麥弗遜獨立懸架受力分析及計算.ppt

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1、麥弗遜(Macpherson)懸架中的作用力分析與計算方法華福林編寫本文是我根據(jù)所收集到的一些有關(guān)資料，經(jīng)消化吸收后并結(jié)合自己的實踐經(jīng)驗編寫的，僅供參考。麥弗遜懸架中載荷分三部分來確定:A.靜載荷的確定；B.持續(xù)作用力的確定；C.短時作用力的確定A.麥弗遜懸架中靜載荷的確定1.彈簧和鉸接中的靜載荷(見圖1):在進行靜力平衡分析時，將車輪、輪軸、減振器（含活塞桿）對點A及下控制臂形成一整體，點A固定在擋泥板上，下控制臂的鉸接固定于B處。圖2是無約束系統(tǒng)圖，選取減振器軸線為Y軸；X軸則與它垂直，用X及Y軸上的反力代替支承A點。X-Y坐標相對于地面旋轉(zhuǎn)一個δ0角，也就是車輪

2、回轉(zhuǎn)軸在橫向平面內(nèi)的傾角。按圖1所示的距離符號，對D點取矩后得平衡方程：Ax（c+o）=[Nv-（Uv/2）]bAx=[Nv-（Uv/2）]b/（c+o）(1)式中：b=Ro+dtgδ0mmUv/2前輪簧下質(zhì)量的一半N圖1由(1)式可知:若(c+a)值增大(即點A在擋泥板處愈高)，b值減小時，則使減振器活塞桿上的彎曲載荷Ax減小。另外,在Y軸方向上的所有力之和應(yīng)等于零，即∑F=0見圖2。因此，彈簧上的靜載荷為：∵∑Fy=0∴Ay=Ny+By式中，Ny=N‘ycosδ0；By=Bxtg（β+δ0）∵∑Fx=0∴Bx=Ax+Nx；式中Nx=N’vsinδ0減振器活塞桿的彎

3、矩為：Mk=aAx減振器活塞桿導(dǎo)向套上的力為：Cx=AxL/（L-a）作用于活塞上的力為：Kx=Cx-Ax線段a越短，Cx和kx就越小，導(dǎo)向套中和活塞上的摩擦力（Ckμ1+Kxμ2）也相應(yīng)地減小。2.用作圖法來確定作用力既簡單又實用，如圖3所示。利用已知力N’v和下`控制臂BD所產(chǎn)生力的方向，就可獲得力A，將力A分解成在減振器軸線方向上和與其垂直方向上的分力，從而可得到支撐上的反力和作用于彈簧上的力。當代小轎車為了減小前輪驅(qū)動轉(zhuǎn)動力臂R0（scubradius），常常把下臂球頭B從減振器軸線向車輪方向移動t的距離，見圖4。此時，車輪回轉(zhuǎn)軸線和減振器軸線形成夾角α，該角

4、可用已知線段長來表示：tgα=t/（c+o）圖4展示出力N’v、B和A在減振器軸向上的分解，即旋轉(zhuǎn)δ0-α角度時的分解。點A的力矩方程為：bN’v+Byt-Bx（c+o）=0取b=R0+dtgδ0+tcos（δ0–α）+（c+a）sin（δ0–α）；By=Bxtg（β+δ0–α）則可算出Bx，然后，將車輪載荷N’v=Nv-（Uv/2）分解成分力Nx=N’vsin（δ0–α）；和Ny=N’vcos（δ0–α）；由此確定彈簧壓縮力Ay與鉸接上的載荷Ax。當載荷為兩名乘客時，力Ax應(yīng)盡可能地小，若是結(jié)構(gòu)上可能的話甚至Ax=0，見圖5。為此，將彈簧作用力線向車輪方向移動S距離

5、，使其通過力N’v和B的作用線交點M。移動距離可用作圖法或按簡圖6進行計算。s=t+（R0+dtgδ0）cos（β+δ0–α）/cosβ如果t與R0值不大，彈簧可在有限范圍內(nèi)作必要的移動。此時,下擺臂的作用力線、彈簧上鉸接點作用力線和輪胎接地面的作用力線同時通過M點（見圖7），這樣便可用作圖法求得A0、B0、R0力三角，并得出其矢量值。需要提醒的重要一點是：此時系統(tǒng)作用力矩等于零，使得減振器活塞桿免受彎矩之害。然而由于結(jié)構(gòu)上的原因還不能完全消除活塞桿上的彎矩，只能作到較大的改善而已,因此就出現(xiàn)下面力的上限值(理想狀態(tài))和下限值的討論。B.麥弗遜懸架中動載荷(持續(xù)作用力

6、)的確定：汽車在行駛過程中,麥式懸架系統(tǒng)除了要承受來自靜載荷及其變化所帶來的作用力以外，還要承受來自驅(qū)動力、制動力、側(cè)向力（側(cè)風(fēng)、轉(zhuǎn)向、側(cè)滑等力）等引起的持續(xù)作用力及力矩。1.承受側(cè)向力S1時的分析:當汽車轉(zhuǎn)彎時(或受側(cè)風(fēng)、側(cè)向坡度等影響），車輪對路面的反作用力S1通過圖7和力三角形圖，用作圖法來確定作用于下擺臂球頭銷B與固定滑柱點A上力的上限值，可由下面兩個力得到合力Rvo進行：N’v=Nv-（Uv/2）Uv/2前輪簧下質(zhì)量的一半NNv前輪(單輪)下的載荷NS1=φNvφ輪胎與路面的附著系數(shù)考慮到最大側(cè)滑力發(fā)生在干燥平整的瀝青路面汽車急彎輪胎發(fā)生側(cè)滑時，此時φ=0.

7、70左右,則:S1max=0.7NvN圖8.給出確定A、B兩點的力的下限值簡圖。只要求得合力Rvu即可繪得力三角形求出Bu及Au的大小，方法如下：合力Rvu可利用N’v=Nv-Uv/2計算得到。各參數(shù)的坐標簡圖可用1：1前橋總圖或1：2.5的比例關(guān)系繪制，力的比例尺推薦用1cm=200N。當下擺臂球頭移動距離為t時，彈簧由減振器軸線向外移動距離s。為了得到力Ao（圖6）和Au（圖7）的方向應(yīng)將上鉸接處支反力Ax及Ay一起平移，且連接A’與M兩點。如果作圖法有困難，則可通過計算法來確定未知力Ao及Aox（按圖9簡圖進行）。圖中的力分解成X與Y軸的分力（