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车身侧倾角计算

非独立悬架的侧倾角刚度

侧倾角刚度是指簧载质量所受侧倾力距与其侧倾角的比值，即产生单位侧倾角的侧倾力距。

见图1所示，M为车身侧倾时所受的侧倾力矩(单位：Nmm)，其与弹簧所产生的恢复力矩相等；P为弹簧所产生的恢复力(单位：N)，K0为单侧弹簧的刚度(单位：N/mm)，B为弹簧中心距(单位：mm)，Φ为车身侧倾角(单位：rad)，它们之间有如下关系

M=2P×B/2=PB〔1〕

1

P=K0f=K0BΦ〔2〕

2

式中f为在力P作用下弹簧所产生的挠度。

将式〔2〕带入式〔1〕得

1

M=B2K0Φ

2

因此悬架侧倾角刚度C为

M1

C==B2K0(单位：Nmm/rad)(3)

Φ2

由上式可见悬架的侧倾角刚度与弹簧中心距的平方成正比，增大弹簧中心距可显著提高侧倾角刚度。

横向稳定杆的侧倾角刚度

1、对图2所示横向稳定杆的侧倾角刚度Ch按下式计算：

3EIL2

Ch=，Nmm/rad(4)

2﹝L13－a3＋(a＋b)2L/2＋4L22(b＋c)

式中E——×105Mpa

I——稳定杆的截面惯性矩,mm4

πd4

I=(5)

64

d——稳定杆的直径,mm

L——横向稳定杆两支撑端点间的距离,mm

a、b、c、L1、L2等的意义见图2，mm

2、对图3所示横向稳定杆的侧倾角刚度Ch按下式计算：

3EIL2

Ch=，Nmm/rad(6)

2L23＋L12L

横向稳定杆的设计

根据整车侧倾角刚度的需要，给出横向稳定杆的侧倾角刚度Ch后，可利用式〔4〕或〔6〕和式〔5〕求出稳定杆的直径d,然后要进展应力校核。

最大扭转应力τ

一般情况下，横向稳定杆的最大扭转应力τ在截面B〔见图2、图3〕的内侧，其大小与B处的圆角半径R有关。计算公式如下：

16QL2K

τ=〔单位：N/mm2〕(7)

πd3

式中K——曲度系数

4C

K=＋(8)

4C－4C

C——弹簧指数

C=〔2R＋d〕/d(9)

Q——作用在稳定杆端点A的力，N

ChΦ

Q=(10)

L

稳定杆的最大扭转应力τ不应超过700N/mm2，通常为了减小扭转应力，推荐圆角半径R≥1.25d。

最大弯曲应力σ

对图2所示构造，截面B在力Q产生的弯矩作用下的弯曲应力σ为

32QL1

σ=(11)

πd3

对图3所示构造，截面B在力Q产生的弯矩作用下的弯曲应力σ为

32QL2

σ=(12)

πd3

最大弯曲应力σ不应超过1100N/mm2。

车身侧倾角计算

车身侧倾角是关系到汽车操纵稳定性和平顺性的重要参数。侧倾角过大，乘客会感到不平安、不舒适；侧倾角过小，悬架的侧倾角刚度过大，汽车一侧车轮遇到凸起或凹坑时，车厢内会感受到冲击，平顺性差。另外，侧倾角过小，会使驾驶员失去汽车将要发生侧滑、侧翻的警觉。

因此，车身侧倾角应适度，当车身所受到的侧向加速度为时，车身侧倾角3°左右为宜，最大不超过5°。

汽车作稳态圆周行驶时，车身侧倾角Φ取决于作用在车身上的侧倾力矩MΦ和悬架的总角刚度CΦ

Φ=MΦ/CΦ〔13〕

侧倾力矩

在非独立悬架中，侧倾力矩MΦ主要有下述两局部组成：

〔1〕悬架质量离心力引起的侧倾力矩MΦ1

MΦ1=Gμh(14)

G——汽车的悬架质量，kg

μ——车身所受到的侧向加速度，m/s2

h——悬架质量的质心至侧倾轴线O1O2的距离〔见图4〕，mm

h1bs＋h2as

h≈hs－(15)

as＋bs

h1——前轴处的瞬时转动中心O1的离地高度，mm

h2——后轴处的瞬时转动中心O2的离地高度，mm

as——悬架质量的质心至前轴中心线的距离，mm

bs——悬架质量的质心至后轴中心线的距离，mm

〔2〕车身侧倾后，悬架重量引起的侧倾力矩MΦ2

车身侧倾后，悬架重量的重心偏出距