《懸架設(shè)計(jì)》課件

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1、第五節(jié) 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： 1）懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過40mm，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，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。 3）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角67， 并使車輪與車身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 4）制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車身有抗前俯作用；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： 1） 懸架上載荷變化時(shí)，輪距無顯著變化。 2）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小，并使車輪與車身的傾斜反向，以減小過多轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 還應(yīng)

2、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，汽車上廣泛采用的雙橫臂式獨(dú)立懸架和麥弗遜式獨(dú)立懸架。 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。,2側(cè)傾軸線 在獨(dú)立懸架中，汽車前部與后部側(cè)傾中心的連線稱為側(cè)傾軸線。 側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行，為了使得在曲線行駛時(shí)前、后軸上的軸荷變化接近相等，從而保證中性轉(zhuǎn)向特性； 且盡可能離地面高些。為了使車身的側(cè)傾限制在允許范圍內(nèi)。 側(cè)傾中心高度為：（縱臂式懸架除外） 前懸架 hw =0120 mm 后懸架 hw = 80150mm,4.抗制動(dòng)縱傾性（抗制動(dòng)前俯角） 抗制

3、動(dòng)縱傾性可使制動(dòng)過程中汽車車頭的下沉量及車尾的抬高量減小。,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)汽車車尾的下沉量或前輪驅(qū)動(dòng)汽車車頭的抬高量。與抗制動(dòng)縱傾性不同的是，只有當(dāng)汽車為單橋驅(qū)動(dòng)時(shí)，該性能才起作用。對(duì)于獨(dú)立懸架而言，當(dāng)縱傾中心位置高于驅(qū)動(dòng)橋車輪中心時(shí)，這一性能方可實(shí)現(xiàn)。 6懸架橫臂的定位角 獨(dú)立懸架中的橫臂鉸鏈軸大多為空間傾斜布置。 橫臂空間定位角： 橫臂軸的水平斜置角 ， 懸架抗前俯角， 懸架斜置初始角。,7上、下橫臂長度的確定 雙橫臂式懸架上、下橫臂的長度對(duì)車輪上、下跳動(dòng)時(shí)的定位參數(shù)影響很大?，F(xiàn)代乘用車所用的雙橫臂式前懸架，一般設(shè)計(jì)成

4、上橫臂短、下橫臂長。這一方面是考慮到布置發(fā)動(dòng)機(jī)方便，另一方面也是為了得到理想的懸架運(yùn)動(dòng)特性。,設(shè)計(jì)汽車懸架時(shí)，希望輪距變化要小，以減少輪胎磨損，提高其使用壽命，因此應(yīng)選擇l2 l1 在06附近； 為保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，希望前輪定位角度的變化要小，這 時(shí)應(yīng)選擇l2 l1在10附近。 綜上分析，懸架的l2 l1應(yīng)在0610范圍內(nèi)。美國克萊斯勒和通用汽車公司分別認(rèn)為，上、下橫臂長度之比取070和066為最佳。根據(jù)我國乘用車設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，在初選尺寸時(shí)， l2 l1取065為宜。,四、麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析 作用在導(dǎo)向套上的橫向力 F3 F1為前輪上的靜載荷 F1減去

5、前軸簧下質(zhì)量的1/2。 橫向力F3越大，則作用在導(dǎo)向套上的摩擦力F3f越大，這對(duì)汽車平順性有不良影響。為了減小摩擦力，在導(dǎo)向套和活塞表面應(yīng)用了減磨材料和特殊工藝。 為了減小 F3要求尺寸cb越大越好，或者減小尺寸a。增大cb使懸架占用空間增加，在布置上有困難； 若采用增加減振器軸線傾斜度的方法，可達(dá)到減小a的目的， 但也存在布置困難的問題。為此，在保持減振器軸線不變的條件下，常將G點(diǎn)外伸車輪內(nèi)部。,2橫臂軸線布置方式的選擇 麥弗遜式獨(dú)立懸架的橫臂軸線與主銷后傾角的匹配，影響汽車的縱傾穩(wěn)定性。,3橫臂長度的確定 橫臂越長，By曲線越平緩，即車輪跳動(dòng)時(shí)輪距變化越小，有利于提高輪胎壽命。 主銷內(nèi)傾角

6、、車輪外傾角和主銷后傾角曲線的變化規(guī)律也都與By類似，說明擺臂越長，前輪定位角度的變化越小，將有利于提高汽車的操縱穩(wěn)定性。 具體設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足布置要求的前提下，應(yīng)盡量加長橫臂長度。,第六節(jié) 減 振 器 一、分類 懸架中用得最多的減振器是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。汽車車身和車輪振動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動(dòng)阻力，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到周圍的空氣中去，達(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的。 如果能量的耗散僅僅是在壓縮行程或者是在伸張行程進(jìn)行，則把這種減振器稱為單向作用式減振器；反之稱為雙向作用式減振器。 雙向作用式減振器得到廣泛應(yīng)用。,根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，

7、搖臂式 筒式 搖臂式減振器能在比較大的工作壓力1020MP的條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度變化的影響大而遭淘汰。 筒式減振器工作壓力雖然僅為 255 MPa， 但是因?yàn)楣ぷ餍阅芊€(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛的應(yīng)用。 筒式減振器 單筒式 雙筒式 充氣筒式 雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪聲低、總長度短等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車上得到越來越多的應(yīng)用。 減振器設(shè)計(jì)基本要求 在使用期間保證汽車的行駛平順性的性能穩(wěn)定；有足夠的使用壽命。,二、相對(duì)阻尼系數(shù)中 在減振器卸荷閥打開前，其中的阻力F與減振器振動(dòng)速度v之間的關(guān)系為

8、 Fv 為減振器阻尼系數(shù)。 特點(diǎn)： 阻力速度特性由四段近似直線線段組成，其中壓縮行程和伸張行程的阻力速度特性各占兩段； 各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù) F/v ，所以減振器有四個(gè)阻尼系數(shù)。 在沒有特別指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)。 通常壓縮行程的阻尼系數(shù) yFy/vy與伸張行程的阻尼系數(shù)sFs/vs不等。,汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)中的大小來評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。 相對(duì)阻尼系數(shù)的物理意義： 減振器的阻尼作用在與不同剛度C和不同簧上質(zhì)量ms的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。 值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的

9、路面沖擊力傳到車身； 值小則反之。 壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) y，取得小些， 伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) s取得大些。 y（025050） s,設(shè)計(jì)時(shí)，先選取 y與 s的平均值。 對(duì)于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取 =025035； 對(duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架， 值取小些。 對(duì)于行駛路面條件較差的汽車， 值應(yīng)取大些， 一般取 s 03； 為避免懸架碰撞車架， y 05 s,、最大卸荷力F0的確定 為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開卸荷閥。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度vx。 取： vx =015030m/s； A為車身振幅，取

10、40mm；,,五、筒式減振器工作缸直徑D的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力F0計(jì)算工作缸直徑D為,p工作缸最大允許壓力，取p= 34MPa。 連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器取 =040050， 單筒式減振器取 =030035。 減振器的工作缸直徑D有20mm、30mm、40mm、（45mm）、50mm、65mm等幾種。應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選用，詳見 QCT491一1999汽車筒式減振器 尺寸系列及技術(shù)條件 貯油筒直徑Dc=（1.351.50）D，壁厚取為2mm，材料可選20鋼。,一、思路 結(jié)合車輛的使用場(chǎng)所和要求選擇合適的懸架類型。 結(jié)合車架的尺寸、結(jié)構(gòu)和安裝要求，初步

11、確定懸架各部件的基本尺寸 運(yùn)用動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件對(duì)懸架的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析，得到運(yùn)動(dòng)曲線，為懸架的進(jìn)一步開發(fā)提供了可靠的依據(jù)和預(yù)測(cè)。 基于仿真結(jié)果對(duì)懸架主要部件進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，并結(jié)合正交試驗(yàn)法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。,懸架的研究開發(fā),二、操作流程,獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu),獨(dú)立懸架三維實(shí)體裝配圖,獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī),獨(dú)立懸架虛擬樣機(jī),仿真分析結(jié)果（動(dòng)畫）,雙擺臂聯(lián)動(dòng)懸架,雙擺臂聯(lián)動(dòng)懸架工作原理,雙擺臂聯(lián)動(dòng)懸架的工作原理是：當(dāng)路面不平時(shí)，若一端懸架中的車輪2向上運(yùn)動(dòng)，車輪2帶動(dòng)套筒支架5向上運(yùn)動(dòng)，套筒支架5通過下擺臂銷軸3帶動(dòng)L形下擺臂1繞下擺臂軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，L形下擺臂1的下端通過連桿銷軸11帶動(dòng)連桿10水平移動(dòng)，連桿10通過連桿銷軸11帶動(dòng)另一端懸架中的L形下擺臂1轉(zhuǎn)動(dòng)，使該端的車輪2向下運(yùn)動(dòng)，由于兩懸架桿件的對(duì)稱性，使兩端車輪上跳和下跳的距離相等，從而保證在不平路面上行駛時(shí)四個(gè)車輪同時(shí)著地，以保證車輛行駛穩(wěn)定性、較高的附著力和牽引性能。,雙擺臂聯(lián)動(dòng)懸架三維實(shí)體模型,全輪轉(zhuǎn)向側(cè)面叉車實(shí)體模型,全輪轉(zhuǎn)向側(cè)面叉車虛擬樣機(jī),靜強(qiáng)度分析,三維實(shí)體處理 生成有限元模型 后處理分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化,有限元模型,處理結(jié)果,