断开式梯形机构就是把普通梯形机构的横拉杆由整体式改为三段式的梯形机构,它是为适应独立悬架运动学需要而设计的。它有摇臂式和齿条式等各种各样的结构形式,如图3-111所示。
在图3-111上列出了独立悬架轿车采用断开式梯形的前置或后置方案。它由中间部分2和两个侧向摆动臂3所组成(图3-111a、b、c)。有时横拉杆由两个摆动部分2(图3-111d)所组成。
断开式梯形中横拉杆断开点的位置,与独立悬架的结构形式有关。下面以双横臂独立悬架为例,说明断开点的位置应如何选择。
如图3-112所示,独立悬架两个横臂——上横臂和下横臂及横拉杆都是水平布置的。若转向轮在垂直方向相对汽车车身移动距离h,则上横臂端部b点、下横臂端部d点和横拉杆端部f点在水平方向移动的距离分别近似为
图3-111 独立悬架的转向梯形方案简图
图3-112 双横臂独立悬架杆系的布置
另一方面,为避免轮胎产生横向滑移,要求轮胎与地面接触点,即接地点不动,则当车轮与车身在垂直方向相对移动h以后,要求位于接地点以上的各点的横移与其所在位置的高度呈正比关系,如图3-112所示。b、d、f三点的横移分别是
因为
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所以
由式(3-358)可见,在双横臂独立悬架结构中,其上、下横臂的支点和横拉杆的断开点,应布置在以接地点O为原点的满足式(3-358)的双曲线a、c、e点上。
有关断开点的位置确定方法,还有上下止点法。所谓上下止点法,是根据转向系和悬架系运动协调的几何关系,在一定的转向摇臂位置和车轮相对汽车簧载质量一定高度位置,假定松开转向节臂球头销Ca时,转向节臂球头销Cz和横拉杆上的球头销Cr两点应满足下列三项要求:
①球头销两点应重合。
②球头销两点轨迹的切线应重合。
③球头销两点轨迹的曲率中心应重合。
下面通过图3-113所示双横臂独立悬架,介绍确定转向系横拉杆球头销瞬时摆动中心的方法。
图3-113 转向系横拉杆球头销瞬时摆动中心
在悬架导向机构几何参数已给定的情况下,为了确定能满足上面三项要求的横拉杆球头销的瞬时摆动中心位置,必须首先确定转向节点在两个相隔较远的位置上,如跳至上止点和下止点位置时的瞬时摆动中心。
如图3-113所示,当悬架的导向机构和节臂作为一个刚体上跳至上止点时,图上A、B、C三点分别位于A1、B1、C1位置,跳至下止点时则分别位于A2、B2、C2三点。在上止点时,点B1与点O1连线的延长线与点A1与点O2连线的延长线相交于点O3,此点即悬架的瞬时摆动中心。为保证运动协调,悬架和横拉杆球头销点C1的摆动中心应落在点C1与点O3的连线C1O3上。同理,当悬架下落至下止点位置时,点A2与点O2连线的延长线与点B2与点O1连线的延长线交于点O4,点C2的摆动中心应该位于直线C2O4或其延长线上。那么如果把断开点取在线段C1O3与C2O4的延长线的交点O,则至少保证在上止点和下止点两个相隔较远的位置上,转向系和悬架系运动协调一致,故经常把点O选为转向系横拉杆球头销的中心。
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