独立悬架是用于描述车轮以一定方式连接到车架单元的任何布置的术语，使得一个车轮的上升和下降对其他车轮没有直接影响。 虽然自第二次世界大战以来独立悬架才得以广泛使用，但它第一次被使用至少早在1878年。大多数汽车制造商在从1935年起的十年内逐渐放弃了横梁轴和半椭圆形弹簧前悬架，其原因将在第42.9节末尾给出。采用独立前悬架所带来的好处如下 ——
（1）由于近似于车轮的垂直行程，可以避免转向系统中的旋转碰撞- 如果只有一个车轮在凸起上方上升，这些反应往往会引起车轮摆振，这是不可避免的。
（2）避免了当车轮上升和下降时由于轮胎/道路接触面的横向运动引起的转向效应。
（3）可以避免轴行程，特别是与经受制动扭矩的板簧的交替卷绕和释放相关联的行程。
（4）避免了由于这种缠绕导致的脚轮角度的变化（在第40.5节中定义）。
（5）与半椭圆形弹簧相比，螺旋弹簧可以更容易地容纳在必须转向的车轮附近。
（6）辊子中心可以更低，弹簧底座更宽，因此滚动阻力更高。 固有高滚动阻力的第二个影响是可以使用更软的弹簧，如第42.2节所述，它减少了俯仰倾向。
（7）发动机可以进一步向前定位，因为它不需要清除横梁 - 这为汽车的乘员留下了更多的空间。
（8）非簧载质量较轻，因此乘坐质量得到改善。
独立悬架有多种形式，它们可以分类如表43.1所示。
其中大多数可以适用于几种不同类型的弹簧中的任何一种。 在可用空间中描述所有系统是不可能的，但最重要的类型在本章中大致都会介绍。
【表格43.1 独立悬架布局】
|
类型 |
举例 |
|
单横向连杆（第43.5节） |
梅赛德斯 - 奔驰300d摆动轴（后） |
|
双横向连杆（第43.3节） |
现代前悬架的大多数 |
|
单一前导或尾随连杆（第43.6节） |
雪铁龙2 CV前后，迷你和雷诺弗雷盖特后方 |
|
双引导或尾随连杆（第43.7节） |
大众甲壳虫，后部 |
|
Broulhiet（第43.8节） |
Broulhiet |
|
Girling(第43.9节) |
戴姆勒摄政，1951年 |
|
单轴连杆，枢轴不平行于汽车的纵轴或横轴（第43.19节） |
Triumph 2000（1963）和菲亚特600（1965）后悬架 |
|
带有枢轴的双连杆，不与汽车的纵轴或横轴平行（第43.19节） |
Humber Super Snipe亨伯河超级狙击（1952） |
|
麦弗逊支柱型（第43.4节） |
许多现代汽车，包括福特系列 |
|
Dubonnet（第43.10节） |
沃克斯豪尔的范围，就在第二次世界大战之前和之后 |
|
滑块或支柱类型（第43.11节） |
摩根 |
43.1外倾角
现在绝大多数汽车都有一个双横向连杆前悬架，尽管将在第43.4节中描述的麦弗逊式连杆正在逐渐兴起。在这两种情况下，目标都是车轮的垂直运动，接近于安装在车辆相对侧的无限远点的车臂上的垂直运动。这意味着外倾角没有变化，即车轮平面相对于垂直方向的角度没有变化。
当车轮和轮胎的下边缘隐藏在车辆下方时，外倾角为正，而当上部朝向车辆中心倾斜时，外倾角为负 - 通过负与敲击的关联容易记住。通过将车轮设置在使车辆上的离心力反作用的有利倾斜度上的负弯度增加了其转弯能力。另一方面，有时采用正弯度来帮助获得中心点转向，如第41.4节所述。
43.2 滚动中心
当力从侧面作用在汽车，使车身倾斜或翻滚时，运动将围绕位于包含汽车纵轴的垂直平面内的某条线。，该线称为滚动轴。 它的位置取决于前后悬架的类型。 在图43.1中是具有轴和层叠弹簧的汽车的前视图 - 后者仅通过Z字形线表示。 当没有侧向力作用时，这些弹簧将被同等地压缩，并且每个弹簧将施加等于轴承载重量的一半的力P。每个车轮与地面之间的垂直力也等于P加上车轴和车轮重量W的一半。当侧向力F作用在主体上时，它在主体和弹簧的连接点处设定力f1和f2。这些力量的相对大小及其作用的确切位置总是有些不确定。然而，假设它们相等，并且如图所示，它们的结果是力F#39;等于并且与F相反。这两个力F和F#39;因此构成几个幅度Fh，h是它们之间的垂直距离。除非倾斜非常大，否则可以假设等于OG，其中O是滚动中心，如果F是离心力，G是重心。为了平衡，必须有一个相等且相反的对来平衡Fh。这种平衡耦合由左手垂直反应中的增加q和右手反射中相同幅度的减小来提供。因此，左手弹簧将比之前稍微下沉，而右手弹簧将上升相同的量。因此，主体将在滚动轴上绕点O倾斜。类似地，在后部将存在相应的中心O#39;，因此线OO#39;是滚动轴。每侧弹簧力的变化q将等于Fh / t，t是弹簧基座。
【图43.1】 【图43.2】
车轮和地面之间的垂直力将改变量p，其中p = FH / T，T是车轮轨道，H是力F在地面上方的作用线高度。 如果在侧力f1和f2的作用下，或者更准确地说，在对这些力的反作用下，弹簧稍微向侧面偏转，则点O将向侧面移动，因此倾斜中心将略微降低。
现在考虑如图43.2所示的具有独立悬架的汽车，侧向力F再次建立一个倾斜耦合，这必须通过左手弹簧施加的力的增加p和相同的由右手弹簧施加的力的减小来平衡。如果倾斜不是过大，弹簧力的这些变化将是相等的，一个从Q增加到Q s而另一个减小到Q-s。 左手弹簧的压缩量将增加一些，右手弹簧的压缩量将减少相同的量。 因此悬架将采取所示的位置，并且主体将在点O附近倾斜。因此，O现在是滚动轴上的点，并且将其连接到后部的类似倾斜中心O#39;的线将是滚动轴。
对于在前部和后部具有刚性轴的汽车，滚动轴线将在地面以上一定距离，而对于在前部和后部具有独立悬架的汽车，滚动轴线将处于或接近地面水平。 在前部具有独立悬架并且在后部具有刚性轴的汽车的侧倾轴线将从前部的大致地平面上升到后部的大约轴平面倾斜。
对于麦弗逊式独立前悬架，通常选择刚好高于地面高度的侧倾中心高度，因为它提供最小的横向磨擦，并且随着悬架的偏转，侧倾中心高度的变化相对较小。 另一方面，现在用于后悬架的角度单连杆获得了更高的侧倾中心（第43.19节），但由于枢轴所设定的轴是固定的，如图43.24所示，其高度随偏转而变化不大。
如果滚动轴位于地平面，则当滚动轴高于地平面时，倾覆耦合FH将大于Fh。 虽然这将倾向于使具有独立悬架的汽车的倾斜度大于具有前后刚性轴的汽车的倾斜度，但是这种趋势被抵消，因为独立悬架的有效弹簧底座是轮轨T，其相当宽比弹簧底座t要宽。可以证明，对于具有刚性轴的车辆，倾斜角度近似与2q / t2 = 2Fh / t2成比例，而对于具有独立悬架的汽车，倾斜角度与2p / T2 = 2Fh / T2成比例。在大多数情况下，由于弹簧的有效底座更大，所以后者会更小，这将超过倾覆力臂H增加的影响。
滚转刚度——对滚转的阻力——越大，在车的一端，滚转的阻力就越大，更大的比例是在这一端反应的倾斜力偶的比例。事实上，如果前滚转刚度是无穷大的，那么整个倾转力偶都会在那里发生反应，除非车辆足够灵活，使其发生扭转，从而将部分负载抛给后悬架。相对于汽车所承载的载荷，汽车的扭矩非常大。这是因为整个车身可以看作是一个扭力管。然而，由于重型商用车必须承受较大的重量(相对于底盘框架较浅)，因此它们在扭力上是灵活的，这也是独立悬架通常不用于商用车的原因之一。
然而，在实践中，“轧辊中心”并不是一个乍看起来那么简单的概念。虽然一般认为车辆是沿着一个轴滚动，这个轴由一条穿过前后悬架的滚动中心的线表示，但这只有在车轮和轮胎组件是刚性的，并且在道路上不侧移的情况下才能成立。根据悬架连杆的运动学，滚轴中心随着悬架的偏转而移动，并逐渐向这种偏转的极端移动。显然，考虑到悬架几何形状随车轮偏转的变化而产生的滚动中心的运动，以及轮胎的垂直和横向偏转，车厢单元的实际运动需要使用计算机。即使如此，从悬挂杆的几何形状可以得到一个足够精确的用于实际目的的第一近似。
求轧辊中心的方法如图43.3所示。将悬架连杆的轴线延长至O点相接，然后连接O和轮胎与道路之间的接触中心T。点O是一个瞬时中心，它围绕这个中心旋转悬挂系统的所有部件，并以悬挂系统在车辆一侧的运输单元为轴心。如果对另一侧的悬架做同样的处理，我们发现图43.3中的两条线:如果车辆的悬架在另一边画,图中获取瞬时中心将是一个镜像所示,这就是为什么C总是垂直中线的车辆,除非两边车轮偏转方向相反相交于C,这是两个点的瞬时中心关于T的轧辊中心旋转,因此车辆作为一个整体。通过重新绘制该图，其中一个悬架向上偏转而另一个悬架向下 - 车身滚动的情况 - 可以显示点O分别在两侧向下和向上移动，当然，根据几何形状，滚动中心C不仅向上移动或者向下移动，也可以横向偏离车辆的垂直中心线。 一些典型的连杆系统及其侧倾中心，悬架处于静止位置，如图43.4所示。
无穷远
【图43.3】
图43.3注意：如果绘制了车辆另一侧的悬架，获得瞬时中心的图表将是此处所示的镜像，这就是为什么C始终位于车辆的垂直中心线上， 除非每侧的车轮在相反的方向上偏转。
43.3双横向连杆悬架
带有扭杆弹簧的双横向连杆悬架如图43.5所示。为了消除车轮倾斜随着偏转，即外倾角phi;的变化，两个臂必须具有相等的长度，这将使滚动中心处于地平面。然而，这将具有通过滚动改变轨道的效果，具有不期望的转向效果并且还可能不利地影响轮胎磨损。通过缩短上连杆，可以保持轨道几乎恒定，而不会引入外倾角的太大变化。而且，当车辆转弯时，外轮上的外倾角的微小变化是负的，这增加了转弯能力。在早期的独立悬架系统中，这些连杆通常都与地面平行。然而，在第二次世界大战之后，倾斜它们以移动滚动中心的做法变得普遍。通过在图43.3所示的线上绘制草图，可以很容易地看到这些效果，但是臂的角度各不相同。可以看出，向上朝向车轮倾斜的上连杆提升了侧倾中心，反之亦然。
哪里使用的是螺旋弹簧，而不是扭杆，它通常是与伸缩阻尼器S同轴安装，如图43.5所示。顺便说一下，弹簧和减震器的上端更常见的是在车辆结构上，而不是在上横臂上。在一些车辆上，弹簧和减振器是分开安装的，以便更容易进入减振器。另一种选择是通过弹簧阀座盘上的孔来拆卸减振器。对于前轮驱动的汽车，线圈弹簧和减震器在大多数情况下位于上部横向连杆和车辆结构之间，为传动轴与车轮之间留出空间。
低轴摆动轴(奔驰)
麦弗逊支柱
滑柱悬架
横向钢板弹簧
带有Panhard rod
的De Dion
带有拖尾连接的De - Dion
无穷
前臂或后臂
半椭圆形弹簧
弹簧孔
【图43.4】
由于安装了不等长叉骨，转向臂末端B，图43.5，在不是圆弧的曲线上移动，如果另一端的中心——连接转向机构其余部分的关节的中心——与下横向连杆的枢轴X1X1轴一致，则悬架的垂直偏转不可避免地会产生一些转向效果。通常以两种方式之一克服该问题：可以选择连接中心到转向连杆的其余部分的位置，使得它与近似于B移动的曲线的弧的中心重合， 在这种情况下，不良的转向效应可能会变得微不足道; 或者，B的中心与下臂A1的轴线x1对齐，在这种情况下，在与轴线X1对齐的另一个连接处，运动将是真正的圆形并且将没有转向效果。 类似地，两个端部可以与上臂A2的轴线X2和x2对齐，但是这更难以布置。
这种悬挂连杆的两种变型如图43.6和43.7所示。 在第一个中，层压弹簧用作上臂，而在第二个中，两对层压弹簧，一个在顶部，另一个在底部，代替两个横向臂。 第一个当然可以倒置，如菲亚特600的情况，它具有叉骨式上连杆而没有牵引连杆。 当杠杆臂型减震器被广泛使用时，其臂有时被用作上横向连杆
英语原文共 1188 页
资料编号：[5147]
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
