悬架设计理论优秀课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,郭孔辉 雷雨成,2004,年,6,月,汽车悬架设计理论与相关技术,1,1,、车轮定位,2,、悬架的运动学、车身的侧倾与纵倾,3,、轮荷转移,4,、侧倾转向,5,、侧向力转向,6,、纵向力转向,7,、轮胎特性与稳态转向特性,8,、汽车操纵的瞬态响应,目 录,2,k,d,k,x,(,外张）,g,y,F,(,外向,),g,g,z,M,kx,D,1.1.,车轮定位参数,车轮前束,toe,车轮外倾,主销后倾,主销内倾,主销纵偏距,主销侧偏距,主销拖距,轴距,l,轮距,B,主销地面侧偏距,k,b,g,1,、车轮定位,kx,D,ky,D,r,y,F,k,b,g,k,x,r,3,1.2,、车轮外倾与轮胎侧倾特性,外倾因载荷、制动与跳动而改变,轮胎侧倾特性：侧向力与反回正力矩,外倾原因,:,“,传统,”,间隙，弹性，路拱,1.3,、前束与轮胎侧偏特性,前束原因,:,平衡外倾,载荷变化与车轮跳动时前束的变化,干涉转向,干涉转向的合理值,滚动阻力要求适当增大前束，制动,时车轮前张,(),4,主销拖距,高速回正原理,载荷变化（制动）与车轮跳动 的变化,主销拖距与撒手稳定性,与前轮摆振,xk,k,tan,R,D,+,=,x,1.5,、主销内倾与侧偏距,低速回正性 作用的消失,重力弹簧,回正力距与 还是,成比例？,计算方法,1.4,、主销后倾与纵偏距,ky,D,r,y,F,k,b,g,5,高速回正原理定位参数必须足以克服干摩擦,(,残余横摆角速度与转向盘转角）,转向逆效率要低吗？,NO,减小转向系干磨擦，减小定位角，加转向阻,尼器是近代趋势,减小 （地面主销侧偏距）的意义和,“,负偏,距,”,的优点,盘式制动的必要性,-,地面负偏移距趋势,小的主销后倾角，大的内倾角,1.6,、主销定位参数的选择与近代趋势,6,2.1,车身稳态位移的一般分析,车身受有三种力（达朗贝尔概念）,1.,重心处的重力与惯性力,2.,导向杆系的导向力,3.,弹性元件的弹簧力,P,2,P,1,N,N,1,N,2,2,、悬架的运动学,7,等效系统,将弹簧力简化,到车轮接地点,(,杠杆比为,1),处,目的,:,便于确定有效导向力的,方向与大小,初始弹簧力与重力抵消,便于由弹簧变形和轮距,(,轴距,),来确定车身位移,N,8,弹簧力的确定,三种力相平衡,弹簧力必等于惯性力与导向力,的总和,对于等效系统确定了导向力,就等于确定了弹簧力,确定了弹簧力就等于确定了,车身倾角（如果有横向稳定杆,要考虑之）,导向力的分解与,“,力矩中心,”,导向力合力未必水平,在,“,中性面,”,处分解的意义：,车身的垂向平动与转动,S,2,S,2,N,S,1,S,1,N,2,N,1,9,“,纵倾中性面,”,的确定,车身位移,其中：,中性面,10,2.2,、车身侧倾,通常对称面就是中性面,由单侧导向力方向可确定,(,整车,),外加轮胎变形,若有横向稳定杆要考虑之或设计之,N,S,1,S,1,N,2,N,1,S,2,S,2,c,悬上质心,h,2,h,1,a,b,11,大侧倾角下力矩中心的变化,Z,2,N,2,S,2,Z,1,S,1,N,1,N,N,2,c,N,1,12,2.3,、侧倾性能小结,降低,的途径：降低,重心，提高侧倾力矩中心,提高侧倾力矩中心的,限制,取决于 与,13,2.4,、其它导向机构,(,侧倾,),等效单横臂概念,“,郭孔辉刚化定理,”,c,对称面,双横臂,14,对称面,c,麦弗逊悬架侧倾中心,15,斜置单臂,俯视,（等效）,俯视,侧视,（等效）,后视,16,复合式悬架侧倾中心,如果扭杆梁靠近前铰点独立性好，但侧倾中心低,17,非独立悬架侧倾中心,18,2.5,、车身纵倾,中性面,N,1,N,1,N,2,X,2,X,2,Z,2,N,2,N,1,Z,1,X,2,N,19,2.6,、其它导向机构 郭孔辉等效纵臂理论,20,2.7,、钣簧的导向作用,侧向反力作用线取决于吊耳、卷耳的刚性与弧高,一般在卷耳平均高度点与第一片中点之间，更靠,近卷耳高度，作为横向侧倾中心,纵向等效单臂，由车轮接地点运动学确定。,N,21,侧倾轴的倾角,前低后高是因为前面是双横臂后面非独立,尽可能提高侧倾中心,22,2.8,、结构比较与案例分析,独立悬架与非独立悬架的特点,侧倾力矩中心的高度,:,多数非独立悬架和横单臂,独立悬架都较高,其它独,立悬架,(,双横臂,纵单臂,纵双臂等）较低,有效弹簧距,独立悬架的,有效弹簧距等于轮距,非,独立悬架 通常较小,特,殊布置可以不同,23,Benz600,前悬架,上下跳动时主肖后倾角,都会增大,具有明显的,“,抗点头角,”,可安排所需要的侧倾力,矩中心高度,（前轮与车身纵向的相对瞬心）,24,“,半独立,”,纵单臂后悬架,侧倾时横梁中点是一个,“,不,动点,”,因此可看成一种,“,斜,置单臂,”,却只有一个铰点,横梁前移,“,臂长,”,增大,移至,铰点处 独纵单臂。移至,轮轴线 臂长为半轮距,（非独立悬架）,从,1/1,独立悬架,0.5/10/1,悬架（非独立悬架）,25,三杆式前悬架,26,空间四杆式后悬架,27,虚擬主肖,:,上两杆与下两杆交点,尽量接近车轮中心面,纵向瞬心与横向瞬心,位置可以任意选择,可以满足,引起的,弹性转向要求,多杆悬架满足多种要求,虚擬主肖,28,菱帅汽车后四杆悬架,29,菱帅汽车四杆式后悬架,高不足转向的随动转向性能,hw,中性面,纵倾中心,侧倾中心,虚拟主销,后拖距,虚拟主销,30,3,、轮荷转移分析,3.1,、纵向轴荷转移,高速时要考虑空气阻力,P,Z2,P,X1,P,X2,P,Z1,Mg,P,Z2,P,X1,P,X2,P,Z1,在坡道上的轴荷转移,在驱动与制动时的轴荷,转移,31,侧向轮荷转移的主要组成（时）,弹簧力转移（静不定问题,弹簧力转移取决于弹簧刚度分配,由弹簧变形计算）,导向力转移（由作用在力矩中心处的侧向力计算）,在同时存在 与 时，轮荷应叠加,当 增大时 大的轴,轮荷转移加剧,会导致侧偏角急 剧增大,3.2,、侧向轮荷转移,32,4,、侧倾转向,4.1,、非独立悬架的侧,倾转向,钣簧的侧倾转向,非独立悬架纵向单臂,非独立四连杆悬架,求轮心轨迹和,三杆机构需求三点座标,C,A,，,B,d,D,33,独立纵单臂,水平轴,前后移动不产生转角,非水平轴,“,八,”,字轴的不足转向性,横向单臂和斜单臂独立悬架,侧倾转向性、等效臂长,铰轴的垂直分量,前独立悬架与转向杆系的干涉转向,多杆机构的杆涉转向,等效简化原理,4.2,、独立悬架的侧倾转向,q,等效系统,x,q,34,转向系弹性引起的附加转角,导向系弹性引起的附加转向,独立纵臂与斜单臂后悬架的侧向力转向倾向,侧向力导致轮胎侧倾,y,F,s,y,k,x,a,C,/,),F,D,(,x,+,=,d,y,F,z,F,5,、侧向力转向,x,D,k,x,a,n,d,d,d,+,=,F,y2,F,y1,35,随动转向后悬架,逆向弹性转向,桑塔那的后悬架,富康的随动转向后悬架,36,刹车转舵问题,:,太大,盘式制动的优点,纵向力引起车轮侧倾,ABS,引起的转向扰动,DYC,引起的转向扰动,多杆悬架,制动时的板簧卷曲,6,、纵向力转向,K,1,c,=,n,05,.,o,e,T,T,与,e,e,05,.,0,T,3,20,ln,.,T,T,=,=,e,T,t,Ae,-,二自由度角输入运动,角输入运动特征,稳定条件：传递函数分母为特征函数,，,根的实部不大于,0,的条件为,：,名义自然频率,过渡时间,即,47,反应速度与反应时间,相对阻尼系数,t,当,二自由度角输入运动,得,时，,s,g,),t,(,g,48,49,