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在该点向悬挂质量上施加一个横向作用力不会引起悬架的侧倾变形。
侧倾中心的高度变化实质上并不改变由悬挂质量离心力以及侧倾后质心偏移所 带来的轮荷转移量,它改变的是在轮荷转移过程中侧倾力矩的大小和由弹性元件、传力杆系所分担的力的比例。侧倾中心越高,则侧倾力矩越小;在一定侧倾角刚度下车身的侧倾角越小,由弹簧及横向稳定杆传递的力越小,而由传力杆系所传递的力就越大,反之亦然。独立悬架的侧倾中心太高的话可能导致车轮跳动时轮距变化过大,加剧轮胎磨损。综合考虑以上因素,选取悬架的侧倾中心高度为74cm。
4.2.2.侧倾角刚度
1.前悬架麦弗逊悬架的侧倾角刚度c?
根据总体设计要求在侧倾惯性力等于0.4 倍车重时,货车车身侧倾角不超过 60 -70。首先绘图画出前悬架侧倾时的侧倾中心,如图4-2:
图 4-2 麦弗逊式悬架侧倾角刚度图
作过减振器的上支点做减振器中心线的垂线,延长转向节的下支点和下摆臂的端点的连线,从而使其与前一条线相交,交点为M,N,将M,N 点分别与两边轮胎的接地点连接,从而与汽车的侧倾中心线相交一点O,此O 点即为汽车的侧倾中心。而麦弗逊悬架的侧倾角刚度通过下式可求出:
?ms? C??2Cs??n??
2
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其中d 和a 可以通过几何关系求出:
?1??1?m??B1??6002???1490??6002?956.57
?2??2?22有下文导向机构的设计中,可以知道s ??715mm,n ?1032mm。 将上述数据代入式4-8,得到麦弗逊悬架的侧倾角刚度为:
715?956.572?ms?C??2Cs???2?23?()?2.02?107 Nmm
1032?n?2.后悬架钢板弹簧的侧倾角刚度c?? c??2dm12?csq d?2同样地,首先绘出钢板弹簧悬架在侧倾时的侧倾中心示意图,如图4-3。 式中 M ——悬架抵抗侧倾的弹性恢复力矩,它与车身所受侧倾力矩等值异号; cs ——钢板弹簧垂直刚度; q ——两侧钢板弹簧的中心距。
图 4-3 非独立悬架侧倾中心示意图
前面已经求出钢板弹簧的垂直刚度为cs ??214.58N/mm;;两侧钢板弹簧的中心距为:q =1200mm;代入上式求出钢板弹簧的侧倾角刚度为:
c??11csq2?214.58?12002?1.54?108 22
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3,验证侧倾角刚度的可靠性
在确定悬架的侧倾角刚度时,应当使前、后悬架的侧倾角刚度之和c???c??? ?足够大,以保证汽车转弯行驶时车身的侧倾角不致过大,通常在0.4g 横向加速度下车身侧倾角应小于6o
这里假设汽车的悬架质量ms由两部分组成,即位于前悬架上的质点ms1和位于后悬架上的质点ms2,ms1 和ms2 的分配及位置刚好符合ms 质心位置,ms1 和ms2 之间通过无质量,扭转刚度无限大的纵向平面连接以保证有同样的侧倾角?。这样在横向加速度ay作用下,离心力 Ms1?ms1ay和 Ms2?ms2ay,分别向前、后悬架的侧倾中心处简化得Ms1?ms1ayd1和Ms2?ms2ayd2
6 2 3 1 0?2.代入数据得到, Ms1?ms1ayd?9.?8956.?571?595?0.4
Ms2?ms2ayd2?545?0.4?9.8?735?3.555?106
Ms1?Ms22.488?106?3.555?106??所以,总的侧倾角为?? ??0.0256?1.47?678c?s1?c?s28.27?10?1.54?10可见,刚度满足侧倾角要求。
4.3 影响纵向稳定性的参数
汽车在制动或加速行驶时,由于惯性力的作用会造成轴荷转移,并伴随前、后
悬架的变形,表现为制动时的“抬头抬尾”和驱动加速时的“仰头垂尾”现象。悬架设计时应考虑采取相应的措施减小或消除制动及驱动时悬架的变形。 4.3.1.前、后悬架纵倾中心
前悬架:麦弗逊式独立悬架的纵倾中心,可由E 点做减振器运动方向的垂直线。 该垂直线与横臂轴D 延长线的交点O 即为纵倾中心,如图4-4 所示: 后悬架:纵置钢板弹簧非独立悬架结构,纵倾中心近似位于钢板弹簧前卷耳中心 O2 处,如图4-5 所示。
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图4-4 麦弗逊式独立悬架的纵倾中心
2,抗制动纵倾性(抗制动前俯角)
抗制动纵倾性可使制动过程中汽车车头的下沉量及车尾的抬高量减小。只有在 前、后悬架的纵倾中心位于两根车桥(轴)之间时,这一性能才能实现,如图4-5 所示。
第五章 前悬架的设计技算
5.1.前悬架螺旋弹簧的设计计算
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5.1.1.前悬架静、动挠度和螺旋弹簧静、动挠度的关系
麦弗逊悬架在振动时,由于弹簧与车体并不垂直,所以悬架的静挠度并不等于螺 旋弹簧的静挠度。可以通过振动时螺旋弹簧位置的改变来寻找几何关系根据已知的悬 架静挠度来求出螺旋弹簧的静挠度,如图 4-8 所示: 图中 fc ——前悬架的静挠度,已知fc =126.9mm; fc1——螺旋弹簧的静挠度。 由图中的几何关系可以到下式 解三角形 ABC:
4002?126.92??(400?f2cos4?c)2?400?126.9 ----------------(式5-1) fc1?126.4mm
图4-8 前悬架振动示意图
同理,可以求出螺旋弹簧的动挠度为: fd1 = 0.5fc1 = 63.2mm 5.2..螺旋弹簧基本参数的选择
(1) 弹簧中径D 和钢丝直径d: 初步取 D=90mm d =10mm。 (2) 工作圈数i 可按下式求得:
i?Gd4 8cD3----------------(式5-2)
式中 G ——弹簧材料的剪切弹性模量,取G?8.3?104MPa;;
c ——螺旋弹簧刚度。
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