獨立懸架設(shè)計手冊

1、設(shè)計手冊懸架篇 -獨立懸架部份1、2、概述 什么是獨立懸架 獨立懸架的優(yōu)缺點扭桿懸架1、2、扭桿懸架的典型結(jié)構(gòu) 扭桿懸架的特點3、4、5、扭桿懸架的剛度特性 扭桿懸架的運動特性 懸架與整車的關(guān)系三、扭桿懸架設(shè)計1、主要性能參數(shù)的確定2、懸架剛度（懸架剛度不同于扭桿剛度的概念）3、系統(tǒng)阻尼（系統(tǒng)阻尼不同于減振阻尼的概念）4、懸架設(shè)計 計算5、扭桿 的設(shè)計四、裝調(diào)中的控制要素1、整車姿態(tài)的調(diào)整與控制2、前輪定位的調(diào)整與控制3、輪胎氣壓的調(diào)整與控制五、故障處理案例1、回正性差2、輪胎偏磨第一章概述獨立懸架是相對于非獨立懸架而言的，其特點是左、右兩車輪之間各自“獨立”地與車架或車身相聯(lián)，構(gòu)成斷開式車橋

2、，當(dāng)單邊車輪駛過凸起時，不會影響到另一側(cè)車輪。獨立懸架由于其導(dǎo)向機構(gòu)措綜復(fù)雜，結(jié)構(gòu)型式很多，但主流結(jié)構(gòu)主要有：雙橫臂式，縱臂式，麥弗遜式、多連桿式等。雙橫臂式獨立懸架又細分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式。一般用于轎車的前、后懸架，輕型載貨汽車的前懸架或要求高通過性的越野車的前、后懸架?？v臂式獨立懸架以平行于汽車行駛方向的縱臂承擔(dān)導(dǎo)向和傳力作用，常用于非驅(qū)動橋的后懸架。麥弗遜式，其突出特點在于將導(dǎo)向機構(gòu)與減振裝置合到一起，將多個元零件集成在一個單元內(nèi)。不公簡化了結(jié)構(gòu)，減輕了質(zhì)量，還節(jié)省了空間，較多應(yīng)用于緊湊型轎車的前懸架。與非獨立懸架相比，獨立懸架的諸多優(yōu)點：1、2、3、4、非懸掛質(zhì)量小，懸架所

3、受到并傳給車身的沖擊載荷小，有利于提高汽車的行駛平順性及輪胎接地性能；左右車輪的跳動沒有直接的相互影響，可減少車身的傾斜和振動；占用橫向空間小，便于發(fā)動機布置可以降低發(fā)動機的安裝位置，從而降低汽車質(zhì)心位置，有利于提高汽車行駛穩(wěn)定性；易于實現(xiàn)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)向。我公司目前所采用的前獨立懸架均為不等長雙橫臂式扭桿懸架，如BJ1027A皮卡車型、BJ1032小卡車型和 BJ6486輕客車型等。第二章扭桿懸架扭桿式雙橫臂獨立懸架，用扭桿作為彈性元件，簡稱為扭桿懸架。 2. 1扭桿懸架的典型結(jié)構(gòu)2. 1 . 1懸架的導(dǎo)向機構(gòu)懸架的導(dǎo)向機構(gòu)是一種四連桿機構(gòu)，四連桿機構(gòu)由上擺臂、下擺臂及主銷構(gòu)成。 圖2-1為懸架系

4、統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖，三角型DEF為懸架上擺臂，DE為上擺臂軸；三角型ABC為懸架下擺臂，AB為下擺臂軸；F為上球頭銷、C為下球頭銷FC構(gòu)成轉(zhuǎn)向橋的主銷車輪跳動過程中，上擺臂、下擺臂各自繞 它們的擺臂軸進行擺動。M N分別為轉(zhuǎn)向梯型上的兩點，M為轉(zhuǎn)向梯型斷開點，N為轉(zhuǎn)向節(jié)臂與轉(zhuǎn)向拉桿的 連接點。圖2-1擺臂結(jié)構(gòu)有兩種：A形臂和一字臂，呈 A字形或三角形的擺臂為 A形臂；呈一字形的擺 臂為一字臂。上擺臂一般都是A形臂。上下擺臂均為 A形臂的稱為雙 A形臂結(jié)構(gòu)，四驅(qū)的車輛或四驅(qū)平臺上的兩驅(qū)車輛一般采 用雙A形臂，如：長豐獵豹、 BJ2027皮卡；一般SUV車因考慮越野性能，其前懸架大多采A形臂的車用雙A形臂

5、，如：長城賽弗、五十鈴競技者、海拉克斯、華泰特拉卡等。采用雙輛不帶推力桿。另一種布置結(jié)構(gòu)為：上擺臂是A形臂，下擺臂為一字臂。兩驅(qū)車輛一般采用該種結(jié)構(gòu)。如BJ1027皮卡、長城皮卡、田野皮卡等。該種結(jié)構(gòu)因下擺臂為一字臂必須設(shè)置推力桿。2. 1. 2上置扭桿與下置扭桿扭桿的安裝型式主要有兩種，一種為上置扭桿，一種為下置扭桿，見圖2-2。a *I扭桿的上置與下置主要與整車及發(fā)動機布置有關(guān)，主要看它的/布置空間。采用上置扭桿的有：F BJ6486輕客、長城賽弗、金杯海 獅等；采用下置扭桿的有：BJ1027 皮卡、長城皮卡、江鈴皮卡、慶鈴皮卡等。圖2-22. 1。3雙橫臂軸的布置為了獲得優(yōu)良的性能， 雙

6、橫臂軸線在縱平面內(nèi)和水平面內(nèi)都有可能布置夾角，雙橫臂軸線在縱平面內(nèi)形成的夾角為剎車點頭角，在水平面內(nèi)形成的夾角為斜置角。圖2-3列出了BJ1032、BJ0127、BJ6486的雙橫臂軸線的布置及其特點：F Jr.-4SrII: II1圖2-3圖中M-M為上擺臂軸線，N-N為下擺臂軸線。BJ1032采用的布置方式較為簡單，雙橫臂軸線在縱平面內(nèi)和水平面內(nèi)均是平行的，該 種布置方式在皮卡和 SUV車上應(yīng)用較多，如慶鈴皮卡、獵豹SUV、BJ2027皮卡等。該種布置方式較為簡單，在車輪上下運動過程中后傾角變化不大，但抗點頭效應(yīng)較差。BJ1027采用的布置方式是在縱平面內(nèi)上擺臂軸線有個5 角，該角度與水平

7、方向的下擺臂軸線上在縱平面內(nèi)形成了一個剎車點頭角，使車輛形成了一定的抗點頭效應(yīng)，使車輛在制動或加減速時顯得比較柔和。BJ1086采用的布置方式比較復(fù)雜，上下擺臂軸線不論在縱平面內(nèi)還是在水平面內(nèi)都有夾角。該種布置不僅有一定的抗點頭效應(yīng)，還有一定的抗沖擊性。但在車輪上下運動過程中各種定位角度的變化較大。具體采用哪種布置結(jié)構(gòu)，要看車輛的性能要求， 結(jié)合整車的布置以及懸架與車輪的運動特性而定。2. 2扭桿懸架的特點扭桿懸架的特點是車身高度可調(diào)。車輛在設(shè)計時，要求有一個整車姿態(tài)。對于扭桿懸架的車輛，為了保證正確的整車姿態(tài)， 必須進行車身高度調(diào)整，即空車高度。其方法是調(diào)整扭桿，使前懸架高度達到一個規(guī)定值。

8、空車高度調(diào)整必須在前輪定位調(diào)整之前進行，由于車輛在裝配以后，前橋、懸架及球銷中的各種間隙還沒有完全消除，整車姿態(tài)仍然處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這時調(diào)出來的前輪定位參數(shù)則是不準確的。所以裝車以后一般是先進行一段路程的顛波，然后再將車身用力的晃動幾下，調(diào)準空車高度后方可進行前輪定位調(diào)整。2. 3扭桿懸架的剛度特性扭桿懸架的剛度特性是懸架剛度為非線性的。扭桿剛度不等于懸架剛度。扭桿剛度為線性的，懸架剛度為非線性的。扭桿剛度取決 于扭桿的結(jié)構(gòu)尺寸，而懸架剛度由于其導(dǎo)向機構(gòu)的緣固而變得較為復(fù)雜，懸架剛度指的是車輪的垂向位移與車輪所受的反力之間的關(guān)系曲線，由于車輪的垂向位移與扭桿的扭角不呈線性關(guān)系，故懸架剛度為非線

9、性的。如果扭桿剛度為 Ct，則懸架剛度為：dZ d2 0d 02C = M + Ct ()dstds t dst 式中： Z作用在車輪上的垂直反力dst車輪在Z作用下的微量垂直位移d0 扭桿在 M作用下的微量轉(zhuǎn)角Ct 扭桿剛度 M作用在扭桿上的扭矩對于雙橫臂獨立懸架其懸架剛度計算比較復(fù)雜，現(xiàn)已有計算軟件，這里不再熬述。2. 4扭桿懸架的運動特性由于扭桿懸架的導(dǎo)向機構(gòu)為四連桿機構(gòu)， 所以，在運動過程中，前輪定位的參數(shù)值是變 化的。如何使前輪參數(shù)的變化值在合理范圍內(nèi)，以確保車輛性能，這就要看四連桿機構(gòu)的如何設(shè)計。分析案例1:BJ1032獨立懸架設(shè)計。按整車設(shè)計要求，選用小東風(fēng)懸架，看前輪參數(shù)值的變

10、化。已知條件：(參照圖2-1)車輪外傾a 0 10主銷內(nèi)傾39 20主銷后傾丫 0 25下橫臂與水平線夾角 013 15上橫臂長度AD=220 mm下橫臂長度BC=363 mm 主銷長度DC=250 mm 主銷上段長度DP=149懸架安裝點坐標：下擺臂擺動軸線上 B 點Bx:50.000 By: 257.000 Bz: -194.000用軟件計算結(jié)果(見表 2-1):表2-1狀態(tài)空載滿載平衡位 置車輪上下跳動40mm時的參數(shù)變化范圍變化幅 度平衡位置車輪上下 跳動40mm 時的參數(shù) 變化范圍變化幅度主銷后傾 角1.0451.043-1.0500.007主銷內(nèi)傾 角9.2658.448-10.8

11、772.429車輪外傾 角0.563-1.097-1.4612.558前束0-3.360-4.1227.482 :1/2輪距變 化0-3.538-2.7766.314前束及1/2輪距變化不太理想，其他前輪參數(shù)值的變化可以滿足要求。懸架是以已確定的狀態(tài)為平衡位置進行運動的。懸架的運動還應(yīng)考慮緩沖塊的合理設(shè)置。下擺臂擺動軸線上 上擺臂擺動軸線上 上擺臂擺動軸線上Ax: -50.000Ex: 109.500Dx: -118.500轉(zhuǎn)向梯形斷開點 M(mm) 懸架平衡位置轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷中心 懸架平衡位置轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷中心Mx:145.000C0(mm) C0x: 0.000F0(mm) F0x:4.500

12、Ay:Ey：Dy:My:C0y: IF0y轉(zhuǎn)向梯形斷開點 M到轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心 N的距離MN(mm) 轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷中心 轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷中心 轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷中心 轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心C轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷中心 F的距離FC(mm) C到轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心 N的距離 F到轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心 N的距離N到輪胎中心 G的距離NG(mm)P到輪胎中心G的距離CN(mm)FN(mm)主銷軸線與轉(zhuǎn)向節(jié)軸線交點P點到轉(zhuǎn)向節(jié)上.下球銷中心F和C的距離之比FP/CP(定值) 轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷中心 C到輪胎中心G的距離CG(mm)車輪半徑R(mm)PG(mm)257.000Az: -194.000363.000Ez:46.000363.0

13、00Dz:46.000260.000Mz: -182.000611.500C0z: -276.800571.500 F0z: -30.000MN:349.000FC:250.000CN:173.000FN:217.000NG:173.000PG:105.000FP_PC:1.463CG:133.000R:325.000分析示例2 : BJ1027A皮卡前懸架的運動圖2-4為皮卡前懸架空載時的運動圖，從圖2-5中看出：空載時，上橫臂與水平線夾角為0.56。下橫臂與水平線夾角為0.21 ，上橫臂與上緩沖塊間隙22 mm,下橫臂與下緩沖塊間隙16 mm,該狀態(tài)為懸架在空載時的平衡位置，那么在空載狀態(tài)

14、下，懸架將以此為平衡位 置上下擺動，當(dāng)車輪上跳42mm時下橫臂與下緩沖塊接觸，車輪回彈56.5mm時上橫臂與上緩沖塊接觸。滿載時，由于軸荷增加，車身高 度下降，懸架的狀態(tài)發(fā)生變化，平 衡位置也隨之改變。對于汽卡柴卡 兩種機型，滿載軸荷不一樣，相差 90 kg ，車身高度下沉量不一樣,因而，平衡位置也略有不同。表圖2-42-2列出了配裝兩種機型，491機 和BJ493Q2機的懸架狀態(tài)：表2-2懸架狀態(tài)上橫臂與 水平線夾 角下橫臂與 水平線夾 角上橫臂與 上緩沖塊 間隙下橫臂與 下緩沖塊 間隙車輪上跳時與 緩沖塊接觸情 況車輪回彈時與 緩沖塊接觸情 況配裝491機空載控制尺寸A=2480.56 0

15、.212216車輪上跳42時 與下緩沖塊接 觸車輪回彈 56.5 時與上緩沖塊 接觸配裝491機滿載A=233 （下降 15）3.9 2.429.87.2車輪上跳27時 與下緩沖塊接 觸車輪回彈 71,5 時與上緩沖塊 接觸配裝BJ493Q2機空載控制尺寸A=2480.56 0.212216車輪上跳42時 與下緩沖塊接 觸車輪回彈 56.5 時與上緩沖塊 接觸配裝BJ493Q2機滿載A=231 （下降 17）4.7 2.730.66.3車輪上跳25時 與下緩沖塊接 觸車輪回彈 73.5 時與上緩沖塊 接觸從表2-2中看出：兩種機型在滿載時，由于車身高度下沉量不一樣，與緩沖塊接觸情況 也有所不同

16、，對于汽卡，滿載時，車輪上跳27mm時，撞擊下緩沖塊；對于柴卡，滿載時，車輪上跳25mm時，撞擊下緩沖塊，相差不大，在車輪上跳40mm時，兩種機型壓縮緩沖塊約在10 mm左右，不到緩沖塊壓縮量的1/3,符合懸架的運動要求。相比之下，柴卡撞擊緩沖塊的機會較汽卡略多。綜上所述，正確的空車高度，可以得到理想的懸架狀態(tài)，從而保證懸架的運動精度，使車輛有一個比較理想的行駛性能。軸荷不同，懸架的平衡位置不同， 懸架的運動將存在一些差異。對于不同的車型，可以通過扭桿調(diào)整量，使懸架滿足不同狀態(tài)的性能要求。當(dāng)然，如 果軸荷發(fā)生了較大變化，對性能造成較大影響時，則應(yīng)考慮緩沖塊的重新設(shè)置或懸架高度的 控制尺寸。2.

17、 5懸架與整車的動態(tài)關(guān)系懸架與整車有著密切的聯(lián)系，懸架狀態(tài)決定了整車姿態(tài)。 車輛是運動的，懸架也是運動的，因而整車姿態(tài)是動態(tài)的。在懸架與整車的動態(tài)關(guān)系中，一個關(guān)鍵要素就是空車高度，空 車高度決定了懸架狀態(tài)，同時也保證了整車姿態(tài)，正確的空車高度保證了前輪定位的準確性， 保證了了懸架的性能。2. 5. 1空車高度的定義對于扭桿式雙橫臂獨立懸架的車型，在前輪定位調(diào)整之前， 要進行車身高度調(diào)整， 以達到整車姿態(tài)的設(shè)計要求一般是在空車狀態(tài)下進行車 身高度調(diào)整，也可稱為空車高度。對于空車高度的控制一般是在車身上指定一控 制點，控制該點的離地高度。前懸架空車高度指的 是下橫臂軸中心點的離地面高度，后懸架空車

18、高度 指的是板簧前吊耳中心離地面高度。圖2-5為BJ1027A皮卡前懸架空載時的狀態(tài)圖， 圖中尺寸248 即為前懸架空車高度。2. 5. 2 空車高度與整車姿態(tài)為了保證車輛的動力性，車身通常相對于路面 有一個傾角，一般為 0.5 -1.5，這一狀態(tài)也稱為 整車姿態(tài)。圖2-5以BJ1027A皮卡為例，在前輪定位調(diào)整之前必須進行空車高度調(diào)整，其方法是調(diào)整扭 桿，使前懸架高度達到 248mm ,（下橫臂軸中心離地面高度），按制造要求為285 mm這樣, 就確定了空車狀態(tài)下的整車姿態(tài)。對于滿載，根據(jù)軸荷分配及前后懸架剛度特性，可以分別得出：前懸架高度為 233 mm，后懸架高度，滿載狀態(tài)下的整車姿態(tài)自

19、然形成。同樣，對于 不同載荷及其分布， 都有一個不同的整車姿態(tài)與其對應(yīng)。因而，保證了正確的空車高度，就可以保證車輛有一個正確的整車姿態(tài)，以及所有車輛在出廠時整車姿態(tài)的一致性。第三章扭桿懸架設(shè)計懸架的設(shè)計與整車的總布置設(shè)計密切相關(guān)，懸架的參數(shù)影響到許多整車的特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置設(shè)計師共同協(xié)商確定，以保證與整車設(shè)計良好的匹配性。同時，應(yīng)使得整車具有良好的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性，提高零部件的標準化、通用化和系列化水平。3. 1獨立懸架結(jié)構(gòu)選型和參數(shù)的確定3. 1 . 1獨立懸架結(jié)構(gòu)選型根據(jù)產(chǎn)品概念、設(shè)計函及整車設(shè)計師的要求， 明確所開發(fā)車型用途、 承載以及所應(yīng)用地 區(qū)的道

20、路等情況，選定前后懸架的結(jié)構(gòu)型式。一般載貨汽車及部分商務(wù)用車都采用 “前獨后 非”的懸架匹配方式。對于扭桿懸架，主要確定如下結(jié)構(gòu)型式：1）、擺臂結(jié)構(gòu)型式2）、扭桿安裝方式3）、擺臂軸布置型式3. 1 . 2參數(shù)的確定確定以下參數(shù)：1）、懸架振動頻率及懸架剛度2） 、四連桿結(jié)構(gòu)尺寸；包括上下橫臂的長度、主銷長度及主銷上下部分長度比，上下橫 臂與車架的安裝尺寸等。3）、前輪定位參數(shù)3. 2懸架剛度計算3.2.1扭桿懸架的受力分析獨立懸架的剛度與扭桿的扭轉(zhuǎn)剛度不同，扭桿的扭轉(zhuǎn)剛度是線性的，通過上下擺臂的四 聯(lián)桿機構(gòu)作用于整個懸架的，最終轉(zhuǎn)換為懸架的垂向剛度。由于車輪的垂向位移與扭桿的扭 轉(zhuǎn)角不呈線性

21、關(guān)系以及垂向作用力力臂的變化，懸架的垂向剛度特性為非線性變化。根據(jù)所開發(fā)車輛的用途選定的懸架偏頻，一般貨車前懸架滿載時選取n=1.52.2左右。按公式n=1/2 n gc/f得出懸架的垂向剛度 C。懸架的受力較為復(fù)雜，下面以BJ1027皮卡為例進行受力分析。圖3為懸架的受力圖，地面的支承反力通過上下擺臂及球銷 將力傳至扭桿。因該懸架為下置扭桿， 所以上擺臂可看成為二力桿，Q即為上擺臂的作用力，其方向沿上擺臂方 向一致。那么，根據(jù)力的平衡原理可 以得出下擺臂的受力方向，用平行四 邊形作圖法從而求出扭桿扭矩。滿載時地面支承反力 N=4295N,根 據(jù)作圖法可以得出作用力 P=4677N ； P 到

22、下擺臂鉸接點的作用力距為 A=324. 3mm。從而得出扭桿扭矩： Mn=P x A =1516.7 Nm，按公式 0 =Mn/Ct 即可 得出扭桿轉(zhuǎn)角及應(yīng)力。表1列出了所需計算得出的數(shù)據(jù)：表1 扭桿轉(zhuǎn)角及應(yīng)力7產(chǎn)品型號項目參數(shù)計算公式或選取參數(shù)扭桿直徑d (mm)扭桿長度L (mm)扭桿有效長度L1 (mm)扭桿剛度Ct (Nm/ )扭桿扭矩Mn (Nm)扭桿轉(zhuǎn)角0 ( )剪應(yīng)力t (Mpa)振幅40 mm時的轉(zhuǎn)角變化值 0 1( ) Mpa振幅40 mm時的應(yīng)力幅值Mpa最大剪應(yīng)力Mpa許用剪應(yīng)力t ( Mpa)3. 3扭桿的設(shè)計扭桿主要尺寸的確定扭桿主要尺寸是桿徑 D和長度L。桿徑D和長

23、度L決定了扭桿剛度，長度L與總布置有關(guān)，依據(jù)總布置而定。剛度計算公式：K= n d4G/32L1)計算結(jié)果：K=103.3（剪切彈性模量取值：G=7.6 x 104N/mm2）2）扭桿結(jié)構(gòu)扭桿的結(jié)構(gòu)很簡單，一根桿，有三部分組成。兩頭是花鍵，中間是桿部，在桿部與花 鍵之間有一過渡圓弧，如圖 1所示。DII1 -UII花鍵一般為三角花鍵，花鍵帶盲齒或不帶盲 齒，現(xiàn)多數(shù)不帶盲齒；中間桿部是受扭部分， 桿 部截面可以是圓形的、 環(huán)形的、矩形的，大多數(shù) 為圓形。因桿部與花鍵之間的過渡圓弧段也承受 扭矩，因而，扭桿的有效長度包含一段圓弧段。 扭桿的具體結(jié)構(gòu)一般根據(jù)供應(yīng)商的條件而定。圖3-3根據(jù)計算1027

24、AEF1扭桿在滿載時應(yīng)力為 553. 1Mpa,因車輪在運動時上下擺動，當(dāng)車 輪繼續(xù)向上運動時，扭桿轉(zhuǎn)角還有所增加，所以，應(yīng)考慮這部分的應(yīng)力疊加。一般以振幅40 mm進行計算，從表1中看出，在振幅40 mm時扭桿的最大應(yīng)力為 618. 7 Mpa，小于許 用剪應(yīng)力800 Mpa，滿足可靠性要求。5）扭桿的材料選用扭桿采用的材料有 50CrVA、60Si2Mn、42CrMo、60CrA、45CrNiMoV A 等。這些材料 含碳量高，具有較高的抗拉強度、抗扭轉(zhuǎn)疲勞強度，有很好的彈性和一定的沖擊韌性，許用剪應(yīng)力t 都在800Mpa以上，有的達到 1400-1500 Mpa，疲勞可達 50萬次以上。

25、50CrVA是一種較高的彈簧鋼，熱處理后可達到高的韌性、強度、彈性極限，由于該材 料中含有Cr和V，因而鋼的熱敏感性較低，脫碳較少，所以它又具有高的疲勞強度。我公 司的6486輕客用的就是這種材料。45CrNiMoV A為高強度結(jié)構(gòu)合金鋼，該鋼除了具有較高的抗拉強度、抗扭轉(zhuǎn)疲勞強度， 有很好的彈性外，還具有很好的淬透性，一般在淬火后中溫回火狀態(tài)下使用，其金相組織為回火屈氏體。但價格昂貴，坦克扭桿大多采用該種材料。42CrMo是近年應(yīng)用較為廣泛的扭桿材料，此材料具有較高的抗拉強度、抗扭轉(zhuǎn)疲勞強 度，具有較好的淬透性、淬硬性。價格適中，我公司的1027A系列皮卡采用的就是這種材料。扭桿的材質(zhì)不同，

26、熱處理方式也不相同。45CrNiMoV A和50CrVA采用整體淬火，而42CrMo必須采用感應(yīng)淬火。對于42CrMo，由于扭桿彈簧經(jīng)常在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作，表面剪應(yīng)力較大，而心部應(yīng)力較小，從心部到表面的應(yīng)力呈線性增加，感應(yīng)淬火可使扭桿表面硬化，提高疲勞極限。因近兩年來扭桿的感應(yīng)淬火工藝日漸成熟，目前采用該種材料扭桿的車型有：江鈴皮卡、慶鈴皮卡、依維科等。扭桿的材料選用應(yīng)根據(jù)供應(yīng)商的工藝條件和熱處理方式而6）扭桿的失效型式扭桿的失效型式主要有兩種，斷裂與塑變。這主要與扭桿材料和熱處理方式有關(guān)，感應(yīng) 淬火的42CrMo扭桿失效以塑變?yōu)槎?，而整體淬火的50CrVA扭桿失效一般是斷裂。扭桿的斷裂失效皮卡

27、、客車、高檔載貨汽車疲勞受命為50萬次以上。如果扭桿發(fā)生斷裂，將引起車輛前端倒地甚至翻車。斷裂失效的主要原因有：1）、材質(zhì)問題2）、材料有裂紋3) 、預(yù)扭不當(dāng)4) 、噴丸不當(dāng)5) 、淬火控制不當(dāng)淬火是扭桿制造中最為關(guān)鍵的工藝。50CrVA采用的是整體淬火，一般是整筐扭桿一起放在淬 火爐內(nèi)，優(yōu)點是生產(chǎn)效率高； 缺點是硬度不好掌 握，表層硬度均勻性較差， 心部硬度較高，控制 不當(dāng)容易發(fā)生脆裂。扭桿的斷裂一般在桿部與花鍵之間的圓弧過渡處，該處的應(yīng)力較大，且有一定的應(yīng)力集中，圖 4為扭桿斷裂時的照片。扭 桿 的 塑 變 失 效圖3-1塑變失效可以引起車輛的前端下沉，影響車輛的前輪定位參數(shù)，對整車的操穩(wěn)

28、與輪胎的正常磨損也有一定的影響。塑變失效主要是淬火控制不當(dāng)、預(yù)扭控制不當(dāng)或超載等問題造成的。塑變失效在感應(yīng)淬火的熱處理方式中較易出現(xiàn)，要避免該種失效發(fā)生， 這主要看對這種熱處理技術(shù)的掌握。 在感應(yīng)淬火中，如果感應(yīng)圈的速度控制不當(dāng)，或感應(yīng)圈電流控制不當(dāng)都可能導(dǎo)致扭桿的感應(yīng)層深度和表層硬度不夠，這些有可能引起扭桿在使用中產(chǎn)生較大的塑 變。3. 4系統(tǒng)阻尼計算減振器阻尼力的匹配可按下列公式驗證：如表1。項目參數(shù)值計算公式減振器阻尼力NPf= Py=v=0.52m/s 時減振器阻尼c (Ns/m)平均阻尼c=(Py+Pf)/2v減振器女裝角 a減振器杠桿比i一般為無借助杠桿傳力機構(gòu)，杠桿比為1系統(tǒng)阻尼

29、比“空載“ =C*COS2a 2 *2而3. 5懸架布置參數(shù)及前輪定位參數(shù)表2:懸架布置參數(shù)及前輪定位參數(shù)參數(shù)空載滿載車輪外傾a (deg)主銷內(nèi)傾3 (deg)主銷后傾(對地面)丫( deg)車身高度(mm)上橫臂與水平線夾角 0 1 ( deg)下橫臂與水平線夾角 0 2 ( deg)上橫臂長度AD(mm)下橫臂長度BC (mm)主銷長度DC (mm)主銷上段長度DP ( mm)3. 6側(cè)傾校核 (滿載狀態(tài)) 側(cè)傾中心高度(滿載、懸架平衡位置)前懸架：h1=36 （利用合肥工大軟件得出，見附圖 3）后懸架：h2=468（后簧主片離地高度）簧上質(zhì)量質(zhì)心高度：h3=775 簧上質(zhì)量質(zhì)心距前軸距

30、離：a=1606側(cè)傾力臂：h=h3-h1-a* （ h2-h1）/L=472.2側(cè)傾剛度：C=0.5（K1*B1 2 +K2*D2 2）=0.5（48.6*1410 2 +209*1000 2）=15.3*10 7Nmm/rad 式中：K2 后簧剛度，D2-后簧托距側(cè)傾角度：當(dāng)側(cè)向加速度 ay=0.4g 時，離心力 Fy=0。4*Gs=0.4*2684=107306N 側(cè)傾力矩：M= Fy* h側(cè)傾角度：a =M/C= Fy* h/C=0.0331rad=1.9 懸架系統(tǒng)運動分析可以通過手工作圖的方式，畫出懸架在不同的跳動高度范圍內(nèi)的擺臂及相關(guān)聯(lián)件的位 置，校核動動件與固定件的運動間隙和零部件

31、運動協(xié)調(diào)性和干涉問題。目前，利用計算機編制的軟件能夠較方便地分析出各零部件運動協(xié)調(diào)性和干涉問題。六、裝調(diào)中的控制要素扭桿式獨立懸架的控制要素主要有前懸架高度（即擺臂角度）及前輪定位參數(shù)的控制。6. 1前懸架高度的控制 通常，在懸架扭桿設(shè)計時，就在兩端花鍵處設(shè) 計出懸架擺臂和調(diào)整臂的裝配角度標識槽。在前懸 架裝配過程當(dāng)中，按照扭桿設(shè)計安裝標識正確裝配 擺臂和調(diào)整臂。在進行前懸架高度的調(diào)整前，應(yīng)先 檢查輪胎氣壓正確，然后專用測量工具是通過調(diào)整扭桿的預(yù)緊角度來實現(xiàn)的。如下圖 所示：3、前輪定位的調(diào)整與控制前輪定位的調(diào)整，一般要在四輪定位儀上進行。前束的調(diào)整，是通過調(diào)整左右轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度來 實現(xiàn)的；

32、車輪內(nèi)、外傾角的調(diào)整是通過同時增加或減少懸架同一側(cè)上擺臂墊片的多少來實現(xiàn) 的；如果需要調(diào)整主銷后傾角， 則調(diào)整懸架同一側(cè)上擺臂前后墊片的高度差，使上擺臂產(chǎn)生一個向后的傾角來實現(xiàn)的。4、輪胎氣壓的調(diào)整與控制在進行整車高度和前輪定位調(diào)整前，一定要按技術(shù)要求將車輪的氣壓調(diào)整到 規(guī)定數(shù)值，否則將會影響到整車高度及前輪定位的調(diào)整。如果長期讓輪胎處于不 符合規(guī)定的氣壓范圍內(nèi)，還將會影響到轉(zhuǎn)向力和輪胎的早期磨損。第五章故障處理案例5. 1轉(zhuǎn)向回正性差案例：BJ6486輕客轉(zhuǎn)向回正性差問題處理 故障模式：轉(zhuǎn)向沉、回位性差、感覺轉(zhuǎn)向 盤有阻尼、路感較差。解決思路：影響轉(zhuǎn)向回位的因素主要有兩種：一是轉(zhuǎn)向回正力矩問

33、題造成回位性差，二是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)阻尼問題造成轉(zhuǎn)向盤操縱費力。要素分析：1） 、在整車裝調(diào)過程中，空車高度的調(diào)整與前輪定位的調(diào)整一樣，非常重要。在所提供給我們進行分析的故障樣車中，很少有空車高度調(diào)整到位的情況，這說明空車高度調(diào)整沒有引起高度重視。6486輕客前懸架空車高度為 277 mm （下橫臂軸中心點離地面高度），后懸架空 車高度為292 mm （板簧前吊耳中心離地面高度）。我們在試驗發(fā)現(xiàn)，車輛按正確的空車高 度調(diào)整以后，再進行前輪定位調(diào)整，多數(shù)故障樣車的回位性能明顯好轉(zhuǎn)。2） 、影響轉(zhuǎn)向回正力矩的主要參數(shù)是后傾角， 后傾角偏小可能使轉(zhuǎn)向回正力矩不夠， 但簡單 的改變后傾角有可能使其他定位參數(shù)產(chǎn)

34、生影響，增大后傾角也有可能使轉(zhuǎn)向發(fā)沉。 在試驗中， 我們進行了多次嘗試，將后傾角由 1 15增大到2 30較為合適。3）、多數(shù)轉(zhuǎn)向器支架不符合設(shè)計要求，對安裝精度及傳動效率影響較大。此外，根據(jù)車身三坐標測量結(jié)果，安裝轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向器支架部位的坐標點也有較大誤差，這是產(chǎn)生轉(zhuǎn)向系統(tǒng)阻尼力的主要因素。4） 、6486輕客轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝較為復(fù)雜，圖3是轉(zhuǎn)向傳動系統(tǒng)安裝圖，因環(huán)節(jié)較多，且有角度，傳動效率較低，從轉(zhuǎn)向盤-轉(zhuǎn)向軸-減速器-轉(zhuǎn)向傳動軸-轉(zhuǎn)向器各個環(huán)節(jié)，都可能 產(chǎn)生阻滯。因而，我們對車身及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件進行了抽查，發(fā)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)向器明顯發(fā)沉、阻轉(zhuǎn)向管柱、直至轉(zhuǎn)向器的拉桿、力大、且減速器的齒輪精度很低，轉(zhuǎn)

35、向時，發(fā)現(xiàn)“咔噠”的聲音，不順暢；對此，我們進行 了專門試驗，從庫里挑選出一臺套轉(zhuǎn)向器總成，從方向 球頭，逐一進行了檢查分析，認為滿意后，并與 故障樣車上拆下的零部件作對比分析，而后在故 障樣車上進行了投換，經(jīng)試車發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)向明顯輕 了，回位很好。解決措施：1、主銷后傾角由1 15 提高到2 30;適 當(dāng)增大了回正力矩。2、車輪偏距由35改為30。3、修正了整車裝調(diào)技術(shù)條件， 強調(diào)和規(guī)范了空 車高度的調(diào)整。4、對懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零部件增加了控 制要素，保證了懸架系統(tǒng)的運動精度。5、對車身裝焊胎具進行了調(diào)整，保證了懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)導(dǎo)向機構(gòu)與桿件的運動精度。經(jīng)過2001年下半年以來，通過半年的實施

36、，效果良好，至今BJ6486輕型客車沒有發(fā)生轉(zhuǎn)向不回位、發(fā)沉這一現(xiàn)象。實施效果：表2-1列出了我們在解決問題的過程中進行了的對比試驗分析，試驗主要針對故障樣車的不同調(diào)整狀態(tài)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零部件質(zhì)量狀態(tài)等進行對比， 經(jīng)第三次調(diào)整后達到了預(yù)期 要求。表2-1 性能對比試驗狀態(tài)整車狀態(tài)按標準值 調(diào)整到位第一次調(diào)整 更換減速器、減速器支 架、轉(zhuǎn)向傳動軸，減小 轉(zhuǎn)向系阻尼第二次調(diào)整 改變后傾角：1 15t2 30第三次調(diào)整改變偏距：3530標準值輪胎 氣壓前 320Kpa 后 400KPa前 320Kpa 后 400KPa空車前左：276mm前277高度前右：278mm后左：292mm 后右：292mm后

37、292前輪 定位 參數(shù)外傾左 外傾右 后傾左 后傾右 前束左 前束右-0.1 -0.9 +1.3 +0.8 -6.0 -6.0外傾左:+0.1外傾右：0.0后傾左：+1.5后傾右：+1.3前束左：+1.5 前束右：+1.7外傾左 外傾右 后傾左 后傾右 前束左 前束右+0.2+0.2+2.9+3.3+1.2+1.5外傾左 外傾右 后傾左 后傾右 前束左 前束右+0.2+0.2+2.9+3.3+1.2+1.5外傾-1.1-+0.22后傾+1.3-+2.3前束+1.0-+5.0主觀 評價 及感 覺轉(zhuǎn)向沉、高速狀態(tài)下 轉(zhuǎn)向一點不回位，沒 有路感，轉(zhuǎn)向盤感覺 不到自由行程轉(zhuǎn)向稍沉、高速狀態(tài)下 轉(zhuǎn)向稍有

38、回位，路感不 強，轉(zhuǎn)向盤阻尼力明顯 降低，高速狀態(tài)下回位，低 速狀態(tài)下回位性較 差回位明顯、現(xiàn)象消 除，路感好，高低速 狀態(tài)下有回位性均 好結(jié)論：轉(zhuǎn)向回正是評價操縱穩(wěn)定性的一項重要指標，轉(zhuǎn)向回正與懸架有密切的關(guān)系。5. 3輪胎偏磨案例：BJ1027皮卡輪胎偏磨問題處理通過對收集到的大量資料進行分析，輪胎磨損的故障模式主要有以下三種情況：1、兩前輪外側(cè)偏磨，占吃胎故障比例的80%;2、單個前輪偏磨（左輪或右輪偏磨）；3、胎面中線外側(cè)間斷規(guī)律性磨損（首都機場較多）。解決思路：1、輪胎正常磨損與否主要取決于其在車輛運動過程中相對于地面的橫向滑移量，這是一個很重要的觀點；2、前束或輪距的變化是導(dǎo)致橫向滑移增大的關(guān)鍵要素。要素分析：1）輪胎偏磨是一個系統(tǒng)問題，影響輪胎磨損的因素很多，如：車架制造質(zhì)量、車架剛度、輪胎氣壓、四輪定位及整車裝