汽车底盘技术华福林PPT课件

汽车底盘技术，浙江汽车工程学院，2007年6月23日，华富林，汽车运行系，汽车悬架系，2，目录，(共19小时)1。摘要0.5小时1.1汽车悬架系1.2要求2。汽车悬架技术2.1振动理论基础2.5小时2 . 1 . 1 . 1振动系统的说明2.1.2单质量系统的振动2.1.2.1无阻尼自由振动，具有3，2.1.2.2阻尼自由振动2.1.2.3阻尼的强制振动2.2汽车两个自由度的自由振动分析，目录，4 2.2悬架的理论基础4.5小时2.2.1普通2 . 2 . 2 . 2汽车悬架2.2.3四轮定位2.2.4弹簧质量和弹簧质量2.2.5垂直振动2.2.6纵向角振动2.2.7阻尼2.2.8悬架传动系比2.2.9悬架刚度、目录、5 滚动力矩和横向倾斜2.2.12车身的工作行程2.2.13悬挂移动行程2.2.14行程极限2.2.15弹性元件2.2.16弹性元件设计2.2.17稳定杆和计算2.2.18减震器，目录，6， 2.2.19弹簧柱和减震器柱2.3.7悬置力学8小时2.3.1轮对地面接触点的作用力2.3.2悬置导杆的力和扭矩2.3 . 3 . 4双悬置悬置的作用力2.3.5单悬置悬置的作用力2.3.6悬置的作用力和扭矩2 . 3 . 7砂岩悬置的作用力和扭矩2 . 3 7，2.3.9弹簧和铰链上的静态负载2.3.10不均匀路面上的力2.3.11通过铁路叉的力2 . 3 . 11启动和制动时的力2.3.13转动时的力2.3.14悬置零件上的力2.3.15持续力2.3.16短时间力2.3.17静态计算2 2.4.5滚动阻力2.4.6附着系数2.4.7轮胎回位扭矩和轮胎拖动2.5轿车平顺性1小时2.5.1摘要2.5.2平顺性评价2.5.3悬架对平顺性的影响2.6轿车的稳定性2小时2.6.1摘要2.5.2稳定性评价2.5 ，10，课件内容，第一节课3小时内容：1。摘要2 .汽车悬架技术2.1振动理论，11，课件内容，1。与总结机箱设计的优缺点密切相关，包括电源、制动、操作稳定性、平顺性、舒适性、经济性、通过性和安全性等几乎所有车辆性能。汽车底盘通常是指装配除车身(包括内部和外部装饰和附件)和电气产品以外的所有部件组件的平台，汽车设计行业必须排除引擎、框架和与之匹配的部件组件。因此，通常，底盘 .驱动器：包括离合器及其操纵器、变速器(或前轮驱动箱和驱动轴)、传动轴、后轴和半轴。b .线路系统：包括前轴系统(包括车轮和轮毂)、悬挂系统、转向系统、制动系统和自控机制。12、课件内容、1.1汽车悬架和经验丰富的驾驶员对新车进行测试后，除了其驱动力、经济性评价外，操作的稳定性、平顺性也很有趣。高速行驶的车辆有“不摇头”、“不摇头”、“不偏离”等。汽车的平顺性和稳定性的优缺点取决于汽车的悬架系统和轮胎的性能。前悬架的弹性元件性能决定了平顺性，后悬架的弹性元件性能决定了稳定性，这将在后面详细讨论。13，根据课件内容、1.2车辆悬架的弹性元件和阻尼元件参数和结构选择，必须保证车辆行驶舒适性(平顺性)、行驶安全和转向稳定性、弹性元件、稳定器、摆动臂铰链、减震器及其连接形式和刚度。腿部质量；发动机安装形式；轴距和轴距；特别是轮胎性能直接影响车辆的以上性能，因此，汽车悬架必须缓解因以下要求：14、课件内容、1.2.1引起的振动和冲击，确保平稳行驶。1.2.2减缓车身和轮轴(或车轮)的震动。在1.2.3车轮和车身(包括框架)之间传递各种力(垂直力、垂直力和侧向力)和力矩(制动力矩和反作用力矩)。1.2.4确保汽车驾驶过程中的稳定性。例如，软弹性元件可能会增加车身侧倾角度。低刚度和大行程的弹簧是降低车身纵向振动、增加车轮和地面的附着力、提高行车安全性的良好驾驶平滑度的前提。例如，如果Gw=3000N负载操控盘落入深度f=80mm的坑中(图1)，则使用刚性Cs=10N/mm的软弹簧时，操控盘接触英尺底部的瞬间剩馀负载为Gw -Gw Gw-FCS=3000-8010=20剩余载荷高意味着轮胎和包装之间有良好的附着力。16，如课件中的内容，当汽车通过f=40mm的包装阶段(图1-2)时，无论阻尼如何，使用硬弹簧时，通过悬挂传递到车身的冲击急剧增加。GW=Csf=2040=800N，使用软弹簧会增加力，而GW=Csf=1040=400N则具有较小的车轮负载变更。图1-2，17，课件内容，2 .在深入研究汽车悬架技术2.1振动理论基础悬架系统之前，复习机械振动理论是非常必要的(本文不再讨论振动理论)。振动的三个元素是质量(惯性)、弹簧刚度(角度刚度)和阻尼。这三点构成了动力学系统，理解并掌握了其中的关系后，可以做出更多的努力，有效地解决产品的很多质量问题。2.1.1振动系统解释了人类进行的所有活动和自然界中的机械振动和噪音现象。例如，卡车经过窗外时，玻璃会震动，发出声音，汽车移动时产生的各种震动和噪音等。并非所有的震动或噪音都有害。人们可以利用物理治疗按摩师、音响、汽车的乘坐感等特定的震动来改善自己的生活质量。18、课件的内容，在人类科技活动中，经常振动和噪音作为发现和解决设备故障的一种信息传递给人们。机械振动分类为2 . 1 . 1 . 1:自由振动：系统在外力取消后由弹簧力、惯性力和制动力维持的振动。这种振动是由弹性、惯性力、制动力维持的。振动因阻尼力而衰退，阻尼越大，阻尼越快。无阻尼自由振动是像蹦极一样的恒定简单谐波振动(参见图2-1)。强迫振动：系统在女子力持续期间产生振动。该系统与外力的大小、方向和频率有关。在简单谐波激励力作用下，同时可以引起以固有频率为振动频率的自由振动和以干涉频率为振动频率的强制振动，自由振动部分很快衰减或消失，只剩下强制振动部分，即稳态振动反应。例如，引擎蒸汽阀的强制振动见图2-2，19，课件内容，图2-1图2-2，20，课件内容，磁振：与外部能量和系统运动相结合后冲击刺激引起的振动。当外部能量停止输入时，振动也停止(参见图2-3)。图2-3，21，课件内容，紧急制动时，汽车后轮采用了不对称板弹簧悬架，轮胎和包装摩擦的变化引起了磁振(见图2-4)。图2-4，22，课件内容，根据2.1.1.2小时(时域)的振动规律：简单谐波振动：根据正弦波或余弦函数，物体随时间的振动。蒸汽机车的曲柄连杆机构，前面提到的蹦极运动。非简单谐波振动：物体随时间的周期函数定律的振动。使用谐波分析方法，周期函数可以分解为多个正弦或馀弦函数振动的和。例如，具有周期性的矩形波(或三角波、锯齿波等)可以通过fuli爱系列叠加许多正弦(或馀弦)波来表示。阀凸轮输入的周期运动。，23，课件内容，随机振动：物体的运动规律不是周期性，而是随机振动。例：汽车在不平的道路上行驶时，路面会引起汽车的震动。这种振动只能用数学统计方法解释系统的运动规律。取决于2.1.1.3振动系统结构参数：线性振动：系统的惯性力、阻尼力和弹性恢复力分别与加速度、速度和位移的1次方成正比。系统惯性力Fa=ma=mdv/dtm质量v=dx/dt速度Fr=Cv系统的阻尼力c阻尼系数Fk=kx系统的弹性恢复力k弹簧刚度x位移，24，课件内容，非线性振动：系统的惯性力、衰减力和弹性恢复力分别为加速例如，弹簧的刚度曲线a是线性的，b是非线性的(请参见图2-5)。图2-5，25，课件内容，分为2.1.1.4振动系统的自由度：单自由度系统的振动：在任意瞬时位置，系统的振动可以用广义坐标确定。多自由度系统的振动：用两个或多个广义坐标确定系统在任意瞬时位置的振动。例如，汽车的多自由度振动模型如图2-6和图2-7所示。图2-6，26，课件内容，图2-7 连续系统的振动：要在任意瞬时位置确定系统的振动，需要无限广义坐标。例如，车身的钣金结构振动，27，课件内容，2.1.1.5分为振动形式：参见图2-8。线性振动：物体仅用作线性振动。扭转振动：旋转振动绕轴的物件。摆动振动：物体在平面中绕垂直平面轴摆动。图2-8，28，课件内容，2.1.2单质量系统的振动线性单自由度系统是最简单、最基本的有限自由度集中参数系统。系统最基本的物理参数是质量m(N)、弹簧刚度k(N/m)、阻尼c(N.s/m)。系统的阻尼c是线性粘性阻尼系数。也就是说，假设阻尼力与运动速度v成正比，则c也称为粘性阻尼系数。系统的运动微分方程生成使用以下方法生成运动方程：1)孤立2)应力分析3)牛顿第二定律。该系统的隔离和应力分析使用牛顿第二定律生成运动方程，如图2-9所示。将坐标原点放置在质量m的初始静态位移Xst和质量块的静态平衡位置。用kxst=mg整理了上述方程：29，课件内容，图2-9，30，课件内容，无阻尼的单质量(单自由度)自由振动m对象质量k弹簧刚度导致上述方程中的粘性阻尼系数c=0，系统将进行无阻尼的自由振动(图其中，被称为固有圆形频率静态挠曲f的微分方程被解释为：x=Asin0t表达式的最大振幅A，31，课件内容。图2-10通常是表示振动频率的单位c/s或Hz (hertz)的hertz (Hz)或2/sec (Hz)、32、课件内容、系统参数保持不变的条件下的固有频率常数。但是，增加或减少质量m时，固有频率相应地减少或增加。增加或减少弹簧刚度k会相应地增加或减少自然频率。具有2.1.2.2线性单自由度阻尼系统的无振动阻尼自由振动是阻尼力在现实生活中无处不在的理想振动模式，例如质量m和空气之间的摩擦阻尼力、与周围环境接触的滑动摩擦等。因此，研究带阻尼的自由振动更加现实。有阻尼自由振动：可以用以下运动微分方程(图11):将自下而上描述为：(1)命令2=k/m；2n=C/m，n=C/2m；定义为相对阻尼系数，表示系统阻尼大小的无量纲量。33，课件内容，d衰减具有自由振动的固有频率0衰减没有自由振动的固有频率将线性齐次微分方程(1)设置为：替换(1)唯一表达式为：这个方程式的解是.(2)相对衰减系数 1处于小阻尼状态，n 0特征方程的根是复数。，34，课件内容，以(2)格式替换此复数根，方程的解由：由欧拉公式整理为：解说明为：如果存在阻尼自由振动，那么质量m以圆形频率d振动，振幅衰减，如图2-11所示。d=；(02-N2)=0(1-N2/02)=0(1-2).(3)、35、课件内容、图2-11，36、课件内容、固有圆频率rad/s固有频率c/s或Hz相对衰减系数值对具有阻尼系统的衰减振动有两个方面的影响33601)衰减固有频率 d相关，值增加时d减少，d减少，37，课件内容，2)确定振幅衰减程度。如图2-11所示，两个相邻振动对Ai和A2的比率称为还原系数，称为还原系数，n=c/2m称为还原系数，称为对数还原比率。前面看，可以看到两个相邻振幅的比率是恒定的。即，38、课件内容如下：在T1有阻尼的情况下，振动周期T0没有阻尼的情况下，振动周期取代型内的对数衰减率。因此，相对阻尼系数：39，课件内容，乘法汽车悬架系统的相对衰减系数值通常在=0.25-0.45范围内变化，悬架刚度k，悬架质量m在选择值后，可以根据公式计算悬架减振器的实际衰减系数c。也可以通过测试方法测量汽车悬架系统振动时的振幅，计算系统的等效阻尼c值。例如，如果测量汽车悬架系统的振动曲线，根据公式求出对数衰减率，然后求出相对阻尼系数，那么悬架系统实际上可以得到等效阻尼系数c=2m。40，工作内容，工作1:将汽车视为具有单个自由度的阻尼自由振动系统，汽车弹簧的质量m由四个弹簧支撑，结果弹簧的静态挠曲为f。为了使汽车上下振动快速衰减，弹簧支架上安装了减震器。试验测量两次振动后的振幅为10%，即A1/A2=10，测试：1)振动的还原系数和对数衰减率；2)衰减系数n和衰减振动周期t1；3)寻找减震器的临界阻尼系数Cc，以防止汽车振动。已知：质量m=2450kg千克；弹簧静态挠曲f=15cm，41，课件内容，解决方案：如果只考虑汽车上下振动，则可以将4个弹簧视为等效弹簧，等效刚度是由于系统固有频率：的减振系数和对数衰减率。42，课件内容，对数衰减率2)衰减系数n和衰减振动周期T1相对衰减系数n=n=0 . 18028 . 08=1 . 45593)减震器的临界衰减系数(汽车不能产生振动)CC，43，课件内容，2弧度