四连杆机构里上V形杆的布置问题

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四连杆机构里上V形杆的布置问题

四连杆机构里上V形杆的布置问题

1． 关于V型杆夹角的选择 （1） 从上、下杆受力均匀考虑

推力杆承受纵向力的频次（驱动、制动）比承受侧向力的频次（转弯、横坡）要多，我们先分析纵向受力情况，见图1。

设上、下杆均平行布置，距地面高度分别为a、b，作用在地面上的纵向力为T(制动或驱动力，只是方向相反)，则上、下杆的杆向受力为：

多数情况下，布置成a?2b，即有：

这样，为使上、下杆受力均等，采用一根上杆，两根下杆，可得到合理的结构受力。同时，可以采用上、下杆不等长、不平行的设计，侧倾时不存在干涉问题。

若上杆采用V形杆，由两根斜杆组成，其纵向受力情况见图2。 上杆也属二力杆件，只承受杆向力R（不计铰接头扭转刚度和摩擦），合力R和分力F1/2的关系是：

如果要使上杆与下杆在承受纵向力时的杆向力均等，则令： ∴?/2?60? ，??120?

这说明采用120?以下的夹角，在纵向力作用时，上杆受力不会大于下杆。

（2） 从承受侧向力时减轻上杆受力考虑

上杆侧向受力情况见图3。二力杆件承受的杆向力为：

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当??120?时，R?0.577L

为了保证上杆的侧向投影杆长不能太短，以获得较好的车轴运动轨迹，?不可能选太大。现有的V形杆夹角多数是57?和76?，个别的有48? 。这几种布置的杆向力分别为：

??48?时，R?1.23L ??57?时，R?1.05L

??76?时，R?0.812L

显然，夹角?越大，V形杆在承受侧向力时杆向力越小，但承受纵向力时杆向力越大。若与下杆受力情况对比，V形杆有富裕的承载能力，所以?角应尽可能选大些。当然，对于有车架纵梁结构的，V形杆的固定端往往要布置在纵梁外侧。 2． 关于V形杆固定端、活动端跨距的选择 （1） 固定端跨距大，活动端小（倒八字）

多数设计采用这种布置，见图4。由于下纵杆平行于汽车纵轴线，其瞬心在无穷远，故对侧向运动没有约束。上V形杆的交点O为车轴相对车身的瞬时转动中心，由它约束两者的侧向和纵向运动，即，车轴只能绕该点相对车身作水平转动。但由于纵杆的杆向约束，限制了两者的相对水平转动，也就是说，上、下杆共同约束了车轴对车身的侧向和纵向运动。以上分析只是对刚性、无间隙的铰接头来讲是正确的。

现代的悬架推力杆铰接头普遍采用橡胶衬套，沿杆向、垂直杆向、以及扭转都有一定弹性。以下来分析这种弹性约束的影响。

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从图4可见，车轴承受侧向力L时，对瞬心O产生一个力矩

M?L?m。因为偏距m不大，所以偏转力矩也不大，相应的弹性变形

也较小，即，上杆的切向位移u较小。

其次，下杆活动端距瞬心也较近，因此，其切向位移v及其纵向、侧向位移分量x、y也较小。这就是，车轴相对车身的偏转位移较小。

还有，下纵杆活动端至瞬心的连线与汽车横轴线的交角?较小，使切向位移v沿杆向（纵向）的分量x相对较大。而推力杆杆向约束（即刚度）比侧向约束要大得多，所以下纵杆能更有效地控制车轴的偏转及侧移。

总之，这种布置对车轴的偏转、侧移提供了较强的约束。 （2） 固定端跨距小，活动端大（正八字）

少数设计采用这种布置，见图5。行驶中出现强烈摆振现象，以致设计被否定。

从图5可见，车轴承受侧向力L时，由于偏距m很大，对瞬心O的偏转力矩M?L?m也大，所有的偏转变形即切向位移u、v及其分量x、

y均较大。

此外，下纵杆活动端至瞬心的连线与汽车横轴线的交角?很大，使切向位移v沿杆向（纵向）的分量x相对较小，而侧向位移分量y相对较大。因为推力杆杆向约束强，侧向约束弱，结果是下杆对偏转及侧移的控制变差。

总之，这种布置对车轴的偏转、侧移的约束力较差。 3． 结论

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