應以車身振動加速度作為行駛平順性的評價指標。 目前常用汽車車身振動的固有頻率 (低頻 )和振動加速度來評價汽車的行駛平順性。 懸架對汽車性能的影響 懸架對汽車行駛平順性的影響 懸架設計的主要目的之一是保證汽車具有良好的行駛平順性，良好的汽車行駛平順性不僅能保證乘員的舒適與所運貨物的完整無損，而且還可以提高汽車的運輸生產率，降低燃料消耗，延長零件使用壽命和提高零件的工作可靠性等。 非 懸掛質量盡量小。 側傾中心及縱傾中心恰當，汽車具有抗 側傾能力，汽車制動和加速時。 合理設計導向機構，以確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩的可靠傳遞，保證車輪 跳動時車輪定位參數的變化不會過大，并且能滿足汽車具有良好的操縱 穩(wěn)定性的要求。因而在設計懸架必須考慮以下幾個方面的要求。 1. 1 懸架設計的要求 如前所述，汽車懸架和懸掛質量、非懸掛質量構成一個振動系統，該振動系統的特性很大程度上決定了汽車的行駛平順性，并進一步影響了汽車的 行駛 車速、燃油經濟性，該振動系統也決定了汽車承載系和行駛系許多部件的動載，并進而影響到這些部件的使用壽命。按照作用原理分為被動懸架、主動懸架介于二者之間的半主動懸架。 當左邊車輪駛過凸起時，會直接影響另一側車輪。在有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。此外，懸架中確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對于車架或車身的位移特性的連接裝置統稱為導向機構。采用彈性連接后，汽車可以看作是由懸掛質量 (即簧載質量 )、非懸掛質量 (非簧載質量 )和彈簧 (彈性元件 )組成的振動系統，承載來自不平路面、空氣動力及傳動系、發(fā)動機的激勵。 懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架 (或車身 )之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時所產生的沖擊，衰減由此引起的承載系統的振動，以保證汽車的行駛平順性。等長雙橫臂懸架在其車輪上下跳動時，雖然可以保持主銷的傾角和車輪外傾角不變，但是輪距變化大，導致輪胎的磨損嚴重，現在已經很少采用；不等長雙橫臂獨立懸架只要合理的選擇結構參數和適當地布置，就可以將輪距和前輪的定位參數變化限制在一定的范圍之內，保證 良好的行駛穩(wěn)定性，故這種形式的獨立懸架在現代高級轎車中得到了廣泛的應用。在本田奧德賽、雅閣前懸、奔騰前懸、 馬自達六前懸 和瑞風商務車前懸 上均使用了這種懸架。 其中獨立懸架又分為多種類型，主要包括：單橫臂式獨立懸架、雙橫臂式獨立懸架、單縱臂式獨立懸架、雙縱臂式獨立懸架、燭式懸架、麥弗遜 式懸架、單斜臂式獨立懸架以及近些年來剛推出的多連桿式獨立懸架；高檔車上有的還應用了主動懸架。利用減 振 器的阻尼的作用，使汽車的振動振幅連續(xù)減小，直至振動停止。 汽車在不平的路面上行駛，由于懸架的彈性作用，使汽車發(fā)生垂直振動。前后懸架頻率匹配應合理；對轎車，要求前懸架的固有頻率低于后懸架的固有頻率，還要盡量避免懸架碰到車身 (或車架 )。 懸架對汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性都具有重要的影響。汽車工 業(yè)發(fā)展到現在已有百年歷史，人們利用各種先進的手段對其進行了理論分析和實踐驗證。汽車的懸架系統對以上三種性能有著最直接、最重要的影響。 Coil spring。 關鍵詞 : 汽車 ； 雙橫臂獨立懸架 ； 螺旋彈簧 ； 減 振 器 何建勛： 雙橫臂獨立懸架設計 II The design of doublewishbone independent suspension Abstract Double wishbonetype independent suspension, of which the wheels swing in a horizontal plane in the car, an independent suspension that has been widely used in cars on the front. Double wishbonetype independent suspension in accordance with the upper and lower arm length, etc. are also divided into equal length double wishbone and a long range twotype double wishbone suspension. Such as long double wishbone suspension in the wheel up and down beat, the kingpin inclination to maintain the same, but changes in Tread large (with a single arm is similar), resulting in severe tire wear, is now seldom used. The length double wishbone suspension, as long as the appropriate choice, to optimize the length of upper and lower arm, and a reasonable layout, you can make Tread and the front wh