懸架主要參數的確定(精)

2024年3月8日發(作者：周末祝福語)

第三節 懸架主要參數的確定

一、懸架靜撓度fc

懸架靜撓度凡是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷Fw與此時懸架剛度c之比，即fc= Fw／c。

汽車前、后懸架與其簧上質量組成的振動系統的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數之一。因現代汽車的質量分配系數?近似等于1，于是汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯系。因此，汽車前、后部分的車身的固有頻率n1和n2 (亦稱偏頻)可用下式表示：

n1?c1/m1

n2?2?c2/m22? (6-1)

式中，c1、c2為前、后懸架的剛度(N／cm)；m1、m2為前、后懸架的簧上質量(kg)。

當采用彈性特性為線性變化的懸架時，前、后懸架的靜撓度可用下式表示

fc1?m1g/c1

fc2?m2g/c2

式中，g為重力加速度(g=981 cm／s2)。

將fc1、fc2代人式(6-1)得到

n1?5/fc1

n2?5/fc2 (6-2)

分析上式可知：懸架的靜撓度fc直接影響車身振動的偏頻n。因此，欲保證汽車有良好的行駛平順性，必須正確選取懸架的靜撓度。

在選取前、后懸架的靜撓度值fc1和fc2時，應當使之接近，并希望后懸架的靜撓度fc2比前懸架的靜撓度fc1小些，這有利于防止車身產生較大的縱向角振動。理論分析證明：若汽車以較高車速駛過單個路障，n1/n2 <1時的車身縱向角振動要比n1/n2 >1時小，故推薦取fc2=(O．8～O．9)

fc1。考慮到貨車前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦．fc2=(O.6～O.8)

fc1。為了改善微型轎車后排乘客的乘坐舒適性，有時取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。

用途不同的汽車，對平順性要求不一樣。以運送人為主的轎車對平順性的要求最高，大客車次之，載貨車更次之。對普通級以下轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在1.00--1.45Hz，后懸架則要求在1.1 7～1.58Hz 。原則上轎車的級別越高，懸架的偏頻越小。對高級轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在O.80～1.15Hz，后懸架則要求在O.98～1.30Hz。貨車滿載時，前懸架偏頻要求在1.50～2.10Hz，而后懸架則要求在1.70～2.17Hz，選定偏頻以后，再利用式(6-2)即可計算出懸架的靜撓度。

二、懸架的動撓度fd

懸架的動撓度．凡是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結構允許的最大變形(通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1／2或2／3)時，車輪中心相對車架(或車身)的垂直位移。

要求懸架應有足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經常碰撞緩沖塊。對轎車，fd取7--9cm；對大客車，fd取5～8cm；對貨車，fd取6～9cm 。

三、懸架彈性特性

懸架受到的垂直外力F與由此所引起的車輪中心相對于車身位移廠(即懸架的變形)的關系曲線稱為懸架的彈性特性。其切線的斜率是懸架的剛度。

懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性兩種。當懸架變形f與所受垂直外力F之間呈固定比例變化時，彈性特性為一直線，稱為線性彈性特性，此時懸架剛度為常數。當懸架變形f與所受垂直外力F之間不呈固定比例變化時，彈性特性如圖6-9所示。此時，懸架剛度是變化的，其特點是在滿載位置(圖中點8)附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好；距滿載較遠的兩端，曲線變陡，剛度增大。這樣可在有限的動撓度fd 范圍內，得到比線性懸架更多的動容量。懸架的動容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形到結構允許的最大變形為止消耗的功。懸架的動容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小。

空載與滿載時簧上質量變化大的貨車和客車，為了減少振動頻率和車身高度的變化，應當選用剛度可變的非線性懸架二轎車簧上質量在使用中雖然變化不大，但為了減少車軸對車架的撞擊，減少轉彎行駛時的側傾與制動時的前俯角和

加速時的后仰角，也應當采用剛度可變的非線性懸架。

鋼板彈簧非獨立懸架的彈性特性可視為線性的，而帶有副簧的鋼板彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧等，均為剛度可變的非線性彈性特性懸架。

四、后懸架主、副簧剛度的分配

貨車后懸架多采用有主、副簧結構的鋼板彈簧。其懸架彈性特性曲線如圖6-10所示。載荷小時副簧不工作，載荷達到一定值(圖6-10中的Fk)時，副簧與托架接觸，開始與主簧共同工作。

如何確定副簧開始參加工作的載荷Fk和主、副簧之間的剛度分配，受懸架的彈性特性和主、副簧上載荷分配的影響。原則上要求車身從空載到滿載時的振動頻率變化要小，以保證汽車有良好的平順性，還要求副簧參加工作前、后的懸架振動頻率變化不大。這兩項要求不能同時滿足。具體確定方

法有兩種：第一種方法是使副簧開始起作用時的懸架撓度fa等于汽車空載時懸架的撓度f0，而使副簧開始起作用前一瞬間的撓度Fk?F0FWfa等于滿載時懸架的撓度fc。于是，可求得。式中，F0和Fw分別為空載與滿載時的懸架載荷。副簧、主簧的剛度比為

ca/cm??

??F0/Fw(6—3)

式中，ca為副簧剛度；cm為主簧剛度。

圖6-10貨車主、副簧為鋼板彈簧結構的彈性特性

用此方法確定的主、副簧剛度比值，能保證在空、滿載使用范圍內懸架振動頻率變化不大，但副簧接觸托架前、后的振動頻率變化比較大。

第二種方法是使副簧開始起作用時的載荷等于空載與滿載時懸架載荷的平均值，即Fk?0.5?F0Fw?，并使F0和Fk間的平均載荷對應的頻率與Fk和Fw間平均載荷對應的頻率相等，此時副簧與主簧的剛度比為

ca/cm??2??2?/???3? (6-4)

用此法確定的主、副簧剛度比值，能保證副簧起作用前、后懸架振動頻率變化不大。對于經常處于半載運輸狀態的車輛，采用此法較為合適。

五、懸架側傾角剛度及其在前、后軸的分配

懸架側傾角剛度系指簧上質量產生單位側傾角時懸架給車身的彈性恢復力矩。它對簧上質量的側傾角有影響。側傾角過大或過小都不好。乘坐側傾角剛度過小而側傾角過大的汽車，乘員缺乏舒適感和安全感。側傾剛度過大而側傾角過小的汽車又缺乏汽車發生側翻的感覺，同時使輪胎側偏角增大，如果發生在后輪會使汽車增加了過多轉向的可能。要求在側向慣性力等于O.4倍車重時，轎車車身側傾角在2.5o～4o，貨車車身側傾角不超過6o～7o。

此外，還要求汽車轉彎行駛時，在O.4 g的側向加速度作用下，前、后輪側偏角之差?1??2應當在1o～3o范圍內。而前、后懸架側傾角剛度的分配會影響前、后輪的側偏角大小，從而影響轉向特性，所以設計時還應考慮懸架側傾角剛度在前、后軸上的分配。為滿足汽車稍有不足轉向特性的要求，應使汽車前軸的輪胎側偏角略大于后軸的輪胎側偏角。為此，應該使前懸架具有的側傾角剛度要略大于后懸架的側傾角剛度。對轎車，前、后懸架側傾角剛度比值一般為1.4～2.6 o。