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汽车底盘设计系列 讲座之一(悬架)P

文章来源:未知时间:2019-06-18 点击:

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  新车还配备有保时捷主动电子减振控制系统PASM,其可根据路面状况和驾驶方式的变化主动调节每个悬挂的硬度,激进驾驶时悬挂能有更强的支撑,以提高车辆的动态响应速度,日常驾驶则可以保证较高的舒适性。

  私家车在车位上被4车包围,车主接下来的动作,让在场的人都惊呆了

  在车展首日,保时捷718 T系列(Touring)的718 Cayman T和718 Boxster T实现亚洲首发,同时并发布售价64.1万元和66.1万元。该系列的车型定位仅高于718入门级车型,整体涂装与718 GTS非常相似,采用红黑搭配的主题风格,脸设计还是采用入门级车型的风格,侧面的全新拉花更明确了其定位。

  汽车底盘设计系列讲座之一 (悬架) 从底盘的角度阐述汽车悬架 安徽工程大学:时培成 2010年11月 汽车底盘设计系列讲座之一 (悬架) 从底盘的角度阐述汽车悬架 1 名称由来(悬架或悬挂的历史) 为解决“路上感觉非常颠簸”的问题。 皮带 弹簧 当动力汽车面世时,人们陆续开发出其他更高效的 弹簧系统,使乘客享有更平稳的行驶感觉。 倒挂 倒挂 2 悬架的组成 悬架一般由弹性元件、减振装置和导向机构(横向 稳定杆、摆臂、纵向推力杆等)三部分组成。 1-弹性元件 2-减振器 3、4、5、 7导向机构 3 悬架的作用 悬架的作用:吸收和缓和行驶中因路面不平引起的 车轮跳动而传给车架的冲击和振动。同时会把路面 作用于车轮上的各种力及其产生的力矩传递到车架 (或承载式车身)上。 传递率:20%以内。 悬架决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性,是现 代汽车十分重要的部件之一。 4 悬架的分类 根据汽车两侧车轮运动是否相互关联,汽车悬架分 为非独立悬架和独立悬架两大类。 非独立悬架 非独立悬架:汽车的平稳性和舒适性较差,但由于 构造较简单,承载力大,目前仍有部分轿车的后悬 架采用这种型式,但在载重汽车上被广泛应用。 独立悬架 独立悬架:结构复杂,但车身的平稳性 和高速行驶的稳定性较好,因此在轿车和小 客车上得到普遍采用,并已成为一种发展趋 势。 5 非独立悬架 按所采用的弹性元件不同,非独立悬架分为钢板弹簧式、螺 旋弹簧式、空气弹簧式(高度自动调节)、油气弹簧式(具 有变刚度特性)。 5.1 钢板弹簧非独立悬架 这种悬架广泛用于货车的前、后悬架中。 5.2 螺旋弹簧非独立悬架 螺旋弹簧非独立悬架一般只用做轿车的后悬架。 1-螺旋弹簧 螺旋弹簧 瑞风商务车后悬架 5.3 空气弹簧非独立悬架 车身高度控制阀 空气弹簧 1.压气机;2.7. 空气滤清器;3. 车身高度控制阀;4. 控制杆; 5. 空气弹簧;6. 储气罐;8. 贮气筒;9. 压 力调节器;10. 油水分离器 目前高级大客车几乎全部使用空气悬架; 空气悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速上 升; 部分轿车也逐渐安装使用空气悬架,如美国的 林肯、德国的Benz300SE和Benz600等; 在一些特种车辆(如对防震要求较高的仪表 车、救护车、秒速时时彩走势图特种军用车及要求高度可调节的 集装箱运输车等)上,空气悬架几乎为唯一选 择。 5.4 油气弹簧非独立悬架 油气弹簧 广泛应用于大型工矿用自卸车上。 油气弹簧悬架具有变刚度特性,可保证汽车具 有良好的行使平顺性,特别是工地和矿山用 车,其道路条件非常恶劣。采用油气弹簧悬架 后,可显著地缓和冲击,减少颠簸,改善驾驶 员的劳动条件和提高平均车速。 6 独立悬架 优点: 1)两侧车轮可单独运动,互不影响; 2)采用了断开式车桥; 3)减少非簧载质量。 以上优点使独立悬架广泛地被采用在现代汽车上, 特别是轿车前悬架普遍地采用了独立悬架。 6.1 横臂式独立悬架 分为双横臂 (a) 和单横臂(b)式两种。 双横臂式独立悬架 单横臂式独立悬架 a b 6.1.1单横臂式: 当悬架变形时,车轮平面产生倾斜而改变两侧车轮与路面的 接触点距离——轮距,致使产生侧向滑移,破坏轮胎和地面 的附着。当用于转向轮时,会使主销内倾角和车轮外倾角发 生较大变化,影响操稳性,现采用不多。 6.1.2双横臂式: 两摆臂长度可以相等,也可以不等。不等长的双横 臂式独立悬架在轿车前轮上,应用较广泛。 上下两摆臂不等长,选择长度比例合适,可使车轮 和主销的角度及轮距变化不大。 不等臂双横臂上臂比下臂 短。当汽车车轮上下运动 时,上臂比下臂运动弧度 小。这将使轮胎上部轻微 地向外移动,而底部影响 很小。这种结构有利于减 少轮胎磨损,提高汽车行 驶平顺性和方向稳定性。 双横臂的臂通常做成A字形或V字形,如图所示。 V形臂的上下2个V形摆臂以一定的距离,分别安装 在车轮上,另一端安装在车架上。 上横臂 下横臂 6.2 麦弗逊式(滑柱摆臂式)悬架 在独立悬架中,麦弗 逊悬架被行家誉为结 构最简单、设计最经 典、应用最广泛、性 价比最高、最经济的 悬架 。 这种悬架构造简单,布置紧凑,前轮定位变化 小,具有良好的行驶稳定性。 麦弗逊式悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂 之一。麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、减震器、三角形 下摆臂组成,绝大部分车型还会加上横向稳定杆。 主要结构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组 成,减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、 左、右偏移的现象,限制弹簧只能作上下方向的振 动,并可以用减震器的行程长短及松紧,来设定悬 挂的软硬及性能。 6.3 斜置单臂式独立悬架 这种悬架(如下图所 示)是单横臂和单纵臂独立 悬架的折衷方案。其摆臂绕 与汽车纵轴线具有一定交角 的轴线摆动,选择合适的交 角可以满足汽车操纵稳定性 要求。这种悬架适于做后悬 架,如福特SIERRA、宝马 5、沃克斯豪尔CARLTON等轿 车的后悬架。 6.4 多杆式独立悬架 车轮在由多杆共同决定的斜向平面内摆动 的悬架。采用多个连杆配置, 组成多连杆 式悬架。多杆悬架系统具有良好操纵稳定 性,行驶平顺性、可减小轮胎摩损。 上连杆 第三连杆 下连杆 目前多连杆式也可说是最复杂也是最先进的悬 架,可以预见,多连杆式悬架系统会渐成主流。 6.5 各种独立悬架对比小结 目前采用较多的悬架是: 双横臂式,麦弗逊式,斜置单臂式。 现在最流行的悬架是:麦弗逊式,双横臂式和 多连杆式。 按照悬架的档次和乘坐舒适性来排名是:多连 杆、双横臂、麦弗逊。 在这三种悬架中,麦弗逊是结构最简单的,也是制造成本最 低的。它主要用在大多数中小型车的前悬架,它以简单独霸 天下,也正是因为他简单所以它重量轻,响应速度快。 具有高性能的悬架是多连杆和双横臂式独立悬架。结构最复 杂实现性能最好的是多连杆。但由于这两者在结构上使其质 量较重,所以为了达到更快的响应速度常用铝合金打造,那 么成本就可想而知了。 与双横臂式悬挂系统相比,麦弗逊式悬挂系统的优 点是:结构紧凑,车轮跳动时前轮定位参数变化 小,有良好的操纵稳定性,加上由于取消了上横 臂,给发动机及转向系统的布置带来方便。 麦弗逊式悬挂系统多应用在中小型轿车的前悬挂系 统上,虽然麦弗逊式悬挂系统并不是技术含量最高 的悬挂系统结构,但它仍是一种经久耐用的独立悬 挂系统,具有很强的道路适应能力。 7 其他各种类型的悬架 7.1 扭转梁式半独立后悬架 可以把它看作是非独立悬架,只不过这里的车轴不是刚 性的;也可以把它看作独立悬架,因为这个非刚性车轴 实际上可以看作是一种特殊的防倾杆。它的“车轴”的安 装位置可以有各种变化,其具体形式也有很多变体。 目前不少普通小型轿车就采用前麦弗逊式独立悬 架,后扭转梁式悬架的布置方式。 后轴样件 这种所谓的半独立悬挂的主要优点有,结构简 单实用、占用空间最小、制造成本低 。 7.2 独立空气悬架 空气悬挂系统可以根据道路的起伏不同调高或调低底盘高 度,使得车辆能够适应多种路况条件下的驾驶需求。 空气悬挂系统多用于经常在恶劣的路况条件下行驶的越野车上, 以保证车辆能够顺利地通过泥泞、涉水、砂石等路面。空气悬挂 系统是一种很先进实用的配置,但是却很容易损坏而且造价很 高。 雷克萨斯LX570采用了高低可调空气悬挂 由于系统结构较为复杂,其出现故障的几率和频率要远远高 于螺旋弹簧悬挂系统,而用空气作为调整底盘高度的动力,减 振器的密封性还需要进一步提高,倘若空气减振器出现漏气, 那么整个系统就将处于瘫痪状态。而且如果频繁地调整底盘高 度,还有可能造成气泵系统局部过热,会大大缩短气泵的使用 寿命。 8 主动悬架 图1 被动悬架 图2 主动悬架 图3 半主动悬架 Ms-簧载质量 Mu-非簧载质量 Ks-悬架弹簧刚度 Kt-轮胎刚度 C1-定值阻尼 C2-可调阻尼 A-作动器 以上关注点在于普通道路上以正常条件行驶 的主流的前轮和后轮驱动汽车的悬架。 但是一些专业汽车的悬架又如何呢,例如大 马力改装车、赛车或极限越野车? 虽然这些专业汽车的悬架也采用相同的基本 原理,但它们还提供了一些针对其独特驾驶 条件的附加优点。 下面我们简单介绍三种类型专业汽车的悬架 设计——大众甲壳虫、一级方程式赛车和美 式的由旧车改装的大马力车。 采用多连杆后悬挂的车型很多,如长安福特福克 斯、一汽大众速腾、广州本田雅阁、上海通用君 越、一汽丰田锐志、奔驰E级轿车、华晨宝马的3系 及5系轿车、一汽大众奥迪A4及A6L等等。 9 专用汽车悬架 9.1大众甲壳虫 大众甲壳虫注定会受到越野爱好者的追捧。 通过降低重心以及将发动机放在后轴上,这 只两轮驱动的“小甲虫”能够象某些四驱车一 样从容应对各种野外环境。当然,大众的这 只“ 甲壳虫”以其出厂装备是无法适应野外条 件的。 最重要的一项改装是针对悬架进行的。1936-1977年间的多数甲壳虫车在其前后轴上 配备了扭杆悬架标准装置,升高后可为安装重型越野车轮和轮胎让出空间。用较长的 减振器替换标准减振器,以抬高车身并获得最大的车轮通过高度。在某些情况下,甲 壳虫车的改装者会将扭杆整个卸掉,并代之以多个螺旋弹簧系统。经过这些改装的车 辆,每个车轮与地面的垂直通过高度可达50厘米或更高。这样一辆汽车可轻松越过崎 岖地形,并且通常会像打水漂一样“跳过”波浪起伏的沙丘。 9.2 一级方程式赛车 一级方程式赛车代表了汽车革新和发展进步的顶 点。 轻盈的复合车身、强大的V10发动机以及先进的空 气动力学理论造就了更快、更安全和更可靠的汽 车。 为突出驾驶者技巧的重要性并使之成为决定 比赛胜负的关键因素,一级方程式赛车的设 计有着严格的规则和要求。 例如,规则规定所有一级方程式赛车的悬架 必须采用传统的弹簧式设计,但不允许使用 计算机控制的主动式悬架。 为此,赛车采用了一种多连杆式悬架,它所 用的多连杆机制相当于双A形控制臂系统。 我们知道,双A形控制臂设计使用两个A形控制臂 来引导每个车轮的上下运动。每条臂有三个安装位 置(两个在车架上,一个在车轮轮毂上),每个结 点铰接在一起以引导车轮的运动。 在所有汽车中,双A形控制臂式悬架的主要好处是 容易控制。臂的几何构造以及结点的弹性使工程师 们能够最大限度地控制车轮的角度和其他车辆动力 特征,如提升、蹲伏和俯冲。 与普通汽车不同,一级方程式赛车的减振器和螺旋 弹簧没有直接安装在控制臂上。相反,它们沿着车 身长度方向放置并通过一系列推杆和钟形曲柄进行 远程控制。 在这种排列下,推杆和钟形曲柄将车轮的上下运动 转换为弹簧和减振器装置的前后运动。 10 未来的汽车悬架 虽然针对弹簧和减振器已经有了许多改进, 但在过去的若干年中,汽车悬架的基本设计 仍未有重大突破。 但所有这一切可能会随着Bose全新的悬架设 计理念的引入而发生变化。 有些专业人士甚至表示,Bose悬架是自全独 立式设计面世以来汽车悬架领域的最大进 步。 BOSE 供图 Bose悬架前端模块 Bose系统在每个车轮处使用一个线性电磁马达 (LEM)取代了传统的减振器和弹簧装置。 放大器 以随着系统的每次压缩重新产生动力的方式向马达 提供电力。 这种马达的主要优点是它们不受传统液压式减振器 固有的惯性限制。因此,LEM能够以更快的速度伸 缩,从而几乎完全消除了车厢的震动。车轮的运动 可以控制得如此之好,以至于不管车轮发生什么情 况,车身都能保持平稳。 LEM还可以抵消汽车加速、制动和转弯时的车身运 动。 安徽工程大学:时培成 2010年11月

  这批扫描仪设计小巧、轻便,重量仅为 0.95 克。精度高达 0.03 mm,扫描速度最快可达 480,000 次/秒。它具备了测量空间大、稳定性好、扫描速度快,操作性简单的特点。最重要的是,它可以达到无限制扫描,不受物体大小、材质颜色的影响。这款3D 打印的八缸汽车发动机缸体就是在获取高精度的扫描数据后,使用 PSB 浸蜡材料配合工业级 3D 打印机 3D 打印制造的。打印时长大约在 40 小时左右。整个结构件的尺寸为 400 x 220 x 450 mm,重量为 13 公斤。之后,专业人员对 3D 打印模型表面进行了铸铝处理,最终完成了制造。它的表面细节和功能性堪称完美。

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