5.5 懸架導(dǎo)向桿的設(shè)計(jì)

1、5.5懸架導(dǎo)向桿的設(shè)計(jì)在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)與彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的情況下，可以確定導(dǎo)向桿長度及形狀，下面主要介紹怎樣進(jìn)行斷面與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題。雙剪切式連接適用于當(dāng)懸架臂由“開放”式U－型橫梁制成，而該橫梁可能由一個(gè)盤式彈簧支撐的。然而配合元件，比如說車輪托架，必須包含一個(gè)能夠用來安裝鉸鏈外襯套的孔，（在該例子中）而若它的軸線位于與沖模模具分模線FT相同方向上則是不利的。如果剛才提到的這條線通過孔的話，對(duì)表面進(jìn)行磨削加工和采用何種方法加工出來的孔一樣將

2、被證實(shí)是非常必要的。如果車輪托架為鑄造件的話，則當(dāng)采用模芯鑄造時(shí)可以省去一些機(jī)械加工工序。若連桿內(nèi)部的末端制造方式與外部相同，那么這將要求汽車車身或副車架要求安置一個(gè)其上包含有一個(gè)襯套的托架。托架上的孔可能也必須要進(jìn)行必要的機(jī)加工，該孔的加工量甚至比車輪托架上的孔相對(duì)要少一些。這種連桿應(yīng)把一根管子焊接在其內(nèi)部末端處，以使一個(gè)底盤的側(cè)面托架可帶兩個(gè)法蘭盤。有助于我們?cè)诋?dāng)裝配件上有反復(fù)的額外的花銷負(fù)擔(dān)時(shí)，也許將其設(shè)計(jì)得盡可能簡單是毫無意義的

3、。圖5.5.1開放式側(cè)面結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)矩下的彎曲變形及結(jié)構(gòu)形式圖5.5.1中的懸架臂通常要支撐一個(gè)附加載荷；由于懸架在空間上的運(yùn)動(dòng)，會(huì)使其在任意方向上都有可能產(chǎn)生一個(gè)角度偏移。在鉸鏈的終點(diǎn)處的軸線上則會(huì)發(fā)生相互扭曲，導(dǎo)致在鉸鏈節(jié)點(diǎn)出的錐形偏角。由此圓錐角引起的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量加于連桿上一個(gè)扭矩圖5.5.1。有著“開放型”截面的連接可以抵抗一部分扭矩，并通過橫截面的受扭產(chǎn)生抗扭力；鉸鏈內(nèi)襯套的接觸面之間被制成具有一個(gè)相互反向的α（）角的偏斜，圖5.5.

4、1a。這個(gè)偏斜加重了懸臂連接件與襯套之間的摩擦，這可能會(huì)造成微小的滑移以致會(huì)帶來磨損腐蝕的危險(xiǎn)或造成連接處的逐步松動(dòng)。因此，象這樣的開放式斷面的連接最好是用一個(gè)帶有封閉孔洞的結(jié)構(gòu)，封閉式中空的結(jié)構(gòu)具有較高的扭轉(zhuǎn)剛度——至少應(yīng)在沒有鉸鏈連接配合處安裝成中空的。其它的可能性是為了通過在其中一個(gè)鉸鏈的末端合成合適的球窩接頭的來減輕桿件的扭矩。如果法蘭盤在鉸接處對(duì)于力F有著大小不同的抗力，同樣的問題在托架上也會(huì)產(chǎn)生。如圖5.5.1b所示，圖中右

5、邊的法蘭盤要比左邊的法蘭盤長些，因此，它也就比左邊的法蘭盤受力的影響更加顯著。這個(gè)情況導(dǎo)致了在襯套上的接觸面或由角α引起的相互的扭曲變形。因此，為了確保每個(gè)法蘭盤上的變形相同，恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或?qū)ζ溥m當(dāng)增大尺寸是必要的。圖5.5.4兩裝配件的無約束連接圖5.5.5彎曲空心梁的二次彎曲力矩在斷面底部的中間區(qū)域，側(cè)壁不能提供，且其鋼板被向外弓起；在底部剖面的中間區(qū)域，側(cè)壁不能提供足夠的支撐，于是梁板向外彎折，造成底部和側(cè)壁的第二次彎折，側(cè)壁有可能

6、繞焊縫旋轉(zhuǎn)，并有破裂的危險(xiǎn)。如果彎矩反轉(zhuǎn)，截面的底部向內(nèi)彎，焊接凸緣向外彎。圖5.5.5c中，在截面底部增加倒圓角能夠改善其空間穩(wěn)定性。薄壁件上加強(qiáng)作用的圓角和加強(qiáng)肋必須達(dá)到一個(gè)最小高度以保證更高的硬度同時(shí)又不增加應(yīng)力。圖5.5.6是一個(gè)由縱向凸緣增強(qiáng)抗彎能力的板梁。增高凸緣，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ib的幾何力矩以累進(jìn)的方式增加，當(dāng)然，由于最初邊距e比IB增加的更快，應(yīng)力бB也增加直至希望值（當(dāng)k=0.5時(shí)，截面不存在凸緣）。如果梁上的彎矩由橫向力F

7、產(chǎn)生的，圖5.5.7，那么梁的截面上不僅有線性的彎應(yīng)力б，還有剪應(yīng)力τ，我們假定它的最大值位于中位線n，圖5.5.7b。因此通過中位線上有凹口的孔來減重并不利，圖5.5.7a，剖面線部分II有一孔穿過，剪應(yīng)力無法傳過，圍繞孔剪應(yīng)力便出現(xiàn)最高值。圖5.5.7c顯示了一個(gè)較好的解決方法，即使用三角形孔使這部分象一個(gè)格子梁。如果懸架部件不能由板材構(gòu)造，就有必要求助于鑄造件或鍛造件。原因有可能是因?yàn)榭臻g不夠，或經(jīng)常遇到的如：大量的曲柄存在而需要

8、清理別的結(jié)構(gòu)件。由于材料能承受更大的張力，鍛造成的懸架連桿的截面可以很小。因此，由縱向力可能產(chǎn)生的一個(gè)軸向應(yīng)力與彎應(yīng)力相比就不能被忽視。為了避免應(yīng)力的非對(duì)稱分布以及因此產(chǎn)生的材料利用不當(dāng)、重量增加的問題，應(yīng)該明智的使用中線可以排列的截面形狀。圖5.5.8a，鍛造的曲柄懸架連桿上加了一個(gè)縱向力FL。在曲柄部分連桿是I型截面，它的幾何中心S位于力的作用線上。邊距e1、e2不等，并與截面系數(shù)相關(guān)。由于FL，曲柄距p和慣性矩Ix隨拉應(yīng)力z和壓應(yīng)