特殊性能悬架机构在《汽车工程应用力学》中的应用

图4-88 半主动悬架

1.抗“点头”的前悬架导向机构

汽车制动时，在惯性力的作用下，由于存在前、后轴载荷转移，车身发生俯倾，即“点头”现象。“点头”引起了前悬架弹簧附加压缩变形Δf₁和后悬架伸张变形Δf₂，这样就使前弹簧上端受到一个来自车身的附加压力，其值为C₁Δf₁（C₁为前悬架刚度）；后悬架受到一个附加拉力，其值为C₂Δf₂（C₂为后悬架刚度）。如果单独取前轮及其悬架作为自由体来作为分析对象，并假设：弹簧上负荷转移可由车轮上载荷转移来代替；车轮惯性力矩和滚动阻力忽略不计；并认为O₁为前悬架瞬时纵向摆动中心，根据各动态力对O₁取矩，得

式中 d₁——前轮轴心至瞬心O₁的距离；

e₁——瞬心离地面高度；

ΔG——前轮载荷增量。

Δf₁反映了制动时车身“点头”的程度。对于同一辆汽车，其前悬架刚度越小，“点头”越明显；Δf₁还与制动力及其分配有关；更主要的是取决于瞬心的位置（e₁、d₁）。通常上、下横臂轴线间的夹角α取9°～12°，在减小“点头”程度的前提下，同时兼顾了不妨碍发动机的布局以及悬架传给车身的道路噪声和冲击尽可能小。

2.可控制前束的导向机构

图4-90所示的悬架结构实际上属于多连杆式独立悬架。多连杆式独立悬架是从A字形双横臂式演变而成，把A形臂分成两半就成了四连杆。(www.xing528.com)

图4-89 前悬架导向机构起抗制动点头作用示意图

图4-90 能改变车轮前束的独立悬架（俯视图）

（1）在转弯时 要知道，两轮（前轮）转向汽车（2WS）在转向时，两后轮为随动轮，它总是被前轮牵着走，这不免存在一定拖曳的成分，造成汽车在中、高速转弯时，车身的后部总是向外侧甩出一点，车身以稍稍横着一点的姿态作曲线行驶（见图4-90），从而增加了驾驶人在方向判断或操作上的困难，行驶的平顺性也受到影响。能不能在没有电控装置的情况下，通过悬架结构的改进，使后轮在转向时也产生一定的转向角来弥补以上的不足呢？双横臂式、多连杆式悬架的特制衬套就可以弥补。

汽车转弯时，侧向力均匀地作用在悬架的两支下横臂上，由于下横臂A的衬套比下横臂B的衬套更柔软，因此横臂A的位移较大，迫使内侧车轮前束减小、外侧车轮前束加大，其结果是使前、后车轮偏转的方向均与转弯方向相同。更重要的是：转弯时，外后轮前束加大和内后轮前束减小意味着后轴存在着小量的转向角——后轴左、右车轮存在着小量的转向角，用以配合前轮转向，这就大大地改善了汽车弯道行驶的平顺性；同时也有助于汽车不足转向量的增加，有利于操纵稳定性。这正和4WS的效果相一致。具有这种性能的多连杆式悬架大多用作轿车的后独立悬架。

（2）在制动时 独立悬架导向杆件在强制动力的作用下将发生变形，引起车轮绕主销或垂直于地面轴线的转动，使前束发生改变。如图4-91所示的A横臂和B横臂将发生绕各自衬套支点作圆弧运动，因A横臂比B横臂短，故移动量较大，迫使车轮偏向内侧，左、右车轮前束均增大，有利于方向的稳定。在驱动力作用时，因悬架的导向杆件变形较小，故车轮前束基本保持不变，汽车保持直线行张。

图4-91 独立悬架在地面纵向力作用下产生的变形转向角（俯视图）

a）急制动时车轮产生向内的变形转向 b）急起步、急加速时车轮前束不变