畢業論文-微型純電動汽車總體設計與計算-資料下載頁

　　

【正文】 用獨立懸架啊，后輪采用非獨立懸架；前輪與后輪均采用獨立懸架等幾種。前后懸架均采用縱置鋼板非獨立懸架的汽車轉向行駛時，內側懸架處于減載而外側懸架處于加載狀態，結果與懸架固定連接的車橋的軸線相對汽車縱向中心線偏轉一角度α。對前軸，這種偏轉使汽車不足轉向趨勢增加；對后橋，則增加了汽車過多轉向趨勢。另外。前懸架采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架時，因前輪容易發生擺振現象，不能保證汽車有良好的操縱穩定性，所以乘用車的前懸架多采用獨 立懸架。隨著高速公路網的發展，促使汽車速度不斷提高，使得非獨立懸架已不能滿足汽車行駛平順性和操縱穩定性等方面提出的要求。因此，在汽車懸架系統中采用獨立懸架已備受關注，尤其是在橋車的前懸架中無一列外地采用了獨立懸架。 獨立懸架具有以下優點： 1） 在懸架彈性元件一定的變形范圍內，兩側車輪可以單獨運動，而互不影響，這樣在不平道路上行駛時可減少車架和車身的振動，而且有助于消除轉向輪不斷偏擺的不良現象。 河北工業大學 2021 屆畢業論文 23 2） 減少汽車的非簧載質量。在道路條件和車速相同時，非簧載質量越小，則懸架所受到的沖擊載荷也越小。故采用獨立懸架可以提高汽車 的平均行駛速度。 3） 采用斷開式車橋，發動機總成的位置便可降低和前移，使汽車質心下降，提高了汽車的行駛穩定性。同時能給車輪較大的上下運動的空間，因而可以將懸架剛度設計的較小，使車身振動頻率降低，以改善行駛平順性。 以上優點使獨立懸架廣泛地被應用在現代汽車上，特別是轎車的轉向輪普遍采用了獨立懸架。但是。獨立懸架結構復雜，制造成本高，維修不便。在一般情況下，車輪跳動時，由于車輪外傾角與輪距變化較大，輪胎磨損較嚴重。 獨立懸架結構形式分析 獨立懸架又分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉梁隨動臂式等幾種類型。 對于不同結構形式的獨立懸架，不僅結構特點不同，而且許多基本特性也有較大區別。評價時常從以下幾個方面進行： 側傾中心高度 汽車在側向力的作用下，車身再通過左、右車輪中心的橫向垂直平面內發生側傾時，相對于地面的瞬時轉動中心，稱為側傾中心。側傾中心到地面的距離，稱為側傾中心高度。側傾中心位置高，它到車身質心的距離縮短，可使側向力臂及側向力矩小些，車身的側傾角也會減小。但側傾中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大，加快 輪胎的磨損。 車輪定位參數的變化 車輪相對車身上下跳動時，主銷內傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數會發生變化。若主銷后傾角變化大，容易使轉向輪產生擺振；若車輪外傾角變化大，會影響車輪直線行駛的穩定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。 懸架側傾角剛度 當汽車作穩態圓周行駛時，在側向力的作用下，車廂繞側傾軸線轉動，并將此轉動角度稱之為車廂側傾角。車廂側傾角與側傾力矩和懸架總成的側傾角剛度大小有關，并影響汽車的操縱穩定性和平順性。 橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩定性。若用于轉向抽上的懸架 橫向剛度小，側容易造成轉向輪發生擺振的現象。 不同類型的懸架占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發動機的布置和從車上拆裝發動機的困難程度。占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置郵箱容易。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評價指標之一。表河北工業大學 2021 屆畢業論文 24 2分析了不同形式選假的特點。 導向機構形式 雙橫臂式 單橫臂式 側傾中心高度 比較低 比較高 車輪相對車身跳動時車輪定位參數的變化 車輪外傾角與主銷內傾角均有變化 車輪外傾角與主銷內傾角變化大 輪距 變化小，故輪胎磨損速度慢 變化大，故輪胎磨 損速度快 懸架側傾角剛度 較小，需要用橫向穩定器 較大，可不裝橫向穩定器 橫向剛度 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用較多的空間 占用較小的空間 其他 結構稍復雜，前懸架用的多 結構簡單、成本低、前懸架架用的少 導向機構形式 單縱臂式 單斜臂式 側傾中心高度 比較低 居單橫臂式和單縱臂式之間 車輪相對車身跳動時車輪定位參數的變化 主銷后傾角變化大 有變化 輪距 不變 變化不大 懸架側傾角剛度 較小，需要裝橫向穩定器 居單橫臂式和單縱臂式之間 橫向剛度 橫向剛度小 橫向剛度較小 河北工業大學 2021 屆畢業論文 25 占用空間尺寸 幾乎不占用高度空間 其他 結構簡單，成本低 導向機構形式 麥弗遜式 扭轉梁隨動臂式 側傾中心高度 比較高 比較低 車輪相對車身跳動時車輪定位參數的變化 變化小 左、右輪同時跳動時不變 輪距 變化很小 不變 懸架側傾角剛度 較大，可不裝橫向穩定器 橫向剛度 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用的空間小 其他 結構簡單、緊湊，乘用車商用的較多 結構簡單，用于發動機前置前驅乘用車的后懸架 由上表及查閱同類資料可知采用單橫臂式獨立懸架用于轉向輪時，會使主銷內傾角和車輪外傾角發生較大的變化，對于轉向操 縱有一定的影響，故目前在前懸架中很少采用。雙橫臂式獨立懸架的兩個擺臂長可以相等，也可以不等，在擺臂不等長的獨立懸架中如果兩臂長度選擇適當，可以使車輪和主銷的角度以及輪距的變化都不太大，從而對汽車操縱穩定性和乘坐舒適性有所改善。不等長的雙橫臂式獨立懸架多應用于轎車前輪上。轉向輪采用單縱臂獨立懸架時，車輪上下跳動將使主銷后傾角產生很大的變化，因此，單縱臂式獨立懸架一般多用于不轉向的后輪。麥弗遜式懸架也稱滑柱連桿式懸架，可看作是燭式懸架的改進型，由于增加了橫擺臂改善了滑動立柱的受力狀況。這種懸架對于轉向輪來說，當 懸架變形時，主銷的定位角不會發生變化，僅輪距、軸距稍有變化，因此有利于汽車的轉向操縱和行駛穩定性。目前，汽車上廣河北工業大學 2021 屆畢業論文 26 泛采用上下臂不等長的雙橫臂式獨立懸架（主要用于前懸架）和麥弗遜式獨立懸架。麥弗遜式懸架是目前前置驅動轎車和某些輕型客車首選的較好的懸架結構形式，例如國產桑塔納、高爾夫、奧迪 100 及富康等轎車； 不等長的雙橫臂式獨立懸架在轎車、輕型汽車的前輪上應用較廣泛。 單斜臂式獨立懸架是介于單橫臂式和單縱臂式之間的一種懸架結構形式，單斜臂繞與汽車縱軸線成一定夾角θ的軸線擺動。通常這個角度小于 45 度適當地選擇夾角θ ，可以調整輪距、車輪傾角、前束等，使之變化最小。具有車輪接地性能好，縱橫兩向承受外力的能力強的特點，從而可獲得良好的操縱穩定性。單斜臂式獨立懸架兼有單橫臂和單縱臂式獨立懸架的優點。它自 20 世紀 60 年代問世以來多用在后輪驅動的汽車的后懸架上。綜上所述我所設計的微型純電動車的前懸架采用雙橫臂式懸架，而后懸架采用單斜臂式獨立懸架。 雙橫臂式獨立懸架導向機構設計 1．縱向平面內上、下橫臂的布置方案 上、下橫臂軸抗前俯角的匹配對主銷后傾角的變化有較大影響。圖 六種可能布置方案的主銷后傾角λ 值隨車輪跳動的曲線。圖中橫坐標為λ值，縱坐標為車輪接地中心的垂直位移量。各匹配方案中β β 2角度的取值見圖注，其正負號河北工業大學 2021 屆畢業論文 27 按右手定則確定。 圖 1? 、 2? 的匹配 對 ? 的影響 為了提高汽車的制動穩定性和舒適性，一般希望主銷后傾角的變化規律為：在懸架彈簧壓縮時后傾角增大；在彈簧拉伸時后傾角減小，用以造成制動時因主銷后傾角變大而在控制臂支 架上產生防止制動前俯的力矩。 分析圖 ，第 第 5方案的λ變化規律為壓縮行程λ減小，拉伸行程λ增大，這與所希望的規律正好相反，因此不宜用在汽車前懸架中；第3方案雖然主銷后傾角的變化最小，但其抗前俯的作用也小，所以現代汽車中也很少采用；第 6方案的主銷后傾角變化規律是比較好的，所以這三種方案在現代汽車中被廣泛采用。 2．橫向平面內上、下橫臂的布置方案 比較圖 、 b、 c三圖可以清楚地看到，上、下橫臂布置不同，所得側傾中心位置也不同，這樣就可根據對 側傾中心位置的要求來設計上、下橫臂在橫向平面內的布置方案。 圖 上下橫臂在橫向平面內的布置方案 河北工業大學 2021 屆畢業論文 28 3．水平面內上、下橫臂動軸線的布置方案 上、下橫臂軸線在水平面內的布置方案有三種，如圖 。 下橫臂軸 M— M和上橫臂軸 N— N與縱軸線的夾角，分別用 α 1和 α 2來表示，稱為導向機構上、下橫臂軸的水平斜置角。一般規定，軸線前端遠離汽車縱軸線的夾角為正，反之為負，與汽車縱軸線平行者，夾角為零。 圖 水平面內上、下橫臂軸布置方案 為了使輪胎 在遇到凸起路障時能夠使輪胎一面上跳，一面向后退讓，以減少傳到車身上的沖擊力，還為了便于布置發動機，大多數前置發動機汽車的懸架下橫臂軸M— M的斜置角。，為正，而上橫臂軸 N— N的斜置角 α 2則有正值、零值和負值三種布置方案，如圖 a、 b、 c所示。上、下橫臂斜置角不同的組合方案，對車輪跳動時前輪定位參數的變化規律有很大影響。如車輪上跳、下橫臂斜置角 α l為正、上橫臂斜置角 α 2為負值或零值時，主銷后傾角隨車輪的上跳而增大。如組合方案為上、下橫臂斜置角 α α 2都為正值，如圖 ，則主銷后傾角隨車 輪的上跳較少增加甚至減少 (當 α 1α 2時 )。至于采取哪種方案為好，要和上、下橫臂在縱向平面內的布置一起考慮。當車輪上跳、主銷后傾角變大時．車身卜的懸架支承處會產生反力矩，有抑制制動時前俯的作用。但主銷后傾角變得太大時，會使支承處反力矩過人，同時使轉向系統對側向力十分敏感，易造成車輪擺振或轉向盤上力的變化。因此，希望轎車的主銷后傾角原始值為 1176。一 +2176。當車輪上跳時，懸架每壓縮 lOmm，主銷后傾角變化范圍為 10′ 一 40′ 。 為了綜合 1上述要求，選擇恰當的抗前俯角，國外已根據設計經驗制定出一套列線圖， 如圖 。該圖由三組線圖組成：圖 (以重力加速度 g的百分數表示 )，前輪上方車身下沉量 f1，與抗前俯率 η d的關系；圖 ，為下橫臂擺動軸線與水平線夾角β 1不相同時，主銷后傾角λ的變化；率 dλ／ df1，河北工業大學 2021 屆畢業論文 29 與抗前俯率的關系；圖 ，主銷后傾角λ的變化率 dλ／ df1與上、下橫臂擺動軸線夾角 (β 2— β 1)的關系。運用此圖的步驟如下： 先根據設計的允許前俯角 (在 0． 5g時為 1176。～ 3176。 )確定 f1，然后找到相應的 η d，并在圖 1，求出 主銷后傾角變化率 (推薦懸架每壓縮 lOmm時為 10′ 一40′ )． 如超出范圍，即重新選β 1，直至達到要求為止。接著可用圖 ，先選定球銷中心距，從圖 dλ／ df1值與初選的球銷中心距在圖上沿虛線所示的路線找到上、下橫臂的夾角 (β 2— β 1)，如布置上允許即認為初選成功。此圖適用于軸距 2． 8～ 3． 2m，質心高為 0． 58～ 0． 6m的轎車。 圖 選擇上、下橫臂橫線縱向傾角的線圖 4．上、下橫臂長度的確定 雙橫臂式懸架的上、下臂長度 對車輪上、下跳動時前輪的定位參數影響很大。現代轎車所用的雙橫臂式前懸架，一般設計成上橫臂短、下橫臂長。這一方面是考慮到布置發動機方仙。另一方面也是為了得到理想的懸架運動特性。 河北工業大學 2021 屆畢業論文 30 圖 上、下橫臂長度之比 1l /2l 改變時懸架運動特性 圖 l1保持原車值不變，改變上橫臂長度 l2，使 l2／ l1，分別為， 0． 6， 0． 8， 1． 0， 1． 2時計算得到的懸架運動特性曲線。 其中 Z— By(1/2輪距 )為車輪接地點在橫向平面內隨車輪跳動的特性曲線。由圖可以看出，當上、下橫臂的長度之比為 0． 6時， By曲線變化最平緩； l2／ l1增大或減小時， By曲線的曲率都增加。圖中的 Z— δ 和 Z— γ分別為車輪外傾角和主銷內傾角隨車輪跳動的特性曲線。當 l2／l1=1． 0時， δ 和γ均為直線并與橫坐標垂直，這時， δ 和γ在懸架運動過程中保持定值。 設計汽車懸架時，希望輪距變化要小，以減少輪胎磨損，提高其使用壽命，因此應選擇 l2／ l1在 0． 6附近；為保證汽車具有良好的操縱穩定性，希望前輪定位角度的變化要小， 這時應選擇 l2／ l1在 。綜合以上分析，該懸架的 l2／ l1應在 0． 6～ 1． 0范圍內。美國克萊斯勒和通用汽車分司分別認為，上、下擺臂長度之比取 0． 7和 0． 66為最佳。根據我國轎車設計的經驗，在初選尺寸時 , l2／ l1l取 0． 65為宜。 微型純電動車轉向系統 汽車轉向系統可按轉向能源的不同分為機械轉向系統和動力轉向系統兩大類。動力轉向系統是兼用駕駛員體力和發動力的動力作為轉向能源的轉向系統，其是在機械轉向系統的基礎上加設一套轉向加力裝置而形成的。在設計微型電動車時為求其結構簡單操縱輕便減少整車質 量故我在設計微型純電動車時采用簡單的機械轉向系統。 河北工業大學 2021 屆