麥弗遜獨(dú)立懸架受力分析及計(jì)算

1、麥弗遜懸架中載荷分三部分來(lái)確定麥弗遜懸架中載荷分三部分來(lái)確定:A.靜載荷的確定；靜載荷的確定；B.持續(xù)作用力的確定；持續(xù)作用力的確定；C.短時(shí)作用力的確定短時(shí)作用力的確定A. 麥弗遜懸架中靜載荷的確定麥弗遜懸架中靜載荷的確定 1. 彈簧和鉸接中的靜載荷彈簧和鉸接中的靜載荷(見圖見圖1): 在進(jìn)行靜力平衡分析時(shí)，將車輪、輪軸、減振器在進(jìn)行靜力平衡分析時(shí)，將車輪、輪軸、減振器（含活塞桿）對(duì)點(diǎn)（含活塞桿）對(duì)點(diǎn)A及下控制臂形成一整體，點(diǎn)及下控制臂形成一整體，點(diǎn)A固定在固定在擋泥板上，下控制臂的鉸接固定于擋泥板上，下控制臂的鉸接固定于B處。圖處。圖2是無(wú)約束系是無(wú)約束系統(tǒng)圖，選取減振器軸線為統(tǒng)圖，選取減

2、振器軸線為Y軸；軸；X軸則與它垂直，用軸則與它垂直，用X及及Y軸上的反力代替支承軸上的反力代替支承A點(diǎn)。點(diǎn)。X-Y坐標(biāo)相對(duì)于地面旋轉(zhuǎn)一個(gè)坐標(biāo)相對(duì)于地面旋轉(zhuǎn)一個(gè)0角，也就是車輪回轉(zhuǎn)軸在橫向平面內(nèi)的傾角。按圖角，也就是車輪回轉(zhuǎn)軸在橫向平面內(nèi)的傾角。按圖1所所示的距離符號(hào)，對(duì)示的距離符號(hào)，對(duì)D點(diǎn)取矩后得平衡方程：點(diǎn)取矩后得平衡方程： Ax（c+o）= Nv-（Uv/2）b Ax= Nv-（Uv/2）b / （c+o） (1)式中：式中： b=Ro+d tg 0 mm Uv/2 前輪簧下質(zhì)量的一半前輪簧下質(zhì)量的一半 N 圖圖1 由由(1)式可知式可知: 若若 ( c+a)值增大值增大(即點(diǎn)即點(diǎn)A在擋泥

3、板處愈高在擋泥板處愈高)，b值減小時(shí)，則值減小時(shí)，則使減振器活塞桿上的彎曲載荷使減振器活塞桿上的彎曲載荷Ax減小。減小。 另外另外, 在在Y軸方向上的所有力之和應(yīng)等于零，即軸方向上的所有力之和應(yīng)等于零，即F=0 見圖見圖2。因此，彈簧上的靜載荷為因此，彈簧上的靜載荷為： Fy=0 Ay=Ny+By 式中，式中，Ny=Nycos 0； By=Bx tg（+0） Fx=0 Bx=Ax+Nx ； 式中式中 Nx=Nv sin 0 減振器活塞桿的彎矩為：減振器活塞桿的彎矩為：Mk=aAx 減振器活塞桿導(dǎo)向套上的力為：減振器活塞桿導(dǎo)向套上的力為： Cx=AxL/（L-a） 作用于活塞上的力為：作用于活塞

4、上的力為： Kx=Cx-Ax 線段線段a越短，越短，Cx和和kx就越小，導(dǎo)向套中和活塞上的摩擦就越小，導(dǎo)向套中和活塞上的摩擦力（力（Ck1+Kx 2）也相應(yīng)地減小。）也相應(yīng)地減小。 2. 用作圖法來(lái)確定作用力既簡(jiǎn)單又實(shí)用，如圖用作圖法來(lái)確定作用力既簡(jiǎn)單又實(shí)用，如圖3所示。所示。 利用已知力利用已知力Nv和下和下控制臂控制臂BD所產(chǎn)生力的方向，就可獲所產(chǎn)生力的方向，就可獲得力得力A，將力，將力A分解成在減振器軸線方向上和與其垂直方向分解成在減振器軸線方向上和與其垂直方向上的分力，從而可得到支撐上的反力和作用于彈簧上的力。上的分力，從而可得到支撐上的反力和作用于彈簧上的力。 當(dāng)代小轎車為了減小前輪

5、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)力臂當(dāng)代小轎車為了減小前輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)力臂R0 （scub radius） ，常常把下臂球頭，常常把下臂球頭B從減振器軸線向車輪從減振器軸線向車輪方向移動(dòng)方向移動(dòng)t的距離，見圖的距離，見圖4。此時(shí)，車輪回轉(zhuǎn)軸線和減振器。此時(shí)，車輪回轉(zhuǎn)軸線和減振器軸線形成夾角軸線形成夾角，該角可用已知線段長(zhǎng)來(lái)表示：，該角可用已知線段長(zhǎng)來(lái)表示： tg = t /（c+o） 圖圖4展示出力展示出力Nv、B和和A在減振器軸向上的分解，即旋轉(zhuǎn)在減振器軸向上的分解，即旋轉(zhuǎn) 0-角度時(shí)的分解。點(diǎn)角度時(shí)的分解。點(diǎn)A的力矩方程為：的力矩方程為： bNv+By t-Bx（c+o）=0取取 b = Rb = R0 0+d tg

6、+d tg0 0 +t cos +t cos（0 0 ）+ + （c+ac+a）sinsin（ 0 0 ）；）； By =Bx tgBy =Bx tg（+ + 0 0 ） 則可算出則可算出BxBx，然后，將車輪載荷，然后，將車輪載荷N Nv=Nv-（Uv/2）分解）分解 成分力成分力Nx=N Nv sinsin（ 0 0 ）；）； 和和 Ny=N Nv coscos（ 0 0 ）；由此確定彈簧壓縮力）；由此確定彈簧壓縮力AyAy與與鉸接上的載荷鉸接上的載荷Ax Ax 。 當(dāng)載荷為兩名乘客時(shí)，力當(dāng)載荷為兩名乘客時(shí)，力AxAx應(yīng)盡可能地小，若是結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能地小，若是結(jié)構(gòu)上可能的話甚至可能的話甚至

7、Ax=0Ax=0，見圖，見圖5 5。為此，將彈簧作用力線向車。為此，將彈簧作用力線向車輪方向移動(dòng)輪方向移動(dòng)S S距離，使其通過(guò)力距離，使其通過(guò)力NvNv和和B B的作用線交點(diǎn)的作用線交點(diǎn)M M。 移動(dòng)距離可用作圖法或按簡(jiǎn)圖移動(dòng)距離可用作圖法或按簡(jiǎn)圖6 6進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算。 s=t+s=t+（R R0 0+d tg+d tg0 0）coscos（ + + 0 0 ）/cos/cos 如果如果t與與R0值不大，彈簧可在有限范圍內(nèi)作必要的移動(dòng)。值不大，彈簧可在有限范圍內(nèi)作必要的移動(dòng)。 此時(shí)此時(shí),下擺臂的作用力線、彈簧上下擺臂的作用力線、彈簧上鉸接點(diǎn)鉸接點(diǎn)作用力線和輪胎作用力線和輪胎接地面的作用力線

8、同時(shí)通過(guò)接地面的作用力線同時(shí)通過(guò)M點(diǎn)（見圖點(diǎn)（見圖7），這樣便可用），這樣便可用作圖法求得作圖法求得A0、B0、R0力三角，并得出其矢量值。需要力三角，并得出其矢量值。需要提醒的重要一點(diǎn)是：此時(shí)系統(tǒng)作用力矩等于零，使得減振提醒的重要一點(diǎn)是：此時(shí)系統(tǒng)作用力矩等于零，使得減振器活塞桿免受彎矩之害。然而由于結(jié)構(gòu)上的原因還不能完器活塞桿免受彎矩之害。然而由于結(jié)構(gòu)上的原因還不能完全消除活塞桿上的彎矩，只能作到較大的改善而已全消除活塞桿上的彎矩，只能作到較大的改善而已, 因此就出現(xiàn)下面力的上限值因此就出現(xiàn)下面力的上限值(理想狀態(tài)理想狀態(tài))和下限值的討論。和下限值的討論。B.B.麥弗遜懸架中動(dòng)載荷麥弗遜懸架

9、中動(dòng)載荷( (持續(xù)作用力持續(xù)作用力) )的確定：的確定： 汽車在行駛過(guò)程中汽車在行駛過(guò)程中, ,麥?zhǔn)綉壹芟到y(tǒng)除了要承受來(lái)自靜載麥?zhǔn)綉壹芟到y(tǒng)除了要承受來(lái)自靜載荷及其變化所帶來(lái)的作用力以外，還要承受來(lái)自驅(qū)動(dòng)力、荷及其變化所帶來(lái)的作用力以外，還要承受來(lái)自驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力、側(cè)向力（側(cè)風(fēng)、轉(zhuǎn)向、側(cè)滑等力）等引起的持續(xù)制動(dòng)力、側(cè)向力（側(cè)風(fēng)、轉(zhuǎn)向、側(cè)滑等力）等引起的持續(xù)作用力及力矩。作用力及力矩。 1. 1. 承受側(cè)向力承受側(cè)向力S S1 1時(shí)的分析時(shí)的分析: : 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)( (或受側(cè)風(fēng)、側(cè)向坡度等影響），車輪對(duì)或受側(cè)風(fēng)、側(cè)向坡度等影響），車輪對(duì)路面的反作用力路面的反作用力S1S1通過(guò)圖通過(guò)圖

10、7 7和力三角形圖，用作圖法來(lái)確和力三角形圖，用作圖法來(lái)確定作用于下擺臂球頭銷定作用于下擺臂球頭銷B B與固定滑柱點(diǎn)與固定滑柱點(diǎn)A A上力的上限值，可上力的上限值，可由下面兩個(gè)力得到合力由下面兩個(gè)力得到合力RvoRvo進(jìn)行：進(jìn)行： Nv= =Nv-（Uv/2） Uv/2 前輪簧下質(zhì)量的一半前輪簧下質(zhì)量的一半 N Nv 前輪前輪(單輪單輪)下的載荷下的載荷 N S1= Nv 輪胎與路面的附著系數(shù)輪胎與路面的附著系數(shù) 考慮到最大側(cè)滑力發(fā)生在干燥平整的瀝青路面汽車急彎考慮到最大側(cè)滑力發(fā)生在干燥平整的瀝青路面汽車急彎輪胎發(fā)生側(cè)滑時(shí)，此時(shí)輪胎發(fā)生側(cè)滑時(shí)，此時(shí) =0.70左右左右,則則: S1max= 0

11、.7Nv N 圖圖8.給出確定給出確定A、B兩點(diǎn)的力的下限值簡(jiǎn)圖。兩點(diǎn)的力的下限值簡(jiǎn)圖。 只要求得合力只要求得合力Rvu即可繪得力三角形求出即可繪得力三角形求出Bu及及Au的大小，的大小，方法如下：方法如下： 合力合力Rvu可利用可利用Nv=Nv-Uv/2計(jì)算得到。各參數(shù)的坐標(biāo)計(jì)算得到。各參數(shù)的坐標(biāo)簡(jiǎn)圖可用簡(jiǎn)圖可用1：1前橋總圖或前橋總圖或1：2.5的比例關(guān)系繪制，力的比的比例關(guān)系繪制，力的比例尺推薦用例尺推薦用1cm=200 N。 當(dāng)下擺臂球頭移動(dòng)距離為當(dāng)下擺臂球頭移動(dòng)距離為t時(shí)，彈簧由減振器軸線向外移時(shí)，彈簧由減振器軸線向外移動(dòng)距離動(dòng)距離s。為了得到力。為了得到力Ao（圖（圖6）和）和Au

12、（圖（圖7）的方向）的方向 應(yīng)將上鉸接處支反力應(yīng)將上鉸接處支反力Ax及及Ay一起平移，且連接一起平移，且連接A與與M兩兩點(diǎn)。如果作圖法有困難，則可通過(guò)計(jì)算法來(lái)確定未知力點(diǎn)。如果作圖法有困難，則可通過(guò)計(jì)算法來(lái)確定未知力Ao及及Aox（按圖（按圖9簡(jiǎn)圖進(jìn)行）。圖中的力分解成簡(jiǎn)圖進(jìn)行）。圖中的力分解成X與與Y軸的軸的分力（即旋轉(zhuǎn)分力（即旋轉(zhuǎn)0 0 角度），其平衡條件為：角度），其平衡條件為：FxFx=0=0 -N -No ox-Sx-S1 1x+Bx+Bo ox-Ax-Ao ox=0 (1)x=0 (1)FyFy=0=0 N No oy-Sy-S1 1y+By+Bo oy-Ay-Ao oy=0 (2

13、)y=0 (2) 對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)AA建立力矩方程，將分力建立力矩方程，將分力B Bo ox x和和B Bo oy y作為未知量，因作為未知量，因?yàn)闉锽 Bo oy= By= Bo ox tanx tan據(jù)此即可求得解。據(jù)此即可求得解。 如果已知：如果已知：C C、d d、s s、t t和和RoRo，可對(duì)點(diǎn)，可對(duì)點(diǎn)B B取矩：取矩： MMB B=0=0； No(Ro+dNo(Ro+d tan tan0 0)+S)+S1 1d-Ad-Ao ox(c+o)-Ax(c+o)-Ao oy(s-t)=0 (3)y(s-t)=0 (3) 如果將一方程除以另外一個(gè)方程如果將一方程除以另外一個(gè)方程, ,就可以消去就可

14、以消去(Aox(Aox或或AoyAoy) )一個(gè)未知力：一個(gè)未知力： =+=+0 0 Boy/Box=tan Boy/Box=tan= =（S S1y1y+ A+ Aoyoy-N-Noyoy）/ / （S S1x1x+ A+ Aoxox+N+Noxox） A Aoyoy=A=Aoxox tan tan+ S+ S1x 1x tantan- S- S1y1y+N+Nox ox tan+Ntan+Noyoy 式中：式中：S S1x 1x =S=S1 1 coscos（0 0 ）；）；S S1x 1x =S=S1 1 sinsin（0 0 ）；）； N Noxox=No=No sin ( sin (

15、0 0 ）; N; Noyoy=No cos=No cos ( (0 0 ）; ; 用同樣方法可計(jì)算出用同樣方法可計(jì)算出BoBo和和AxuAxu, ,但應(yīng)考慮在代入方程時(shí)但應(yīng)考慮在代入方程時(shí), ,所所有力都具有方向性有力都具有方向性, ,注意正負(fù)號(hào)。注意正負(fù)號(hào)。 利用已知力利用已知力AoxAox和和AuxAux即可計(jì)算出持續(xù)作用于減振器活塞即可計(jì)算出持續(xù)作用于減振器活塞桿上的彎曲力矩。如果該二力方向相同，則為非交變載荷，桿上的彎曲力矩。如果該二力方向相同，則為非交變載荷，應(yīng)該只用應(yīng)該只用AoxAox計(jì)算力矩，即計(jì)算力矩，即 Mk=AoxMk=AoxO O 在上述舉例中，力在上述舉例中，力Bo和

16、和Bu以及以及Aox和和Aux的方向相反。的方向相反。見圖見圖10.即下球頭銷支撐及即下球頭銷支撐及減振器活塞桿承受著交變減振器活塞桿承受著交變載荷載荷 。為計(jì)算彎曲應(yīng)力，應(yīng)。為計(jì)算彎曲應(yīng)力，應(yīng)該改變力的最大最小值，使該改變力的最大最小值，使其變成交變載荷，然后乘以其變成交變載荷，然后乘以線段長(zhǎng)度線段長(zhǎng)度o即可得到彎曲力矩。即可得到彎曲力矩。 Mkw =（0.58Aox+0.42Aux)o由于力由于力Aox與與Aux方向相反方向相反,在在Aux系數(shù)系數(shù)0.42之前要加上負(fù)之前要加上負(fù)號(hào)。計(jì)算所得的應(yīng)力不得超過(guò)號(hào)。計(jì)算所得的應(yīng)力不得超過(guò)許用應(yīng)力許用應(yīng)力b=0.6 bb1b2/(kb)。計(jì)算所得的

17、應(yīng)力計(jì)算所得的應(yīng)力b=Mkw /Wb b Wb 活塞桿的斷面模數(shù)活塞桿的斷面模數(shù)mm3系數(shù)系數(shù)0.60.6適用于表面硬化和減振器活塞桿鍍硬鉻的情況。適用于表面硬化和減振器活塞桿鍍硬鉻的情況。 用同樣方法可確定作用于球頭銷上具有脈動(dòng)或交變載荷用同樣方法可確定作用于球頭銷上具有脈動(dòng)或交變載荷的持續(xù)作用力的持續(xù)作用力B B。依據(jù)得到的結(jié)果計(jì)算鉸接連結(jié)尺寸。同。依據(jù)得到的結(jié)果計(jì)算鉸接連結(jié)尺寸。同時(shí)，可以計(jì)算下臂以及將它連接到車身上的鉸接連接尺寸。時(shí)，可以計(jì)算下臂以及將它連接到車身上的鉸接連接尺寸。 2. 2. 具有主銷后傾角具有主銷后傾角、制動(dòng)力和前輪驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)力和前輪驅(qū)動(dòng)( (驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力) )的影

18、響的影響: : 在此情況下在此情況下, ,懸架導(dǎo)向裝置中會(huì)產(chǎn)生縱向的附加力。懸架導(dǎo)向裝置中會(huì)產(chǎn)生縱向的附加力。 圖圖1111是確定是確定Z Z軸軸( (縱向軸縱向軸) )作用力的懸架側(cè)視和后視簡(jiǎn)圖。作用力的懸架側(cè)視和后視簡(jiǎn)圖。在側(cè)視圖上，通過(guò)論胎接地點(diǎn)向主銷作垂線交與一點(diǎn)，該在側(cè)視圖上，通過(guò)論胎接地點(diǎn)向主銷作垂線交與一點(diǎn)，該點(diǎn)至地面的距離為：點(diǎn)至地面的距離為： ns=nasin=Rdynns=nasin=Rdyn sin sin2 2 在后視圖上由車輪中心向主銷作垂線交與一點(diǎn)，該點(diǎn)的垂在后視圖上由車輪中心向主銷作垂線交與一點(diǎn)，該點(diǎn)的垂足為足為R R2 2 。 首先將作用于驅(qū)動(dòng)輪接觸點(diǎn)的牽引力首

19、先將作用于驅(qū)動(dòng)輪接觸點(diǎn)的牽引力L LA1A1移至車輪中心，然移至車輪中心，然后沿垂直于車輪回轉(zhuǎn)軸（主銷）方向移到主銷軸線上，再后沿垂直于車輪回轉(zhuǎn)軸（主銷）方向移到主銷軸線上，再計(jì)算點(diǎn)計(jì)算點(diǎn)A A與與B B處的處的Z Z軸軸向分力。向分力。a aL L表示牽引力表示牽引力 L LA1A1由車由車 輪中心下移的距離：輪中心下移的距離：aL=R2 sin0 還要平移側(cè)向力還要平移側(cè)向力S1，把它看成作用于車輪回轉(zhuǎn)軸上，且離地高度為，把它看成作用于車輪回轉(zhuǎn)軸上，且離地高度為ns 。 特別要提醒的是注意各作用力在兩個(gè)視圖上的矢量方向。特別要提醒的是注意各作用力在兩個(gè)視圖上的矢量方向。 根據(jù)后視圖，根據(jù)后

20、視圖，Box=Boy ctg ，對(duì)點(diǎn)，對(duì)點(diǎn)A取矩即可得到計(jì)算取矩即可得到計(jì)算Bzo所必須的所必須的垂直分力：垂直分力： Byo=NvoRo+d tan0+(c+o) sin0+S1(d-ns) +(c+o) cos0 / (c+o) cos0 ctg- sin0 側(cè)視圖上標(biāo)出的力側(cè)視圖上標(biāo)出的力Azo作用方向是不明確的作用方向是不明確的,因此因此,在建立點(diǎn)在建立點(diǎn)A的力矩方的力矩方程時(shí)程時(shí),首先確定首先確定: 式中式中: e=(c+o) ) cos0 +d tg f= (c+o) ) cos0 tg001cos)()(cosoceNaRdocLfBBvoLdynAyozo在在A點(diǎn)作用著三個(gè)相互

21、垂直的力點(diǎn)作用著三個(gè)相互垂直的力,如圖如圖12所示所示:Axo=Bxo-S1; Ayo=Byo+No; Azo=LA1-Bzo 為了減少減振器活塞桿上的彎曲應(yīng)力，正如以前所述的為了減少減振器活塞桿上的彎曲應(yīng)力，正如以前所述的方法，將下擺臂球頭向外移動(dòng)（從后視圖看），此時(shí)，則方法，將下擺臂球頭向外移動(dòng)（從后視圖看），此時(shí)，則應(yīng)重新將幾個(gè)力按點(diǎn)應(yīng)重新將幾個(gè)力按點(diǎn)A及及B的連線方向及垂直方向分解成的連線方向及垂直方向分解成分力，也即是確定在減振器軸線的三個(gè)方向分解分力，也即是確定在減振器軸線的三個(gè)方向分解(見圖見圖12)。具體做法是：具體做法是： 1） 考慮到空間角度考慮到空間角度，將，將Ayo分解

22、成坐標(biāo)分解成坐標(biāo)U與與V方向上方向上的分力（如圖的分力（如圖13）：）： Ayu=Ayo sin ； Ayv=Ayo cos 2） 將力將力Axo與與Azo迭加，并將它分解成迭加，并將它分解成S與與T方向上的方向上的 分力，此時(shí)要考慮圖分力，此時(shí)要考慮圖12頂視簡(jiǎn)圖中的頂視簡(jiǎn)圖中的角。角。 因因tg =tg 0/tg ;根據(jù)圖根據(jù)圖14可得可得:22tgtgtgO Axs=Axo sin ; Axt=Axo cos; Azs=Azo cos ; Azt=Azo sin ; 因此因此, As=Azs-Axs 及及 At=Azt+Axt 。 此外，應(yīng)將力此外，應(yīng)將力As進(jìn)一步分解成進(jìn)一步分解成U與

23、與V方向上的分力，方向上的分力，如圖如圖15所示。所示。 Asu=As cos ； Asv=As sin ； 力力Asv 和和 Ayv共同決定彈簧負(fù)荷：共同決定彈簧負(fù)荷： F1=Ayv-Asv 。 另外一個(gè)分力另外一個(gè)分力Asu同同Ayu一樣也垂直于直線一樣也垂直于直線AB并作用于活并作用于活塞桿上。為了計(jì)算彎曲應(yīng)力，應(yīng)根據(jù)塞桿上。為了計(jì)算彎曲應(yīng)力，應(yīng)根據(jù)Asu、Ayu二力，同二力，同時(shí)考慮到與它們相垂直的力時(shí)考慮到與它們相垂直的力At，求得橫向合力：，求得橫向合力： 根號(hào)下面的三個(gè)力是根據(jù)力的最大值來(lái)根號(hào)下面的三個(gè)力是根據(jù)力的最大值來(lái)確定的。確定的。C.短時(shí)作用力的確定短時(shí)作用力的確定: 為

24、確定作用于麥?zhǔn)蠎壹苌系淖畲罅榇_定作用于麥?zhǔn)蠎壹苌系淖畲罅?應(yīng)重新考慮以下三種應(yīng)重新考慮以下三種工況工況: 1) 在坑洼不平的道路上行駛在坑洼不平的道路上行駛 2) 過(guò)鐵路道叉過(guò)鐵路道叉 3) 初速初速V=10 km/h 時(shí)的車輪抱死制動(dòng)時(shí)的車輪抱死制動(dòng) 22)(tyusuquerAAAA 1) 在坑洼不平的道路上行駛在坑洼不平的道路上行駛 在計(jì)算減振器活塞桿的全部彎曲應(yīng)力時(shí)，應(yīng)考慮側(cè)向力的作在計(jì)算減振器活塞桿的全部彎曲應(yīng)力時(shí)，應(yīng)考慮側(cè)向力的作用。該側(cè)向力是在車輪處于下極限位置時(shí)（減振器的最大用。該側(cè)向力是在車輪處于下極限位置時(shí)（減振器的最大拉伸狀態(tài)），由不平道路的橫向分力產(chǎn)生的見圖拉伸狀態(tài)）

25、，由不平道路的橫向分力產(chǎn)生的見圖16。 此時(shí)，固定在減振器活塞桿上的復(fù)原行程限位器支承在此時(shí)，固定在減振器活塞桿上的復(fù)原行程限位器支承在活塞桿導(dǎo)向套的點(diǎn)活塞桿導(dǎo)向套的點(diǎn)C區(qū)域，若彈簧向外移向車輪，這時(shí)便區(qū)域，若彈簧向外移向車輪，這時(shí)便產(chǎn)生力偶產(chǎn)生力偶+Ay和和-Fmin,從而產(chǎn)生附加彎矩。但是，這兩個(gè)從而產(chǎn)生附加彎矩。但是，這兩個(gè)力不相等，當(dāng)僅研究同車輪連接在一起的減振器殼體（不力不相等，當(dāng)僅研究同車輪連接在一起的減振器殼體（不帶活塞桿）并考慮條件帶活塞桿）并考慮條件Fy=0時(shí)就很容易發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)：時(shí)就很容易發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)： Fmin=Ay+By+S1y 彈簧最小壓縮力彈簧最小壓縮力Fmin可由懸架

26、在中間位置（名義）時(shí)的彈可由懸架在中間位置（名義）時(shí)的彈簧力簧力Fw=iyNv減去復(fù)原行程時(shí)的彈簧力變化值得到。減去復(fù)原行程時(shí)的彈簧力變化值得到。 Fmin=Fw-iyf2c2v 式中，式中， f2 車輪可能的復(fù)原行程長(zhǎng)度車輪可能的復(fù)原行程長(zhǎng)度 c2v 換算到車輪處的彈簧剛度換算到車輪處的彈簧剛度 簡(jiǎn)單下擺臂的力與行程傳遞比簡(jiǎn)單下擺臂的力與行程傳遞比 分別為分別為iy及及ix： Fw=Nv iy Nv 可由稱重得到的車輪載荷可由稱重得到的車輪載荷(單輪單輪)Nv減去簧下質(zhì)量減去簧下質(zhì)量(單輪單輪)的一半。的一半。 Nv=Nv-Uv/2 W點(diǎn)為車輪中心點(diǎn)為車輪中心 B點(diǎn)為下擺臂餃接中心點(diǎn)為下擺臂

27、餃接中心 F點(diǎn)為彈簧作用力中心點(diǎn)為彈簧作用力中心 abffiabNFiFxVwy f 車輪處的行程車輪處的行程 Ff 彈簧作用力點(diǎn)的行程彈簧作用力點(diǎn)的行程 利用利用ix 便可以計(jì)算出彈簧固定點(diǎn)便可以計(jì)算出彈簧固定點(diǎn)F處的彈簧剛度處的彈簧剛度CF CF=Fw/fF =Nviyix / f , 而而 車輪接地點(diǎn)處的彈簧剛度車輪接地點(diǎn)處的彈簧剛度(懸懸架剛度架剛度) C2v=Nv / f , 所以所以, CF=Fw/fF =Nviyix / f=C2viyix =C2vix2 由于彈簧中心線與垂線存在傾斜角由于彈簧中心線與垂線存在傾斜角的影響，所以傳遞比的影響，所以傳遞比更精確的表達(dá)式為：更精確的表

28、達(dá)式為： ix =b/（a cos ） 現(xiàn)在返回到圖現(xiàn)在返回到圖15上，考慮到：上，考慮到： 3=o+f2 cos 0 以及在減振器桿上固定彈簧上支承座的情況，以及在減振器桿上固定彈簧上支承座的情況， 彎矩彎矩 Mk4=Ax o3+Ays 經(jīng)驗(yàn)表明：盡管力經(jīng)驗(yàn)表明：盡管力A的作用力臂的作用力臂o3較大，而彎矩較大，而彎矩Mk4值仍值仍比通常所采用的三種工況力矩小。比通常所采用的三種工況力矩小。 在坑洼不平的道路上行駛時(shí)在坑洼不平的道路上行駛時(shí),計(jì)算力計(jì)算力Ax、Ay和和B，懸架處懸架處于正常中間位置，于正常中間位置，其求解方法對(duì)應(yīng)于圖其求解方法對(duì)應(yīng)于圖7和圖和圖9所示。所示。 另外，對(duì)于前輪驅(qū)

29、動(dòng)汽車，應(yīng)該考慮驅(qū)動(dòng)力矩的影響另外，對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)汽車，應(yīng)該考慮驅(qū)動(dòng)力矩的影響 。 2) 過(guò)鐵路道叉過(guò)鐵路道叉 在此工況下，應(yīng)考慮懸架處于上極限位置（車輪上跳到在此工況下，應(yīng)考慮懸架處于上極限位置（車輪上跳到極限極限,位移位移f2）。如果已知此時(shí)輪胎接地點(diǎn)的負(fù)荷）。如果已知此時(shí)輪胎接地點(diǎn)的負(fù)荷Nv , Nv=Nv-（U/2）；和側(cè)向力）；和側(cè)向力S1=Nv ，并且考慮到變化，并且考慮到變化后的角度后的角度、0 （如圖（如圖17） ，就可以用作圖法或計(jì)算法，就可以用作圖法或計(jì)算法確定力確定力B、Ax、Ay。在此工況下的距離。在此工況下的距離O值（活塞桿導(dǎo)向值（活塞桿導(dǎo)向套到減振器上支承點(diǎn)的距離）將

30、減小到套到減振器上支承點(diǎn)的距離）將減小到 O=O-f1cos0 。盡管作用力增加，彎矩。盡管作用力增加，彎矩Mk=AxO也不會(huì)也不會(huì)超過(guò)持續(xù)作用力所產(chǎn)生的力矩。超過(guò)持續(xù)作用力所產(chǎn)生的力矩。 3) 初速初速V=10 km/h 時(shí)的車輪抱死制動(dòng)時(shí)的車輪抱死制動(dòng) 在此工況下，作用于減振器上的載荷近似等于過(guò)鐵路道在此工況下，作用于減振器上的載荷近似等于過(guò)鐵路道叉叉 產(chǎn)生的載荷，見圖產(chǎn)生的載荷，見圖17。 由圖由圖18的后視簡(jiǎn)圖上可知的后視簡(jiǎn)圖上可知:當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力臂當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力臂(擦洗半徑擦洗半徑或稱或稱Scrub radius)為正值時(shí)為正值時(shí),制動(dòng)力制動(dòng)力LB的實(shí)際作的實(shí)際作用點(diǎn)在距地面下為用點(diǎn)在距地面下為

31、aB值，值， aB=R0cos 0 sin 0 0。其制動(dòng)力為其制動(dòng)力為L(zhǎng)B。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力臂為負(fù)值時(shí)，制動(dòng)力。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力臂為負(fù)值時(shí)，制動(dòng)力LB的實(shí)際作用點(diǎn)在距地面上為的實(shí)際作用點(diǎn)在距地面上為aB值，值， aB=R0cos 0 sin 0，其制動(dòng)力為，其制動(dòng)力為L(zhǎng)B。減振器活塞桿截面。減振器活塞桿截面C處處的彎矩的彎矩Mk由合力由合力Az和和Ax產(chǎn)生。產(chǎn)生。 為計(jì)算為計(jì)算Az和和Ax，應(yīng)采用垂直力，應(yīng)采用垂直力Nv的最大值。的最大值。 結(jié)果如下：結(jié)果如下： Az=LB (d+R0 cos 0 sin 0 )/(c+o) cos 0 Ax= Nv(R0+dtg 0 )/ (c+o)22xzkAAM 當(dāng)縱

32、向力為驅(qū)動(dòng)力當(dāng)縱向力為驅(qū)動(dòng)力,且具有主銷后傾角時(shí)，可以用同樣且具有主銷后傾角時(shí)，可以用同樣的分析方法來(lái)計(jì)算，只不過(guò)需要考慮驅(qū)動(dòng)力的分析方法來(lái)計(jì)算，只不過(guò)需要考慮驅(qū)動(dòng)力LA與制動(dòng)力與制動(dòng)力LB方向相反，以及后傾角的影響而已。方向相反，以及后傾角的影響而已。 以上諸多章節(jié)對(duì)汽車麥弗遜懸架中的受力分析以及各種以上諸多章節(jié)對(duì)汽車麥弗遜懸架中的受力分析以及各種不同工況下，對(duì)彈簧、減振器活塞桿、下擺臂球頭銷等處不同工況下，對(duì)彈簧、減振器活塞桿、下擺臂球頭銷等處的載荷和彎矩，作出較詳盡的分解和計(jì)算。下面將以某轎的載荷和彎矩，作出較詳盡的分解和計(jì)算。下面將以某轎車前懸架為例進(jìn)行驗(yàn)算車前懸架為例進(jìn)行驗(yàn)算(見附件

33、）。見附件）。附件附件:某轎車前懸架系統(tǒng)受力分析及計(jì)算：某轎車前懸架系統(tǒng)受力分析及計(jì)算：A. 已知已知:見附圖見附圖.前軸滿載質(zhì)量前軸滿載質(zhì)量 762 Kg762 Kg車輪中心車輪中心 W mm X=2 Y=-708 Z=41W mm X=2 Y=-708 Z=41球銷中心球銷中心 B mm X=-4 Y=-674 Z=-58B mm X=-4 Y=-674 Z=-58擺臂迥轉(zhuǎn)中心擺臂迥轉(zhuǎn)中心 D mm X=24 Y=-382 Z=-27D mm X=24 Y=-382 Z=-27減振器迥轉(zhuǎn)中心減振器迥轉(zhuǎn)中心 A mm X=34 Y=-539 Z=567A mm X=34 Y=-539 Z=5

34、67= 6= 60 0=12.2=12.2 = 6= 6 O =177 mm b =168 mm O =177 mm b =168 mm C =460 mm t =65 mm C =460 mm t =65 mm d =193 mm c+o d =193 mm c+o =637 mm =637 mm 車輪擦洗半徑車輪擦洗半徑 R R0 0=-6.8 mm=-6.8 mmB.懸架中靜載荷的確定懸架中靜載荷的確定 1.1.彈簧和鉸接中的靜載荷彈簧和鉸接中的靜載荷 該懸架系統(tǒng)的減振器軸線與主銷軸線有該懸架系統(tǒng)的減振器軸線與主銷軸線有夾角夾角, , 故所有力故所有力都按都按0- 進(jìn)行分解進(jìn)行分解, ,見正文中的圖見正文中的圖4 4或附件圖或附件圖2:2: NvNv= 3734 N= 3734 N Uv Uv= 600 N= 600 N Nv Nv= Nv-(Uv/2)=3734-300=3434 N= Nv-(Uv/