【正文】 車的軸荷分配范圍 懸架剛度：cWc fFfFC ?? 滿載 = mmN / * ? 。 其試 驗(yàn)載 荷 5022?F ， ? ? Mpap 740?? ，? ? Mpa1569?? 。 例如麥弗遜獨(dú)立懸架的懸架剛度 C 的計(jì)算方法：如下圖所示。高度 580mm 。 β=176。 G——彈簧材料的剪切彈性模量，取 ? Mpa。 代入計(jì)算得： d= 確定鋼絲直 徑 d=12mm ，彈簧外徑 D=122mm ，彈簧有效工作圈數(shù) n=8； 彈簧校核 （ 1）彈簧剛度校核 彈簧剛度的計(jì)算公式為：iDGdC m341 8? 代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得彈簧剛度 SC 為： 81101101108 410341 ????? ???? iDGdC mN/mm 所以彈簧選擇符合剛度要求。339。K —— 曲 度 系 數(shù) ， 為 考 慮 簧 圈 曲 率 對(duì) 強(qiáng) 度 影 響 的 系 數(shù) ；CCCK 6 1 1439。 已知 mD =110mm ， d=12mm ， 可以算出彈簧指數(shù) C 和曲度系數(shù) 39。 ???? ??????? CCCK P= 2 3 314c o 4 0 ???? N； 則彈 簧表面的剪切應(yīng) 19 力： ? ? 23239。 ??? ?????? ?dP C Kd KPD m ???Mpa [η]=[ζ]=1569Mpa，因?yàn)?η[η]，所以彈簧滿足要求。 減震 器結(jié)構(gòu)類型的選擇 減震 器的功能是吸收懸架垂直振動(dòng)的能量，并轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，使振動(dòng)迅速衰減。其作用原理是，當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減震器中的活塞在缸筒內(nèi)業(yè)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，于是減震器殼體內(nèi)的油液反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過(guò)另一些狹小的孔隙流入另一個(gè)內(nèi)腔。 減震器大體上可以分為兩大類，即摩擦式減震器和液力減震 器。由于庫(kù)侖摩擦力隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的提高而減小，并且很易受油、水等的影響，無(wú)法滿 足平順性的要求，因此雖然 具有質(zhì)量小、造價(jià)低、易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)代汽車上已不再采用這類減震器。與筒式液力減震器相比，搖臂式減震 器的活塞行程要短得多，因此其工作油壓可高達(dá) 7530MPa，而筒式只有 。筒式減震 器最常用的三種結(jié)構(gòu)型式包括 :雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式。其中 A 為工作腔， C 為補(bǔ)償腔，兩腔之間通過(guò)閥系連通，當(dāng)汽車車輪上下跳動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)活塞1 在工作腔 A 中上下移動(dòng)，迫使減震 器液流過(guò)相應(yīng)閥體上的阻尼孔，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?。?dāng)車輪向下跳動(dòng)即懸架伸張時(shí)，活塞 1 向上運(yùn)動(dòng)，工作腔 A 中的壓力升高，油液經(jīng)閥 Ⅰ 流入下腔，提供大部分伸張阻尼力，還有一部分油液經(jīng)過(guò)活塞桿與導(dǎo)向座間的縫隙由回流孔 6 進(jìn)人補(bǔ)償腔，同樣由于活塞桿所占據(jù)的體 20 積， 當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，必定有部分油液經(jīng)閥 Ⅲ 流入工作腔下腔。減 震 器的工作溫度可高達(dá) 120 攝氏度，有時(shí)甚至可達(dá) 200 攝氏度 。 圖 減震 器工作原理圖 1活塞； 2工作缸筒； 3貯油缸筒； 4底閥座； 5導(dǎo)向座； 6回流孔活塞桿； 7油封； 8防塵罩； 9活塞桿 減震 器的特性可用圖 示 圖和阻尼力 速度曲線描述。一般而言，當(dāng)油液流經(jīng)某一給定的通道時(shí)，其壓力損失由兩部分構(gòu)成。其二為進(jìn)入和離開(kāi)通道時(shí)的動(dòng)能損失，其數(shù)值也與流速近似成正比，但主要受油液密度而不是粘性的影響。不論是哪種情形，其阻力都大致與速度的平方成正比，如圖 圖中曲線 A 所示為在某一給定的 A 通道下阻尼力 F 與液流速度 v的關(guān)系，若與通道A 并聯(lián)一個(gè)直徑更 /大的通道 B，則總的特性將如圖中曲線 A+B 所示。恰當(dāng)選擇 A,B 的孔徑和閥的逐漸開(kāi)啟量，可以獲得任何給定的特性曲線。通常情況下，當(dāng)減震 器活塞相對(duì)于缸筒的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到0. lm/s 時(shí)閥就開(kāi)始打開(kāi)，完全打開(kāi)則需要運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到數(shù)米每秒。第一種為斜率遞增型的，第二種為等斜率的 (線性的 )，第三種為斜率遞減型的。根據(jù)汽車的型式、道路條件和使用要求，可以選擇恰當(dāng)?shù)淖枘崃μ匦浴? 圖 典型的減震 器特性曲線 圖 減震 器斜置時(shí)計(jì)算傳遞比示意圖 單筒充氣式液力減震 器 單筒充氣式減震 器的工作原理如圖（ 13）所示。當(dāng)車輪下落即懸架 22 伸張 時(shí)，活塞桿 8 帶動(dòng)活塞 5 下移，壓迫油液經(jīng)過(guò)伸張閥 10 從工作腔下腔流入上腔。車輪上跳時(shí)，活塞 5 向上運(yùn)動(dòng)，油液通過(guò)壓縮閥 6 由上腔流入下腔，同時(shí)浮動(dòng)活塞向上移動(dòng)以補(bǔ)償活塞桿在油液中的體積變化。② 在缸筒外徑相同的前提下，可采用大直徑活塞，活塞面積可增大將近一倍，從而降低工作油壓 。④ 由 于浮動(dòng)活塞將油、氣隔開(kāi)，因而減振器的布置與安裝方向可以不受限制。② 成本高 。④ 由于氣體壓力的作用，活塞桿上大約承受 190250N 的推出力，當(dāng)工作溫度為 100℃ 時(shí)，這一值會(huì)高達(dá) 450N，因此若與雙筒式減震 器換裝，則最好同時(shí)換裝不同高度的彈簧。② 改善了壞路上的阻尼特性 。④ 氣壓損失時(shí)，仍可發(fā)揮減振功能 。因而本次設(shè)計(jì)選擇雙筒式減震 器。2蓋板 。4貯油缸筒 。6活塞桿 。8限位塊 。10密封環(huán) 。12活塞緊固螺母 。 ψ 值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面 沖擊力傳到車身； ψ值小則反之，通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) Y? 取小些，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) S? 取得大些，兩者之間保持 Y? =（ ） S? 的關(guān)系。相對(duì)無(wú)摩擦的彈性元件懸架，取ψ=；對(duì)有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架， ψ值取的小些，為避免懸架碰撞車架，取 Y? = S? 。因懸架系統(tǒng)固有頻率smc?? ，所以理論上??? sm2? 。 選擇下圖 的安裝形式，則起阻尼系數(shù) ? 為： ???? 2c o s2 sm? （ ） 24 圖 減震器安裝布置示意圖 根據(jù)公式ssmCn ?21?，可得出 ： nmcs ?? 2?? 滿載時(shí)計(jì)算前懸剛度 22 ?????SC N/m 代入數(shù)據(jù)得： ? =，取 ?ba , ?? ? 按滿載計(jì)算有：簧上質(zhì)量 ?m kg，代入數(shù)據(jù)得減震器的阻尼系數(shù)為： msN / 22 ????????????????????? 減震器最大卸荷力 0F 的確定 為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減震器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減震器打開(kāi)卸荷閥。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得卸荷速度為： smV x /2 8 o ?????? 符合 xV 在 ～ /s 之間范圍要求。式中， c 是沖擊載荷系數(shù)，取 c=；代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力 0F 為： NF 1 5 9 12 8 7 5 ???? 減 震器工作缸直徑 D 的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力 0F 計(jì)算工作缸直徑 D 為： 25 ? ?? ?20xx ?? ?? P FD （ ） 其中， ??P ——工作缸最大壓力，在 3Mpa～ 4Mpa,取 ??P =3Mpa； ? ——連桿直徑與工作缸直徑比值， ? = ～ ，取 ? =。選取時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)選用，按下表選擇。 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 橫向穩(wěn)定桿的作用 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。此時(shí)外側(cè)懸掛收縮，內(nèi)測(cè)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。 由于為了提高汽車的行駛平順性，從而降低了汽車的固有頻 率，導(dǎo)致懸架的垂直剛度減小，側(cè)傾角剛度值很小，結(jié)果使汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)側(cè)傾嚴(yán)重，影響了汽車的穩(wěn)定性，為此大多數(shù)汽車都裝有橫向穩(wěn)定桿來(lái)加大汽車的側(cè)傾角剛度。 穩(wěn)定桿接頭形式選擇 兩端連接處結(jié)構(gòu)形式的選擇 圖 接頭剖面圖 中段與車架連接點(diǎn)處結(jié)構(gòu)形式的選擇 穩(wěn)定桿中段與車架連接時(shí)需要用橡膠元件來(lái)吸收振動(dòng)如 圖所示打剖面線的為橡膠元件。 圖 接頭剖面圖 穩(wěn)定桿直徑計(jì)算 由公式? ? ? ??????? ??????? cblbaalE I llfpCb 222331224212321? （ ） 式中 bC? 為角剛度， E 為材料彈性模量， E 取 Mpa5102? ， I 為穩(wěn)定桿的截 27 面慣性矩 , 644dI ?? , L 為穩(wěn)定桿兩端間的距離其余變量如下圖 所示。 由此可知當(dāng)穩(wěn)定桿的結(jié)構(gòu)確 定后，懸架的側(cè)傾角剛度給定后就可以初步估算處穩(wěn)定桿的直徑。1221 KBC b ?? （ B 為輪距， 39。對(duì)于穩(wěn)定桿，最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不應(yīng)超過(guò) 700MPa。其他位置的應(yīng)力一般都小于圓角截面處的內(nèi)側(cè)應(yīng)力。1 2 ??????? nmBkK s，而此公式只適合小側(cè)傾角，而且在分析過(guò)程中沒(méi)有考慮導(dǎo)向機(jī)構(gòu)系中鉸接點(diǎn)處彈性套的影響。取 ?cmNC b /700 ??? ，則 28 圖 穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)尺寸圖? ? ? ?? ? mmmd 70031284 22338 ???????????? ? （ ） 故 取 mmd 32? 。 穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? 339。 ????， ? ? ? ? 432324822 ???????? ddRC 1439。2 ?? ????? ??? p 為端點(diǎn)處的作用力，??p = ?? 。 ? ? M p aM p adpl 1 2 5 5 732 30101 0 8 2 132631 ?????????? ???? （ ） 綜上所述穩(wěn)定桿的強(qiáng)度和剛度都滿足要求。 半軸初步計(jì)算 半軸的安裝形式選擇全浮式。221? （ ） 式中 39。2 ?m 為負(fù)著系數(shù)取 ?? ， r 為車輪滾動(dòng)半徑， 2G 為最大靜載荷 。 本章小結(jié) 本章介紹了懸架的基本尺寸的確定 ，螺旋彈簧的設(shè)計(jì)，減 振器工作缸、貯 油缸直徑的確定，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中各參數(shù)的確定，導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)形式的確定，并且確定其基本尺寸。 30 第 4 章 基于 ADAMS/View 的懸架優(yōu)化分析 虛擬樣機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介 隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，客戶對(duì)產(chǎn)品多樣化和個(gè)性化的要求愈加迫切。虛擬樣機(jī)技術(shù)（ VP）就是在這種市場(chǎng)背景下產(chǎn)生的。虛擬樣機(jī)技術(shù)涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、協(xié)同仿真技術(shù)、系統(tǒng)建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域、多項(xiàng)技術(shù) 。虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)涉及的創(chuàng)新、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期有重要意義。無(wú)論在哪個(gè)領(lǐng)域，針對(duì)哪種產(chǎn)品，虛擬樣機(jī)技術(shù)都為用戶節(jié)省了開(kāi)支和時(shí)間，并提供了滿意的設(shè)計(jì)方案。國(guó) 外許多大型公司及企業(yè)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)均采用 ADAMS 軟件。 ADAMS 分為五大部分，共包含 30 多個(gè)模塊：核心模塊、專業(yè)模塊、接口模塊、功能擴(kuò)展模塊以及工具箱。在使用 ADAMS 31 軟件的虛擬環(huán)境時(shí)，可以自動(dòng)生成包括機(jī)械液壓控制系統(tǒng)在內(nèi)的、任意復(fù)雜虛擬樣機(jī)系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)數(shù)字化模型，并能夠 對(duì)該模型進(jìn)行仿真分析計(jì)算。 ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境，零件庫(kù)、約束庫(kù)以及力庫(kù)，用戶可以方便，快速地創(chuàng)建完全參數(shù)化的虛擬機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，支持并行仿真環(huán)境，可以節(jié)省大量的建模時(shí)間和成本。 ADAMS 仿真軟件的應(yīng)用非常廣泛，不僅可以應(yīng)用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、碰撞檢測(cè) 以及運(yùn)動(dòng)范圍，還可以應(yīng)用于峰值載荷的計(jì)算以及有限元的輸入載荷領(lǐng)域 。目前國(guó)內(nèi)外許多大公司大企業(yè)都采用它來(lái)完成產(chǎn)品輔助設(shè)計(jì)、研究開(kāi)發(fā)以及質(zhì)量鑒定等重要工作。 麥弗遜 懸架簡(jiǎn)化模型 圖 麥弗遜懸架簡(jiǎn)化模型 懸架 建模關(guān)鍵點(diǎn)確定 關(guān)鍵點(diǎn) POINT_1 為懸架下控制臂外點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn) POINT_86 為懸架下控制臂內(nèi)點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn) POINT_4 為減振器上鉸點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn) POINT_5 為車輪中心點(diǎn)，關(guān)鍵 32 點(diǎn) POINT_6 為減振器下安裝點(diǎn)（與轉(zhuǎn)向節(jié)連接），關(guān)鍵點(diǎn) POINT_28 為轉(zhuǎn)向節(jié)中心點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn) POINT_8 為轉(zhuǎn)向橫拉桿內(nèi)鉸點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn) POINT_32 為轉(zhuǎn)向橫拉桿外鉸點(diǎn)。在歡迎對(duì)話框中選擇 “Create a new model”，在模型名稱（ Model Name）欄中輸入 “model_22”，其它選項(xiàng)欄中選擇系統(tǒng)默認(rèn)的選項(xiàng)，按 “OK”。 在 ADAMS/View 菜單欄中，選擇設(shè)置（ Setting）菜單中的（ Working Grid）命令，將網(wǎng)格 X 方向和 Y方向的大小分別設(shè)置為 750 和 500，將網(wǎng)格的間距設(shè)置為 50（如圖 所示）。 圖 單位設(shè)置窗口