10懸掛

10.1懸架幾何

一輛汽車的穩定性和有效的操縱取決於設計師選擇的最佳轉向和懸掛幾何形狀，特別是包括車輪外傾角，腳輪和主銷內傾．對於懸掛部件來說，在整個使用壽命內保持這些設置是至關重要的。

不幸的是，懸掛係統的旋轉和旋轉接頭都受到磨損和損壞，因此必須定期檢查。通過對懸架幾何結構及其測量原理的理解，可以診斷和糾正轉向和懸架故障。將考慮到懸架施工和設計的術語和基本原理。

大家懸架術語

旋轉接頭或主銷這些是方向盤短軸樞轉的點。ob体育赛事

樞軸中心轉動球鉸軸或關節處的點大王銷軸項目和交叉的地麵。

這是輪胎與地麵接觸時被壓平的頂部區域。

聯絡中心這是輪胎接觸片的中心點，它與地麵接觸。

這是兩個方向盤聯絡中心之間的橫向距離。

10.1.2車輪外傾角(圖10.1和10.2)車輪外傾角是車輪相對於垂直方向的側向傾斜(圖10.1)。當車輪的頂部傾向身體的弧度被說成是負的，相反，一個向外傾斜的車輪有積極的弧度。

車輪最初是正麵彎曲的，以保持車輪垂直於早期高度彎曲的道路(圖10.2)，這樣的形狀是為了便於雨水的排水。有了現代的地下排水係統，道路的拱度已經大大減少甚至消除，因此車輪的拱度已經減少到大約%到1%度。

弧形車輪的旋轉軸，如果向外投影，將相交於一個圓錐的頂點，如果車輪被允許自由滾動一圈。然後車輪本身類似於一個錐形的挫折(圖10.1)。弧麵車輪(錐體的頂盤)自由滾動時所走的路徑是圍繞頂點的一個圓。ob体育赛事因此，當車輛向前移動時，兩個前輪將傾向於轉向相反的方向。在實踐中，履帶杆和球關節因此被預先加載，因為當車輛在運動時，它們抑製車輪從彼此旋轉。如果兩個輪子有相似的弧度角，他們的外拉力對軌道杆將是相等的，因此平衡。如果一個輪子比另一個稍微大一點，可能是由於獨立懸架的車身滾動或由於不對中，方向盤將傾向於漂移或拉到一邊，當車輛被操縱在正前方位置。

圖10.1車輪弧度幾何

圖10.2道路彎度

向彎曲軌道或彎道的半徑傾斜的負弧度車輪會增加車輪的弧度壟斷力量並在給定條件下減小輪胎接觸片滑移角轉彎力與車輪在直立位置滾動相比。相反，與垂直於地麵滾動的車輪相比，正弧度的車輪偏離旋轉中心會降低其轉彎力，並增加輪胎滑移角。

提供少量的轉向不足，前輪通常會產生比後輪更大的滑移角，方法是在前輪上引入正車輪弧度，並保持後輪幾乎垂直於地麵。

當兩個前輪都有正弧度轉彎時，內輪和外輪相對於轉彎的旋轉中心會分別向內和向外傾斜。同時，車身滾動將重量從內輪轉移到外輪。因此，內輪會比外輪產生更少的滑移角，因為它提供了一個內向的傾斜，更有效的輪胎抓地力，更少的垂直負載比不那麼有效的外傾輪胎，支持更大比例的車輛重量。前弧度的輪胎會比直立的後輪產生更多的滑移角，這導致車輛有轉向不足的轉彎傾向。

轉向的正弧麵車輪比無弧麵車輪發展稍微更多的滑移角。當遇到突然的側風或不規則的路麵起伏時，輪胎不會立即偏離轉向的路徑，從而實現了更穩定的轉向。

隨著一些汽車采用更寬的輪胎作為標準，車輪外傾必須保持在最低限度，以避免輪胎過度的邊緣磨損，除非懸架的設計是為了應對新一代低輪廓寬胎麵寬輪胎。

10.1.3旋轉或主銷傾斜

旋轉銷或主銷傾斜是橫向向內傾斜(傾斜)從頂部之間的上和下旋轉球接頭或主銷垂直(圖10.3)。如果旋轉球或銷軸垂直於地麵，其在地麵上的接觸中心將偏移到輪胎接觸片的中心(圖10.4)。樞軸中心與接觸片中心之間的偏移量等於滾輪轉動樞軸時所沿的半圓路徑的半徑(稱為磨屑半徑)。ob体育赛事當轉向時，偏移擦洗產生的扭矩T是由偏移半徑r和相反方向的水平地麵反作用力F(即T = Fr (Nm))的乘積產生的。一個大的樞軸到車輪接觸中心偏移需要一個大的輸入扭矩，以克服反地麵反應，因此轉向往往是沉重的。無偏置(零偏置半徑)(圖10.5)可以防止胎麵滾動，並在方向盤轉向時導致胎麵磨砂，這樣在低速時，方向盤也會有很大的響應。對於標準尺寸的輪胎，通常會將輪軸和接觸輪中心偏移到胎麵寬度的10-25%左右。這一微小的偏移允許樞軸保持在接觸麵內，從而使滾動運動仍然發生，當車輪被樞軸轉動時，輪胎磨損和蠕變(滑移)被減到最小。另一個

圖10.3旋轉(王)銷釘傾角

圖10.4旋轉(王)銷垂直軸偏移

圖10.5碟形車輪中心點轉向

圖10.4旋轉(王)銷垂直軸偏移

圖10.5大支點對接觸中心偏移的碟形車輪中心點轉向效應是當其中一個車輪撞到道路上的凹凸不平的障礙物時;瞬間會產生一個巨大的反向扭轉力，這個力會以一種抽搐的方式傳遞回駕駛員的方向盤上。

為了減少甚至消除樞軸對輪轂中心的偏移，整個短軸、輪轂軸承總成和盤或鼓必須定位在輪輞的中心區域內，並延伸，因此凸出，超出輪輞法蘭(圖10.5)。這種類型的碟形輪安排被稱為中心點轉向，因為樞軸中心和接觸貼片中心都重合在輪的中間。

的替代和現實的方式減少印跡中心抵消主是橫向坡度的軸線旋轉關節,這樣整個輪轂總成和閥瓣或鼓輪內定位,隻有上部回轉接頭可能伸出外輪緣。

旋轉銷軸傾斜的結果是，當車輪組件相對於正前方的直線位置圍繞樞軸點旋轉時，短軸軸在水平麵上呈比例下降(圖10.6(a和b))。ob体育赛事由於車輪已經被支撐在地麵上，相反的情況就會發生，即支撐車體的上下橫臂或軸梁都輕微抬起。這種不穩定的狀態產生了一個向下的車輛重量組件，這往往會使轉向的兩個車輪組件回到一個更穩定的直行位置。換句話說，樞軸傾斜產生一個自中心的行動，這是獨立於車輛的速度或牽引力，但依賴於重量集中在旋轉關節和他們的傾斜。一個非常大的旋轉球或銷傾角產生一個過度強大的自定心效應，往往會反衝旋轉，因此旋轉球或銷傾角通常設置在5到15°之間。一個典型且流行的值是8或12度。

彎曲和旋轉關節傾角的組合被稱為夾角和這兩個軸在地麵上的一個點的交點將這種幾何形狀分類為中心點轉向(圖10.7)。在實踐中，這些中心線投射通過球接頭或銷和通過車輪的中心，以滿足在地下水平的某一點。因此，在地麵上的投影線之間存在偏移，這產生了一個小扭轉運動時，車輪被操縱。因此，車輪傾向於滾動圓周路徑與偏移為其半徑，而不是扭轉其旋轉中心與連續滑移ob体育赛事的行動，這發生在沒有偏移與中心點轉向幾何。

10.1.4 Castor角(無花果10.8和10.9)的傾斜旋轉球關節軸或首尾大王銷軸的方向,這樣輪胎接觸中心是虛構的主中心的後麵或前麵生產到地上,被稱為Castor角(圖10.8 (b和c)。當車輪接觸中心落在樞軸點後麵時，即建立了正的腳輪角

圖10.6(a和b)旋轉和主銷傾角自校直趨勢

圖10.7外傾角和旋轉銷傾角中心點轉向

地麵(圖10.8(b))。如果車輪接觸中心與樞軸在地麵相交，則存在負腳輪角(圖10.8(c))。

如果樞軸中心與車輪接觸貼片中心重合，則腳輪為零(圖10.8(a))。在這些條件下，當車輛沿直線行駛時，操縱的車輪會變得不穩定，因為它們傾向於左右擺動。

後輪驅動車輛的前輪轉向樞軸向後傾斜，以產生正腳輪(圖10.9(A))。由於車輛從後方推進(前輪由後輪傳遞的驅動推力推動)，前輪繞樞軸擺動，直到輪胎接觸中心的軌跡直接在後方。這個動作的發生是因為前輪胎在路上的拖曳力導致兩個輪胎都移動，直到它們處於一個不存在失平衡力的位置，也就是說，直接定位在樞軸轉軸或銷軸的後麵。

對於前輪驅動車輛，情況就不同了，因為驅動扭矩是通過操縱的前輪傳遞的(圖10.9(b))。通過將樞軸向前傾斜，產生負腳輪，而不是由後輪驅動推力推動樞軸，現在的牽引力通過前輪傳遞，從而使樞軸向前拉。由於車輛的滾動阻力通過後輪作用，阻止任何向前運動，旋轉球或銷安裝到接觸貼片中心的後方。

圖10.9(a和b)中可以看到，當轉向部分開啟一個鎖時，腳輪角度的影響。小道或鉛主中心和印跡中心之間的距離作為引導車輪旋轉轉身回來,Fd的前進動力和相等但相反地反應FR仍然平行但現在距離x所抵消,因此幾(扭轉運動)M級生成M =外彙,其中F = Fd = Fr。當車輛處於運動狀態時，力偶M將通過消除偏移量x而不斷地試圖將自身降至零。換句話說，驅動力和反作用力Fd和Fr都為

圖10.8腳輪角度轉向幾何圖形

(a)後輪驅動腳輪(b)前輪驅動腳輪轉角自校正力矩效應角度自校正力矩效應

圖10.9(a、b)方向盤轉動到一個鎖位時，轉向輪的腳輪自動矯直趨勢與車輪滾動趨於一致的時間圖。因此，拖尾或前導偏置x會對操縱的車輪產生一種自扶正效果。車輪被操縱的角度越大，樞軸中心與貼片中心偏移量x的接觸就越大，腳輪的自定心作用也就越大。當轉向從直線位置轉向後，趨向於使轉向變直的自動調整動作會隨著車輪牽引力和車速的增加而增加。

10.1.5旋轉接頭正、負偏移(圖10.10-10.15)

當其中一個前輪在製動過程中滑移時，運動質量的慣性將傾向於使車輛在有效輪附近搖擺，從而導致減速，因為ob体育赛事

圖10.10旋轉銷傾角正偏移

有非常小的反阻力，從車輪對側(圖10.12)。

如果旋轉球接頭的偏移在輪胎接觸貼片的內側，則旋轉傾角稱為正偏移(圖10.10)。當車輪製動時，車輛的正偏置距離和慣性力產生旋轉運動，使車輪在前方繞接觸貼片中心向外旋轉(圖10.10)。ob体育赛事當越位(右)輪進入濕滑路段時，由於良好製動輪的減速作用，車輛不僅會向左轉彎，而且近側(左)輪也會向左轉彎(圖10.13)。因此，如果右輪打滑，而不是繼續平穩地向前行駛，正偏置會加重車輛自然轉向左側的趨勢。

將旋轉球接頭的傾斜中心線與接觸片中心外側的地麵相交會產生所謂的負偏移(圖10.11)。通過負偏移

圖10.11旋轉銷傾角負偏移

圖10.12單輪刹車時的方向穩定性

圖10.13方向穩定性當一個車輪在刹車時打滑時，正偏移

圖10.14當一個車輪在製動過程中打滑時，負偏移的方向穩定性

圖10.13方向穩定性,積極彌補當一個車輪打滑而被製動車輛的動力將會產生轉矩,使車輪旋轉向內在前麵的印跡中心(圖10.11),因為旋轉球關節和短軸總成被轉發和補丁中心ob体育赛事caused by the negative offset distance. The consequence of negative offset is that the effective braked wheel twists in the opposite direction to that to which the vehicle tends to veer (Fig. 10.14) and so counteracts the swerving tendency, enabling the vehicle to remain in a stable straight ahead direction.

在正偏置和負偏置布局下，打滑的車輪與初始轉向傾向的轉向方向相同，但由於其對輪胎地抓地力的貢獻不大，因此對方向穩定性的影響較小。

負偏置的效果對於分路製動係統是理想的，在這種情況下，如果一條製動線發生故障，對麵的前製動仍將正常工作(圖10.14)。由於車輪在相反方向(向內)的負偏移，汽車轉向製動車輪一側的趨勢部分得到了糾正，而不是汽車想要轉向的方向。

圖10.14當一個車輪在製動過程中打滑時，負偏移的方向穩定性

轉彎時，胎壁的側向變形會使輪轂中心與胎麵中心錯位，從而改變旋轉球接頭的傾角偏移。由於車身側傾，外前輪支撐著車身重量的增加，從而減少了正偏置(圖10.15(a))，而負偏置則變大(圖10.15(b))，從而使汽車在轉彎時更容易轉向。

10.1.6麥弗森支柱摩擦和彈簧偏移(圖10.16和10.17)麥弗森支柱在支柱滑動運動中存在粘性，特別是在支柱延長的輕載下，因為油缸杆軸承和阻尼活塞將更靠近。由於支柱的對齊取決於這兩個滑動構件，延長和減少他們的距離將增加側荷載在這些條件下。

減少內外滑動構件之間摩擦的問題主要通過兩種方法來解決:

當轉彎

當轉彎

旋轉銷傾角偏移改變

圖10.16同心螺旋彈簧和旋轉銷軸允許彎矩反應

圖10.17旋轉銷軸偏移的螺旋彈簧抵消了彎矩

圖10.16同心螺旋彈簧和旋轉銷軸允許彎矩反應

圖10.17旋轉銷軸偏移的螺旋彈簧抵消了彎矩

(a)利用一種稱為粘滯的條件，減少摩擦力，特別是在任何初始運動時。這是通過與浸漬聚四氟乙烯(PTFE)麵對軸承表麵實現的，這給摩擦對一個例外摩擦係數小．

(b)通過消除正常正前方行駛時支柱上的彎矩，盡管在轉彎情況下會有彎矩。

杆彎曲的趨勢是因為車輪是抵消的側向支撐,導致短軸作為懸臂的基礎支柱支持方向盤,結果支撐彎曲的曲線在高負載下擴展或(圖10.16)。

減小支撐杆彎矩的一種常用的簡單解決方法是使螺旋彈簧的軸線相對於旋轉關節軸線形成角度，使彈簧對車輛負載彎矩施加相反意義的彎矩(圖10.17)。在正常情況下，這種螺旋彈簧軸傾斜足以中和由傾斜的支柱和短軸偏移引起的彎矩，但涉及的力量，而轉彎產生更大的彎矩，僅由支柱剛度吸收。

繼續閱讀:102懸掛滾轉中心

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