悬架结构形式分析一.PDF

悬架结构形式分析 一、非独立悬架和独立悬架 悬架可分为非独立悬架和独立悬架两类。非独立悬架的结构特点是左、右车轮用一根整 体轴连接，再经过悬架与车架(或车身)连接。独立悬架的结构特点是左、右车轮通过各自的 悬架与车架(或车身)连接(图6—1)。 图6—1 悬架的结构形式简图 a)非独立悬架 b)独立悬架 以纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架，其主要优点是结构简单，制造 容易，维修方便，工作可靠。缺点是由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度 (特别是前悬架)，使之刚度较大，所以汽车平顺性较差；簧下质量大；在不平路面上行驶时， 左、右车轮相互影响，并使车轴(桥)和车身倾斜(图6—2)；当汽车直线行驶在凹凸不平的路 段上时，由于左右两侧车轮反向跳动或只有一侧车轮跳动时，会产生不利的轴转向特性；汽 车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性；车轴(桥)上方要求有与弹簧行程相适应 的空间。这种悬架主要用在货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬架上。 图6-2 非独立悬架左、右车侧车轮通过不平路段时的相互影响离心力 独立悬架的优点是：簧下质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可 以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶平顺性；由于有可能降低发动机 的位置高度，使整车的质心高度下降，又改善了汽车的行驶稳定性；左、右车轮各自独立运 动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。 独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。这种悬架主要用于轿车和部分轻型货车、 客车及越野车上。 二、独立悬架结构形式分析 独立悬架又分为双横臂式、单横臂式、双纵臂式、单纵臂式、单斜臂式、麦弗逊式和扭 转梁随动臂式等几种。 对于不同结构形式的独立悬架，不仅结构特点不同，而且许多基本特性也有较大区别。 评价时常从以下几个方面进行： (1)侧倾中心高度 汽车在侧向力作用下，车身在通过左、右车轮中心的横向垂直平面内 发生侧倾时，相对于地面的瞬时转动中心称之为侧倾中心。侧倾中心到地面的距离称为侧倾 中心高度。侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，可使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车 身的侧倾角也会减小。但侧倾中心过高，会使车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎的磨损。 (2)车轮定位参数的变化 车轮相对车身上、下跳动时，主销内倾角、主销后倾角、车轮 外倾角及车轮前束等定位参数会发生变化。若主销后倾角变化大，容易使转向轮产生摆振； 若车轮外倾角变化大，会影响汽车直线行驶稳定性，同时也会影响轮距的变化和轮胎的磨损 速度。 (3)悬架侧倾角刚度 当汽车作稳态圆周行驶时，在侧向力作用下，车厢绕侧倾轴线转动， 并将此转动角度称之为车厢侧倾角。车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度大小有 关，并影响汽车的操纵稳定性和平顺性。 (4)横向刚度 悬架的横向刚度影响操纵稳定性。若用于转向轴上的悬架横向刚度小，则 容易造成转向轮发生摆振现象。 不同形式的悬架占用的空间尺寸不同，占用横向尺寸大的悬架影响发动机的布置和从车 上拆装发动机的困难程度；占用高度空间小的悬架，则允许行李箱宽敞，而且底部平整，布 置油箱容易。因此，悬架占用的空间尺寸也用来作为评价指标之一。 表6— 1分析了不同形式独立悬架的特点。 三、前、后悬架方案的选择 目前汽车的前、后悬架采用的方案有：前轮和后轮均采用非独立悬架；前轮采用独立悬 架，后轮采用非独立悬架；前轮与后轮均采用独立悬架等几种。 前、后悬架均采用纵置钢板弹簧非独立悬架的汽车转向行驶时，内侧悬架处于减载而外 侧悬架处于加载状态，于是内侧悬架受拉抻，外侧悬架受压缩，结果与悬架固定连接的车轴 (桥)的轴线相对汽车纵向中心线偏转一角度α。对前轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加； 对后桥，则增加了汽车过多转向趋势，如图6—3a所示。轿车将后悬架纵置钢板弹簧的前部 吊耳位置布置得比后边吊耳低，于是悬架的瞬时运动中心位置降低，与悬架连接的车桥位置 处的运动轨迹如图6—3b所示，即处于外侧悬架与车桥连接处的运动轨迹是oa段，结果后桥 轴线的偏离不再使汽车具有过多转向的趋势。 图6—3 汽车的轴转向效应 另外，前悬架采用纵置钢板弹簧非独立悬架时