車(chē)輛道路懸掛系統(tǒng)_圖文

1、第五章汽車(chē)懸架系統(tǒng)匹配與設(shè)計(jì)概述本章系統(tǒng)的闡述了各種懸架結(jié)構(gòu), 力學(xué)模型的簡(jiǎn)化方法, 及設(shè)計(jì)計(jì)算方法。1 前懸架和后懸架概論懸架的型式根據(jù)其是用于可轉(zhuǎn)向的前橋,還是后橋,是用于驅(qū)動(dòng)橋,還是非驅(qū)動(dòng)橋而有所不同。此外,還有非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架之別。屬于后者的有雙橫臂式懸架和麥弗遜式懸架,它們所需側(cè)向(即占汽車(chē)中部的空間小(有利于發(fā)動(dòng)機(jī)布置;以及縱臂式懸架和斜置單臂式懸架,它們幾乎不占用高度空間,從而允許行李箱寬敞,而且底部平整。介于非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架之間的是復(fù)合式懸架。它非常節(jié)省空間,但僅可用作為前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的后懸架(見(jiàn)后文。在所有非獨(dú)立懸架中,車(chē)橋在整個(gè)彈簧行程范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng),為此必須提供車(chē)橋上方

2、的空間。對(duì)于后橋來(lái)說(shuō),這就要減小行李箱空間,并使備胎布置困難;而對(duì)于前橋來(lái)說(shuō),車(chē)橋要布置在發(fā)動(dòng)機(jī)下方,為了獲得足夠的彈簧壓縮行程,就不可避免地要抬高發(fā)動(dòng)機(jī)或者是把它后移。由于這個(gè)原因,非獨(dú)立懸架用于前橋僅僅是在載貨汽車(chē)以及全輪驅(qū)動(dòng)的多用途轎車(chē)中。2 獨(dú)立懸架概論轎車(chē)底盤(pán)的發(fā)展應(yīng)該比發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展得快。加速性能不斷改善,最高車(chē)速和轉(zhuǎn)彎車(chē)速愈來(lái)愈高以及行駛減速度愈來(lái)愈大,要求有更加安全的底盤(pán)。獨(dú)立懸架正是適合于此要求。它的主要優(yōu)點(diǎn)是:a.需用空間小;b. 前束的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化及彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)變化產(chǎn)生不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì), 即具有高速隨動(dòng)轉(zhuǎn)向性能(見(jiàn)后文;c.易于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向;d.質(zhì)量小;e.左右車(chē)輪互不影響。f.

3、具有高的操縱穩(wěn)定性能和平順性能.5.1 雙橫臂式懸架設(shè)計(jì) 上。只有橫向穩(wěn)定桿、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向直拉桿和下橫臂的拉桿固定在車(chē)架縱梁上。拉桿前部支承著一個(gè)具有縱向彈性的橡膠支座。該支座緩和帶束輪胎的縱向剛度。雙橫臂式懸架的主要優(yōu)點(diǎn)在于其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的可設(shè)計(jì)性。根據(jù)橫臂的相互位置,即角度和的大小,可定出側(cè)傾中心和縱傾中心的高度,改變橫臂長(zhǎng)度,還會(huì)影響上下跳動(dòng)的車(chē)輪的角運(yùn)動(dòng),即車(chē)輪的外傾角變化和(在極限情況下與此相關(guān)的輪距變化。當(dāng)雙橫臂較短時(shí),車(chē)輪上跳導(dǎo)致外傾角沿負(fù)值方向變化而車(chē)輪下落時(shí)導(dǎo)致外傾角沿正值方向變化,因此車(chē)身側(cè)傾時(shí)的外傾變化規(guī)律正好與此相反?？v傾中心O,對(duì)于前懸架來(lái)說(shuō),處在車(chē)輪后方;而對(duì)于后懸架來(lái)

4、說(shuō),則在車(chē)輪前方。如果置于車(chē)輪中心上方,不僅可以獲得良好的抗轉(zhuǎn)動(dòng)縱傾性,而且還會(huì)減小驅(qū)動(dòng)橋的Oh啟動(dòng)下沉量。這也是雙橫臂式懸架愈來(lái)愈多地在較高級(jí)的轎車(chē)中用于后驅(qū)動(dòng)橋的原因。 輪輞43的底部不對(duì)稱,從而為制動(dòng)鉗(圖中未畫(huà)出留出了位置。 r s=0mm時(shí),可通風(fēng)的制動(dòng)盤(pán)具有較大的直徑,該懸架的下承載鉸鏈必須大致位于車(chē)輪中心處。拉伸和壓縮行程限位塊布置在充氣的單筒式減振器中。先后伸出的支撐桿支撐著一根附S的隔音橫梁。它的橡膠支座在圖的左下方特別標(biāo)出。側(cè)向力F sva產(chǎn)生一個(gè)附加力矩。該力矩使得曲線行駛時(shí)汽車(chē)車(chē)身的側(cè)傾度增大. 傾。不管這種情況如何,為了使得作用在車(chē)身和橫臂支承處的力較小,并從而使支承

5、中的橡膠件的變形不超出極限范圍,應(yīng)讓雙橫臂式懸架中E點(diǎn)和G點(diǎn)之間的有效距離c盡可能大點(diǎn)。因此PASSAT等新型雙橫臂懸架采用較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)向節(jié)上橫臂,以便增加c的長(zhǎng)度, 同時(shí),能提高側(cè)傾中心的高度,以便減少側(cè)傾(角與力矩. 擺臂需要用支座支承,這些支座會(huì)在載荷作用下變形,并影響懸架剛度;普遍采用支座中的橡膠件的扭轉(zhuǎn)使得剛度增大。傾角沿正值方向變化,而車(chē)身內(nèi)側(cè)車(chē)輪的外傾角則沿負(fù)值方向變化,這會(huì)產(chǎn)生增大輪胎側(cè)偏角的缺點(diǎn)。為避免這種情況,外傾角的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化應(yīng)彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)(見(jiàn)后面章節(jié)。此外,還要盡可能地減小曲線行駛時(shí)車(chē)身的側(cè)傾。通過(guò)采用較硬的彈簧,附加橫向穩(wěn)定桿或者是增大側(cè)傾中心的高度可以達(dá)到這一目的(見(jiàn)后

6、文 的能力下降。M wv是車(chē)輪質(zhì)量分配在前橋上的分量,增大,從而傳遞側(cè)傾力F sa,iF cwv是作用在質(zhì)心S高度上的離心力。一個(gè)車(chē)輪下跌,而另一個(gè)車(chē)輪上跳,即車(chē)身兩側(cè)車(chē)輪“反向跳動(dòng)”,這時(shí):F nva=F nv+F nv , F nvi=F nv-F nv。采用雙橫臂式懸架, 這種懸架在汽車(chē)的每一側(cè)均有二根橫臂,分別鉸接在車(chē)架、副車(chē)架或者是車(chē)身上。如果是用作前懸架,則橫臂外端通過(guò)球鉸與車(chē)輪支架,支承上的力就愈小,即所有構(gòu)件的變形就愈小,從而車(chē)輪的導(dǎo)向性愈精確。 為了確保所期望的行使特性和直線行使操縱穩(wěn)定性以及避免輪胎的過(guò)度磨損,車(chē)輛前橋應(yīng)設(shè)計(jì)定位角,包括允許的公差。如果后橋不是非獨(dú)立懸架的驅(qū)

7、動(dòng)橋,這一規(guī)定同樣適用。前束可以通過(guò)轉(zhuǎn)向橫拉桿或一個(gè)偏心輪來(lái)調(diào)節(jié),大多數(shù)情況下車(chē)輪外傾角和主銷(xiāo)后傾角也可調(diào)節(jié)。主銷(xiāo)內(nèi)傾角、主銷(xiāo)后傾角、輪胎外傾角、主銷(xiāo)偏移距、主銷(xiāo)后傾拖距和前束角的設(shè)計(jì)值。車(chē)輪定位值與負(fù)荷及載荷分配有關(guān), 為了不給修理和批產(chǎn)中的測(cè)量工作造成不必要的麻煩,德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN70020把空載狀況作為測(cè)量基準(zhǔn), ISO和GB標(biāo)準(zhǔn)也定空載為檢查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。1 軸距和輪距與懸架設(shè)計(jì)(2軸距軸距L-從前橋軸心至后橋軸心測(cè)得的距離-對(duì)行使性有決定性的影響。與汽車(chē)長(zhǎng)度相比,大的軸距可以使乘客合理的安置在車(chē)橋之間,從而減小負(fù)荷對(duì)載荷分配的影響。并且車(chē)身的前懸部分和車(chē)身的后懸部分都較短,使縱傾振動(dòng)的趨勢(shì)

8、下降,這樣可以采用較軟的彈簧,提高行使平順性。相反,軸距較短則使轉(zhuǎn)彎輕便,即同樣的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角下,轉(zhuǎn)彎圓較小。大部分最近投入市場(chǎng)的這種形式汽車(chē)的軸距還是比以前的要長(zhǎng)。比值K 1可以作衡量依據(jù)。在現(xiàn)在轎車(chē)中這個(gè)值為:軸距k 汽車(chē)越小,K 1值應(yīng)越大。軸距一般在L=2150-3070之間,可從各類(lèi)汽車(chē)公司的說(shuō)明書(shū)中獲知。這是懸架設(shè)計(jì)的硬點(diǎn)之一.(3 輪距86.081.0=車(chē)輛寬度輪距B k 是,每個(gè)車(chē)輪的承載的能力變小生側(cè)偏角。由此不僅產(chǎn)生了側(cè)向力,還使直線行使的能力下降,滾動(dòng)阻力增大。用在路面上的側(cè)向力F S。午線輪胎上測(cè)量的結(jié)果。 在所有的獨(dú)立懸架中,極點(diǎn)P的位置確定了(在小的彈性范圍內(nèi)的瞬時(shí)輪

9、距變化±b。如果P點(diǎn)位于地面上,并且雙橫臂式懸架的橫臂長(zhǎng)度選擇得使極點(diǎn)當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)在地面上來(lái)回側(cè)向移動(dòng),則可避免輪距變化。通過(guò)計(jì)算、作圖可以在彈簧行程S=±70mm的范圍內(nèi)證明這一事實(shí)。不過(guò)在此還沒(méi)有考慮存在的彈性。 ,h上確定。零位置至允許軸荷時(shí)的輪距差值b,可在彈簧特性曲線上確定。零位置至允許軸荷時(shí)的壓縮行程s1(或至空載狀況下的拉伸行程s2可在彈簧特性曲線上讀出,b作出S的函數(shù),可從輪距變化曲線上得到。上,優(yōu)點(diǎn)是在無(wú)干擾的直線行使中只有很小的輪距變化值。其它兩種轎車(chē)的側(cè)傾中心則在地面上方。 Renauit牌車(chē),其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。型車(chē)測(cè)得的2個(gè)車(chē)輪的輪距變化。在雙

10、橫臂式懸架中,彈簧安裝在上橫臂Array或是下橫臂上。兩種情況下都將出現(xiàn)一組力偶。這個(gè)力偶根據(jù)橫臂支承中的彈性使輪距變化曲線有微小變化。在每種情況下根據(jù)在汽車(chē)(裝有彈簧上測(cè)得的變化雙橫臂式懸架上根據(jù)裝有彈簧和不裝彈簧的形式測(cè)得的2個(gè)車(chē)輪的輪距變化和車(chē)輪跳動(dòng)量的關(guān)系曲線。2種形式下的曲線曲率不同。懸架的輪距變化和車(chē)輪跳動(dòng)量的關(guān)系曲線2側(cè)傾中心和側(cè)傾軸線側(cè)傾中心及側(cè)傾軸線直接影響汽車(chē)操縱穩(wěn)定性及平順性, 在所有的獨(dú)立懸架中,輪距變化和側(cè)傾中心高度之間有直接的關(guān)系。因此這二者總是一起考慮。(1 定義tan 5.0=hv h Wv b h s b前懸架:2vWv b s b h =后懸架:2hWh b

11、 s b h =mm h Wv 10521400406=方法得出,只須僅考慮輪距變化的一半2b即可。由此得出公式:4,= (2側(cè)傾軸線后懸架mm h Wv 1500= (3懸架的側(cè)傾中心2,=w h臂式參見(jiàn)的距離h w和P的圖解法和計(jì)算法。有橫臂的相互位置(即角度和的大小有影響作用。將橫臂內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的連線延長(zhǎng),以便得到極點(diǎn)p。將P點(diǎn)與車(chē)輪接地點(diǎn)N連接,即可在汽車(chē)軸線上獲得側(cè)傾中心W。當(dāng)橫臂相互平行時(shí),則P點(diǎn)位于。作出與當(dāng)極點(diǎn)P遠(yuǎn)離車(chē)輪接地點(diǎn)時(shí),建議通過(guò) 點(diǎn)。 段EP為減振器柱軸的垂線該圖表明hw與擺臂的長(zhǎng)度無(wú)關(guān),該長(zhǎng)度只對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)特性有決定性影響。當(dāng)擺臂位置較平時(shí),建議通過(guò)計(jì)算來(lái)求得h w和P。

12、這時(shí)在作圖時(shí)極點(diǎn)P可能會(huì)落在繪圖板以外。3 車(chē)輪外傾角(1 外傾角值和外傾角定義根據(jù)DIN70000規(guī)定,外傾角是指車(chē)輪中心平面和道路平面垂直線之間的夾角。如果車(chē)輪上部 -, 對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性影響極大。面上部向外偏離垂直線。 = 5' 10' 即約0.1º為了獲得良好的輪胎轉(zhuǎn)彎側(cè)偏性能,目前所取得外傾角大都偏離了理想值。轎車(chē)空載時(shí)外傾角除外傾角的大小外,有關(guān)公差范圍的說(shuō)明也是重要的也就是說(shuō)既允許偏離規(guī)定值,也可以讓左右車(chē)輪的外傾角不相等。大量的研究表明,為了使前橋零件制造經(jīng)濟(jì)并且不要因狹小的公差限制生產(chǎn),通常取得的公差為±30。大部分前懸架中,外傾角是可調(diào)的

13、。 損。為了避免在直線行使中產(chǎn)生單側(cè)牽引轉(zhuǎn)向,應(yīng)該使左右車(chē)輪的主銷(xiāo)內(nèi)傾角之差不大于。如圖所示,外傾角和主銷(xiāo)內(nèi)傾角有直接的關(guān)系,即外傾角偏差愈大,主銷(xiāo)內(nèi)傾角的='30偏差也愈大。因此廠方規(guī)定左右外傾角之差不允許超過(guò)'30。比如在前橋總成圖上的說(shuō)明可寫(xiě)成:外傾角'30±+'30左右車(chē)輪外傾角最大偏差30還需附加說(shuō)明的是測(cè)量工況。根據(jù)DIN70020規(guī)定,必須在空載(即汽車(chē)無(wú)人乘坐時(shí)進(jìn)行測(cè)量。在采用獨(dú)立懸架和復(fù)合懸架的后懸架中,為了提高輪胎的側(cè)偏性能,車(chē)輪外傾角常設(shè)計(jì)成負(fù)值。各種轎車(chē)在空載下的外傾角已是=1°。但這樣對(duì)于斜置單臂式懸架來(lái)說(shuō),在滿載工

14、況下存在車(chē)輪外傾角負(fù)的太大的危險(xiǎn)。而這種危險(xiǎn)會(huì)使輪胎發(fā)熱過(guò)量并由此導(dǎo)致輪胎胎面剝離。一般轎車(chē)生產(chǎn)廠把這種形式的懸架的車(chē)輪外傾角又再設(shè)計(jì)成空載下取正值,其原因亦在此。在非轉(zhuǎn)向的后橋上,外傾角公差值可達(dá)±30。附加的限制是不必要的。(2 外傾角的運(yùn)動(dòng)變化橫坐標(biāo)為以(°為單位的外傾角值,向左為負(fù),向右為正?？v坐標(biāo)上則以mm為單位標(biāo)出了向上的車(chē)輪上跳量s1及向下的車(chē)輪下落量s2。雙橫臂式懸架在車(chē)輪上跳曲線向負(fù)的外傾角方向凹入,表明了這種懸架的優(yōu)點(diǎn)。而導(dǎo)向彈簧柱和減振器柱式懸架的曲線向相反的方向凹入(這是不利的。相反,在車(chē)輪下落后2種懸架的車(chē)輪外傾角向正值方向變化,這就意味著(承載下

15、的車(chē)身的內(nèi)側(cè)車(chē)輪承受側(cè)向力的性能更好。 值外傾角會(huì)使輪胎外側(cè)胎肩磨損加劇。而更大的負(fù)值外傾角則加劇內(nèi)側(cè)胎肩的磨損。 上跳量S 1和下落量S 2之間的函數(shù)關(guān)系曲線。圖中同時(shí)給出Fait Uno 型車(chē)彈簧柱式前懸架和Mercedes 190E 型車(chē)麥弗遜式前懸架的相應(yīng)曲線。 =35,乘坐3人后增大到約1°30。當(dāng)車(chē)輪上跳時(shí),曲線呈斜率遞增性變化。出or廠說(shuō)明中空載下=50±30。 Porsche 924型車(chē)的斜置單臂式懸架的變化曲線呈直線型。當(dāng)車(chē)輪上跳時(shí),它的負(fù)外傾角小于所分析的190E型車(chē)。出廠說(shuō)明規(guī)定空載狀態(tài)下=25±30,左右最大偏差30。(3 外傾角變化的圖解

16、法在設(shè)計(jì)中,前輪外傾角變化作為車(chē)輪跳動(dòng)量的函數(shù)可根據(jù)柱銷(xiāo)內(nèi)傾角變化減去化角。如果這個(gè)角向負(fù)的外傾角方向變化(如圖例中,則用零位置時(shí)時(shí)的外傾角,即-=(例如+45'-2º=-1º15'如果向正的方向變化,則要加入+= 變化相同。(4 彈簧外傾角在曲線行使時(shí),還必須考慮把由于側(cè)向力引起的外傾角變化附加到側(cè)傾外傾角中去。根據(jù)是車(chē)輪外傾角的一個(gè)分量,它是由于懸架及轉(zhuǎn)向系中存在彈性,從而在車(chē)DIN70000規(guī)定,e輪和路面之間的力以及由其產(chǎn)生的力矩的作用下產(chǎn)生的。 Opel 牌Kadett 型車(chē):復(fù)合式懸架 Fiat 牌Uno 型車(chē):復(fù)合式懸架Lancia Delta

17、 型車(chē):麥弗遜式懸架 Toyota 牌Corolla 型車(chē):麥弗遜式懸架 Renault 牌11型車(chē):縱臂式懸架可明顯看出,復(fù)合式懸架具有較小的彈性外傾角變化?？紤]輪胎的拖距后所得的結(jié)果相同。所有的獨(dú)立懸架均可近似的參考下值作為彈性外傾系數(shù)(每kN kN dF d 1/'22 4 前束和自轉(zhuǎn)向特性 (1 定義和規(guī)定值根據(jù)DIN70000規(guī)定,靜態(tài)前束角V 是指在靜止的汽車(chē)上(參考狀態(tài)下汽車(chē)縱向中心平面和地面的交線之間的角度。如果車(chē)輪的前部靠近汽車(chē)縱向中心平面,則前束為正值;反之則為負(fù)值(后束角。靜態(tài)總前束角是左右車(chē)輪前束角之和。在前面所述的,1983年公布的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定前束角的單位為

18、弧度、度(也可用分。而在DIN70020第一部分(1976年8月9日公布 '1001.0=V R R F F 每確定前束角v 要用到單個(gè)車(chē)輪的前束值v (即v/2: 用弧度表示:Dv用角度分表示603.57'=Dvv=1.0mm 和4.5mm 之間, 通常相當(dāng)于rad V 0058.0=。由于這個(gè)數(shù)量級(jí)的數(shù)字對(duì)修理行業(yè)是不適用的,目前在所有的車(chē)間手冊(cè)中的前束說(shuō)明都只用角度中的(或(mm 為單位,而且是指兩個(gè)車(chē)輪上的前束。V與輪輞規(guī)格和單位為mm的單個(gè)前輪前束值的關(guān)系曲線。 輪中心作用一縱向力FR,它通過(guò)杠桿臂ra把車(chē)輪向后壓向后束方向。為簡(jiǎn)化起見(jiàn),在此及后面的圖中把主銷(xiāo)軸假定成

19、垂直的。力矩MR= FR²ra使得在轉(zhuǎn)向橫拉桿中產(chǎn)生力FT。制動(dòng)力Fb與FR方向相同,但作用力臂不同。 可能是有利的。為了不是反拖工況(即放松油門(mén)下的行駛穩(wěn)定性變壞,前輪驅(qū)動(dòng)行駛的車(chē)輛也有部分采用前束。 束,可在斜臂支承處設(shè)計(jì)帶有偏心盤(pán)片的六角螺栓。它安裝在側(cè)面的法蘭盤(pán)上(Ford 公司產(chǎn)品圖。一些轎車(chē)的出廠說(shuō)明中表明: 前 后Mercedes 190E+20±10 ''10525+-+ Mercedes 500SE +3±1mm 1Ford E E scort -2.5±1mm Audi 80 +10±15 Audi ! qu

20、attro510/0+- -10±10 (A=全輪驅(qū)動(dòng),S=標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)型式,V=前輪驅(qū)動(dòng)這些說(shuō)明適用于空載狀況。(2 前束的運(yùn)動(dòng)變化前束的變化可能是由于轉(zhuǎn)向橫拉桿的長(zhǎng)度和位置不確定的結(jié)果。在轉(zhuǎn)向橫拉桿位于前橋后方的 190/190E型車(chē)的空間擺臂式后懸架上測(cè)得的車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)的后輪前束變化曲線。在車(chē)輪跳動(dòng)量不超過(guò)±70mm的范圍,h=27的前束只產(chǎn)生因彈性引起的極其微小的變化。定位值非常精確地符合出廠說(shuō)明,h=25-5-10。 轉(zhuǎn)向橫拉桿內(nèi)側(cè)鉸(點(diǎn)4太到曲線5。(3 側(cè)傾轉(zhuǎn)向引起的前束變化 汽車(chē)在下沉位置時(shí)的情況。這對(duì)行駛性能和輪胎磨損的影響是不利的。此外圖中還可以看出只有微

21、小的車(chē)輪上跳余量。 。的過(guò)度轉(zhuǎn)向(左圖。VW 牌汽車(chē)在Golf 、Jetta 和Passat 型車(chē)中裝有軌跡校正軸承,它可進(jìn)一步防止過(guò)度轉(zhuǎn)向。 (4 縱向力引起的前束變化(a 制動(dòng)過(guò)程中的前束前束能使汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中穩(wěn)定行駛。良好的直線行駛性能既可通過(guò)采用負(fù)的主銷(xiāo)偏移距,又可通過(guò)前束的彈性運(yùn)動(dòng)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。和相鄰橫臂1(大都是下置的之間設(shè)置有用的矢量角,可在制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生前束彈性運(yùn)動(dòng)變化。圖中以Mercedes W123型車(chē)為例。(b 不產(chǎn)生前束變化的子午線輪胎縱向剛度的克服目前在大量生產(chǎn)的轎車(chē)中只采用鋼絲子午線輪胎。與以前使用的斜交輪胎相比,其缺點(diǎn)是子午線輪胎具有縱向剛度(請(qǐng)參閱輪胎和車(chē)輪等相關(guān)書(shū)

22、籍手冊(cè)。剛性很大的鋼絲帶束層引起縱向振動(dòng),并通過(guò)車(chē)輪支架和擺臂傳給車(chē)身,使車(chē)身中產(chǎn)生令人不適的嗡嗡噪聲,特別是在石塊路和粗糙不平的水泥路上以及速度低于80km/h行駛時(shí)。如果使車(chē)輪支架具有確定的縱向可動(dòng)性,則可吸收這種振動(dòng)。這又牽涉到一個(gè)設(shè)計(jì)上不易解決的問(wèn)題。因?yàn)樵诖藭r(shí)出現(xiàn)的位移S+2mm的影響下既不允許產(chǎn)生前束變化,又不可在車(chē)輪接地點(diǎn)存在側(cè)向力,直線行駛能力及滾動(dòng)阻力將變差。 輪胎的縱向剛度BMW牌3系列型車(chē)在前懸架上設(shè)計(jì)了一根鐮刀形擺臂。該擺臂在縱向力作用下繞只有少許變形的球鉸D轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)動(dòng)臂4用大塊橡膠支座支承在車(chē)身上。該支座在側(cè)向具有起始軟,隨即急劇遞增變化的彈性。轉(zhuǎn)向橫拉桿7位于橫臂

23、相應(yīng)的高度上,且?guī)缀跖c支座連線GD平行。因此點(diǎn)U和G的運(yùn)動(dòng)圓弧半徑差不多相等,車(chē)輪的縱向運(yùn)動(dòng)不會(huì)引起前束變化。其大小在變化的滾動(dòng)阻力F R和F R作用在車(chē)輪中心。 對(duì)于獨(dú)立懸架的后驅(qū)動(dòng)橋來(lái)說(shuō),為了避免產(chǎn)生彈性外傾變化和前束變化,縱置臂或斜置臂的精確導(dǎo)向尤為重要,可以將用來(lái)連接副車(chē)架及差速器和車(chē)身的3個(gè)或4個(gè)橡膠支座設(shè)計(jì)的能緩和子午線輪胎的縱向剛度。對(duì)于非獨(dú)立懸架來(lái)說(shuō),則由縱桿中的支座來(lái)承擔(dān)這一任務(wù)。復(fù)合式懸架則是通過(guò)安置在轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)中部件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 緊在拱形盤(pán)3上,而另一塊則放松。如左圖所示,橡膠件4要高出內(nèi)軸套1。為此安裝時(shí)需要產(chǎn)生一個(gè)預(yù)緊力。環(huán)2是為了能固定地安裝在擺臂上。為了使支座能傳遞橫向

24、穩(wěn)定桿上的垂直力Fz而且變形不大。這個(gè)環(huán)是重要部件。曲線圖標(biāo)出了安裝后的兩個(gè)支座的縱向呈斜率遞增變化和垂向幾乎是線性變化的特性曲線(Boge公司產(chǎn)品圖。 獨(dú)的擺臂代替:一根橫置(件1,用來(lái)傳遞側(cè)向力,而另一根(件5縱置,傳遞縱向力。兩部件的連接由一個(gè)具有縱向彈性的支座(件4來(lái)承擔(dān),它安裝在件1的導(dǎo)向孔中并克服子午線輪胎的縱向剛度。和Audi 100/200型車(chē)一樣,件5也可以是橫向穩(wěn)定桿的臂。(c 前輪驅(qū)動(dòng)力引起的前束變化 由橫向穩(wěn)定桿產(chǎn)生的力,支座在垂向非常硬,彈性曲線幾乎是線性的(Boge公司產(chǎn)品圖矩,引起單側(cè)轉(zhuǎn)向系受拉。5 主銷(xiāo)內(nèi)傾角和主銷(xiāo)偏移距(1 主銷(xiāo)內(nèi)傾角和主銷(xiāo)偏移距的關(guān)系后輪驅(qū)動(dòng)

25、型式車(chē)=11 o14o30前輪驅(qū)動(dòng)型式車(chē)=11 o14o30通常情況下 r s=-18+30mm麥弗遜式懸架在下端球鉸G與上部汽車(chē)翼子板上的固定點(diǎn),但這要求上部車(chē)軸導(dǎo)向件靠近車(chē)輪,以致必須采取措施為安裝雪地防滑鏈留出足夠的靠近空間。正如在這兩張圖中所見(jiàn),為了獲得負(fù)的主銷(xiāo)偏移距,點(diǎn)G 必須移向車(chē)輪,轉(zhuǎn)向節(jié)軸將不再與彈簧支柱中心線共線 如果外傾角調(diào)整得不正確,則這種懸架的主銷(xiāo)內(nèi)傾角也確定了。然而重要的是,(如在外傾角公差中說(shuō)明的那樣左右車(chē)輪之間偏差最大為30,否則可能由此引起單側(cè)轉(zhuǎn)向系受拉。此外,當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí),在外傾角和主銷(xiāo)內(nèi)傾角之間也有直接關(guān)系。上跳的車(chē)輪將產(chǎn)生負(fù)的外傾角變化趨勢(shì),這就意味著

26、外傾角減小,而為了保證相同的總角度主銷(xiāo)內(nèi)傾角就要增大。上文圖中示出并附加說(shuō)明了的外傾角變化圖解法,嚴(yán)格地講與主銷(xiāo)內(nèi)傾角有關(guān),因此圖中也標(biāo)出了變化角。 為了獲得對(duì)轉(zhuǎn)向回正非常重要的轉(zhuǎn)向回正力矩M S 要對(duì)始終作用在車(chē)輪接地點(diǎn)的垂直力F n 進(jìn)行靜力分析。將它移向車(chē)輪中心,并按轉(zhuǎn)向節(jié)軸線方向和其垂直方向分解成:cos n F 和sin n F力分解點(diǎn)的垂直力臂r s 為:sin sin n F 產(chǎn)生的近似轉(zhuǎn)向回正力矩為:精確值需要考慮轉(zhuǎn)向時(shí)由于側(cè)向力和車(chē)身側(cè)傾引起的主銷(xiāo)內(nèi)傾角變化以及所具有的主銷(xiāo)后傾角或前傾角轉(zhuǎn)向回正力矩的大小取決于主銷(xiāo)偏移距的大小。主銷(xiāo)偏移距愈大,M Sz 也愈大。因此可以得出明

27、確的趨勢(shì)是采用具有較小正值或負(fù)值的主銷(xiāo)偏離距。B A BrB r s s /22tan 2111+-輪胎動(dòng)力半徑可由滾動(dòng)周長(zhǎng)U 確定:以裝有185 SR 14規(guī)格輪胎的早期Ford 牌Granada 型車(chē)為例。輪胎滾動(dòng)周長(zhǎng)為1965mm ,在這種80型車(chē)中車(chē)輛定位值為:=5和r s =73mm試求在負(fù)的主銷(xiāo)偏移距r s =-18mm 時(shí)的主銷(xiāo)內(nèi)傾角s :r dyn =1965/2=313mmA =(+73+313·tan554'·sin554'·cos 554' A =11mm,B =313-11=302mm302/113022183022

28、18tan 21+-=,211.0tan 1= s =12.46=1228'于是在圖紙和維修手冊(cè)上將改為: 主銷(xiāo)內(nèi)傾角 1230' 這是在負(fù)的主銷(xiāo)偏移距下的常用值。 r s 作為變化后的主銷(xiāo)內(nèi)傾角1的函數(shù),也可容易的算出:1111tan cos sin -=dyn S r Ar(2 轉(zhuǎn)動(dòng)力臂 器在為負(fù)值時(shí)產(chǎn)生產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)向效應(yīng),它可使車(chē)身的偏轉(zhuǎn)減小或抵消。在存在彈性前束變化時(shí)也會(huì)出現(xiàn)同樣情況。sin cos sin =S b r r a如果r S 為負(fù)值,則F b 移至地面上方。±F z =(F b r dyn /csin(cos +=dyn s a r r r這時(shí)F

29、b 引起力矩M Sb =F b cos r a ,這個(gè)力矩在r S =0時(shí)也存在。必須注意公式的符號(hào),當(dāng)主銷(xiāo)偏移距為負(fù)值時(shí),把第一項(xiàng)(-r S cos 從第二項(xiàng)前去掉。因?yàn)閞 a >r b 時(shí),在內(nèi)置制動(dòng)器中產(chǎn)生的力矩更大,它對(duì)轉(zhuǎn)向的影響也更大;相反在下球鉸中的支反力F Ex 則明顯變小。為了確定力F Ex 和F Gx ,將'b F 垂直地移至轉(zhuǎn)向節(jié)軸上,并作為''b F 落在上的側(cè)視圖中車(chē)輪中心下側(cè),而且落下的距離sin =a r a 轉(zhuǎn)向橫拉桿中的反力F T 。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)假定轉(zhuǎn)向節(jié)軸是垂直站立的。要承受制動(dòng)力矩。在橡膠緩沖塊上作用距離c出現(xiàn)支反力±F

30、 z,其大小取決于(3 縱向力臂M Sx=F Rr a r a。這個(gè)所謂的縱向力臂的大小取決于主銷(xiāo)的偏移距r S。r S愈小,F R作為FR作用在轉(zhuǎn)向節(jié)軸上的位置就愈高,點(diǎn)E和G在縱向上所加載荷就愈均勻。同樣的靜力條件也適用于制動(dòng)力,如果制動(dòng)器內(nèi)置在差速器內(nèi)的。 轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)身外側(cè)車(chē)輪受力增加(F n+F n,而內(nèi)側(cè)車(chē)輪受力減小,即F Ra>F Ri。在無(wú)后束時(shí)外側(cè)車(chē)輪向回轉(zhuǎn)的趨勢(shì)比內(nèi)側(cè)車(chē)輪向轉(zhuǎn)彎方向的趨勢(shì)更大。+=0,r S=0,從而也有r a=0縱向力臂應(yīng)盡可能短,與垂直力臂r n的計(jì)算公式相比表明這樣做很困難:r n =r S cos+r dyn sin 和r a =r S cos+r

31、 dyn sin(+如果象目前流行的那樣,外傾角=0º,則在不存在或僅有很小的主銷(xiāo)后傾角及直線行駛無(wú)干擾時(shí)有r n =r a 。轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)則相反,r n 明顯變化,而r a 實(shí)際上保持不變。 (4 主銷(xiāo)偏移距的變化為了改善曲線行駛性能,有時(shí)車(chē)輪輻板采用較小的壓入深度e 或者在車(chē)輪和轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)之間設(shè)置隔離板,以利于前輪輪距稍微加寬(約2%4%,但其缺點(diǎn)是使主銷(xiāo)偏移距增大可能達(dá)到100%。結(jié)果是路面不平度,以及特別是制動(dòng)力不同的前輪制動(dòng)器轉(zhuǎn)向的影響加劇。假如就象在所有采用負(fù)的主銷(xiāo)偏移距的轎車(chē)中那樣,兩條制動(dòng)油路對(duì)角交叉布置,則無(wú)論如何不允許采用這種輔助裝置。如果在前橋設(shè)計(jì)上規(guī)定了彈性前束變化

32、,則主銷(xiāo)偏移距從負(fù)值變?yōu)檎底兊眠^(guò)大。于是制動(dòng)時(shí)后束代替了前束。6 主銷(xiāo)后傾(1 車(chē)輪主銷(xiāo)后傾拖和輪胎拖距車(chē)輪運(yùn)動(dòng)主銷(xiāo)后傾拖距n k 、主銷(xiāo)后傾角、車(chē)輪后拖距n 、輪胎拖距n R 、和側(cè)向力臂n S 是不同的概念。 所有出現(xiàn)的縱向力必須沿角度進(jìn)行分解。 a. 運(yùn)動(dòng)主銷(xiāo)后傾拖距n k 較小,即減小了路面不平度對(duì)轉(zhuǎn)向的影響;b. 增大了轉(zhuǎn)向時(shí)的外傾角變化。n k =r dyn tan -n 在后面的一些圖中,無(wú)論簡(jiǎn)單明了,略去了距離n R 的描述。 (2 主銷(xiāo)后傾和直線行駛 轉(zhuǎn)動(dòng)。(3 轉(zhuǎn)彎時(shí)的回正力矩作為車(chē)輪轉(zhuǎn)向的結(jié)果,由于車(chē)身側(cè)傾影響產(chǎn)生的主銷(xiāo)后傾角和內(nèi)傾角(或車(chē)輪外傾角的變化也引起所有垂直力

33、、側(cè)向力的力臂發(fā)生。在分析各個(gè)車(chē)輪時(shí)必須考慮這些非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。由于附加的彈性運(yùn)動(dòng)引起的誤差在此幾乎不可避免。F sva+F svi=sG v=F svg 向力沿轉(zhuǎn)向節(jié)軸及其垂線方向分解,圖示為轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)身外側(cè)車(chē)輪,則力F sva²cos產(chǎn)生回正作用,而力F sva²sin使垂直力F nva增大。在轉(zhuǎn)彎時(shí)增大的滾動(dòng)阻力F Rkv在兩側(cè)車(chē)輪上的值為:F RKa=k RK²F nva及F RKi=k RK²F nvi然后將其(綜合起來(lái)考慮分解成兩個(gè)分量:F RK²cosv及F RK²sinv v向。圖中力和標(biāo)出的距離在外側(cè)(a和內(nèi)側(cè)(i

34、的大小是不同的:F nva=F n+F n和F nvi=F n-F nF sva=s²F nva和F svi=s²F nvi在此討論的是作用在車(chē)輪中心(偏向轉(zhuǎn)彎圓心方向的縱向力。所需的滾動(dòng)阻力系數(shù)可通過(guò)相應(yīng)輪胎計(jì)算公式式計(jì)算。 Rka 和FRki增大,將其沿側(cè)偏角v 方向分解。分力FRK²cosv作用在車(chē)輪中心,并有力臂ra。v愈大,主銷(xiāo)后傾拖距nk 愈大,則因FRK²sinv引起的轉(zhuǎn)向回正力矩也愈大。為了簡(jiǎn)明起見(jiàn),在此不考慮輪胎拖距nk。前面的圖例同樣也適用于在前輪驅(qū)動(dòng)型式車(chē)輛上出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)力F a(折合到單個(gè)車(chē)輪上。驅(qū)動(dòng)力也是作用在車(chē)輪中心上,但朝車(chē)輪

35、轉(zhuǎn)向方向移動(dòng)r R。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)差速器和輪荷變化是±F n將力矩均勻地分配給兩個(gè)前輪時(shí),驅(qū)動(dòng)力F A(折算到整根車(chē)橋上將產(chǎn)生下列力矩(圖M SA=F a(r a-r R+F a(r a+r R= F a²2²r RM SA=F A²r R力F A的大小或者是由附著系數(shù)H決定(F A=H²G v,或者是取決于驅(qū)動(dòng)力矩;側(cè)偏距r R的大小在上文中有敘述。 (4 轉(zhuǎn)彎時(shí)主銷(xiāo)內(nèi)側(cè)角、車(chē)輪外傾角和主銷(xiāo)后傾角的變化由于轉(zhuǎn)向節(jié)軸的空間運(yùn)動(dòng),要準(zhǔn)確地計(jì)算單個(gè)車(chē)輪上的回正力矩,必須考慮轉(zhuǎn)向時(shí)主銷(xiāo)內(nèi)傾角的變化。如果在零位置轉(zhuǎn)向節(jié)軸只傾斜一個(gè)角度0,即根本不存在主銷(xiāo)后傾,或者主銷(xiāo)后傾是通過(guò)移動(dòng)車(chē)輪中心的位置而實(shí)現(xiàn),則可容易地確定在朝左右兩個(gè)方向轉(zhuǎn)向時(shí)都會(huì)變小的主銷(xiāo)內(nèi)傾角a,I :主