麦弗逊独立悬架受力分析及计算解析.ppt

麦弗逊(Macpherson)悬架中的作用力分析与计算方法 华福林编写 本文是我根据所收集到的一些有关资料，经消化吸收后并结合自己的实践经验编写的，仅供参考。 麦弗逊悬架中载荷分三部分来确定: A.静载荷的确定；B.持续作用力的确定；C.短时作用力的确定 A. 麦弗逊悬架中静载荷的确定 1. 弹簧和铰接中的静载荷(见图1): 在进行静力平衡分析时，将车轮、轮轴、减振器（含活塞杆）对点A及下控制臂形成一整体，点A固定在挡泥板上，下控制臂的铰接固定于B处。图2是无约束系统图，选取减振器轴线为Y轴；X轴则与它垂直，用X及Y轴上的反力代替支承A点。X-Y坐标相对于地面旋转一个δ0角，也就是车轮回转轴在横向平面内的倾角。按图1所示的距离符号，对D点取矩后得平衡方程： Ax（c+o）= [Nv-（Uv/2）]b Ax= [Nv-（Uv/2）]b / （c+o） (1) 式中： b=Ro+d tg δ0 mm Uv/2 前轮簧下质量的一半 N 图1 由(1)式可知: 若 ( c+a)值增大(即点A在挡泥板处愈高)，b值减小时，则使减振器活塞杆上的弯曲载荷Ax减小。 另外, 在Y轴方向上的所有力之和应等于零，即∑F=0 见图2。因此，弹簧上的静载荷为： ∵∑Fy=0 ∴Ay=Ny+By 式中，Ny=N‘ycos δ0； By=Bx tg（β+δ0） ∵∑Fx=0 ∴ Bx=Ax+Nx ； 式中 Nx=N’v sin δ0 减振器活塞杆的弯矩为：Mk=aAx 减振器活塞杆导向套上的力为： Cx=AxL/（L-a） 作用于活塞上的力为： Kx=Cx-Ax 线段a越短，Cx和kx就越小，导向套中和活塞上的摩擦力（Ckμ1+Kx μ2）也相应地减小。 2. 用作图法来确定作用力既简单又实用，如图3所示。 利用已知力N’v和下`控制臂BD所产生力的方向，就可获得力A，将力A分解成在减振器轴线方向上和与其垂直方向上的分力，从而可得到支撑上的反力和作用于弹簧上的力。 当代小轿车为了减小前轮驱动转动力臂R0 （scub radius） ，常常把下臂球头B从减振器轴线向车轮方向移动t的距离，见图4。此时，车轮回转轴线和减振器轴线形成夹角α，该角可用已知线段长来表示： tg α= t /（c+o） 图4展示出力N’v、B和A在减振器轴向上的分解，即旋转 δ0-α角度时的分解。点A的力矩方程为： bN’v+By t-Bx（c+o）=0 取 b = R0+d tgδ0 +t cos（δ0 –α）+ （c+a）sin（ δ0 –α）； By =Bx tg（β+ δ0 –α） 则可算出Bx，然后，将车轮载荷N’v=Nv-（Uv/2）分解 成分力Nx=N’v sin（ δ0 –α）； 和 Ny=N’v cos（ δ0 –α）；由此确定弹簧压缩力Ay与铰接上的载荷Ax 。 当载荷为两名乘客时，力Ax应尽可能地小，若是结构上可能的话甚至Ax=0，见图5。为此，将弹簧作用力线向车轮方向移动S距离，使其通过力N’v和B的作用线交点M。 移动距离可用作图法或按简图6进行计算。 s=t+（R0+d tgδ0）cos（ β+ δ0 –α）/cos β 如果t与R0值不大，弹簧可在有限范围内作必要的移动。 此时,下摆臂的作用力线、弹簧上铰接点作用力线和轮胎接地面的作用力线同时通过M点（见图7），这样便可用作图法求得A0、B0、R0力三角，并得出其矢量值。需要提醒的重要一点是：此时系统作用力矩等于零，使得减振器活塞杆免受弯矩之害。然而由于结构上的原因还不能完全消除活塞杆上的弯矩，只能作到较大的改善而已, 因此就出现下面力的上限值(理想状态)和下限值的讨论。 B.麦弗逊悬架中动载荷(持续作用力)的确定： 汽车在行驶过程中,麦式悬架系统除了要承受来自静载荷及其变化所带来的作用力以外，还要承受来自驱动力、制动力、侧向力（侧风、转向、侧滑等力）等引起的持续作用力及力矩。 1. 承受侧向力S1时的分析: 当汽车转弯时(或受侧风、侧向坡度等影响），车轮对路面的反作用力S1通过图7和力三角形图