包邮汽车悬架和转向系统设计

1汽车悬架系统概述1.1悬架的基本功能及设计要求1.2汽车悬架系统设计的一般步骤1.3非独立悬架1.4复合式后悬架1.5独立悬架1.5.1双横臂式悬架1.5.2麦克弗森式悬架1.5.3多连杆式悬架1.5.4双横梁式悬架(双驱动梁式悬架)1.5.5单纵臂式和双纵臂式悬架1.5.6斜置单臂式后悬架1.6平衡悬架 2轮胎与车轮2.1对轮胎的要求2.1.1对轿车和轻型卡车轮胎的要求2.1.2对商用车轮胎的要求2.2轮胎的设计2.2.1斜交轮胎2.2.2子午线轮胎2.3轮胎的尺寸和标记2.3.1轿车轮胎的标记2.3.2轻型卡车轮胎的标记2.3.3轮胎尺寸2.3.4车轮外倾角的影响2.4车轮2.4.1轿车和轻型卡车的车轮2.4.2中、重型商用车的车轮2.5轮胎的弹性特性2.6轮胎的不均匀性2.7轮胎的滚动阻力2.8轮胎的纵向滑动摩擦性能2.8.1滑移率2.8.2摩擦系数2.8.3路面状况对摩擦系数的影响2.9轮胎的侧偏特性2.9.1轮胎的侧偏角、侧向力和回正力矩2.9.2轮胎的侧向摩擦系数和滑移率2.9.3在干燥路面上的轮胎侧偏特性2.9.4对轮胎侧偏特性的影响因素2.9.5汽车前、后轮胎的回正力矩所引起的力矩转向2.10轮胎模型——魔术公式2.10.1pacejka89魔术公式——轮胎纵向力的计算2.10.2pacejka89魔术公式——轮胎侧向力的计算2.10.3pacejka89魔术公式——轮胎回正力矩的计算2.10.4pacejka89魔术公式——adams的car模块中的轮胎属性文件2.11一些轮胎的侧偏特性和车轮外倾特性参数 3汽车零部件的载荷及其强度的计算方法3.1概述3.2车轮与路面接触点处的作用力3.2.1*大垂直力工况3.2.2*大侧向力工况3.2.3*大制动力工况3.2.4*大驱动力工况3.3发动机转矩引起的载荷3.4汽车零部件的强度计算3.5汽车零部件的许用应力与安全系数3.5.1静强度许用应力3.5.2疲劳强度许用应力的估计3.5.3材料的选择 4乘坐舒适性与悬架的弹性特性4.1前、后悬架静挠度和动挠度的选择4.2悬架的弹性特性4.3组合式悬架的弹性特性4.4货车后悬架主、副簧的刚度分配 5悬架中弹性元件的设计5.1悬架中的弹性元件5.2钢板弹簧的设计和计算5.2.1钢板弹簧主要参数和尺寸的确定5.2.2钢板弹簧刚度的验算5.2.3钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径的计算5.2.4钢板弹簧总成组装后弧高的计算5.2.5钢板弹簧强度的验算5.2.6少片钢板弹簧的结构特点5.2.7渐变刚度少片钢板弹簧的有限元分析5.3扭杆弹簧的设计和计算5.4螺旋弹簧的设计和计算5.5空气弹簧和油气弹簧5.5.1空气弹簧5.5.2油气弹簧 6乘坐舒适性与减振器的主要参数及尺寸的选择6.1概述6.2减振器的类型6.2.1双筒式减振器6.2.2充气的单筒式减振器6.3减振器主要性能参数的选择6.3.1相对阻尼系数ψ的选择6.3.2减振器阻尼系数δa的确定6.3.3*大卸荷力f0的确定6.3.4减振器主要尺寸的选择 7转向系统设计7.1概述7.2机械转向器7.2.1齿轮齿条式转向器7.2.2整体式转向器7.3转向系统的主要性能参数7.3.1转向系统的角传动比7.3.2转向系统的转矩传动比7.4转向器的效率ηsg7.4.1转向器的正效率ηsg 7.4.2转向器的逆效率ηsg-7.4.3影响转向器效率的因素7.5动力转向系统概述7.5.1动力转向系统的优点与缺点7.5.2动力转向系统的主要性能要求7.6整体式动力转向器7.6.1整体式动力转向器的工作原理7.6.2对动力助力系统工作过程的基本理解7.6.3转阀的特性曲线7.7齿轮齿条式动力转向器7.8转阀特性曲线的计算7.9动力转向泵7.9.1对动力转向泵的要求7.9.2动力转向泵的低速工作模式7.9.3动力转向泵的流量控制状态7.9.4动力转向泵的限压状态7.9.5动力转向泵的特性曲线7.9.6动力转向泵的安装7.10动力转向油罐7.10.1动力转向油罐的功能7.10.2动力转向油罐的类型7.10.3动力转向油罐的设计指南7.11动力转向油管7.11.1动力转向油管的功能7.11.2动力转向油管在车辆上的安装7.12转向器角传动比的变化规律7.13转向梯形设计7.13.1两轴汽车转向时理想的内、外前轮转角关系7.13.2整体式转向梯形机构的设计和校核7.13.3轮胎侧偏角对转向时内、外前轮转角之间理想关系的影响7.14汽车内、外前轮转角关系的试验研究7.14.1试验方法7.14.2试验数据分析7.15动力转向系统的参数设计7.15.1停车转向阻力矩7.15.2整体式动力转向器的输出力矩要求7.15.3整体式动力转向器的活塞面积与对动力转向泵限压压力的要求7.15.4整体式动力转向器要求的流量和对动力转向泵的流量要求7.15.5动力助力失效时的转向力分析7.16汽车转向传动机构元件7.17汽车转向系统的摩擦特性7.17.1整体式转向器的摩擦特性7.17.2齿轮齿条式转向器的摩擦特性7.18整体式转向器的刚度试验7.19可变转向力转向系统7.19.1概述7.19.2流量调节动力转向泵7.19.3液压作用式可变转向力转向系统7.19.4电磁作用式可变转向力转向系统7.19.5电动液压动力转向系统7.19.6电动转向系统 8车轮定位参数概述8.1车轮定位参数8.2车轮外倾角8.3主销后倾角8.4主销内倾角8.5主销偏移距8.6前束8.7车轮定位参数的变化 9汽车操纵稳定性及其评价指标9.1不足转向度的定义9.2引起车辆不足转向的原因9.3线性假设9.4线性三自由度车辆操纵性模型及模型参数9.4.1车身侧倾的影响9.4.2轮胎力的影响9.4.3轮胎回正力矩的影响9.4.4车辆重量分布和轮胎侧偏刚度的影响9.4.5刚体车身回正力矩转向9.4.6侧倾角刚度的测量9.4.7制动转向9.5不足转向度k的计算9.5.1前桥转向柔度df的分析9.5.2后桥转向柔度dr的分析9.5.3车辆不足转向影响的叠加9.6汽车对前轮转角阶跃输入的响应和常用操纵稳定性评价指标9.7不足转向度k、前桥转向柔度df和后桥转向柔度dr对汽车瞬态响应的影响9.8轿车动力学参数的统计结果9.8.1质量和惯量特性9.8.2悬架的k特性和c特性参数9.8.3汽车操纵稳定性指标的统计范围 10悬架的侧倾中心、轮距变化和侧倾角刚度10.1悬架的侧倾中心与车身的侧倾轴线10.2独立悬架的侧倾中心与轮距变化10.3独立悬架的侧倾角刚度10.3.1单横臂式独立悬架的侧倾角刚度10.3.2双横臂式独立悬架的侧倾角刚度10.3.3麦克弗森式(滑柱摆臂式)独立悬架的侧倾角刚度10.4非独立悬架的侧倾中心与侧倾角刚度10.4.1纵置钢板弹簧非独立悬架的侧倾中心r及其侧倾角刚度10.4.2其他一些非独立悬架的侧倾中心10.5拖臂扭转梁式悬架的侧倾中心10.6车身侧倾轴线的确定10.7侧倾角刚度在汽车前、后桥上的分配及其对汽车操纵稳定性的影响10.8横向稳定杆的设计 11车轮外倾角和主销内倾角的变化特性11.1车轮外倾角的变化特性11.1.1车轮外倾角与汽车操纵稳定性11.1.2车轮外倾角的运动学变化11.1.3侧向力引起的车轮外倾角变化11.2主销内倾角、主销偏移距与车轮外倾角11.2.1主销内倾角和地面垂直支承力引起的主销回正力矩11.2.2主销内倾角、主销偏移距与制动力引起的主销力矩 12车轮前束的变化特性12.1前束角的设定及偏航角的定义12.2利用作图法进行转向杆系与悬架的匹配设计——前束角变化特性的控制12.2.1在前悬架是纵置钢板弹簧的汽车中转向纵拉杆的布置12.2.2在采用双横臂式前悬架的汽车中的转向杆系布置12.2.3在采用麦克弗森式前悬架的汽车中的转向杆系的布置12.3前束角随着前轮上、下跳动的变化特性曲线12.4车轮前、后运动时前束角的变化及其控制12.5车身侧倾引起的车轮前束角变化12.6侧向力引起的车轮前束角变化12.7轮胎回正力矩引起的车轮前束角变化12.8驱动对车轮前束角变化的影响 13主销纵向偏移距和主销后倾角的变化特性13.1主销后倾角及其公差13.2主销后倾角、主销纵向偏移距和轮胎侧向拖距13.3主销后倾角与汽车直线行驶稳定性13.4汽车转向行驶时的前轴回正力矩分析13.5前轮转向角所引起的主销内倾角、车轮外倾角和主销后倾角的变化特性13.6车轮跳动引起的主销后倾角的变化13.7转向角输入所引起的车身高度、车身侧倾角的变化 14悬架的抗制动点头和抗加速仰头性能分析14.1悬架的抗制动点头性能分析14.2悬架的抗加速仰头性能分析 15悬架受力分析与强度计算15.1双横臂式独立悬架的受力分析15.1.1车轮上只有垂直力fv作用15.1.2车轮仅受到侧向力fl作用15.1.3车轮上仅受制动力fb作用15.1.4车轮上仅受驱动力fa作用15.2麦克弗森式独立悬架的受力分析15.2.1车轮上只有垂直力fv作用15.2.2车轮仅受到侧向力fl作用15.2.3车轮上仅受纵向力fa作用15.2.4车轮上仅受制动力fb作用15.3卡车平衡悬架的受力分析15.3.1车轮上仅作用有垂直力时的卡车平衡悬架受力分析15.3.2车轮反跳时平衡悬架的受力分析15.3.3车轮上仅承受侧向力的平衡悬架受力分析15.3.4车轮上仅承受驱动力的平衡悬架受力分析15.3.5车轮上仅承受制动力的平衡悬架受力分析 16双横臂式独立悬架和整体式转向系统匹配设计的三维运动学分析方法16.1双横臂式独立悬架和整体式转向系统的刚体运动学模型16.2需要输入的数据16.3确定在悬架和转向系统处于设计位置的参数16.4在车轮跳动过程中悬架和转向杆系的刚体运动学分析16.5转向时前轴内轮转角λi、外轮转角λo的计算16.5.1车轮处于直线行驶位置时的有关参数计算16.5.2汽车转向时前轴内轮转角λi、外轮转角λo的计算16.6汽车直线行驶的车轮跳动干涉转角λb、轮距变化、主销后倾角变化和主销内倾角变化的计算16.7转向连杆位置的优化设计 17麦克弗森式独立悬架和齿轮齿条式转向系统的匹配设计17.1麦克弗森式独立悬架和齿轮齿条式转向系统的刚体运动学模型17.2需要输入的数据17.3悬架和转向系统处于设计位置时的参数计算17.4悬架压缩、伸张时悬架和转向系统的坐标转换矩阵17.5转向时前轴内、外轮转角关系、转向系统角传动比的计算17.6悬架压缩、伸张所引起的车轮干涉转角17.7转向连杆位置的优化设计 18纵置钢板弹簧整体车桥和整体式转向系统匹配设计的三维运动学分析方法18.1纵置钢板弹簧整体车桥和整体式转向系统的刚体运动学模型18.2需要输入的数据18.3确定在悬架和转向系统处于设计位置的参数18.4转向时前轴内轮转角λi、外轮转角λo和转向传动机构角传动比的计算18.5汽车直线行驶时车轮跳动干涉转角λb的计算18.6转向连杆系统的优化设计18.6.1优化变量18.6.2优化目标函数 19多轴汽车转向系统设计19.1三轴汽车双前桥转向19.1.1三轴汽车双前桥转向的理想内、外轮转角关系19.1.2三轴卡车双前桥转向机构及其运动学分析步骤19.1.3双前桥转向的三轴卡车的前2桥内、外轮转角分析的坐标系19.1.4双前桥转向机构的三轴卡车的前2桥内、外轮转角计算19.2三轴汽车单前桥转向19.3四轴汽车双前桥转向 20线性三自由度车辆操纵性模型的建立20.1线性假设20.2线性三自由度车辆操纵性模型及模型参数20.3车辆模型的惯性分析20.4模型的尺寸分析20.5线性三自由度车辆操纵性模型的公式推导20.5.1基本公式的推导20.5.2前轴车轮垂直载荷的变化分析20.5.3后轴车轮垂直载荷的变化分析20.5.4对整车绕z轴的合力矩20.5.5对悬上质量绕侧倾轴线的合力矩20.5.6线性三自由度车辆操纵性模型的动力学方程20.5.7线性三自由度车辆操纵性模型动力学方程的求解20.6理想的前轮内、外轮转角关系随着车速的变化特性20.7汽车动力学分析软件20.7.1adams/car的子系统模板建立器20.7.2adams/car的标准接口 21汽车的中心操纵性试验及其模拟21.1中心操纵性试验及其目的21.2中心操纵性试验方法21.3中心操纵性试验的数据处理21.3.1转向盘转角侧向加速度特性21.3.2转向盘转矩侧向加速度特性21.3.3转向盘转矩转向盘转角曲线21.3.4转向功梯度侧向加速度特性曲线21.4多种汽车中心操纵性试验结果及其统计分析21.4.1汽车中心操纵性试验结果的统计分析21.4.2试验车的重量及其分布21.4.3转向盘转角侧向加速度特性曲线相关的评价参数21.4.4转向盘转矩侧向加速度特性曲线相关的评价参数21.4.5转向盘转矩转向盘转角特性曲线相关的评价参数21.4.6转向功梯度侧向加速度特性曲线相关的评价参数21.4.7一些典型轿车的中心操纵性试验评价参数21.5汽车转向系统的性能评价试验21.5.1期望的转向系统性能21.5.2可变转向力转向系统的作用21.6汽车的中心操纵性模拟21.6.1汽车中心操纵性模拟的模型21.6.2汽车的线性三自由度操纵性模型21.6.3汽车的转向系统模型21.6.4汽车转向系统参数变化对中心操纵性的影响21.7转向中间传动轴的设计问题21.7.1单个十字轴式万向节的运动学特性21.7.2双十字轴万向节的应用21.7.3有利于汽车中心操纵性的转向中间传动轴设计 参考文献