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【技研】麥弗遜懸架減振器側(cè)向力的分析與減少方法

2019-04-02 18:55:38·  來源：汽車技研  作者：Derek  
　
麥弗遜懸架減振器側(cè)向力的分析與減少方法麥弗遜懸架因成本低和占空間小的優(yōu)點，目前大量運用于中低端車型。此類懸架中減振器活塞桿不僅承受垂向載荷，同時還承受
麥弗遜懸架減振器側(cè)向力的分析與減少方法
 
麥弗遜懸架因成本低和占空間小的優(yōu)點，目前大量運用于中低端車型。此類懸架中減振器活塞桿不僅承受垂向載荷，同時還承受側(cè)向載荷，所以對活塞桿、閥系的耐久和強度有更高的要求。那么，如何減少減振器所受的側(cè)向力成為了使用麥弗遜懸架必須克服的課題。今天，小編就和大家一起了解下麥弗遜懸架減振器側(cè)向力產(chǎn)生的原因和減少的方法。
 
一．麥弗遜懸架介紹
 
1.1結(jié)構(gòu)特點：
 （1）無上擺臂，增加平面軸承為轉(zhuǎn)向提供自由度；
 （2）減振器與螺旋彈簧一起集成安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上。
圖一
1.2優(yōu)點：
（1）重量較輕，成本較低。
（2）比雙橫臂式懸架節(jié)?。M向）空間，適用于動力橫置（前輪驅(qū)動）車輛。
（3）能提供足夠的彈簧和減振器行程。
1.3缺點：
（1）因要保證一定的主銷內(nèi)傾和外傾，減振器傾斜角度較大，承受側(cè)向力大，對活塞桿和閥系耐久要求高；
（2）側(cè)向剛度小，整車側(cè)向防干擾能力降低；
（3）輪胎尺寸受限，垂向布置空間較困難，可能影響車前上方造型。
（4）因滑柱受力較大，滑柱上端在車體安裝點結(jié)構(gòu)需特別加強隔振隔音要求。
（5）對車輪自由度控制不夠精確，尤其是繞擺臂軸旋轉(zhuǎn)。
 
二．減振器側(cè)向力產(chǎn)生的原因
以減振器帶車輪總為整體受力對象，做出受力圖，如下：
圖二
中，F(xiàn)A:A點的反作用力，作用點為E；
      W：地面對輪胎的作用力，作用點為B（除去簧下質(zhì)量）；
      FC：下擺臂的作用力，作用點為C。
對于以上減振器帶車路總成，在任何時刻必須滿足兩個平衡：
1、三個力的平衡：
圖三
2、在這個整體上任意一點，這三個力產(chǎn)生的力矩必須平衡。
如果在C點，A點的FA和E點的W產(chǎn)生的力矩必須平衡，而E點產(chǎn)生的力矩M=W×e。
以減振器本身為受力對象，做出受力圖，如下：
圖四
 由于受到力矩M的作用，在密封圈處產(chǎn)生了F1，活塞處產(chǎn)生了F2兩個力。
3、由于麥弗遜減振器安裝都有一定的角度，所以FA可以分解成減振器軸向方向FAy和垂直減振器軸向的FAx。
則F1、F2、FAx三個力即為減振器收到的側(cè)向力。

三．減振器側(cè)向力減少的方法
1、減小a：如圖一所示，當a減小時，F(xiàn)1和F2也隨之減小，在密封圈和活塞上的摩擦力（F1μ1+F2μ2）也相應地減小。反之，當a增大時，隨著F1和F2的增大，摩擦力也增大，減振器發(fā)熱，加快失效。這種失效包括阻尼力減小和漏油。 現(xiàn)在很多車型都是通過減小a來提高減振器抗側(cè)傾能力。
2、螺旋彈簧相對減振器的中心偏移，并傾斜一定角度：也即下圖中FA的作用點偏移δ，使螺旋彈簧盡量分擔多的作用力。
這種方式安裝螺旋彈簧，使得螺旋彈簧的中心線和路面的作用線一致，通過減小e的大小，來減小地面作用力產(chǎn)生的力矩，從而減小減振器側(cè)向力。
但是，在車輛的整個運動過程中，我們不可能完全消除減振器的側(cè)向力，只能減小。同時減振器本身具有一定抗側(cè)向力的能力，我們在設(shè)計時盡量通過改變結(jié)構(gòu)和幾何關(guān)系來減小減振器側(cè)向力。

四．麥弗遜懸架的側(cè)向力優(yōu)化的實例
如下圖所示，為凱迪拉克XTS前懸架，其增加了減振器下叉臂，下叉臂連接了下擺臂和減振器，使得a變小，減振器不再單獨承受車輪傳來的側(cè)向力，從而使整個懸掛系統(tǒng)擁有更好的側(cè)向支撐能力。
 
 
 
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