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还有就是要保证车身在制动转弯加速时稳定,减小车身的俯仰和侧倾。
最后要保证悬架系统的可靠性,有足够的刚度强度和寿命。
所以,汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。
同时,汽车悬架做为车架或车身与车轴或车轮之间作连接的传力机件,又是保证汽车行驶安全的重要部件。
因此,汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表,作为衡量轿车质量的指标之。
汽车悬架包括弹性元件,减振器和传力装置等三部分,这三部分分别起缓冲,减振和力的传递作用。
弹性元件用力传递垂向力,并缓和由路面不平度引起的冲击和振动。
从轿车上来讲,弹性元件多指螺旋弹簧,它只承受垂直载荷,缓和及抑制不平路面对车体的冲击,具有占用空间小,质量小,无需润滑的优点,但由于本身没有摩擦而没有减振作用。
减振器指液力减振器,是为了加速衰减车身的振动,它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。
传力装置是指车架的上下摆臂等叉形刚架转向节等元件,用来传递纵向力,侧向力及力矩,并保证车轮相对于车架或车身有确定的相对运动规律。
现代轿车的悬架般采用质量小性能稳定可靠的筒式减震器。
当轿车在不平坦的道路上行驶,车身会发生振动,减振器能迅速衰减车身的振动,利用本身的油液流动的阻力来消耗振动的能量。
当车架与车轴相对运动时,减振器内的油液会通过些窄小的孔缝等通道反复地从个腔室流向另个腔室,这时孔壁与油液间的摩擦和油液内的分子间的摩擦形成了对车身振动的阻力,这种阻力工程上称为阻尼力。
阻尼力会将车身的振动能转化为热能,并被油液和壳体所吸收。
人们为了更好地实现轿车的行驶平稳性和安全性,将阻尼系数不固定在数值上,而是能随轿车运行的状态而变化,使悬架性能总是处在最优的状态附近。
因此,有些轿车的减振器是可调式的,将阻尼分成两级或三级,根据传感器信号自动选择所需要的阻尼级。
为了提高轿车的舒适性,现代轿车悬架的垂直刚度值设计得较低,用通俗话来讲就是很软,这样虽然乘坐舒适了,但轿车在转弯时,由于离心力的作用会产生较大的车身倾斜角,直接影响到操纵的稳定性。
为了改善这状态,许多轿车的前后悬架增添横向稳定杆,当车身倾斜时,两侧悬架变形不等,横向稳定杆就会起到类似杠杆作用,使左右两边的弹簧变形接近致,以减少车身的倾斜和振动,提高轿车行驶的稳定性从外表上看似简单的悬架,包含着多种力的合作,决定着轿车的稳定性舒适性和安全性,是现代轿车十分关键的部件之。
图汽车前悬架悬架的作用及功能悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的切力和力矩,比如支撑力制动力和驱动力等,并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷衰减由此引起的振动保证乘员的舒适性减小货物和车辆本身的动载荷。
其主要任务是传递作用在车轮和车架或车身之间的切力和力矩缓和路面传给车架或车身的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的振动,保证汽车的行驶平顺性保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性,保证汽车的操纵稳定性,使汽车获得高速行驶能力。
汽车在不平路面上行驶时,由于悬架的弹性作用,使汽车产生垂直振动。
为了迅速衰减这种振动和抑制车身车轮的共振,减小车轮的振幅,悬架应装有减振器,并使之具有合理的阻尼。
利用减振器的阻尼作用,使汽车振动的振幅连续减小,直至振动停止。
悬架的设计要求为了满足汽车具有良好的行驶平顺性,要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段,并尽可能低。
前后悬架固有频率的匹配应合理,对乘用车,要求前悬架固有频率略低于后悬架的固有频率,还要尽量避免悬架撞击车架或车身。
在簧上质量变化的情况下,车身高度变化要小,因此,应采用非线性弹性特性悬架。
要正确地选择悬架方案和参数,在车轮上下跳动时,使主销定位角变化不大车轮运动与导向机构运动要协调,避免前轮摆振汽车转向时,应使之稍有不足转向特性。
悬架与汽车的多种使用性能有关,为满足这些性能,对悬架提出的设计要求有保证汽车有良好的行驶平顺性。
具有合适的衰减振动的能力。
保证汽车具有良好的操纵稳定性。
汽车制动或加速时,要保证车身稳定,减少车身纵倾,转弯时车身侧倾角要合适。
有良好的隔声能力。
结构紧凑占用空间尺寸要小。
可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩,在满足零部件质量要小的同时,还要保证有足够的强度和寿命。
为了满足汽车具有良好的行驶平顺性,要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段,并尽可能低。
前后悬架固有频率的匹配应合理,对乘用车,要求前悬架固有频率略低于后悬架的固有频率,还要尽量避免悬架撞击车架或车身。
簧上质量变化的情况下,车身高度变化要小,因此,应采用非线行弹性特性悬架。
汽车在不平路面上行驶时,由于悬架的弹性作用,使汽车产生垂直振动。
为了迅速衰减这种振数取得大些。
两者之间保持的关系。
设计时,先选取与的平均值。
相对无摩擦的弹性元件悬架,取对有内摩擦的弹性元件悬架,值取的小些。
为避免悬架碰撞车驾,取。
取,则有计算得,。
减振器阻尼系数的确定减振器的阻尼系数。
因悬架系统固有频率,所以理论上。
实际上,应根据减振器的布置特点确定减振器的阻尼系数。
我选择如图所示的安装形式,则其阻尼系数为„„„„„„„„„„„„„„图减震器安装方式结构图根据公式,可得出„„„„„„„„„„„„„„代入数据得,取按满载计算有簧上质量。
代入数据得减振器的阻尼系数为减振器最大卸荷力的确定为减小传到车身上的冲击力,当减振器活塞振动速度达到定值时,减振器打开卸荷阀。
此时的活塞速度称为卸荷速度,按图安装形式时有„„„„„„„„„„„„„式中,为卸荷速度,般为为车身振幅,取为悬架震动固有频率。
代入数据得符合在之间范围要求。
根据伸张行程最大卸荷力公式可以计算最大卸荷力。
式中,是冲击载荷系数,取代入数据可得最大卸荷力为减振器工作缸直径的确定根据伸张行程的最大卸荷力计算工作缸直径为„„„„„„„„„„„„„其中,工作缸最大压力,在,取连杆直径与工作缸直径比值取。
代入计算得工作缸直径为减振器的工作缸直径有等几种。
选取时按照标准选用,按表选择。
表减震器选型基本参数单位工作缸直径基长贮油直径吊环直径活塞行程所以选择工作缸直径的减振器,对照表选择其长度活塞形程,基长,则压缩到底的长度拉足的长度取贮油缸直径,壁厚取。
横向稳定杆的设计横向稳定杆的作用横向稳定杆是根拥有定刚度的扭杆弹簧,他与左右悬挂的下托臂或减震器滑柱相连。
当左右悬挂都处于颠簸路面时,两边的悬挂同时上下运动,稳定杆不发生扭转当车辆在转弯时,由于外侧悬挂承受的力量较大,车身发生定侧倾。
此时外侧悬挂收缩,内侧悬挂舒张,那么横向稳定杆就会发生扭转,产生定的弹力,阻止车辆侧倾,从而提高了车辆行驶稳定性。
而再增加支撑杆部件,则能达到同时提高悬挂纵向刚度的目的。
但是,光靠增加稳定杆所提高的性能是有限的,使用各种稳定杆设计能从定程度上提高稳定性和悬挂几何刚度。
如果要从根本解决这些问题,就必须改变整个悬挂的几何形状,那么多连杆和双摇臂悬挂就成了高性能悬挂的代表。
麦弗逊悬挂除了在稳定性和刚度方面要逊色于多连杆以外,在耐用性上也不能与多连杆悬挂相提并论。
由于麦弗逊悬挂的减震器支柱需要承受横向力,同时又要起到上下运动减低震动的目的,所以减震器支撑杆的摩擦很不均匀,减震器油封容易磨损造成液压油泄露降低减震效果。
为了降低汽车的固有振动频率以改善行驶平顺性,现代轿车悬架的垂直刚度值都较小,从而使汽车的侧倾角刚度值也很小,结果使汽车转弯时车身侧倾严重,影响了汽车的行驶稳定性。
为此,现代汽车大多都装有横向稳定杆来加大悬架的侧倾角刚度以改善汽车的行驶稳定性。
横向稳定杆在悬架中的典型安装形式如图所示。
图横向稳定杆安装方式在设计汽车横向稳定杆时,应考虑到横向稳定杆侧倾角刚度过大则汽车不足转向性曾大,刚度过小,则汽车稳定性差,所以轿车般侧倾角刚度前悬设计在,后悬设计在。
横向稳定杆的侧倾角刚度计算图横向稳定杆结构简图在图中,为横向稳定杆中部长度为两端纵向部分的长度为中部与纵向部分的夹角为横向稳定杆两端点间的距离,为分别为横向稳定杆与车身的支撑点。
根据横向稳定杆的侧倾角刚度计算公式„„„„„„„„„„„„„„„式中稳定杆弹簧材料的剪切弹性摸量,取稳定杆端部位移与在轮胎处垂向位移之比,般取设计时先取为前轮距。
代入计算得在之间。
所以设计选取时满足条件。
稳定杆参数确定最后选取横向稳定杆直径,。
圆角半径。
单横臂长度的确定图为轿车采用的麦弗逊式前悬架的实测参数为输人数据的计算结果。
图中的几组曲线是下摆臂取不同值时的悬架运动特性。
由图可以看出,摆臂越长,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。
主销内倾角车轮外倾角和主销后倾角曲线的变化规律也都与类似,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摆臂长度。
图悬架运动特性设计时考虑它和车架的固定连接和前轮轮距,取长度。
结论汽车的设计是项庞大的系统工程,需要投入很大的人力物力才能得到定的成果,对于专用汽车的零部件的设计也是样。
只有成熟的设计方案加上实验的支持,才能运用于工程实际当中。
因此,虽然本次设计是在老师的指导下,在查阅较多的技术文献的前提下,对汽车悬架进行了总体的设计研究,但产品还没有成形,更没有实验验证,所以只能说是个设计初稿而已,并不是项成熟的设计作品,肯定还有很多不足的地方。
但是我认为还是做了较多的工作,主要是弹性元件和横向稳定杆的设计,些重要零部件的设计和减振器的设计,现罗列如下本文总结了汽车悬架的几种结构,并重点对悬架特性进行分析。
本次设计提出了个较为完整的设计方案,设计了安装位置取力方式,并且确定了挠度,弹性元件等具体参数。
初步设计了减振器,横向稳定杆等,并进行了定的校核计算。
详细绘制了本次设计产品的装配图,外观图,和重要零件图参考文献余志生主编汽车理论第版机械工业出版社,王望予主编汽车设计第版机械工业出版社,陈家瑞主编汽车构造下第版机械工业出版社,吴宗泽机械设计实用手册化学工业出版社,彭文生编著机械设计手册华中理工大学出版社,邓楚南编著轿车构造人民交通
