麦弗逊悬架的受力分析仅考虑如下三个力:螺旋弹簧受力、活塞附加压力和导向座处的正压力。
1.弹簧受力Fs
在已知车轮载荷P和Au、Ad和Dd三点坐标的情况下,可利用图3-12的关系求取弹簧受力Fs。
在图3-12中,AdDd为二力杆,P、N、Q三力汇交于O点,故有
所以有
即弹簧受力为
式中;;。
图3-12 麦弗逊悬架弹簧受力
2.活塞附加压力FP
在已知悬架载荷P的情况下,利用图3-13的关系,当各力对点D取矩时,便可求得摆臂的轴向力为
图3-13 麦弗逊悬架的附加压力
在图3-13b中,各力对点O取矩可得方程为(www.daowen.com)
将FGy代入上式,便可解得活塞对缸筒的附加压力FP(N)为
由图可知,,因而活塞与缸筒之间,总是存在一个正压力FP。但由于有减振器液体的润滑,其危害尚不如导向座与活塞杆之间的附加正压力F0。
3.导向座与活塞杆间的压力F0
由图3-13c可知
若令l′/l=i,则导向座与活塞杆之间的正压力F0(N)为
减少F0的措施如下:
①减小尺寸a,即让减振器尽量靠近车轮,使车轮上支点D尽量外移。
②减少(a′/a-C′/C)的值,下控制臂的铰点G越靠近车轮,并越接近地面,这一值就越小,但由于受轮辋和制动器的影响,所以该数值不可能降到零,即O′和O″两点无法完全重合。
③增大l,这受到了车身前部高度的限制。若是前轮驱动轿车的前悬架,则不需考虑为摆动半轴留出充足的空间。
④选取最佳的i值,从理论上说,i=0.5时,F0取得最小值。但是l′取值还要兼顾悬架的动行程是否足够;并且对于不同的载荷状态,悬架的静平衡位置也不一样。因此,要综合考虑后再确定l′的长度。
⑤使弹簧的下支座向外偏移,这样弹簧对缸筒的作用力与减振器中心线不重合,而是有一个偏移距e,如图3-13d所示。这样弹簧作用力Fs对点O的力矩Fse可以部分抵消联合作用造成的力矩起到减小F0的作用。
因为悬架的载荷状况在不断变化,而且还受到侧向力和纵向力的作用,所以无法完全消除减振器活塞与缸筒以及活塞杆与导向座之间的附加正压力以及由此而产生的有害摩擦力。为此必须增大活塞杆的直径,或采用双筒减振器以提高减振器的刚度和强度,确保导向准确并且有足够的疲劳寿命。
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