运动校核

转向轮跳动图 目前，国内的载货汽车大多数采用非独立悬架的结构，应对其进行运动校核。采用非独立悬架的前桥(轴)相对于车架、车身上下跳动，其跳动受悬架和纵拉杆的限制。而且在车桥(轴)和车架之间均装有缓冲块，对车桥(轴)的跳动进行限制。在进行运动校核时，首先要确定前桥的跳动极限位置，一侧车轮在平地上或过坑而暂时悬空，而另一侧车轮遇到路面凸起，使前轴倾斜。但是在具体作法上，目前不统—。有的以一侧车轮上跳到钢板弹簧盖板与车架下翼面接触(即铁碰铁)时的位置作为最高位置。此时假设缓冲块已丢失；有的假定橡胶缓冲块被压缩 或 为车轮上跳的最高位置。上述第一种情况最保险，但要求较大的运动空间，这种画法比较适合于使用条件很差的军用越野车。第二种情况要求的运动空间比较合理。这种画法在国内比较常用，按此种方法校核的运动空间仍然过大。这是由于所假定的缓冲块压紧量与实际行驶中可能达到的最大压缩量有误差。另外，当汽车一侧车轮低速越过较大的凸起时，车架前部有可能发生扭转变形。此时轮罩也会随之上移而产生退让作用。所以，最好是根据同类型汽车在坑洼不平的坏路上实测的车轮相对车架向上和向下跳动的最大跳动量来确定前轴相对于车架的最大倾斜角。在缺乏试验数据的情况可以采用上述的第二种方法。 当前轴的最大倾斜角(最大斜跳位置)确定后，就可以作一下前轮跳动图。通过跳动图可以校核轮胎与翼子板的关系、对新开发的车型设计翼子板，可以对转向轮与纵拉杆进行校核；另外还可以校核前轮的减振器是否满足车轮上下跳动的要求，并对前轴(桥)、横拉杆和油底壳的关系进行校核。 平头驾驶室结构的车型，发动机的油底壳一般布置在前轴上方，前轴、横拉杆和油底壳也有相对运动。一般情况下，非独立悬架的轻型车前桥的动行程，即前桥满载位置到缓冲块压缩 时为80左右，那么静止满载时前轴、横拉杆和油底壳的间隙应不小于90。 按下列方法步骤绘制前轮跳动图: ①画出汽车满载静止时车架、前轴钢板弹簧、轮胎等有关部件的三个视图； ②根据车轮内外最大转角，作出满载状态的外轮廓线，然后投影到侧视图上； ③确定前轴斜跳的回转中心为 点，该点是处在左、右钢板弹簧主体厚度中点的联线上，且与汽车对称中点线偏离一个距离(偏向压得较紧的弹簧一侧)。根据第一汽车集团公司CAl0B汽车试验结果，偏距为前钢板弹簧中心距的15％。然而其比例关系不一定适合每个车型，在缺乏试验数据的情况下，可近似地把汽车对称中心和板簧主片厚度中心联线的交点作为跳动中心。以 为圆心，以 点到前轴中心线的垂直距离为半径画个圆弧，按确定的前轴对车架的侧角 做一直线(D线)与该圆弧相切。则此切线为斜跳后的前轴中心线。在这条线上的上面画出上跳后轮胎形状，并将外轮廓线投影到其余视图上。 选取不同断面，用上述方法作图，就可以得到较完整的车轮跳动图。有了跳动图，就可以判断转向轮与相邻的零部件是否会发生干涉，从而更好地确定它们的位置和形状。另外还要考虑必要的间隙(如胎面需装防滑链等)。 独立悬架转向轮的上跳的最高位置可按一侧车轮上跳压缩缓冲块到 的位置。目前，国外一些汽车厂家在大量试验的基础上，提出了一种较为合理的更接近实际使用工况的校核方法。如德国大众汽车公司的校核方法规定车轮的转角不同，其跳动高度也不同。汽车直线行驶时由于车速较高，路面对车轮的冲击力也较大，规定此时跳动高度也最大。当汽车转弯行驶时，由于车速较低，路面对车轮的冲击力也较小，规定此时的跳动高度小一些。到极限转角时，跳动高度为最小。 采用作图的方法进行校核。为了简化作图时不考虑主销内倾和后倾，即假定主销垂直于地面。作图时首先画出俯视图,即画出转向轮绕主销中心O点向左和向右转的极限位置。分别在不同的截面画出车轮的外包络线，然后使车轮上跳，即可得到车轮既转又跳的外包络线。因此可近似认为车轮上跳为一种平动。这种方法较简单，但不准确。我们可以借助于计算机等先进的手段，建立轮胎的函数关系，轮胎跳动高度与转角的关系及轮胎的参数方程。编写程序即可以得到轮胎又跳动、又转动的外包络线。 6.2 传动轴跳动图 目的：(1)确定传动轴上下跳动的极限位置及最大摆角；(2)确定空载时万向节传动的夹角；(3)确定传动轴长度的变化量(伸缩量)，设计时应保证传动轴长度最大时花键与轴不致脱开，而在长度小时不致顶死；(4)校核后轮和车箱横梁和车箱地板的间隙。 图6.1采用非独立悬架时转向轮跳动图 图6.2 采用独立悬架时的转向轮跳动图 画法：随悬架型式而异。现以货车上最常用的钢板弹簧悬架为例说明其画法. 首先，画出汽车满载时车架、后钢板弹簧、后桥壳和传动轴的位置，对于一端固定的对称的(或不对称程度不小10％的)钢板弹簧，可以足够准确认为：(1)弹簧主片中部与桥壳夹紧的一段及后桥壳在车轮上下跳动时作平移运动。(2)弹簧主片中点(主片厚度平均线的中点)A的轨迹为一圆弧，其圆心 点的位置在纵向与卷耳中心C相距 ( 为卷耳中心至前U型螺栓中心的距离)。在高度上与卷耳中心相距 ，由于后轮随着弹簧中部作平移运动，故后万向节中心B与主片中心A的联线也是作平移运动，因此，直线 可看成平行四边形机构上的一条边，作出这个平行四边形，即可求出了B点的回转中心 。为此，在图上画出A点的跳动中心 ，连接 A和AB两条直线，从B点作 A的平行线，从 点作AB的平行线，交于 点，此点即为所求的后万向节中心B的旋转中心。以 为圆心， B为半径画圆弧 ，此圆弧为B点的运动轨迹。过B点作车架的垂直线，在线上分别取BF等于挠度 ， 等于静挠度 ，以及 等于反跳挠度 (这相当于车轮遇坑下落到弹簧超过自由状态的情况)，过 、 和 点作平行于车架的线段与B点的运动轨迹交于 、 和 三点，这三点分别相应于悬架压紧(缓冲块被压紧)、自由和反跳三种状态下万向节中心的位置。连接 、 和 即得相应工况传动轴的位置。其中DE为传动轴上跳的极限位置， 和 相当于下跳的极限位置(视道路条件而定)，< 和< 为传动轴的最大摆角。此角度以不超过40 为宜(每边20 )，传动轴的最大长度等于 和 ，其最短长度为 和 中较短的一个。汽车空载时的传动轴位置和夹角可用类似的方法求得。 图6.3 汽车传动轴跳动图 6.3 汽车传动轴跳动图解计算法 传动轴跳动数学模型 传动轴前万向节中心D是固定的，而后万向节中心B点随后桥则与后钢板弹簧一起上下跳动。设任意位置时B点坐标为(Xi，Zi)，则由平面两点是直线方程公式可得： 它可改写成： 式中 —直线的斜率 而传动轴后万向节中心点(Xi，Zi)在传动轴上下跳动的任一位置，均满足圆O2的方程，即： 规定Zi的取值范围为: 在这样一段圆弧线上，可以取任意个点，即 ，于是得到任意位置时的传动轴轴线方程。由此便可建立传动轴跳动的数学模型： 式中， 有了数学模型，就可以把传动轴上下跳动任一位置的图形在计算机屏幕上显示出来，运用动画显示技术，就能模拟传动轴的跳动，达到运动校核的目的。 6.4 转向拉杆与悬架导向机构运动协调 目的：检查转向拉杆与悬架导向机构的运动是否协调，以及校核转向传动的零件在转向和悬架变形时是否会与其它零件相碰。 前悬架采用钢板弹簧的情况下，当前轮相对车身上、下振动时，转向节臂与纵拉杆相连的铰接点(球销中心 )一方面要随着前轮沿着弹簧主片所决定的轨迹运动，同时又要绕着纵拉杆另一端摆动。如果这两运动轨迹偏差较大，则会引起前轮摆振和反向冲击。因此，要求转向摇臂下端的 ，点尽量与转向节臂的球销中心 的摆动中心点 接近， 点位置取决于弹簧主片中点C的摆动中心 。根据试验研究，C点的轨迹近似于一段弧，其圆心的位置与弹簧固定端的卷耳中心相距 在高度上相距e/2，取图上 点(L1和L2为钢板弹簧前半段后半段的有效长度，e为卷耳内孔半径)，由于C点与 点在空间作同一运动，其联线 作平移运动，故找到了C点的摆动中心 后，即可按平行四边形机构原理，作平行四边形 C 找出 找出 点，由于 点是在弹簧固定端一侧，故现在国内所有厂家生产的轻型车(干头)的转向机构都布置在弹簧固定端附近。 图6.4悬架与转向的运动校核图 悬架与转向的运动校核步骤 以转向节臂球销中心 的摆动中心 为中心，以 为半径画出圆弧 ，再以转向器摇臂下端 为圆心， 为半径作圆弧 。过A点作主片卷耳联线的垂直线 ，并以 点向上截取距离为动挠度 的点，向下截以距离为静挠度 的点，通过这两点作垂直于 的直线与两个运动轨迹分别交于 和 四点， 和 为钢板弹簧与转向纵拉杆运动不协调所造成的轨迹偏差， 和 应尽量小一些，尤其在常遇到的跳动范围内应保证轮胎的弹性范围以内，如果偏差较大则应对转向器的位置，转向摇臂长度作适当修改，转向垂臂下端的 应尽量布置在 的运动中心 的附近。 当前轮采用独立悬架时，校核方法判断不同，此时应根据前悬架导向机构的结构特点，找出转向节臂铰接点的运动轨迹的瞬心，看它是否与分段式转向横拉杆的铰接点(断开点)相重合，则悬架的变形不会引起前轮转向。