RCVD第17章悬架几何笔记.docx

RCVD第17章 悬架几何 “功能决定形式” Louis Sullivan介绍设计赛车或量产车的悬架系统需要很多方面的知识。本章只会讨论其中的一些---悬架运动学或“几何”的研究。本章并不讨论零部件在承受载荷时的变形，23章讨论这些变形。我们讨论悬架几何，这是关于簧下质量与簧载质量的连接方式。这些连接不仅决定了它们相对运动的轨迹，也控制着它们之间传递的力。任何几何都是按照实际车辆的需求设计的，所以并不存在最佳的悬架几何。17.1自由度和运动轨迹对于独立悬架，无论前后悬架，控制臂的组装都是为了控制车轮相对车身只有一条固定的轨迹，这条轨迹会使车轮上下跳动时有camber gain，caster change，和toe change。用工程术语说，车轮相对车身有一条固定的运动轨迹。车轮不能有相对这条轨迹向前或向后的运动。 空间中运动的物体都有6自由度，分别是XYZ三个方向的位移和绕XYZ轴旋转，因为悬架只允许车轮有一条固定的轨迹，所以悬架对车轮有5自由度限制。当现实世界中，悬架的零部件都不是完美的，它们会变形。因此，对独立悬架几何的研究就是如何限制转向节5个方向的运动。5自由度限制就需要5个link17.2瞬心定义悬架几何决定的瞬心的位置，也控制了当悬架运动时，瞬心运动的方向和速度。悬架几何正视图可以看出camber改变率，侧倾中心的一部分信息，scrub motion，和决定转向特性的数据，侧视几何图可以看到车轮的前后运动anti-lift，anti-dive/squat信息，和主销后倾角改变率。瞬轴把正视几何和侧视几何的瞬心连接在一起，就可以得出瞬轴。独立悬架只有一根瞬轴，因为它们有5自由度限制；当然，瞬轴会随着ride height的改变而改变，后轴有两根瞬轴，一根是平行bump。左右轮同时上下运动。另一根是侧倾，它们也随着ride height的改变而改变。无论什么时候，我们研究悬架的时候，我们就需要找出瞬心或瞬轴。本章剩下的部分就是介绍找出各种前悬和后悬的瞬心和瞬轴的方法，也讨论它们的可调性。17.3独立悬架所有独立悬架都有两个瞬心，正视几何的瞬心和侧视几何的瞬心。侧视几何的瞬心控制前后加速度的力和运动因素。正视几何的瞬心控制横向加速度的力和运动因素。正视摇臂几何正视摇臂FVSA瞬心位置控制侧倾中心高度RCH，倾角改变率，和轮胎横向scrub。瞬心可以在两车轮中间，也可以在两车轮以外。IC可以高于地面，也可以低于地面，这个由设计者对性能要求而定。侧倾中心高度RCH侧倾中心的定义侧倾中心为车辆簧载质量的相对地面的侧倾中心、RC不一定在车的中心线，特别是左右不对称的悬架设计，当车辆侧倾时，侧倾中心也不在车中心位置。RC的位置由瞬心高度在地面以下还是地面以上，瞬心相对车轮的距离，瞬心在两侧车轮接地面以内还是在其外决定。侧倾中心是簧载质量和簧下质量的力偶点。当赛车过弯时，作用于重心的向心力由轮胎提供。CG上的横向力可以转到侧倾中心上。侧倾中心越高，绕RC的侧倾力矩就越小。RC高度越低，侧倾力矩越大。你也会注意到，RC越高，作用于RC的横向力高于地面。这个横向力×RC离地高度可以称为nonrolling overturning moment。所以RC高度为侧倾和非侧倾力矩影响的平衡，取舍。（18章有这些效应的另一种解释）然而，影响最佳RCH设定的还有horizontal-vertical1coupling effect。如果侧倾中心在地面以上，轮胎产生的横向力高于对IC产生一个力矩。这个力矩把轮胎往下压，并把簧载质量往上抬；这种效应叫做Jacking（如图17.8a）。如果RC在地面以下（SLA悬架可能会有），这个力就把簧载质量往下压。在这两种情况中，簧载质量都会因为横向力产生竖直方向的位移或形变！这种情况在装有swing axle后悬的老式车，如Formula Vee最明显。也有另一种方式去分析这种情况，如图17.8b。这里接地面的总力画在它在IC的作用点上，也有横向和竖直方向的分力；这种情况下，竖直方向的分力会抬起簧载质量。camber改变率侧倾中心有FVSA长度和高度决定，而倾角改变率由FVSA长度决定。如图17.9。如果你用一根单独的连接取代控制臂，这个连接把转向节和IC连接起来，camber改变的量就表达为每英寸ride行程对应的camber改变的度数单位为注意：这与静态的车轮定位角不同。FVSA的改变率记住瞬心会随着悬架运动而改变位置。瞬心改变的速度由正视和侧视几何控制臂长度的绝对和相对长度决定。当车轮上下运动时，可以用Camber曲线来表达camber变化的多少，即使不改变，可