5.5 悬架导向杆的设计

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1、5.5悬架导向杆的设计在进行运动学与弹性运动学分析的情况下，可以确定导向杆长度及形状，下面主要介绍怎样进行断面与结构设计的问题。双剪切式连接适用于当悬架臂由“开放”式U－型横梁制成，而该横梁可能由一个盘式弹簧支撑的。然而配合元件，比如说车轮托架，必须包含一个能够用来安装铰链外衬套的孔，（在该例子中）而若它的轴线位于与冲模模具分模线FT相同方向上则是不利的。如果刚才提到的这条线通过孔的话，对表面进行磨削加工和采用何种方法加工出来的孔一样将被证实是非常必要的。如果车轮托架为铸造件的话，则当采用模芯铸造时可以省去一些机械加工工序。若连杆内部的末端制造方式与外部相同，那么

2、这将要求汽车车身或副车架要求安置一个其上包含有一个衬套的托架。托架上的孔可能也必须要进行必要的机加工，该孔的加工量甚至比车轮托架上的孔相对要少一些。这种连杆应把一根管子焊接在其内部末端处，以使一个底盘的侧面托架可带两个法兰盘。有助于我们在当装配件上有反复的额外的花销负担时，也许将其设计得尽可能简单是毫无意义的。图5.5.1开放式侧面结构在转矩下的弯曲变形及结构形式图5.5.1中的悬架臂通常要支撑一个附加载荷；由于悬架在空间上的运动，会使其在任意方向上都有可能产生一个角度偏移。在铰链的终点处的轴线上则会发生相互扭曲，导致在铰链节点出的锥形偏角。由此圆锥角引起的转动惯

3、量加于连杆上一个扭矩图5.5.1。有着“开放型”截面的连接可以抵抗一部分扭矩，并通过横截面的受扭产生抗扭力；铰链内衬套的接触面之间被制成具有一个相互反向的α（'）角的偏斜，图5.5.1a。这个偏斜加重了悬臂连接件与衬套之间的摩擦，这可能会造成微小的滑移以致会带来磨损腐蚀的危险或造成连接处的逐步松动。因此，象这样的开放式断面的连接最好是用一个带有封闭孔洞的结构，封闭式中空的结构具有较高的扭转刚度——至少应在没有铰链连接配合处安装成中空的。其它的可能性是为了通过在其中一个铰链的末端合成合适的球窝接头的来减轻杆件的扭矩。如果法兰盘在铰接处对于力F有着大小不同的抗力，同样

4、的问题在托架上也会产生。如图5.5.1b所示，图中右边的法兰盘要比左边的法兰盘长些，因此，它也就比左边的法兰盘受力的影响更加显著。这个情况导致了在衬套上的接触面或由角α引起的相互的扭曲变形。因此，为了确保每个法兰盘上的变形相同，恰当的设计或对其适当增大尺寸是必要的。在悬架臂上中空的断面只在那些没有附加接头的地方是可行的。因为开放式的截面结构与中空式的截面模量（系数）有很大的差异，这两种类型的连杆截面之间在一个瞬时区域都必须要承担牵引载荷的迅速变化。牵引力的峰值点特别是那些可能达到危及焊接接缝的牵引力值必须通过选择恰当的设计方法来避免。中空式断面和开放式断面的截面模

5、量（系数）W可由著名的Bredt公式来计算确定如图5.5.2中所示。在可数的例子中比较显示出，具有相同外部形状、相同体积或相同质量的中空式的断面轮廓的连杆与开放式的断面轮廓的连杆，它们的截面模量（系数）之比率大约可达30：1。如图5.5.2c中所示，从中空型到开放型的突然变化，将会导致焊缝处发生失效。渐减抛物线（P）的切口也是收效甚微的。图5.5.2中空式和开放式侧面的截面参数图5.5.3从中空断面到开放式断面的有利过渡更为有效且又不会花费很多的方法的是使从中空型断面轮廓到开放型断面轮廓作渐进的变化，如图5.5.3所示。在悬架臂的右端，悬臂的双剪式的铰链铰接上有两

6、个法兰盘与之相连；同时在其左端焊接一个管子用以与另外的铰接头相连。为消除连杆的扭曲变形，并且使右部摩擦式双剪切连杆的连接接头不受危害，通常把连杆设计成是由两个U字型（马蹄型）断面的薄板件焊接而成的中空横梁。在过渡区，其中的一个侧面是逐渐变反向的，这就使得其形成了近似于另一个侧面的形状，也就是所谓的“开放式”断面结构，尽管它具有双壁式的侧面。铸造件或锻造件并非是在任何情况下都可以被简单地认为是刚性的。如图5.5.4所示的锻造的刚性梁，第二块部件以两个确定距离的点与其相连接。如果该部件对弹性变形是敏感的（例如因为它若是齿轮罩），那么其上的连接部件就应服从于该部件。同样

7、地，这也适用于很多复杂连接的大型结构件。比如，用于操纵转向的齿轮齿条副罩壳，以及底盘结构。基于对广泛的温度变化范围对车辆使用的影响的考虑，自由约束的连接方式对于不热膨胀系数不同的结构件来说特别重要。当由薄板制成的弯曲梁受到一个弯曲力矩，如果有足够的空间提供给弯曲梁必需的宽敞的横截面积，那么正应力就不成问题。然而由于来自曲率的关系，将可能会产生次应力和可能对形稳性（空间/尺寸稳定性）造成损伤。图5.5.5a所示的中空梁的弯曲段是由两个两片半节板金件组成的。弯矩MB有使梁向着曲率半径较大的方向弯折的趋势。压应力σd和拉应力σz的方向是沿着梁的曲率方向而变化的，并在板的

8、表面上产生