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时间:2020-04-06
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1、·229·第8章悬架设计7横向稳定杆为了降低偏频和改善行驶平顺性,乘用车悬架的垂直刚度和侧倾角刚度设计得较低,在转弯时可能产生较大侧倾,影响行驶稳定性。为同时获得较大的静挠度和侧倾角刚度,在汽车中广泛地采用了横向稳定杆,如图8.53所示。另外,在前、后悬架上采用横向稳定杆,还可以调整前、后悬架的侧倾角刚度之比,获得需要的转向特性。但是当汽车在坑洼不平的路面上行驶时,左、右车轮垂直位移不同,横向稳定杆被扭转,加强了左、右车轮之间的运动联系,对行驶平顺性不利。图8.53横向稳定杆的安装示意图为了缓冲、隔振、降低噪音,横向稳定杆与悬架和车身(车架)的连接处均有橡胶支承(图8.53中A、T、处)。由
2、于布置上的原因,横向稳定杆通常做成比较复杂的形状,但为简化计算,一般认为横向稳定杆是等臂梯形,同时假定在车身侧倾时力臂的变化可忽略不计。如图8.54所示,设在车身侧倾时,在横向稳定杆的一个端点作用力,在其另一个端点作用有大小相等、方向相反的力。下面推导在作用下横向稳定杆端点的位移。·229··229·第8章悬架设计(a)横向稳定杆尺寸示意图(b)车轮位移与横向稳定杆位移图图8.54横向稳定杆安装尺寸及位移图图8.55为横向稳定杆半边的弯矩图。在力作用下横向稳定杆发生弹性变形,作的功与横向稳定杆中总的变形位能相等。图8.55横向稳定杆半边弯矩图横向稳定杆变形位能的计算公式如下:(1)段的扭转位
3、能。(8-110)式中,为横向稳定杆的截面极惯性矩;为材料剪切弹性模量;为横向稳定杆直线段长度。(2)段的弯曲位能。(8-111)式中,为横向稳定杆的截面惯性矩;为材料弹性模量。(3)段的弯曲位能。(8-112)其中,x轴的原点在横向稳定杆的对称中心。(4)段的弯曲位能。(8-113)作的功与横向稳定杆中总的变形位能相等,有·229··229·第8章悬架设计(8-114)得(8-115)由于一般很小,可忽略式中右边第四项,得(8-116)此外,还应该考虑橡胶支座(轴承)和连接杆上橡胶垫所产生的位移为(8-117)式中,为总的换算橡胶零件线刚度,,为连接杆上橡胶垫的线刚度;为换算到横向稳定杆端
4、点的橡胶支座线刚度,可以按照如下方法确定:设是橡胶支座上的力,。支座变形为(8-118)式中,为橡胶支座的径向刚度。相应的横向稳定杆的端点位移为(8-119)所以(8-120)(8-121)因此,横向稳定杆的总位移为(8-122)设车身在侧倾时受到横向稳定杆所产生的阻力矩,侧倾角为,根据虚位移原理得(8-123)而(8-124)·229··229·第8章悬架设计式中,为轮距;为车轮位移;n、定义见图8.52。假定车轮作平动,则(8-125)设为横向稳定杆的角刚度,则(8-126)由于横向稳定杆主要承受扭矩作用,一般仅校核扭转剪应力为(8-127)式中,为横向稳定杆直径;为许用扭转应力。横向稳
5、定杆采用与螺旋弹簧相同的材料制造,热处理也相同,可取=800N/mm2。习题8-1悬架设计应满足哪些要求,在设计中如何满足这些要求?8-2悬架有哪些具体说明类型?如何根据车型选择悬架的结构形式?8-3分析侧倾角刚度对汽车操纵稳定性的影响。8-4分析影响选取钢板弹簧的长度、片厚、片宽以及片数的因素。8-5独立悬架导向机构的设计要求有哪些?前轮定位参数的变化特性与导向机构有哪些关系?8-6减振器的主要性能参数有哪些?在设计中如何选取这些参数?8-7在图8.24中,为地面施加在纵臂端点的垂直力,为其垂直于纵臂轴线的分量,试推导式(8-32)。8-8某中型客车底盘采用纵置钢板弹簧后悬架,其主要参数如
6、下:后轴满载轴荷为44250N,非悬挂质量为5439N;钢板弹簧作用长度为1375mm(前后段长度比例为1.15),弹簧片宽为76mm,片厚为9.5mm,片数为13;质量转移系数=0.92。满载时弹簧固装点到地面距离为480mm,许用应力为1000Mpa,试对钢板弹簧进行校核。8-9某乘用车满载时前轴簧载质量为1060kg,轴距2400mm,满载时质心至前轴距离为1300mm。采用螺旋弹簧非独立前悬架系统。螺旋弹簧平均直径为160mm,许用静扭转应力=500N/mm2,试按照静扭转强度选择钢丝直径。8-10参照教材图8.51,推导减振器阻尼系数公式:。·229·
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