悬架技术简介.ppt

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悬架技术简介剖析

悬架简介 悬架的分类 悬架性能的评价指标 麦弗逊悬架的运动模型 麦弗逊悬架空间运动计算 悬架的定义 悬架装置是连接车身和车轮之间全部零件和部件的总称,主要由弹簧(如板簧、螺旋弹簧、扭杆等)、减振器、导向机构以及相应的控制系统组成。 悬架的作用 弹性地连接车身与车轮,传递力和力矩,缓冲和吸振。 悬架系统的性能对车辆行驶平顺性、通过性和操作稳定性有非常重要的影响。 悬架结构图 弹性元件 弹性元件用来承受并传递垂直载荷,缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等。 阻尼元件 阻尼元件通常指减振器,用来衰减由于弹性系统引起的振动。 按结构分:筒式减振器、叶片式减振器; 按工作原理分:液压减振器,摩擦减振器,电磁阻尼减振器等; 按阻尼是否可调分:阻尼可调式和不可调式减振器; 按照悬架参数的可控性分:被动悬架、主动悬架和半主动悬架; 按照悬架导向机构的结构分:独立悬架和非独立悬架; 非独立悬架 两侧车轮安装在一个整体式车桥上,当一侧车轮受冲击力时会直接影响另一侧车轮,当车轮上下跳动时定位参数变化小。 独立悬架 两侧车轮分别独立地与车架(或车身)弹性地连接,当一侧车轮受冲击,其运动不直接影响到另一侧车轮。 非独立悬架的特点 车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件,它可兼起导向作用,使结构大为简化,降低成本。非独立悬架由于非簧载质量比较大,高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大,平顺性较差。 独立悬架的特点 独立悬架所采用的车桥是断开式的。可使发动机放低安装,降低汽车重心,结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间,有利于转向,便于选择软的弹簧使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小,可提高汽车车轮的附着性。 非独立和独立悬架的应用 独立悬架的分类 单横臂式 双横臂式(等长双横臂、不等长双横臂) 单纵臂式、双纵臂式 滑柱连杆式(烛式、麦弗逊式) 斜置臂式 多连杆式悬架 减振器阻尼对簧上质量加速度的影响 对于簧上质量加速度,存在最优阻尼,使簧上质量加速度最小。 减振器阻尼对悬架动行程的影响 将减振器作为引导车轮跳动的滑柱,通常又称其为滑柱连杆式悬架,螺旋弹簧与其装于一体。 零件少,造价低,有利于发动机布置,并降低车辆的重心。车轮上下运动时,主销轴线的角度会有所变化。 大到宝马M3,保时捷911这类高性能车,小到菲亚特STILO,福特FOCUS,甚至国产的哈飞面包车前悬架都是采用的麦弗逊式设计。 坐标变换矩阵 当坐标轴按α,β,γ顺序转动时,坐标变换矩阵P为 车轮跳动距离与减振器 运动行程的关系 EF投影后将简化成一点O,下摆臂的运动轨迹(即D点的运动轨迹)如上图示。通过分析可知,车轮跳动位移Sw、减振器运动行程Sf均为下摆臂摆角α的函数,即 车轮跳动距离与减振器 运动行程的关系 通过中间变量α可以得到Sw与Sf 的关系曲线如下图示。 车轮跳动距离与减振器 运动行程的关系 由上述关系曲线,可以得到悬架系统减振器的安装杠杆比。且当给定车轮跳动距离范围时,即可以确定减振器的行程。 车轮跳动速度与减振器 活塞运动速度的关系 前面已经分析得到车轮跳动距离和减振器运动行程之间的关系,由此可以推导车轮跳动速度vw和活塞运动速度vd之间的关系。 对于簧上质量加速度,存在最佳阻尼,使簧上质量加速度最小。确定最佳阻尼后,即可以得到悬架的阻尼C 通过减振器阻尼系数CD与悬架阻尼系数C的关系及车轮跳动速度vw与活塞运动速度vd之间的关系,即可以求得悬架系统受力与减振器阻尼力之间的关系。 麦弗逊悬架的应用 AB:支柱总成 BCD:转向节 DE:前下摆臂 DF:后下摆臂 A:减震器轴线与车体的球铰连接点 D:下摆臂与转向节的球铰连接点 E、F:下摆臂轴线与车体的球铰连接点 G:车轮中点 K:车轮接地点 麦弗逊悬架运动简图 投影后的运动简图 将坐标系进行旋转,使EF和x轴平行,其中x轴旋转α角,y轴旋转β角,z轴旋转γ角。 旋转后EF将投影为一个点O。 若α已知随t的变化关系已知,我们即可以得到vw与vd之间的变化关系。 悬架阻尼与元件阻尼的关系 通过减振器的安装杠杆比,可以计算得到减振器的阻尼系数CD 悬架系统受力与减振器 阻尼力的关系 TIAN JIN TIAN DE

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