悬架系统设计要点

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

X
得到足够的轮胎上下跳过程中外倾角的回正性
与动力总成边界相关
B
这可以通过将B点向内移,或抬高D点或向外移动A点, 但是所有这些都要同悬架的其他特性综合考虑。
车轮外倾与车轮行程的关系
与轮胎尺寸相关
C
与转动中心相关
A
Z Y
D
车轮行程
车轮外倾角 (o)
Arm 悬 转 轴
定义控制臂旋转轴线的倾角和E,F点的位置
行驶方向 +Fez +Fgz Fe -Fex
-Fez
B
α
F E A
β a Fb -Fgz -Fgx ΔF Fg
如图中右边的静力分析表明,由于车轮中心处移出的垂直位移于转向轴的制 动力Fb在横臂上引起的反力Fex和Fgx,它们(由于横臂斜置)又引起垂直方向分 力- Fez= Fex *tanα和-Fgz = Fgx *tan β 。在同一方向的合力必须为0,即Fez和Fgz抵 消车头下沉。

σ
转向轴线


D G
Z
Y
转向机
采用齿轮齿条式转向器时,转向横拉杆内端接头T的运动轨迹 与地面平行,相反外接头U的运动轨迹是一条圆弧线,当没有 主销后倾时,U点的运动轨迹与转向节轴线EG垂直。
整车转向几何尺寸:定义转向半径,转向角和阿克曼角
q
阿克曼角:Ctgα1- Ctg α2 = q/p
为了提高车辆的灵活性,减小转 弯半径而改变转向梯型
3.
4.
在负荷变化时,不引起主销内倾角发生显著而急剧的变化,而内倾角的变化影响车轮 的稳定与旋转平面的位置。
在负荷变化时,车轮不产生很大的纵向加速度,当汽车在不平路面行使时,纵向加速 度导致纵向冲击,而且所发生的力距作用到转向节上,是方向盘上的力距急剧改变。 5. 侧倾时,保证车轮与悬架质量的倾斜相同,从而增大不足转向效应。 后独立悬架: 1. 2. 在负荷变化时,不致引起轮距的的显著变化,而轮距的变化乃是轮胎磨损的原因及汽 车在不平路面上行使时产生横向冲击的原因。 侧倾时,保证车轮与悬架质量的倾斜反向,从而减小后轮的偏离角和增强不足转向效 应。
1) 定义转向系统的几何尺寸
在转向系统的设计过程中,首先要确定转向梯形,以保证车轮能绕一个 转向中心在不同的圆周上作无滑动的纯滚动。对轿车来说,通常采用断开式 转向梯型机构,有时为了提高车辆的灵活性,减小转弯半径而改变转向梯型 。采用齿轮齿条式转向器时,转向横拉杆内端接头T的运动轨迹与地面平行 ,相反外接头U的运动轨迹是一条圆弧线,当没有主销后倾时,U点的运动 轨迹于转向节轴线EG垂直。
2.
3. 4. 5. 6.
如果汽车仅有一个很小的车轮上跳行程,即车身外侧的下沉量小于车身内侧 的抬起量,内侧轮胎载和加剧,从而使质心从w点移动到w’点上质心高为Δ Hw,结果出现临界的难以控制的过渡转向(后悬架尤为明显)。
ΔHw
F
W’
W
Hw
7. 8.
注意整车姿态,悬架决定整车资态,同时又与造型紧密相连,一但 造型确定再更改悬架行程就十分困难。 一般K和W的取值为越野车取较小值,一般车取中间值,豪华车取 较大值。 K---前悬架轮心与轮罩的距离; W---后悬架轮心与轮罩的距离;
行驶方向
+Fez +Fgz Fe -Fex
-Fez
B
α
F E A
β a Fb -Fgz -Fgx ΔF Fg
麦弗逊前悬架纵倾中心的确定
整车纵倾中心(前麦弗逊,后多联杆)
回正力距
对轮胎痕迹的 回正力距
轮胎接地面
轮胎痕迹
不产生前束变化的子午线轮胎纵向刚度的克服
仅承受纵向载荷 仅承受横向载荷
定义车轮中心处的主销偏置距
Braccio trasversale a centro ruota (mm)
A B
R.I.
Angolo volante (o)
R.E.
3) 定义悬架的几何尺寸
——根据经验选取起始点
B
确定悬架边界条件和设计硬点
•主销已经确定 •收集几何约束 •定义主销上的A点,A点在轮辋和等速万向节中 间, 位置越低越好 •定义主销上的B点,尽可能低的位置但是要考虑: -轮胎上跳下跳目标 -支撑的功能性
Variation in steering
主销偏置距 (mm)
R.I.
Outer w.
Angolo volante(o)
方向盘转角 (o)
R.E.
Inner w.
定义车轮中心处的主销偏置距
车轮中心处的主销偏置距影响: •驱动时的方向盘回正性 •当车辆通过障碍物的影响 •由于轮胎受力不均引起的方向盘的摆动
Steering axis
A
制动盘边 缘
B
考虑轮胎包络线: 悬架的参考 基准
Disk
副车架边缘
Rim
A
M family Wheel轮胎: 225/55R17 转角:外侧转角大约30deg ,内侧转 角大约 35-36deg
A
在X-Z平面内定义减震器
在麦弗逊悬架中通常于主销重合,这是最简单和最有效的 解决方案。
Y X
E F 根据抗点头角定义控制臂旋转轴线:如果增加在X-Z平面内的 倾角(即E点比F点低),抗点头能力就能提高。(参考汽车的 纵向角振动) A
B
转向轴线与减振器轴线
Z X E A
C
F
下摆臂旋转轴线
定义转向系统几何尺寸的所有点
定义H点根据:阿克曼角和相应的几何约束,同时考虑转向力距 的影响。 定义I点的位置要将轮胎上下跳过程中的前束变化最小化
下摆臂的布置形式
下摆臂的常用布置形式和连接点的横 向受力情况
行使方向
不同状态下的受力情况
悬架的纵向稳定性
所谓的悬挂纵向稳定性是指汽车在制动和驱动时,悬挂系统抵抗车身发生纵 向倾斜的能力。悬挂的纵向刚度取决于前后悬架的静挠度和轴距,主要跟据平顺 性和总布置的要求来确定。对独立悬架来说,使中心位置高于驱动桥车轮中心是 非常重要的。
悬架系统的预布置
1. 悬架结构的选用和布置首先考虑今后对四驱布置的影响。通常可采用纵 臂结构或多联杆结构,但如果后轴采用扭转梁结构,则今后不能布置后 驱结构。 在设计悬架时,轮边跳动按上下各跳动100 mm考虑。(M11前悬架总行 程为150 mm,后悬架总行程为180 mm。)如果行程分配不合理,有可能 引起过渡转向。 同时需要考虑传动轴夹角。(发动机的布置位子) 对于导向干系的设计和布置,通常希望竟量的设计的长一些,且设计状 态竟量的水平布置。 对于轮胎承受侧向力而影响整车的转向情况来说,选者悬架的形式就很 重要。例如:斜置拖曳臂的悬架就没有带横向推力杆的拖曳臂悬架好( S11后悬架)。 对于采用宽轮胎的汽车,在设计前悬架的车轮外倾时通常将外倾角设计 为0°,以便充分发挥轮胎的接地面积,提高整车性能。在车坐2-3人时 轿车的前轮通常设计的具有微小的正外倾角,以便轮胎尽可能垂直于稍 有拱形的路面滚动,并使磨损均匀和滚动阻力小。理想的值为γ=5’-10’即 约为0.1°,公差通常为+-30‘。在采用独立悬架和复合式后悬架中, 为提高轮胎的侧偏性能,车轮的外倾角常设计成负值。
Variation in steering
Variation in wheel travel
Geometrical trial (mm)
主销后倾拖距
Outer w.
Steering wheel angle (o)
Inner w.
定义主销偏置距的大小
主销偏置距影响: 转向回正力距的大小,主销主销偏置距越大,回正 力距也越大。 转弯制动时方向盘力矩的大小 主销偏置距通常取-18--+30mm 轮胎的根换对主销偏置距也有影响 所有的德国车均采用了负的主销偏置距
前后悬架布置时轮心与轮罩中心
一般来说,运动感强的车该值就会取较大的正值,越野车一般采 用的是较小值或负值。常规车辆的取值范围是20~30。
前 悬 架 预 布 置
车轮最大尺寸
车轮行程
方向盘转角
操 稳
最小转弯半径
乘 坐 舒 适 性 操纵感觉
前悬架各控制点的确定
底盘的设计首先要确定(与轮距的变化有关)前悬架的侧倾中心 高度,以便随后确定相应的后桥侧倾中心高度。前悬架侧倾中心 高度在:0—120mm,后悬架侧倾中心高度在:80 —150mm。 悬架侧倾中心高度的方法
汽车悬架系统设计
——徐东升
汽车悬架的主要功用
汽车悬架是将车架(或车身)与车轴(或直接与车 轮)弹性联接的部件。其主要功用如下: (1)缓和,抑制由于不平路面所引起的振动或冲击以保 证汽车具有良好的平顺性。 (2)迅速衰减车身和车桥(或车轮)的振动。 (3)传递作用在车轮和车架(车身)之间的各种力(垂 直力,纵向力,横向力)和力矩(制动力矩和反作用力 矩)。 (4)保证汽车行驶所必要的稳定性。
Inner w.
主销内倾角
定义主销内倾角
主销内倾角影响: 在前驱车型中通常在12°—14° • 转向回正力距 •制动时方向盘上的力
转向变化
车轮跳动变化
主销内倾角 (o)
Outer w.
方向盘转角 (o)
Inner w.
定义拖距的尺寸
主销后倾拖距的影响: •直线行使时的方向稳定性 • 提供方向盘的横向路感
悬架的分类
独立悬架: 双横臂独立悬架(麦弗逊独立悬架),多联杆独立悬架, 斜置拖曳臂独立悬架,纵臂式独立悬架等 非独立悬架: 采用螺旋弹簧:拖曳臂式,扭转梁式 采用钢板弹簧 至于独立悬架和非独立悬架的优缺点在此不多说明,钢板 弹簧作为非独立悬架的最常用结构将在以后讲解。
对前后轮独立悬架的要求
前独立悬架: 1. 在负荷变化时,不致引起轮距的的显著变化,而轮距的变化乃是轮胎磨损的原因。 2. 在负荷变化时,不使主销后倾发生显著的变化,而后倾角的变化影响行使平顺性和车 轮的变化。
悬架设计的基本概念
㈠悬架设计的矛盾 悬架是研究悬架系统的振动特性,讨论悬架设计对 平顺性,稳定性和通过性等性能的影响,从而做出妥善 设计。 ⑴柔与刚 悬架的发展趋势是弹簧越来越软(既由刚变柔)。 ⑵减振与激振 ⑶悬架特性与路面特性 ⑷坚固与笨重
Βιβλιοθήκη Baidu
汽车对悬架的一般要求
汽车悬架应该满:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 在所有载荷范围内自振频率尽可能不变。 悬架发生碰撞前的动行程不超过一定值(悬架的变刚性)。 发生的振动能迅速衰减。 在侧向力的作用下悬架质量的侧向力较小。 汽车具有某种程度的不足转向。 悬架质量在制动时有抗“点头”作用和在加速时有抗“仰头”作 用。
方向盘转角 (o)
2) 定义主销的几何尺寸
包括:主销后倾,主销内倾,主销后倾拖距,主销偏置距等
——根据经验选取起始点
主销后倾角
定义主销后倾角
主销后倾角影响:
•转向时车轮外倾角的变化 •主销拖距 •车轮上下跳动过程中的前束变化 •不平路面上的制动性能
主销后倾角 (o)
Outer w.
方向盘转角 (o)
纵向载荷
(通过障碍) 横向载荷
行使方向
为缓和刚丝子午线胎的纵向刚度,BMW 3系列车 型在前悬架上设计了一根镰刀形的摆臂。该摆臂 在纵向力的作用下绕只有少许变形的球胶D转动 并通过动臂4用大橡胶支座支撑在车身上。该支 座的侧向具有起始软,随即急剧递增变化的弹性。 转向横拉杆7位于横臂相应的高度上,且几乎与 支座连线GD平行,应此点U和G的运动圆弧半径 差不多相等,车轮的纵向运动不会引起前束的变 化。
I E Tie rod F
E
I Y F A H X
H A
A
根据杆系几何运动关系确定I点
将I点放在轮胎上下跳过程中H点所形成的圆弧的中心
H
I I E F H E A
A
F
侧倾中心
为确定转向横拉杆的长度和位置需要知道的距离和动点。 转向横拉杆的位置可通过HR的连线给出(图中还绘出了侧 倾中心)。如果侧倾中心位置选定的较好可使轮距变化为 0。
阿克曼偏差
o
修改以达到不同的方向盘转角
t
q
t
轿车转向系统角传动比一般为15-17
2
1
在作加长车时 要考虑这个值
p
某些参考车型前轴的阿克曼角实例
阿克曼偏差 (o)
A B
方向盘转角 (o)
方向盘转角和转向角的关系
25
20
车轮转角 (o)
15
10
5
0 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400
B
减振器轴线于主销轴线重合
Z X
A
C
在Y-Z平面内定义减震器
•根据轮胎尺寸定义C点(需要的话要考虑防滑链) •D点是控制臂旋转轴线和通过A点的Y-Z平面的交点。 •A, B, D点的相互位置决定了轮胎上下跳过程中的轮距的变化和外倾角 的回正性
转向轴线
B
E
D
减振器轴线
C D Z Y A
下摆臂旋转轴线 F A Z Y
为了确保所期望的行使特性和直线行驶能力及避免轮胎的过渡磨 损,我们首先要确定前桥的定位参数。轮距变化的缺点是会引起滚动轮 胎的侧偏,在独立悬架中,汽车行驶过不平路面时车轮的上下跳动引起 轮距的变化使轮胎产生侧偏角,从而产生侧向力,较大的滚动阻力和使 直线行驶能力下降。在所有的独立悬架中,极点P的位置确定了瞬时轮距 的变化+-b
相关文档
最新文档