理论教育 汽车悬架构件设计计算:扭杆弹簧应用与优势

汽车悬架构件设计计算:扭杆弹簧应用与优势

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:作为抵抗悬架运动,钢板弹簧是利用叶片的弯曲与反弹,螺旋弹簧是利用簧圈的压缩和伸展,而扭杆弹簧则是利用杆体的扭转和回复。③扭杆固定在车架上,减少了非悬架质量,提高了平顺性。④扭杆悬架的非线性特性,使其在等行程下的悬架容量提高,有利于坏路行驶。在扭杆悬架上,扭杆一般为纵置,也有横置。

汽车悬架构件设计计算:扭杆弹簧应用与优势

1.扭杆弹簧悬架的优点

扭杆弹簧悬架早在20世纪30年代就已出现在欧洲的汽车上,50年代美国克莱斯勒公司相继装车使用,当前已广泛用于微型车、轻型车、轿车、客车越野车等各类车型,在12×12的重型越野车上也有采用。俄国的玛斯、我国的万山等超重型越野车也早已采用。

扭杆的一端装于车架之上,另一端通过导向臂装于车轮之上。作为抵抗悬架运动,钢板弹簧是利用叶片的弯曲与反弹,螺旋弹簧是利用簧圈的压缩和伸展,而扭杆弹簧则是利用杆体的扭转和回复。扭杆弹簧有着如下优点:

①单位质量的储能量高,其比能容量比钢板弹簧约大3倍。

②既可节省优质钢材,还可降低车辆自重。

③扭杆固定在车架上,减少了非悬架质量,提高了平顺性。

④扭杆悬架的非线性特性,使其在等行程下的悬架容量提高,有利于坏路行驶。

⑤用于前驱动汽车时,扭杆可纵向布置,为摆动半轴腾出了空间。

⑥因为可任选零载荷角,所以可以方便地调整车身高度。

⑦结构紧凑,便于布置,维修保养方便。

然而,扭杆的制造成本较高,对材料及工艺要求较严,此外,扭杆仅能起弹性元件的作用,故必须另设导向机构。

2.扭杆弹簧的结构(www.daowen.com)

扭杆弹簧可以按其断面形状或弹性元件的数量来分类。

按断面形状,扭杆弹簧已发展有圆形、管形和片形几种;按元件数量,扭杆弹簧又可分为单杆式和组合式两种,其中组合式扭杆又有并联和串联之分,如图1-53所示。

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图1-53 扭杆断面形状及端部结构

a)圆形断面单杆式扭杆,端部为花键 b)圆形断面单杆式扭杆,端部为六角形 c)片形断面组合式扭杆 d)圆形断面组合式扭杆 e)串联组合式扭杆

圆形断面单杆式扭杆,端部做成花键,工艺性好,装配容易,因而得到了广泛应用。

管型断面扭杆材料利用最为合理,且可用来制造组合式扭杆,但工艺较为复杂。

片形断面扭杆,工艺性好,弹性好,扭角大,可靠性高,一片断了之后仍能工作,但材料利用不够合理。

组合式扭杆能缩短弹性元件的长度,有利于在汽车上的布置。圆形断面扭杆,可以用2、4或6根形成组合式扭杆。组合式扭杆是客观需要的产物,是横置式的要求推动发展起来的。

在扭杆悬架上,扭杆一般为纵置,也有横置。由于汽车横向尺寸有限,横置扭杆往往较短,扭杆应力较高,悬架容量不够。为解决这一问题,出现了组合式扭杆,也还是为解决这一问题,从另一思路出发,发展出了交错式扭杆悬架,如图1-30所示。

扭杆最主要的发展是杆越来越长,在纵向上不到万不得已不采用组合式扭杆。工艺上早已采用了预扭和喷丸处理。材料上现在常用的有40Cr、45CrNiMoVA、42CrMo和50CrV等。

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