设计稳定装置时,首先需要弄清如下两个问题:
1.是否需要加装稳定装置(角刚度限值)
对于具体的汽车来说,是否需要加装稳定装置,主要是看整车角刚度值是否够大。整车角刚度是由悬架弹性元件的角刚度cθh和稳定装置的角刚度cθw两部分构成,即
因此,要不要加横向稳定装置,在假定cθw=0的情况下,用式(3-326)和式(3-327)来检验:
式中 cαh——整车弹性元件横向角刚度(N·m/rad);
G′——整车悬挂负荷(N);
er——整车侧倾力矩臂(m);
α——车身侧倾角(rad);
j——侧向加速度(g);
g——重力加速度(m/s2)。
作为轿车和各种乘用车,当侧向加速度j=0.4g时,若限定车身侧倾角不得大于0.058rad(约3.3°),那么应有
由式(3-327)可知,当弹性元件所提供的整车横向角刚度小于8G′er时,就应考虑加装横向稳定装置。
汽车一般不加纵向稳定装置。但有些汽车,由于轴距过小,纵倾角过大,也可加装纵向稳定装置。到底是否需要加装,可由式(3-328)和式(3-329)来检验:
式中 cβh——整车弹性元件纵向角刚度(N·m/rad);
ep——整车纵倾力矩臂(m);
β——车身纵倾角(rad);
a1——中性面至前轴的距离(m);
b1——簧载质量质心面至前轴的距离(m)。
当j=0.4g时,若令a1=b1,并限定β不大于0.026rad(约1.3°),那么应有
式(3-329)说明,当悬架弹性元件所提供的整车纵向角刚度小于16G′ep时,则可考虑加装纵向稳定装置。(www.daowen.com)
至于要加多大尺寸的稳定装置,仍应以式(3-327)和式(3-329)为依据。若cαh或者cβh过小,就大一些;若小得不多,就小一些。结合考虑前后轴角刚度值的情况,直至满足车身倾角的限值。
表3-62列出了6个车型横向稳定装置的主要参数的具体数值,以供设计参考。
2.在什么地方加稳定装置(角刚度比限值)
稳定装置可以装于纵向,也可装于横向。横向上,作为二轴汽车,可以装于前轴,也可装于后轴,还可前、后轴同时加装。到底加装在哪里,需要具体分析。
纵向是否需要加装稳定装置,可由式(3-329)判断。然而,对于横向却并非那么简单,它应由整车操纵稳定性和车身受力状况两大因素综合考虑决定,主要是通过稳定装置的设计来控制前后轴角刚度cα1和cα2的分配,即控制角刚度比λ=cα1/cα2的大小。现238分别研究如下。
表3-62 6个车型横向稳定装置的主要参数(单位:mm)
(1)保证合理的转向特性
车轴偏离角的大小,是与该车轴的角刚度成正比的。因此,通过稳定装置的设计来调整整车角刚度在前后轴的分配,就能改变前后轴偏离角的大小,从而改变整车的转向特性趋势。众所周知,角刚度比λ>1是不足转向趋势;λ=1是中性转向趋势;λ<1是过多转向趋势。单从这一点出发,有资料介绍λ值应在1~2的范围内选取。然而,这是不全面的。事实上,转向特性是由轴荷分配、梯形机构、悬架参数以及轮胎特性和单胎或双胎等因素所决定的。若各因素的综合表现是不足转向过强,则λ值可以等于1,甚至小于1。在二轴汽车中,建议当侧向加速度j=0.4g时,λ值按式(3-330)所给的前后轴偏离角差Δ来综合选取。
式中 δ1、δ2——前、后轴偏离角。
(2)消除车身附加力矩
汽车在侧向加速度的作用下,由于各轴簧载质量的大小和质心高度不一样,悬架机构不一样,其各轴所承受的外力矩也就不一样。此时若要保持车身在各轴处的侧倾角相等,则整车横向角刚度在各轴上的分配就必须与之相应。否则,车身将承受一个附加力矩。
对于二轴汽车,保持车身等角侧倾的角刚度比,可按式(3-331)取值为
式中 λe——等角侧倾角刚度比;
e1、e2——前、后轴处的侧倾力矩臂;
b1、b2——前、后轴至簧载质量质心面的距离。
如果前、后轴簧载质量质心高度相近,且侧倾轴线近于水平状态时,则λ值可用式(3-332)计算为
由上述情况可知,横向稳定装置到底是装于前轴,还是装于后轴,或者是前、后都装,以及装多大规格,这是一个需要综合考虑的问题。它不仅需要衡量车身侧倾角的大小,还要考虑操纵稳定性和车身受力状况等因素,表3-63列出了6个车型的角刚度和角刚度比的数值。
表3-63 6个车型的横向角刚度和角刚度比
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