理论教育 汽车悬架构件侧倾力矩中心计算

汽车悬架构件侧倾力矩中心计算

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:单横臂悬架侧倾力矩中心的求法已在图2-9中介绍,下面介绍独立柱式悬架、钢板弹簧相关悬架、纵向斜置四杆相关悬架以及内收式双横臂独立悬架等的侧倾力矩中心的求法。O点是位于中性面上且在P23和P24连线上的点,因此,它就是侧倾力矩中心。假设板簧弧高为零,N1、N2则水平作用于板簧,合力N=N1+N2,它与中性面的交点O就是侧倾力矩中心。由于横向瞬时转动中心与侧倾力矩中心的一致性,P12就是侧倾力矩中心O。

汽车悬架构件侧倾力矩中心计算

单横臂悬架侧倾力矩中心的求法已在图2-9中介绍,下面介绍独立柱式悬架、钢板弹簧相关悬架、纵向斜置四杆相关悬架以及内收式双横臂独立悬架等的侧倾力矩中心的求法。

1.独立柱式悬架

独立柱式悬架可以用瞬时转动中心法来求力矩中心,如图2-10所示。P23是地面2与左轮3的瞬时转动中心,而左轮3与车身1的相对运动方向是垂直的,故其相对运动瞬时转动中心P13必在与相对运动方向相垂直的无穷远处。因此,P13和P23的连线就是通过P23的水平线,它与地面完全重合。同理,P24P14的连线也与地面重合。因此,P23P24连线上的任何一点都可能是瞬时转动中心。O点是位于中性面上且在P23P24连线上的点,因此,它就是侧倾力矩中心。

2.钢板弹簧相关悬架

图2-11所示为以自身作导向机构的钢板弹簧相关悬架,它与上述柱式相关悬架有着相似的特性。

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图2-10 独立柱式悬架

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图2-11 钢板弹簧相关悬架

当离心力F作用于悬挂质体时,板簧铰链处便产生对车身的约束反力N1N2。假设板簧弧高为零,N1N2则水平作用于板簧,合力N=N1+N2,它与中性面的交点O就是侧倾力矩中心。

若板簧主片呈弧形,铰链处除水平反力外,尚有一个力矩,这使约束反力作用线略为下移。主片若呈反弓形,作用线则略为上移。

3.纵向斜置四杆相关悬架

图2-12所示的纵向斜置四杆相关悬架,其铰链都具球铰链效果。在离心力F的作用下,F是靠四杆反作用力N1N2N3N4来平衡的,这四个约束反力的合力作用点就是O。注意它不是O′,只不过是O′在过车轮着地中心且垂直于x轴的平面上的投影。因为N1N2合力的横向分力N′以及两纵杆的约束反力N3N4所构成的力矩化简的结果(b=aN3/N′),就使N′移至车轮正上方。

由图2-12可知,车身、车桥与两个斜杆在横向平面上构成一个“单自由度的四杆机构”。该机构的两斜边是两斜杆在横向平面上的投影。

在车身高度不变时,斜杆长短不变,此时只有一个瞬时转动中心,利用三心定理就可迅速求得瞬心就是两斜边的交点。(www.daowen.com)

N3N4水平面和垂直面皆不平行,则须再用两次三心定理。

4.内收式双横臂独立悬架

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图2-12 纵向斜置四杆相关悬架

图2-13所示为内收式双横臂独立悬架,可采用三心定理来求瞬时转动中心。在左半部,车轮3与上杆4的相对瞬时转动中心是P34,而上杆4与车身1的相对瞬时转动中心是P14。根据三心定理,车轮3与车身1的瞬时转动中心必在P34P14的连线上。

同样,下杆5与车轮3和车身1的相对瞬时转动中心分别为P35P15。根据三心定理,车身1与车轮3的相对瞬时转动中心又必在P35P15的连线上。因此,两条连线的交点P13就是车身对左轮的瞬时转动中心。

知道了左轮对车身的相对瞬时转动中心(悬架中心)P13,而且可知道车轮3对地面2的相对瞬时转动中心就是P23,因而,根据三心定理,车身1对地面2的瞬时转动中心P12必在P23和P13的连线上。

按同样的步骤可以求出,车身1对地面2的瞬时转动中心P12又必在P26P16的连线上。

由于横向瞬时转动中心与侧倾力矩中心的一致性,P12就是侧倾力矩中心O。

如果双横臂的上下臂是水平的,则力矩中心在地平线与中性面的交点处。

如果双横臂的上下臂是外交式的,则力矩中心将钻入地平面之下,使侧倾力臂增大。

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图2-13 内收式双横臂独立悬架

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