转向轮跳动
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汽车传动轴,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),过点作平行于车架的线段与B点的运动轨迹交于三点,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,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,其最短长度为中较短的一个。汽车空载时的传动轴位置和夹角可用类似的方法求得。