懸架設(shè)計(jì)理論通用PPT課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,郭孔輝 雷雨成,2004,年,6,月,汽車(chē)懸架設(shè)計(jì)理論與相關(guān)技術(shù),1,1,、車(chē)輪定位,2,、懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)、車(chē)身的側(cè)傾與縱傾,3,、輪荷轉(zhuǎn)移,4,、側(cè)傾轉(zhuǎn)向,5,、側(cè)向力轉(zhuǎn)向,6,、縱向力轉(zhuǎn)向,7,、輪胎特性與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性,8,、汽車(chē)操縱的瞬態(tài)響應(yīng),目 錄,2,k,d,k,x,(,外張）,g,y,F,(,外向,),g,g,z,M,kx,D,1.1.,車(chē)輪定位參數(shù),車(chē)輪前束,toe,車(chē)輪外傾,主銷后傾,主銷內(nèi)傾,主銷縱偏距,

2、主銷側(cè)偏距,主銷拖距,軸距,l,輪距,B,主銷地面?zhèn)绕?k,b,g,1,、車(chē)輪定位,kx,D,ky,D,r,y,F,k,b,g,k,x,r,3,1.2,、車(chē)輪外傾與輪胎側(cè)傾特性,外傾因載荷、制動(dòng)與跳動(dòng)而改變,輪胎側(cè)傾特性：側(cè)向力與反回正力矩,外傾原因,:,“,傳統(tǒng),”,間隙，彈性，路拱,1.3,、前束與輪胎側(cè)偏特性,前束原因,:,平衡外傾,載荷變化與車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)前束的變化,干涉轉(zhuǎn)向,干涉轉(zhuǎn)向的合理值,滾動(dòng)阻力要求適當(dāng)增大前束，制動(dòng),時(shí)車(chē)輪前張,(),4,主銷拖距,高速回正原理,載荷變化（制動(dòng)）與車(chē)輪跳動(dòng) 的變化,主銷拖距與撒手穩(wěn)定性,與前輪擺振,xk,k,tan,R,D,+,=,x,1.5,、

3、主銷內(nèi)傾與側(cè)偏距,低速回正性 作用的消失,重力彈簧,回正力距與 還是,成比例？,計(jì)算方法,1.4,、主銷后傾與縱偏距,ky,D,r,y,F,k,b,g,5,高速回正原理定位參數(shù)必須足以克服干摩擦,(,殘余橫擺角速度與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角）,轉(zhuǎn)向逆效率要低嗎？,NO,減小轉(zhuǎn)向系干磨擦，減小定位角，加轉(zhuǎn)向阻,尼器是近代趨勢(shì),減小 （地面主銷側(cè)偏距）的意義和,“,負(fù)偏,距,”,的優(yōu)點(diǎn),盤(pán)式制動(dòng)的必要性,-,地面負(fù)偏移距趨勢(shì),小的主銷后傾角，大的內(nèi)傾角,1.6,、主銷定位參數(shù)的選擇與近代趨勢(shì),6,2.1,車(chē)身穩(wěn)態(tài)位移的一般分析,車(chē)身受有三種力（達(dá)朗貝爾概念）,1.,重心處的重力與慣性力,2.,導(dǎo)向桿系的導(dǎo)向力,

4、3.,彈性元件的彈簧力,P,2,P,1,N,N,1,N,2,2,、懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué),7,等效系統(tǒng),將彈簧力簡(jiǎn)化,到車(chē)輪接地點(diǎn),(,杠桿比為,1),處,目的,:,便于確定有效導(dǎo)向力的,方向與大小,初始彈簧力與重力抵消,便于由彈簧變形和輪距,(,軸距,),來(lái)確定車(chē)身位移,N,8,彈簧力的確定,三種力相平衡,彈簧力必等于慣性力與導(dǎo)向力,的總和,對(duì)于等效系統(tǒng)確定了導(dǎo)向力,就等于確定了彈簧力,確定了彈簧力就等于確定了,車(chē)身傾角（如果有橫向穩(wěn)定桿,要考慮之）,導(dǎo)向力的分解與,“,力矩中心,”,導(dǎo)向力合力未必水平,在,“,中性面,”,處分解的意義：,車(chē)身的垂向平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng),S,2,S,2,N,S,1,S,1,N,

5、2,N,1,9,“,縱傾中性面,”,的確定,車(chē)身位移,其中：,中性面,10,2.2,、車(chē)身側(cè)傾,通常對(duì)稱面就是中性面,由單側(cè)導(dǎo)向力方向可確定,(,整車(chē),),外加輪胎變形,若有橫向穩(wěn)定桿要考慮之或設(shè)計(jì)之,N,S,1,S,1,N,2,N,1,S,2,S,2,c,懸上質(zhì)心,h,2,h,1,a,b,11,大側(cè)傾角下力矩中心的變化,Z,2,N,2,S,2,Z,1,S,1,N,1,N,N,2,c,N,1,12,2.3,、側(cè)傾性能小結(jié),降低,的途徑：降低,重心，提高側(cè)傾力矩中心,提高側(cè)傾力矩中心的,限制,取決于 與,13,2.4,、其它導(dǎo)向機(jī)構(gòu),(,側(cè)傾,),等效單橫臂概念,“,郭孔輝剛化定理,”,c,對(duì)稱

6、面,雙橫臂,14,對(duì)稱面,c,麥弗遜懸架側(cè)傾中心,15,斜置單臂,俯視,（等效）,俯視,側(cè)視,（等效）,后視,16,復(fù)合式懸架側(cè)傾中心,如果扭桿梁靠近前鉸點(diǎn)獨(dú)立性好，但側(cè)傾中心低,17,非獨(dú)立懸架側(cè)傾中心,18,2.5,、車(chē)身縱傾,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,、其它導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 郭孔輝等效縱臂理論,20,2.7,、鈑簧的導(dǎo)向作用,側(cè)向反力作用線取決于吊耳、卷耳的剛性與弧高,一般在卷耳平均高度點(diǎn)與第一片中點(diǎn)之間，更靠,近卷耳高度，作為橫向側(cè)傾中心,縱向等效單臂，由車(chē)輪接地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)確定。,N,21,側(cè)傾軸的傾角,前低后高是因

7、為前面是雙橫臂后面非獨(dú)立,盡可能提高側(cè)傾中心,22,2.8,、,結(jié)構(gòu)比較與案例分析,獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架的特點(diǎn),側(cè)傾力矩中心的高度,:,多數(shù)非獨(dú)立懸架和橫單臂,獨(dú)立懸架都較高,其它獨(dú),立懸架,(,雙橫臂,縱單臂,縱雙臂等）較低,有效彈簧距,獨(dú)立懸架的,有效彈簧距等于輪距,非,獨(dú)立懸架 通常較小,特,殊布置可以不同,23,Benz600,前懸架,上下跳動(dòng)時(shí)主肖后傾角,都會(huì)增大,具有明顯的,“,抗點(diǎn)頭角,”,可安排所需要的側(cè)傾力,矩中心高度,（前輪與車(chē)身縱向的相對(duì)瞬心）,24,“,半獨(dú)立,”,縱單臂后懸架,側(cè)傾時(shí)橫梁中點(diǎn)是一個(gè),“,不,動(dòng)點(diǎn),”,因此可看成一種,“,斜,置單臂,”,卻只有一個(gè)鉸點(diǎn),

8、橫梁前移,“,臂長(zhǎng),”,增大,移至,鉸點(diǎn)處 獨(dú)縱單臂。移至,輪軸線 臂長(zhǎng)為半輪距,（非獨(dú)立懸架）,從,1/1,獨(dú)立懸架,0.5/10/1,懸架（非獨(dú)立懸架）,25,三桿式前懸架,26,空間四桿式后懸架,27,虛擬主肖,:,上兩桿與下兩桿交點(diǎn),盡量接近車(chē)輪中心面,縱向瞬心與橫向瞬心,位置可以任意選擇,可以滿足,引起的,彈性轉(zhuǎn)向要求,多桿懸架滿足多種要求,虛擬主肖,28,菱帥汽車(chē)后四桿懸架,29,菱帥汽車(chē)四桿式后懸架,高不足轉(zhuǎn)向的隨動(dòng)轉(zhuǎn)向性能,hw,中性面,縱傾中心,側(cè)傾中心,虛擬主銷,后拖距,虛擬主銷,30,3,、輪荷轉(zhuǎn)移分析,3.1,、縱向軸荷轉(zhuǎn)移,高速時(shí)要考慮空氣阻力,P,Z2,P,X1,P

9、,X2,P,Z1,Mg,P,Z2,P,X1,P,X2,P,Z1,在坡道上的軸荷轉(zhuǎn)移,在驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)時(shí)的軸荷,轉(zhuǎn)移,31,側(cè)向輪荷轉(zhuǎn)移的主要組成（時(shí)）,彈簧力轉(zhuǎn)移（靜不定問(wèn)題,彈簧力轉(zhuǎn)移取決于彈簧剛度分配,由彈簧變形計(jì)算）,導(dǎo)向力轉(zhuǎn)移（由作用在力矩中心處的側(cè)向力計(jì)算）,在同時(shí)存在 與 時(shí)，輪荷應(yīng)疊加,當(dāng) 增大時(shí) 大的軸,輪荷轉(zhuǎn)移加劇,會(huì)導(dǎo)致側(cè)偏角急 劇增大,3.2,、側(cè)向輪荷轉(zhuǎn)移,32,4,、側(cè)傾轉(zhuǎn)向,4.1,、非獨(dú)立懸架的側(cè),傾轉(zhuǎn)向,鈑簧的側(cè)傾轉(zhuǎn)向,非獨(dú)立懸架縱向單臂,非獨(dú)立四連桿懸架,求輪心軌跡和,三桿機(jī)構(gòu)需求三點(diǎn)座標(biāo),C,A,，,B,d,D,33,獨(dú)立縱單臂,水平軸,前后移動(dòng)不產(chǎn)生轉(zhuǎn)角,非水

10、平軸,“,八,”,字軸的不足轉(zhuǎn)向性,橫向單臂和斜單臂獨(dú)立懸架,側(cè)傾轉(zhuǎn)向性、等效臂長(zhǎng),鉸軸的垂直分量,前獨(dú)立懸架與轉(zhuǎn)向桿系的干涉轉(zhuǎn)向,多桿機(jī)構(gòu)的桿涉轉(zhuǎn)向,等效簡(jiǎn)化原理,4.2,、獨(dú)立懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向,q,等效系統(tǒng),x,q,34,轉(zhuǎn)向系彈性引起的附加轉(zhuǎn)角,導(dǎo)向系彈性引起的附加轉(zhuǎn)向,獨(dú)立縱臂與斜單臂后懸架的側(cè)向力轉(zhuǎn)向傾向,側(cè)向力導(dǎo)致輪胎側(cè)傾,y,F,s,y,k,x,a,C,/,),F,D,(,x,+,=,d,y,F,z,F,5,、側(cè)向力轉(zhuǎn)向,x,D,k,x,a,n,d,d,d,+,=,F,y2,F,y1,35,隨動(dòng)轉(zhuǎn)向后懸架,逆向彈性轉(zhuǎn)向,桑塔那的后懸架,富康的隨動(dòng)轉(zhuǎn)向后懸架,36,剎車(chē)轉(zhuǎn)舵問(wèn)題,:,

11、太大,盤(pán)式制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),縱向力引起車(chē)輪側(cè)傾,ABS,引起的轉(zhuǎn)向擾動(dòng),DYC,引起的轉(zhuǎn)向擾動(dòng),多桿懸架,制動(dòng)時(shí)的板簧卷曲,6,、縱向力轉(zhuǎn)向,0,37,制動(dòng)時(shí)的板簧卷曲,造成制動(dòng)轉(zhuǎn)向,6,、縱向力轉(zhuǎn)向,38,加大前拉桿的柔性,使后輪在側(cè)向 力作用下產(chǎn)生向內(nèi)轉(zhuǎn)向角,通過(guò)彈性轉(zhuǎn)角來(lái)抵消側(cè)偏角,以提高后輪有效側(cè)偏剛度,可以設(shè)計(jì)虛擬主肖位置,引起適當(dāng),的彈性轉(zhuǎn)向以增進(jìn)制動(dòng)穩(wěn)定性,多桿隨動(dòng)轉(zhuǎn)向后懸架,V,虛擬主肖,.,39,7,、輪胎特性與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性,*,y,a,1,da,),(,d,.,L,v,G,y,2,1,2,0,-,d,-,d,=,k,V,y,2,1,2,c,da,),(,d,/,L,v,d,-,d

12、,-,=,L,1,2,1,d,-,d,2,V,R,1,d,e,d,2,1,d,-,d,y,a,中性轉(zhuǎn)向點(diǎn),1,d,2,d,1,d,-,臨界車(chē)速 開(kāi)環(huán)增益,時(shí),不穩(wěn)定,:,-,U.S,y,2,1,a,d,-,d,過(guò)度轉(zhuǎn)向區(qū),40,影響穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的因素,輪胎特性與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性,穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性轉(zhuǎn)折的原因,側(cè)傾剛度比,側(cè)傾力矩中心高度,隨 的 而,輪胎側(cè)偏特性的飽和,驅(qū)動(dòng)力對(duì)飽和的影響,制動(dòng)力分配,41,改善穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的措施,輪胎特性與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性,前置橫向穩(wěn)定器,后非獨(dú)立懸架,B,s,2,后非獨(dú)立懸架板簧下置,后板簧前低后高,后非獨(dú)立中心彈簧,老,Benz,的后懸架：,h,2,中心彈簧,42,“,

13、隨動(dòng)轉(zhuǎn)向,”,后懸架的反穩(wěn)定桿,輪胎特性與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性,43,v,8,、,汽車(chē)操縱動(dòng)態(tài)響應(yīng)的基本分析,二自由度角輸入運(yùn)動(dòng),（線性模型）,運(yùn)動(dòng)模型與座標(biāo),XYZ,固定于汽車(chē)重心,),r,(,+,b,&,側(cè)偏角,：,2,v,v,2,y,P,b,絕對(duì)座標(biāo),d,1,y,1,y,P,y,2,d,L,b,a,j,1,d,Y,X,v,x,v,44,二自由度角輸入運(yùn)動(dòng),微分方程、傳遞函數(shù),其中,拉,氏變換得傳遞函數(shù),45,1,),(,R,e,w,),(,w,q,相位,s,/,m,10,=,s,/,m,10,=,r,G,/,),j,(,r,w,d,d,/,r,),R,I,(,t,e,m,1,g,-,=,q,),(,I,m,w,w,2,m,2,e,r,I,R,G,+,=,20,40,60,80,s,/,m,40,=,v,s,/,m,40,=,),s,/,rad,(,w,頻率特性：傳遞函數(shù)中令,S,j,其實(shí)部,與虛部 均為 的函數(shù),，,二自由度角輸入運(yùn)動(dòng),即實(shí)頻特性與虛頻特性：,幅頻特性：寬平為優(yōu),相頻特性：以小為優(yōu),頻率特性：,低速：增益平坦,相位滯后,高速：增益高峰,低度頻超前,高頻滯后,2 4 6 8 10 12 14 16,v,v,v,v,46,