轿车悬架系设计指南2

轿车悬架

3．悬架系统与整车的匹配

1． 独立悬架导向机构的设计

独立悬架导向机构的要求：

1． 车轮跳动时，轮距变化不超过±4mm以防止轮胎早期磨损。

2． 车轮跳动时，前轮定位角变化特性合理。

3． 转弯时，车身在 0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角不大

于3—4°，并保证车轮与车身倾斜同向，以增加不足转向

效应。

4． 制动及加速时，车身应有“抗点头”及“抗后坐”效应。

5． 应具有足够的强度，以可靠地承受及传递除垂直力以外的力

和力矩。

2．侧倾中心与侧倾轴

侧倾中心是指在横向垂直平面内，汽车在横向力（例如转弯离心力）

作用下，车身在前、后轴处侧倾的瞬时迴转中心。前后、轴的侧倾中心距地面的高度，被称之为侧倾中心高度hg，如图1所示。

图 1

前悬架侧倾中心高度hg可按图1中各参数计算获得。

在前面计算悬架偏频时已知：

m=150

δ=5.36°

P=2428

B=740

求hg

在△EOW中，

OW=PSinδ=2428Sin5.36°=226.8

轿车悬架

EW=PCosδ=2428Cos5.36°=2417.4

OQ=OW+m=226.8+150=376.8

QT=EW+m tgβ=2417.4+150 tg11°=2446.56

∵OQ/hg=QT/B， P/QT=k/B

∴hg=376.8×740/2446.56=114 mm

k=PB/QT=2428×740/2446.56=734.7mm

而后悬架采用纵置摆臂式非独立悬架，如图2所示。

图2

此类纵置摆臂式非独立悬架的侧倾中心，一般都大约在车轴中心处。如图3示。

图3

侧倾轴：将前、后轴侧倾中心连接成一条轴线，此轴线位于汽车横向对称中心面上，并与汽车重心在同一平面内。如图3所示。

轿车悬架

车身在侧向力（侧风、转弯离心力等）作用下围绕侧倾轴线的转角φ称为车身侧倾角。侧倾角φ直接影响到汽车的稳态转向效应。侧倾角过大，乘客感到不安全、不舒服；侧倾角过小，则悬架的侧倾角刚度过大，单轮遇到障碍物时，车身会受到强烈冲击，平顺性差。侧倾角过小会使驾驶员失去汽车将要发生侧滑、侧翻的警告信号。

3．侧倾角φ汽车作稳态圆周行驶时，侧倾力矩Mφ除以悬架总角刚度Cφ（前、后悬架），即得侧倾角φ

φ=Mφ / Cφ

4．侧倾力矩Mφ

侧倾力矩Mφ由三部分组成：

1）悬架质量离心力引起的侧倾力矩Mφ1

汽车作匀速圆周行驶时，悬架质量的离心力为Fy为

Fy=GSV2 / gR N

GS 悬架重量 kg

V 车速 m/s

g 重力加速度 9.8m/s2

R 转弯半径 m

Mφ1 = Fy h

h 悬架质量的质心至侧倾轴线的距离 m

as 悬架质量的质心至前轴线的距离 m

bs 悬架质量的质心至前轴线的距离 m

L 轴距 m

h1 前轴侧倾中心至地面的距离 m

h2 后轴侧倾中心至地面的距离 m

hs 悬架质量的质心至地面的距离 m

h = hs-（h1 bs+ h2 as ）/L

2）侧倾后，悬架质量引起的侧倾力矩Mφ2如图4所示。

图4

轿车悬架

Mφ2=Ge≈Ghφ

3）独立悬架中，非悬架质量的离心力引起的侧倾力矩Mφ3

汽车作稳态圆周运动时，其侧倾力矩为：

Mφ= Mφ1+ Mφ2+Mφ3

为简化计算，一般取 Mφ≈ Mφ1

5．侧倾角刚度Cφ

悬架的侧倾角刚度Cφ等于前、后悬架（C1φ+C2φ）及前、后横向稳定

杆（C1β+C2β）的侧倾角刚度之和。

Cφ=C1φ+C2φ+ C1β+C2β

悬架的侧倾角刚度Cφ的大小，及其在前后轮的分配比例，对车辆侧倾

角的大小、侧倾时前、后轴及左、右车轮的载荷再分配，以及车辆的稳态响应特性有一定的影响。

1）求前悬架侧倾角刚度C1φ：在麦氏独立悬架中，已知车轮上的悬架刚

度为C1（具体验算见偏频计算实例），如图5所示。

图5

前悬架侧倾角刚度可按下式计算

Cφ1=2（uk / p）2C1

将偏频计算实例中的参数结果，

轿车悬架

u=2331 k=734.7 C1=22.08 N/mm

代入上式后得出前悬架角刚度

Cφ1=2（2331×734.7 / 2428）2×22.08

=21970317N.mm=21970 N.m/rad

2）求后悬架角刚度C2φ

由于后悬架为扭梁式非独立悬架结构，其悬架角刚度C2φ

计算方法与纵向摆臂式非独立悬架相同，可按下式计算：如图6所示

图6

C2φ=SC2 / 2

已知： S= 1134

后弹簧刚度Cs=24.25 N /mm

m=398mm

n=322 mm

空载单轮悬架质量G02=1430 N

满载单轮悬架质量G2= 2980 N

验算:

其悬架刚度C2=Cs(n/m)2

=24.25(322/398)2=15.87 N/mm

空载挠度 f02= G02/C2=1430/15.87=106mm=10.6cm

满载挠度 f2= G02/C2=2980/15.87=188mm=18.8cm

空载偏频 n02=300 / √f02 =300 / √10.6=92 次/分

满载偏频 n2=300 / √f2 =300 / √18.8=69 次/分

悬架角刚度 C2φ=SC2 / 2 22

=1.1342×15870 / 2=10204 N.m/rad

轿车悬架

3.求前稳定杆角刚度C1β 如图7、8所示

图

7

图8

已知: B=670mm m=256 mm

d=18 mm

车轮上跳挠度S1=100mm

稳定杆连接点上行挠度S2=96mm

由作图得知，稳定杆最大工作扭转角为ψ=22°=0.384rad 验算：

前稳定杆角刚度C1β=πdG / 32B N.mm/rad 4

前稳定杆扭转应力 τ=16M /πd3 N/mm2

式中

G 剪切弹性模数 …… 此处隐藏：4002字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……