所谓等频率负荷,就是保证各车轴悬架频率相等时的悬架载荷,它是悬挂质体载荷在各轴悬架上的分配。当各轴悬架频率相等时,可提高乘坐舒适性和货物及运载设备(如导弹等)的安全性(没有角位移),故提出了等频负荷这一设想。
1.计算公式的建立
求取等频负荷,就是要在已知悬挂质体载荷P,质心在第1轴的距离l和各轴位置li以及所希望的各轴频率N的情况下,确定各轴悬架的刚度ci。
根据设计要求的频率N,可得各悬架弹簧的变形量为
式中 fi——各悬架的变形(cm);
N——各悬架的频率(次/min)。
由于各悬架的变形和频率都相等,外心距R0→∞,质心面与中性面重合,故质心面处的刚度c等于中性面处的刚度c0,假设汽车的总轴数为n,则有
由式(4-15)和式(4-16)可得
由转矩平衡)的关系,加之变形fi为常数,可得
如何把式(4-16)的刚度分配于各个悬架呢?这只需要做到下述两点:
①满足式(4-15)~式(4-18)的条件。
②使分配所得的刚度分配比λc为最小。
刚度分配比λc就是刚度分配所得的最大值cmax与最小值cmin之比,即
使λc值最小的目的,在于使各轴的等频负荷Pi分布较为均匀。λc值一般不超过1008。
假设质心面左侧各轴悬架刚度均为cf,右侧各轴悬架的刚度均为cr。并设质心面在第K轴和第K+1轴之间(若质心面正好落在某一轴线上,则把此轴叫做第K轴),那么右侧各轴悬架的刚度为
利用式(4-18)的关系可得(www.daowen.com)
将式(4-20)代入式(4-21),可解得左侧各轴悬架的刚度。
能够满足等频分配的刚度ci和载荷Pi,从理论上说有无穷组,但唯有由式(4-20)和式(4-22)所决定的等频刚度而推出的等频载荷才能保证载荷分布最为均匀。值得注意的是,负荷分配比λP是随轴数n的增大而减小的。当时,λP=1。
2.计算示例
某4轴汽车,即n=4,悬挂质体负荷P=351800N,质心面至第1轴的距离l=380cm(k=2),各轴至第1轴的距离:l1=0,l2=220cm,l3=550cm,l4=770cm。设计要求各轴悬架频率N=100次/min,求取各轴理想载荷Pi。
具体计算:
①用式(4-15)计算各轴静挠度
②用式(4-16)计算质心面处的组合线刚度c0:
③用式(4-22)计算左侧各悬架刚度cf:
④用式(4-20)计算右侧各悬架的刚度cr:
⑤用式Pi=c×fi计算各轴悬架的等频负荷:
⑥用式∑Pi验算各轴负荷和:(计算精确)
⑦用式(4-9)计算负荷分配比:(分配均匀)
⑧用式(4-19)计算刚度分配比:(分配均匀)
⑨用式(4-10)检验频率分配比:(分配准确)
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