懸架結構分析.pdf

機械 CAD 收集整:機械 CAD 收集整: 汽技朮盟：johns_01 汽技朮盟：johns_01 E-mail:johns_01163.com E-mail:johns_01163.com 本資自網(wǎng)絡僅供考使用，有涉及版權請信告知刪除處! 本資自網(wǎng)絡僅供考使用，有涉及版權請信告知刪除處! 懸架結構形式分析 懸架結構形式分析 一、非獨立懸架和獨立懸架 一、非獨立懸架和獨立懸架 懸架可分為非獨立懸架和獨立懸架兩類。非獨立懸架的結構特點是左、右車輪用一根整 體軸連接，再經(jīng)過懸架與車架(或車身)連接。獨立懸架的結構特點是左、右車輪通過各自的 懸架與車架(或車身)連接(圖61)。 圖61 懸架的結構形式簡圖 a)非獨立懸架 b)獨立懸架 以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導向裝置的非獨立懸架， 其主要優(yōu)點是結構簡單， 制造 容易，維修方便，工作可靠。缺點是由于整車布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長度 (特別是前懸架)， 使之剛度較大， 所以汽車平順性較差； 簧下質(zhì)量大； 在不平路面上行駛時， 左、右車輪相互影響，并使車軸(橋)和車身傾斜(圖62)；當汽車直線行駛在凹凸不平的路 段上時，由于左右兩側(cè)車輪反向跳動或只有一側(cè)車輪跳動時，會產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；汽 車轉(zhuǎn)彎行駛時， 離心力也會產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性； 車軸(橋)上方要求有與彈簧行程相適應 的空間。這種懸架主要用在貨車、大客車的前、后懸架以及某些轎車的后懸架上。 圖6-2 非獨立懸架左、右車側(cè)車輪通過不平路段時的相互影響離心力 獨立懸架的優(yōu)點是：簧下質(zhì)量??；懸架占用的空間?。粡椥栽怀惺艽怪绷Γ钥?以用剛度小的彈簧，使車身振動頻率降低，改善了汽車行駛平順性；由于有可能降低發(fā)動機 的位置高度，使整車的質(zhì)心高度下降，又改善了汽車的行駛穩(wěn)定性；左、右車輪各自獨立運 動互不影響，可減少車身的傾斜和振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力。 獨立懸架的缺點是結構復雜， 成本較高， 維修困難。 這種懸架主要用于轎車和部分輕型貨車、 客車及越野車上。 二、獨立懸架結構形式分析 二、獨立懸架結構形式分析 獨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)梁隨動臂式等幾種。 對于不同結構形式的獨立懸架，不僅結構特點不同，而且許多基本特性也有較大區(qū)別。 評價時常從以下幾個方面進行： (1)側(cè)傾中心高度 汽車在側(cè)向力作用下， 車身在通過左、 右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi) 發(fā)生側(cè)傾時， 相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心稱之為側(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)傾力臂及側(cè)傾力矩小些，車 身的側(cè)傾角也會減小。但側(cè)傾中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大，加速輪胎的磨損。 (2)車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對車身上、下跳動時，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， 會影響汽車直線行駛穩(wěn)定性， 同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損 速度。 (3)懸架側(cè)傾角剛度 當汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時， 在側(cè)向力作用下， 車廂繞側(cè)傾軸線轉(zhuǎn)動， 并將此轉(zhuǎn)動角度稱之為車廂側(cè)傾角。車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度大小有 關，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。 (4)橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。 若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小， 則 容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。 不同形式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)動機的布置和從車 上拆裝發(fā)動機的困難程度；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 置油箱容易。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評價指標之一。 表61分析了不同形式獨立懸架的特點。 三、前、后懸架方案的選擇 三、前、后懸架方案的選擇 目前汽車的前、后懸架采用的方案有：前輪和后輪均采用非獨立懸架；前輪采用獨立懸 架，后輪采用非獨立懸架；前輪與后輪均采用獨立懸架等幾種。 前、后懸架均采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架的汽車轉(zhuǎn)向行駛時，內(nèi)側(cè)懸架處于減載而外 側(cè)懸架處于加載狀態(tài)，于是內(nèi)側(cè)懸架受拉抻，外側(cè)懸架受壓縮，結果與懸架固定連接的車軸 (橋)的軸線相對汽車縱向中心線偏轉(zhuǎn)一角度。 對前軸， 這種偏轉(zhuǎn)使汽車不足轉(zhuǎn)向趨勢增加； 對后橋，則增加了汽車過多轉(zhuǎn)向趨勢，如圖63a所示。轎車將后懸架縱置鋼板彈簧的前部 吊耳位置布置得比后邊吊耳低， 于是懸架的瞬時運動中心位置降低， 與懸架連接的車橋位置 處的運動軌跡如圖63b所示，即處于外側(cè)懸架與車橋連接處的運動軌跡是oa段，結果后橋 軸線的偏離不再使汽車具有過多轉(zhuǎn)向的趨勢。 圖63 汽車的軸轉(zhuǎn)向效應 另外，前懸架采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架時，因前輪容易發(fā)生擺振現(xiàn)象，不能保證汽 車有良好的操縱穩(wěn)定性，所以轎車的前懸架多采用獨立懸架。 發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的中高級及其以下級別的轎車，常采用麥弗遜式前懸架和扭轉(zhuǎn)梁隨 動臂式后懸架。 圖64所示為麥弗遜式前懸架，其彈性元件螺旋彈簧套裝在減振器外部，下擺臂的 球頭伸到輪輞空間內(nèi)， 使結構非常緊湊。 當主銷軸線的延長線與地面的交點位于輪胎胎冠印 跡中心線外側(cè)時，具有負的主銷偏移距rs，這對保證汽車制動穩(wěn)定性有利。 圖64 麥弗遜式懸架 圖65 傳統(tǒng)橡膠襯套及其產(chǎn)生的軸轉(zhuǎn)向效應 扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式后懸架，除在表61中介紹的一些特點外，由于扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式支承 點處采用各向異性的橡膠襯套， 既具有隔振性能， 又能防止汽車因后軸軸轉(zhuǎn)向而產(chǎn)生過多轉(zhuǎn) 向。圖65a所示為懸架鉸接點處采用傳統(tǒng)橡膠襯套支座。因橡膠部分比較厚大，能較好地 隔振、隔聲。但是在側(cè)向力作用下，由于橡膠的彈性作用，后軸會產(chǎn)生不利于操縱穩(wěn)定性的 軸轉(zhuǎn)向效應(圖65b)。圖66a所示橡膠襯套，在橫截面上按對角線方向開有楔形孔，使之 在不同的方向有不同的剛度。 即沿汽車縱軸線方向襯套有較小的剛度， 以保證汽車在駛過道 路接縫或小凸起障礙時能較好地緩和沖擊與振動； 而當車輪承受Fy1和Fy2側(cè)向力作用時， 可 將F y1和Fy2簡化到作用在襯套上的力Fl、 F2和力矩M1、 M2(圖66c)， 橡膠襯套在側(cè)向力F1、 F2作用下，襯套內(nèi)側(cè)相對外側(cè)移動，同時與錐形凸肩相互壓緊(圖66b)，使縱向剛度和總 扭轉(zhuǎn)剛度增大，減輕了軸轉(zhuǎn)向效應。因此，裝用這種橡膠襯套的汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，比裝用傳 統(tǒng)橡膠襯套的汽車具有更好的操縱穩(wěn)定性。 值得指出的是， 在裝配時要特別注意這種襯套的 安裝方向。 轎車后懸架采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架， 而前懸架采用雙橫臂式獨立懸架時， 能夠通 過將上橫臂支承銷軸線在縱向垂直平面上的投影設計成前高后低狀， 使懸架的縱向運動瞬心 位于有利于減少制動前俯角處，使制動時車身縱傾減少，保持車身有良好的穩(wěn)定性能(詳見 本章第五節(jié))。 圖66 扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式懸架用橡膠襯套 四、輔助元件 四、輔助元件 1橫向穩(wěn)定器 通過減小懸架垂直剛度c，能降低車身振動固有頻率n(2 s mcn =)，達到改善汽 車平順性的目的。但因為懸架的側(cè)傾角剛度和懸架垂直剛度c之間是正比關系，所以減小 垂直剛度c的同時使側(cè)傾角剛度也減小，并使車廂側(cè)傾角增加，結果車廂中的乘員會感到 不舒適和降低了行車安全感。 解決這一矛盾的主要方法就是在汽車上設置橫向穩(wěn)定器。 有了 橫向穩(wěn)定器，就可以做到在不增大懸架垂直剛度c的條件下，增大懸架的側(cè)傾角剛度。 c c c 汽車轉(zhuǎn)彎行駛產(chǎn)生的側(cè)傾力矩，使內(nèi)、外側(cè)車輪的負荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并影響車輪側(cè)偏剛度 K和車輪側(cè)偏角纛變化。前、后軸(橋)車輪負荷轉(zhuǎn)移大小，主要取決于前、后懸架的側(cè)傾角 剛度值。當前懸架側(cè)傾角剛度大于后懸架側(cè)傾角剛度時，前軸(轎)的車輪負荷轉(zhuǎn)移 大于后軸(橋)車輪上的負荷轉(zhuǎn)移，并使前輪側(cè)偏角1大于后輪側(cè)偏角2：，以保證汽車有不 足轉(zhuǎn)向特性。在汽車前懸架上設置橫向穩(wěn)定器，能增大前懸架的側(cè)傾角剛度。 1 c 2 c 圖67 橡膠緩沖塊 汽車轉(zhuǎn)彎行駛產(chǎn)生的側(cè)傾力矩，使內(nèi)、外側(cè)車輪的負荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并影響車輪側(cè)偏剛度 K和車輪側(cè)偏角變化。前、后軸(橋)車輪負荷轉(zhuǎn)移大小，主要取決于前、后懸架的側(cè)傾角剛 度值。當前懸架側(cè)傾角剛度大于后懸架側(cè)傾角剛度時，前軸(轎)的車輪負荷轉(zhuǎn)移大 于后軸(橋)車輪上的負荷轉(zhuǎn)移，并使前輪側(cè)偏角1大于后輪側(cè)偏角2：，以保證汽車有不足 轉(zhuǎn)向特性。在汽車前懸架上設置橫向穩(wěn)定器，能增大前懸架的側(cè)傾角剛度。 1 c 2 c 2緩沖塊 緩沖塊通常用如圖67所示形狀的橡膠制造。 通過硫化將橡膠與鋼板連接為一體， 再經(jīng) 焊在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定到車架(車身)或其它部位上，起到限制懸架最大行程的作 用。