獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求對(duì)前輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求是：1）懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過(guò)±，輪距變化大會(huì)引起輪胎早期磨損。2）懸架上載荷變化時(shí)，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車(chē)輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。3）汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車(chē)身側(cè)傾角小。在O.4g側(cè)向加速度作用下，車(chē)身側(cè)傾角不大于6°?7°,并使車(chē)輪與車(chē)身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。4）汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車(chē)身有抗前俯作用；加速時(shí)，有抗后仰作用。對(duì)后輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求是：1）懸架上的載荷變化時(shí)，輪距無(wú)顯著變化。2）汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車(chē)身側(cè)傾角小，并使車(chē)輪與車(chē)身的傾斜反向，以減小過(guò)多轉(zhuǎn)向效應(yīng)。此外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)還應(yīng)有足夠強(qiáng)度，并可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。目前，汽車(chē)上廣泛采用上、下臂不等長(zhǎng)的雙橫臂式獨(dú)立懸架（主要用于前懸架）和滑柱擺臂（麥弗遜）式獨(dú)立懸架。下面以這兩種懸架為例，分別討論獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇方法，分析導(dǎo)向機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)前輪定位參數(shù)和輪距的影響。二、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)1.側(cè)傾中心雙橫臂式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由如圖6-24所示方式得出。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,并同時(shí)獲得P點(diǎn)的高度。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)傾中心肌當(dāng)橫臂相互平行時(shí)（圖6-25）,P點(diǎn)位于無(wú)窮遠(yuǎn)處。作出與其平行的通過(guò)N點(diǎn)的平行線，同樣可獲得側(cè)傾中心肌圖6-24雙橫臂式懸架和縱橫臂式懸架的距離。和PW的計(jì)算法和圖解法圖6-25橫臂相互平行的雙橫臂式懸架側(cè)傾中心的確定雙橫臂式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心的高度,通過(guò)下式計(jì)算得

h=bv P 攻2KcosB+dtano+R(6-26)式中sino+o-/K(6-26)式中sino+o-/K二c sin(a+P)p=KsinB+d麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由如圖6-26所示方式得出。從懸架與車(chē)身的固定連接點(diǎn)E作活塞桿運(yùn)動(dòng)方向的垂直線并將下橫臂線延長(zhǎng)。兩條線的交點(diǎn)即為P點(diǎn)。麥弗遜式懸架的彈簧減振器柱EG布置得越垂直，下橫臂GD布置得越接近水平，則側(cè)傾中心W就越接近地面，從而使得在車(chē)輪上跳時(shí)車(chē)輪外傾角的變化很不理想。如加長(zhǎng)下橫臂，則可改善運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的高度h可通過(guò)下式計(jì)算wh=bP (6—27)攻2KcosB+dtano+rs式中 c+oK= p=KsinB+dsin\a+B)2．側(cè)傾中心在獨(dú)立懸架中，前后側(cè)傾中心連線稱為側(cè)傾軸線。側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行，且盡可能離地面高些。平行是為了使得在曲線行駛時(shí)前、后軸上的輪荷變化接近相等，從而保證中性轉(zhuǎn)向特性；而盡可能高則是為了使車(chē)身的側(cè)傾限制在允許范圍內(nèi)。圖6—26普通規(guī)格的麥弗遜式懸架的尺寸h和P的計(jì)w算法和圖解法然而，前懸架側(cè)傾中心高度受到允許輪距變化的限制且?guī)缀醪豢赡艹^(guò)150mm。此外，在前輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛中，由于前轎軸荷大，且為驅(qū)動(dòng)橋，故應(yīng)盡可能使前輪輪荷變化小。因此，獨(dú)立懸架（縱臂式懸架除外）的側(cè)傾中心高度為：前懸架O?120mm；后懸架80?150mm。設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定（與輪距變化有關(guān)的）前懸架的側(cè)傾中心高度，然后確定后懸架的側(cè)傾中心高度。當(dāng)后懸架采用獨(dú)立懸架時(shí)，其側(cè)傾中心高度要稍大些。如果用鋼板彈簧非獨(dú)立懸架時(shí)，后懸架的側(cè)傾中心高度要取得更大些。3.縱傾中心雙橫臂式懸架的縱傾中心可用作圖法得出，見(jiàn)圖6—27。自鉸接點(diǎn)E和G作擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸C和D的平行線，兩線的交點(diǎn)即為縱傾中心。

圖6—27雙橫臂式懸架的縱傾中心麥弗遜式懸架的縱傾中心，可由E點(diǎn)作減振器運(yùn)動(dòng)方向的垂直線，該垂直線與過(guò)G點(diǎn)的擺臂軸平行線的交點(diǎn)即為縱傾中心°,如圖6—28所示。V圖6-28麥弗遜式懸架的縱傾中心4.抗制動(dòng)縱傾性（抗制動(dòng)前俯角）抗制動(dòng)縱傾性使得制動(dòng)過(guò)程中汽車(chē)車(chē)頭的下沉量及車(chē)尾的抬高量減小。只有當(dāng)前、后懸架的縱傾中心位于兩根車(chē)橋（軸）之間時(shí)，這一性能方可實(shí)現(xiàn)，如圖6—29所示。圖6—29抗制動(dòng)縱傾性5．抗驅(qū)動(dòng)縱傾性（抗驅(qū)動(dòng)后仰角）抗驅(qū)動(dòng)縱傾性可減小后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)車(chē)尾的下沉量或前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)車(chē)頭的抬高量。與抗制動(dòng)縱傾性不同的是，只有當(dāng)汽車(chē)為單橋驅(qū)動(dòng)時(shí)，該性能才起作用。對(duì)于獨(dú)立懸架而言，是縱傾中心位置高于驅(qū)動(dòng)橋車(chē)輪中心，這一性能方可實(shí)現(xiàn)。6．懸架擺臂的定位角獨(dú)立懸架中的擺臂鉸鏈軸大多為空間傾斜布置。為了描述方便，將擺臂空間定位角定義為：擺臂的水平斜置角a,懸架抗前俯角B,懸架斜置初始角。，如圖6-30所示。三、雙橫臂式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1．縱向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案上、下橫臂軸抗前俯角的匹配對(duì)主銷(xiāo)后傾角的變化有較大影響。圖6-31給出了六種可能布置方案的主銷(xiāo)后傾角又值隨車(chē)輪跳動(dòng)的曲線。圖中橫坐標(biāo)為入值，縱坐標(biāo)為車(chē)輪接地中心的垂直位移量Z。各匹配方案中，01、p2角度的取值見(jiàn)圖注，其正負(fù)號(hào)按右手定則確定。圖6—30a、B、。的定義

:能直直?—內(nèi)”歹的2 fl]B-J d[FF的M』一MWdlS*用-一寸如~必?—山?ttAmr圖6—31p、p的匹配對(duì)又的影響為了提高汽車(chē)的制動(dòng)穩(wěn)定性和舒適性，一般希望主銷(xiāo)后傾角的變化規(guī)律為：在懸架彈簧壓縮時(shí)后傾角增大；在彈簧拉伸時(shí)后傾角減小，用以造成制動(dòng)時(shí)因主銷(xiāo)后傾角變大而在控制臂支架上產(chǎn)生防止制動(dòng)前俯的力矩。分析圖6-31中又的變化曲線可知，第4、第5方案的入變化規(guī)律為壓縮行程入減小，拉伸行程入增大，這與所希望的規(guī)律正好相反，因此不宜用在汽車(chē)前懸架中；第3方案雖然主銷(xiāo)后傾角的變化最小，但其抗前俯的作用也小，所以現(xiàn)代汽車(chē)中也很少采用；第1、2、6方案的主銷(xiāo)后傾角變化規(guī)律是比較好的，所以這三種方案在現(xiàn)代汽車(chē)中被廣泛采用。.橫向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案比較圖6-32a、b、c三圖可以清楚地看到，上、下橫臂布置不同，所得側(cè)傾中心位c)圖6-32上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案置也不同，這樣就可根據(jù)對(duì)側(cè)傾中心位置的要求來(lái)設(shè)計(jì)上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案。.水平面內(nèi)上、下橫臂擺動(dòng)軸線的布置方案上、下橫臂軸線在水平面內(nèi)的布置方案有三種，如圖6-33所示。下橫臂軸乂一M和上橫臂軸N—N與縱軸線的夾角，分別用a和a來(lái)表示，稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上、下橫臂軸的水平斜置角。1 2一般規(guī)定，軸線前端遠(yuǎn)離汽車(chē)縱軸線的夾角為正，反之為負(fù)，與汽車(chē)縱軸線平行者，夾角為零。a) b)圖6—33水平面內(nèi)上、下橫臂軸布置方案為了使輪胎在遇到凸起路障時(shí)能夠使輪胎一面上跳：一面向后退讓?zhuān)詼p少傳到車(chē)身上的沖擊力，還為了便于布置發(fā)動(dòng)機(jī)，大多數(shù)前置發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)的懸架下橫臂軸M—M的斜置角a為正，而上橫臂軸N—N的斜置角0則有正值、零值和1 2負(fù)值三種布置方案，如圖6—33中的a、b、c所示。上、下橫臂斜置角不同的組合方案，對(duì)車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)的變化規(guī)律有很大影響。如車(chē)輪上跳、下橫臂斜置角a為正、1上橫臂斜置角a為負(fù)值或零值時(shí)，主銷(xiāo)后傾角隨車(chē)輪的上跳2而增大。如組合方案為上、下橫臂斜置角a、a都為正值，1 2如圖6-33a所示，則主銷(xiāo)后傾角隨車(chē)輪的上跳較少增加甚至減少（當(dāng)a<a時(shí)）o至于采取哪種方案為好，要和上、下橫臂1 2在縱向平面內(nèi)的布置一起考慮。當(dāng)車(chē)輪上跳、主銷(xiāo)后傾角變大時(shí)，車(chē)身上的懸架支承處會(huì)產(chǎn)生反力矩，有抑制制動(dòng)時(shí)前俯的作用。但主銷(xiāo)后傾角變得太大時(shí)，會(huì)使支承處反力矩過(guò)大，同時(shí)使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)側(cè)向力十分敏感，易造成車(chē)輪擺振或

轉(zhuǎn)向。盤(pán)上力的變化。因此，希望轎車(chē)的主銷(xiāo)后傾角原始值為-1°?+2°。當(dāng)車(chē)輪上跳時(shí)，懸架每壓縮10mm,主銷(xiāo)后傾角變化范圍為101~401o為了綜合上述要求，選擇恰當(dāng)?shù)目骨案┙?，?guó)外已根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)制定出一套列線圖，如圖6-34所示。該圖由三組線圖組成：圖6-34a為汽車(chē)在不同減速度時(shí)（以重力加速度g百分?jǐn)?shù)表示），前輪上方車(chē)身下沉量f與抗前俯率n的關(guān)系；1b圖6-34b為下橫臂擺動(dòng)軸線與水平線夾角p1不相同時(shí)，主銷(xiāo)后傾角久的變化率d入/df1與抗前俯率的關(guān)系；圖6—34c為不同球銷(xiāo)中心距時(shí)，主銷(xiāo)后傾角的變化率d入/df1與上、下橫臂擺動(dòng)軸線夾角（p2—p1）的關(guān)系。運(yùn)用此圖的步驟如下：先根據(jù)設(shè)計(jì)的允許前俯角（在O.5g時(shí)為1°?3°）確定f,1然后找到相應(yīng)的n,并在圖6-34b上初選p,求出主銷(xiāo)后傾d1角變化率（推薦懸架每壓縮10mm時(shí)為101?401），