底盘平台设计的灵魂-郭孔辉.ppt
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1、2008 年 2 月底盘平台设计的灵魂 悬架与相关技术.底盘平台设计的灵魂 悬架与相关技术一、悬架的运动学、车身的侧倾与纵倾一、悬架的运动学、车身的侧倾与纵倾一、悬架的运动学、车身的侧倾与纵倾一、悬架的运动学、车身的侧倾与纵倾二、轮荷转移二、轮荷转移二、轮荷转移二、轮荷转移三、侧倾转向三、侧倾转向三、侧倾转向三、侧倾转向 四、侧向力转向四、侧向力转向四、侧向力转向四、侧向力转向五、纵向力转向五、纵向力转向五、纵向力转向五、纵向力转向六、车轮定位六、车轮定位六、车轮定位六、车轮定位七、轮胎特性与稳态转向特性七、轮胎特性与稳态转向特性七、轮胎特性与稳态转向特性七、轮胎特性与稳态转向特性八、汽车操纵
2、的瞬态响应八、汽车操纵的瞬态响应八、汽车操纵的瞬态响应八、汽车操纵的瞬态响应.一、一、悬架的运动学悬架的运动学 1.1.传统的侧倾中心传统的侧倾中心(R.C.)(R.C.)概念及其局限性概念及其局限性“单摆单摆”模型不能解释车身模型不能解释车身 的垂向运动(的垂向运动(Jacking effectJacking effect)非独悬架的非独悬架的R.C.R.C.纵倾是否也有纵倾是否也有“摆动中心摆动中心”?.2.2.车身稳态位移的一般分析车身稳态位移的一般分析 车身受有三种力(达朗贝尔概念)车身受有三种力(达朗贝尔概念)1.1.重心处的重力与惯性力重心处的重力与惯性力 2.2.导向杆系的导向力
3、导向杆系的导向力 3.3.弹性元件的弹簧力弹性元件的弹簧力P2P1NN1N2.等效系统等效系统,将弹簧力简化将弹簧力简化 到车轮接地点到车轮接地点(杠杆比为杠杆比为 1)1)处处,目的目的:便于确定有效导向力的便于确定有效导向力的 方向与大小方向与大小 初始弹簧力与重力抵消初始弹簧力与重力抵消 便于由弹簧变形和轮距便于由弹簧变形和轮距 (轴距轴距)来确定车身位移来确定车身位移N.弹簧力的确定弹簧力的确定 三种力相平衡三种力相平衡 弹簧力必等于惯性力与导向力弹簧力必等于惯性力与导向力 的总和的总和对于等效系统确定了导向力对于等效系统确定了导向力 就等于确定了弹簧力就等于确定了弹簧力确定了弹簧力就
4、等于确定了确定了弹簧力就等于确定了 车身倾角车身倾角 导向力的分解与导向力的分解与“力矩中心力矩中心”导向力合力未必水平导向力合力未必水平 在在“中性面中性面”处分解的意义:处分解的意义:车身的垂向平动与转动车身的垂向平动与转动S2S2NS1S1N2N1.“中性面中性面”的确定的确定 车身位移车身位移 其中:其中:中性面.2.2.车身侧倾车身侧倾l通常对称面就是中性面通常对称面就是中性面l由单侧导向力方向可确定由单侧导向力方向可确定 (整车整车)l l外加轮胎变形外加轮胎变形l若左右载荷与弹簧刚度不对称若左右载荷与弹簧刚度不对称?NS1S1N2N1S2S2c悬上质心悬上质心h2h1ab.3.3
5、.侧倾性能小结侧倾性能小结l 降低降低 的途径:降低的途径:降低重心,重心,提高力矩中心提高力矩中心l 提高侧倾力矩中心的提高侧倾力矩中心的 限制限制l 取决于 与l l .lBenz600Benz600前悬架前悬架 上下跳动时主肖后倾角上下跳动时主肖后倾角 都会增大都会增大 具有明显的具有明显的“抗点头角抗点头角”可安排所需要的侧倾力可安排所需要的侧倾力 矩中心高度矩中心高度(前轮与车身纵(前轮与车身纵向的相对瞬心)向的相对瞬心).l“半独立半独立”纵单臂后悬架纵单臂后悬架 侧倾时横梁中点是一个侧倾时横梁中点是一个“不不 动点动点”,因此可看成一种因此可看成一种“斜斜 置单臂置单臂”却只有一
6、个铰点却只有一个铰点 横梁前移横梁前移“臂长臂长”增大增大,移至移至 铰点处铰点处 独纵单臂。移至独纵单臂。移至 轮轴线轮轴线 臂长为半轮距臂长为半轮距 (非独立悬架)(非独立悬架).虚擬主肖虚擬主肖:上两杆与下两杆交点上两杆与下两杆交点 尽量接近车轮中心面尽量接近车轮中心面 纵向瞬心与横向瞬心纵向瞬心与横向瞬心 位置可以任意选择位置可以任意选择 可以满足可以满足 ,引起的引起的 弹性转向要求弹性转向要求多杆悬架多杆悬架满足多种要求满足多种要求虚擬主肖.二、轮荷转移分析二、轮荷转移分析1.1.纵向轴荷转移纵向轴荷转移l为何不能用侧向分析法为何不能用侧向分析法?不对称不对称PZ2PX1PX2PZ
7、1MgPZ2PX1PX2PZ1l在坡道上的轴荷转移在坡道上的轴荷转移l在驱动与制动时的轴荷在驱动与制动时的轴荷 转移转移.侧向轮荷转移的主要组成(侧向轮荷转移的主要组成(时)时)弹簧力转移(静不定问题弹簧力转移(静不定问题 弹簧力转移取决于弹簧刚度分配弹簧力转移取决于弹簧刚度分配,由弹簧变形计算)由弹簧变形计算)导向力转移(由作用在力矩中心处的侧向力计算)导向力转移(由作用在力矩中心处的侧向力计算)高速时要计算空气力的作用高速时要计算空气力的作用在同时存在在同时存在 与与 时,轮荷应叠加时,轮荷应叠加当当 增大时增大时 大的轴大的轴,轮荷转移加剧轮荷转移加剧,会导致侧偏角急会导致侧偏角急 剧增
8、大剧增大2.2.侧向轮荷转移侧向轮荷转移.三、侧倾转向三、侧倾转向 1.1.非独立悬架的侧非独立悬架的侧 倾转向倾转向 钣簧的侧倾转向钣簧的侧倾转向 非独立悬架纵向单臂非独立悬架纵向单臂 非独立四连杆悬架非独立四连杆悬架 求轮心轨迹和求轮心轨迹和 三杆机构需求三点座标三杆机构需求三点座标CA,BdD.4.4.其其它它导导向向机机构构(侧侧倾倾)等等效效单单横横臂臂概概念念“刚刚化化定定理理”c对称面对称面cc对称面对称面c.斜置单臂斜置单臂俯视俯视(等效)(等效)俯视俯视侧视侧视(等效)(等效)后视后视.5.5.5.5.车身纵倾车身纵倾车身纵倾车身纵倾中性面中性面N1N1N2X2X2Z2N2N
9、1Z1X2N.大侧倾角下力矩中心的变化大侧倾角下力矩中心的变化Z2N2S2Z1S1N1NN2cN1.6.6.其它导向机构其它导向机构 等效纵臂概念等效纵臂概念.7.7.钣簧的导向作用钣簧的导向作用l侧向反力作用线取决于吊耳、卷耳的刚性与弧高侧向反力作用线取决于吊耳、卷耳的刚性与弧高l一般在卷耳平均高度点与第一片中点之间,更靠一般在卷耳平均高度点与第一片中点之间,更靠 近卷耳高度近卷耳高度l纵向等效单臂,由车轮接地点运动学确定。纵向等效单臂,由车轮接地点运动学确定。N.l侧倾轴的倾角侧倾轴的倾角 前低后高是因为前面是双横臂后面非独立前低后高是因为前面是双横臂后面非独立 驱动桥的侧倾中心不可太高(
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