普通级轿车前悬架(麦弗逊式)设计毕业论文(7)

2019-04-16 20:58

沈阳理工大学学士学位论文

图3.9侧倾中心

测得图3.9中侧倾中心为244.9mm,符合要求。 3 悬架摆臂的定位角

独立悬架中的摆臂铰链轴大多为空间倾斜布置。为了描述方便,将摆臂空间定位角定义为摆臂的水平斜置角α ,悬架抗前俯角β ,悬架斜置初始角θ , 如图3.10所示。

图3.10 α、β、θ的定义

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3.7.3 导向机构的受力分析

受力简图(如图3.11),由图可知:作用在导向套上的横向力F3 得:

F3 = F1ad/[(c+b)(d-c)]

式中,F1 前轮上的静载荷 F1’减去前轴簧下质量的1/2。

横向力 F3 越大,则作用在导向套上的摩擦力 F3f 越大(f为摩擦因数),这对汽车平顺性有不良影响。为了减小摩擦力,在导向套和活塞表面应用了减摩擦材料和特殊工艺。由上式可知,为了减小 F3 ,要求尺寸 c + b 越大越好,或者减小尺寸a。增大c使悬架占用空间增加,在布置上有困难;若采用增加减振器轴线倾斜度的方法,可达到减小a 的目的,但也存在布置困难的问题。为此,在保持减振器轴线不变的条件下,常将图中的G 点外伸至车轮内部,既可以达到缩短尺寸a 的目的,又可以获得小、较小的甚至是负的主销偏移距,提高制动稳定性能。移动G 点后的主销轴线不再与减振器轴线重合。

图3.11悬架受力简图

3.7.4 横臂轴线布置方式的选择

麦弗逊式独立悬架的横臂轴线与主销后倾角的匹配,影响汽车的纵倾稳定性。如图(3.12)所示。其中O 点为汽车纵向平面内悬架相对于车身跳动的运动

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瞬心。当摆臂的抗俯角-β’等于静平衡位置的主销后倾角γ时,横臂轴线正好与主销轴线垂直,运动瞬心交于无穷远处,主销轴线在悬架跳动时作平动。因此γ值保持不变。

当-β’与γ的匹配使运动瞬心O 交于前轮后方时,在悬架压缩行程,γ角有增大的趋势。

当-β’与γ的匹配使运动瞬心O交于前轮前方时,在悬架压缩行程,γ有减小的趋势。

为了减少汽车制动时的纵倾,一般希望在悬架压缩行程主销后倾角γ有增加的趋势。因此,在设计麦弗逊式独立悬架时,应该选择参数β’能使运动瞬心O 交于前轮后方。

图3.12角变化示意图

3.7.5 横摆臂参数对车轮定位参数的影响

图7.13为某乘用车采用的麦弗逊式前悬架的实测参数为输入数据的计算结果。图中的几组曲线是下横臂l1 取不同值时的悬架运动特性。由图可以看出,横臂越长,By曲线越平缓,即车轮跳动时轮距变化越小,有利于提高轮胎寿命。

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图3.13麦弗逊式悬架运动特性

主销内倾角β、车轮外倾角α和主销后倾角γ曲线的变化规律也都与By类似,说明摆臂越长,前轮定位角度的变化越小,将有利于提高汽车的操纵稳定性。

具体设计时,在满足布置要求的前提下,应尽量加长横臂长度。 3.7.6 导向机构建模

导向机构建模如下:

图3.14导向机构

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3.8 减振器的设计

3.8.1 减振器的简单分类

悬架中用得最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时,减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力,将振动能量转变为热能,并散发到周围空气中去,达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行,则把这种减振器称之为单向作用式减振器,反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。

根据结构形式不同,减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10—20MPa)条件下工作,但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.5~5MPa,但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点,在轿车上得到越来越多的应用。 3.8.2 双向筒式液力减振器工作原理

双筒式液力减振器的工作原理如图3.15所示。其中A 为工作腔,C为补偿腔两腔之间通过阀系连通,当汽车车轮上下跳动时,带动活塞1 在工作腔A 中上下移动,迫使减振器液流过相应阀体上的阻尼孔,将动能转化为热能耗散掉。车轮向上跳动即悬架压缩时,活塞1 向下运动,油通过阀Ⅱ进入工作腔上腔,但是由于活塞杆9 占据了一部分体积,必须有部分油液经阀Ⅳ进入补偿腔C;当车轮向下跳动即悬架伸张时,活塞1 向上运动,工作腔A 中的压力升高,油液经阀Ⅰ流入下腔,提供大部分升张阻尼力,还有一部分油液经过活塞杆与导向座间的缝隙由回流孔6 进入补偿腔,同样由于活塞杆所占据的体积,当活塞向上运动时,必定有部分油液经阀Ⅲ流入工作腔下腔。减振器工作过程中产生的热量靠贮油缸筒3 散发。减振器的工作温度可达到120 度,有时甚至可达200 度。为了提供温度升高后油液膨胀的空间,减振器的油液不能加得太满,但一般在补偿腔中油液高度应达到缸筒长度的一半,以防止低温或减振器倾斜的情况下,在极限伸张位置时空气经油封7 进入补偿腔甚至经阀Ⅲ吸如工作腔,造成油液乳

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