悬架换算线刚度是悬架计算的基础,它包括的范围很广,如弹簧和轮胎的串联组合线刚度为
又如非对称钢板弹簧,若两端弹簧的线刚度为c1、c2,那么它们的并联组合线刚度为
各种独立悬架的换算线刚度公式是最有用的,然而它的计算公式推证起来是比较复杂的。下面仅介绍通用公式的推证,至于具体悬架,仅举一个例子,其余公式此处不予推证。
所谓独立悬架的换算线刚度,就是在车轮处,也就是在所谓杠杆比等于1处的地面上,垂直地放置一个弹簧,这个弹簧与放置在杠杆比不为1处的实际弹簧的作用相当。有人把这个假设的弹簧命名为“等效弹簧”,它的线刚度即换算线刚度。
各种独立悬架的换算线刚度公式,一般采用虚位移原理来推证。即假定悬架系统是常定的理想约束系统,该系统在主动力的作用下,平衡的充要条件是虚位移所生之元功和为零,即
系统在外力作用下,地面相对于车身的垂直位移Δf即是“等效弹簧”的垂直变形。换算线刚度k与Δf的乘积,就是在车轮着地点作用于系统的微元力ΔP。在主动力系中,除力ΔP外,还仅有一个实际弹簧的变形力δP=cδf。c是实际弹簧的线刚度,δf是弹簧轴线方向的变形量。这是因为导向杆系的约束反力的合力通过瞬心,其功为零。而且各铰接部位刚性无摩擦,地面无滑动摩擦。因此,由虚位移原理可得
单边悬架的换算线刚度为
由式(2-26)可知,只要求出了δf及Δf与悬架结构和原簧刚度的关系,各种悬架的k值也就确定了。
例如,摆臂内交、臂销平行的双横臂独立悬架的Δf和δf结构表达式的推导如下所述(图2-18)。
图2-18 摆臂内交、臂销平行的双横臂独立悬架
设车轮相对于车身绕瞬心C转过了一个微元角δα,那么由图2-18可知,车轮的垂直位移为(www.daowen.com)
即
当下臂绕点D旋转时,点B的位移δB与点E的位移δE的关系为
又由于点B与车轮为一整体,点C也是点B的瞬心,所以有
进而有
弹簧沿轴线方向的变形量为
式中 θ——弹簧轴线与下臂垂线间的夹角。
将δf代入式(2-26),便得
对于整桥,换算刚度k整桥=2k。
部分悬架的换算线刚度,详见第三章第一节。
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