懸架設(shè)計對底盤性能的要求
汽車的固有頻率是衡量汽車平順性的重要參數(shù),它由懸架剛度和懸架彈簧支承的質(zhì)量(簧載質(zhì)量)所決定。人體所習(xí)慣的垂直振動頻率約為1~1.6Hz。車身振動的固有頻率應(yīng)接近或處于人體適應(yīng)的頻率范圍,才能滿足舒適性要求。固有頻率按下式計算:
式中:g-重力加速度; f-懸架垂直變形(撓度) M-懸架簧載質(zhì)量
C(=Mg/f)-懸架剛度是指懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形所需加于懸架上的垂直載荷 從固有頻率公式可以看出,在懸架垂直載荷 一定時,懸架剛度越小,固有頻率就越低
但懸架剛度越小,載荷一定時懸架設(shè)計垂直變形就越大。這樣若無有足夠大的限位行程,就會使撞擊限位塊的概率增加。若固有頻率選取過低,很可能會出現(xiàn)制動點頭角,轉(zhuǎn)彎側(cè)貨角,空載和滿載車身高度變化過大。一般貨車固有頻率是1.5~2Hz,旅行客車1.2~1.8Hz,高級轎車1~1.3Hz。另外,當(dāng)懸架剛度一定時,簧載質(zhì)量越大,懸架垂直變形也愈大,而固有頻率越低。空車時的固有頻率要比滿載時的高。簧載質(zhì)量變化范圍大,固有頻率變化范圍也大。為了使空載和滿載固有頻率保持一定或很小變化,需要把懸架剛度做成可變或可調(diào)的。
影響汽車平順性的另一個懸架指標(biāo)是簧載質(zhì)量。簧載質(zhì)量分為簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量兩部分,由彈性元件承載的部分質(zhì)量,如車身、車架及其它所有彈簧以上的部件和載荷屬于簧上質(zhì)量。車輪、非獨立懸架的車軸等屬于簧下質(zhì)量,也叫非簧載質(zhì)量M。如果減小非簧載質(zhì)量可使車身振動頻率降低,而車輪振動頻率升高,這對減少共振,改善汽車的平順性是有利的。非簧載質(zhì)量對平順性的影響,常用非簧載質(zhì)量和簧載質(zhì)量之比m/M進行評價,此比值越小越佳。
影響汽車平順性的另一重要指標(biāo)是阻尼比Ψ,它表達為: k-代表懸架阻尼元件的阻力系數(shù)。
Ψ值取大,能使振動迅速衰減,但會把路面較大的沖擊傳遞到車身,Ψ值取小,振動衰減慢,受沖擊后振動持續(xù)時間長,使乘客感到不舒服。為充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用,常把壓縮行程的阻尼比Ψ設(shè)計得比伸張小。
懸架的側(cè)傾角剛度及前后匹配是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要參數(shù)。當(dāng)汽車受側(cè)向力作用發(fā)生車身側(cè)傾,若側(cè)傾角過大,乘客會感到不安全,不舒適,如側(cè)傾角過小,車身受到橫向沖擊較大,乘客也會感到不適,司機路感不好。所以,整車側(cè)傾角剛度應(yīng)滿足:當(dāng)車身受到0.4g側(cè)向加速度時,其側(cè)傾角在2.5~4°范圍內(nèi),汽車有一定不足轉(zhuǎn)向特性,前懸架側(cè)傾角剛度應(yīng)大于后懸架側(cè)傾角剛度。一般前懸架側(cè)傾角剛度與后懸架側(cè)傾角剛度比應(yīng)在1.4~2.6范圍內(nèi),如前后懸架本身不能滿足上述要求,可在前后懸架中加裝橫向穩(wěn)定桿,提高汽車操縱穩(wěn)定性。
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