论文部分内容阅读
【摘要】悬挂摆臂系统历来是轿车底盘的重要组成部分，在轿车整体结构中也占据着极为重要的地位，本文对轿车底盘悬挂摆臂结构进行对比研究，进而研究摆臂设计对轿车的重量及价格的影响。
【关键词】轿车；底盘；悬挂摆臂
前言
以电子信息技术为代表的科技改变了这个世界，汽车制造业也不可避免的受到影响，随着电动汽车和42V电气的研究已经达到了集成化、信息化和智能化的层次，我们有理由相信，在不久的将来，汽车可以成为可移动的办公室。本文首先分析研究了轿车底盘的悬挂摆臂的相关问题，并对悬挂摆臂的结构和功能进行了详尽的论述，文章的最后研究了摆臂的设计对轿车的重量及价格的影响程度。
1、摆臂的结构设计以及功能
1.1传递的载荷功能及设计
从目前情况看，轿车底盘的悬挂系统一般以独立式设计为主。根据它们设计构造的差异，我们可以将其分以下几大类别：横臂式、纵臂式、多连杆式、麦弗逊式等。不同的构造会对轿车的性能和价格产生重大影响。例如对多连杆式进行拆解，我们发现实际上它是由横臂式和纵臂式组成的二力杆式结构。如果两个二力杆符合一定的角度要求，我们就可以对其装配调节，最终形成一个稳定的三角形结构。同多连杆式相比，麦弗逊式因为同时拥有三个连接点，因此可以看作是典型的前悬挂的三点式摆臂。这种结构可以形成稳定的三角形构造，完全可以承受多个方向的压力。
二力杆的摆臂结构虽然相对简单，但它的种类也十分繁多，一般来说，根据不同的公司以及不同的加工方式可以将摆臂结构分为不同的类别：1、冲压饭金结构。在材料厂方面，此类结构一般使用无焊接单片形的钢板，横截面一般以工字型为主。2、饭金型的焊接结构。这种结构的用料一般使用焊接钢板，其结构横截面以口字型为主，还可以根据需要，在局部采用饭金加强的焊接工艺。3、钢锻切削的加工结构。此类结构以结构性作为核心，其外形所需材料与钢锻相类似。4、钢管结构。相对其它结构，钢管结构相对简单，是由一种圆环型钢管所组成。
以现有的生产条件下，三点式的摆臂结构的悬挂系统对生产条件的要求相对复杂，必须保证摆臂与系统中的其它任何一个零件发生物理接触。一般情况下，由于冲压板金结构与焊接板金由一条生产线生产，因此在生产的过程中，摆臂的设计容易受传感器的线束孔以及稳定杆的影响。目前这种摆臂结构仍然采取口字型的传统工艺，这样可以保证其承受的载荷高于开放式的结构。在金属切削方面，这类结构一般以工字型为主，这样的设计使其产生了抗压、抗弯的性能；在铸件的切削加工方面，一般情况下，则要根据外形以及其结构特点来决定应该增加还是减少重口。在板金焊接和锻件的组合结构中，则要根据轿车的整体底盘的实际情况，结合空间结构的设计需求，将球形接头安装在锻件之中，使它重新安装在钣金上。铸锻的切削工艺不但可以产生高于锻件的使用率，进而提升总体的生产效率。同时这种工艺还能提高铸件的强度，使其可以更好地满足新工艺的提出需求。
1.2减弱震动功能及设计
在大多数情况下，汽车都行驶在不够平坦的道路上，这样颠簸的路面就会对车轮产生一个垂直作用力并附带有的一定的冲击性，这与路面的平整程度成反向作用。当汽车颠簸到一定程度后，就会在一定程度上损伤驾驶员的身体。因此为了更好的保证驾驶员的身体健康，减少对人体的冲击，我们应在悬挂系统设计中增加一个弹性的结构，这样一来刚性的连接就会转换成弹性连接，汽车在行驶所时的振动就会减少，进而减少对人体的冲击。
1.3摆臂的连接点元件的结构设计及功能
轿车在行驶的时候，不平整的路面很容易使车身上下颠簸。要保证汽车的正常行驶，车轮的运动轨迹必须保证在一定的范围内，同时多数情况下，摆臂以及转向是通过球铰链完成的。这就要求摆臂有一定的活动范围，目前标准的球铰链都可以在±18°的角度区间内左右摆动，并可在360°的范围上下摆动，基本可满足轿车在行驶中的各种震动和转向的需求。由于球铰链的特殊作用，因此一般对其在质量方面做出严格规定，如必须满足两年及六万公里之内的保修，或是三年以及八万公里这两个等级的质量保证。
2、摆臂设计对于重量和价格的要求
2.1摆臂设计对于重量的要求
在轿车的整体框架中，悬架的刚度以及悬架支撑的质量能够在很大程度上决定车身的固有频率，因此这也是指影响汽车平稳性的重要的因素之一。经科学研究，人体自身的振动频率一般是一到一点六赫兹，因此为保证驾驶员的舒适程度，应保证车身的固有频率接近或达到这个范围之内。由于悬挂系统刚度不变，因此其质量同悬架垂直结构的变形呈同方向变动，同固有的频率呈反方向变化。而当垂直的载荷不变，悬挂的刚度就会与汽车的固有频率呈反方向变化，这样一来，轿车在行驶的过程中，车轮跳动的幅度就越大。并且，在路面平坦程度以及行驶速度不变的情况下，所受的冲击力与其质量呈反比。
以目前的生产条件，铝制的摆臂重量最小，而铸铁的摆臂重量最大。但由于轿车的摆臂的质量大多小于十千克之下，因此相对于整车一吨左右的重量，摆臂重量的变化很难影响到轿车整体的耗油。
2.2摆臂设计对于轿车价格的影响
2.2.1生产成本同要求呈正相关
如果不考虑摆臂的结构强度和刚度，那么摆臂生产的公差大小，生产方法的难易程度，乃至于生产材料的种类和稀缺度都可以对整车的定价产生影响。举例来说，，摆臂需要在表面进行防腐蚀处理，经过钝化处理之后的电镀层可以达到144H的耐腐蚀度，而如果采用经过处理的电泳漆镀层就达到240H的防腐蚀度。由于防腐蚀的程度的不同，其生产成本自然也会随之上下浮动。
2.2.2生产成本与摆臂结构之间的关系
在轿车设计中，硬点布置的不同会在很大程度上影响轿车的驾驶性能，同时，在硬点成本相同的条件下，连接点的设计的不同一般也会导致不同的成本。在目前的生产条件下，球接头与构件的连接方式存在一定差异，根据差异的不同，我们可以将他们区分为以下几种情况：首先是通过标准件联结的配合连接方式。其次是过盈的配合连接，这种连接中球接头同构件连接时很少采用螺丝钉之类的零件，最后的一种是集成一体式的连接方式，同过盈的配合连接相比，这种方式减少了零件球铰链头的使用。一般来说，结构件同弹性原件的连接的方式也是存在差异的，一般来说主要有两种形式，前后弹性原件的轴向型的平行方式和垂直方式。根据设计方式的不同，生产配装方法也完全不同，在实际生产中，衬套压装的方式是垂直于摆臂体的，且方向相同，一般适合使用单工位的双头压机。这样在压装过程中，前后的两个衬套就可以节省大量的人力物力；但如果衬套压装的方向相反，那么使用单工位的双头压机则比较合理，因为可以分别压装，省时省力；但如果是从内侧压入的衬套设计，那么就需要留出两个工位来完成衬套的整体压装。
参考文献
[1]秦贵和.汽车网络技术.汽车工程，2003.
[2]边立舰，刘昭度.汽车主动安全电子技术的发展.汽车电子，2004.
【关键词】轿车；底盘；悬挂摆臂
前言
以电子信息技术为代表的科技改变了这个世界，汽车制造业也不可避免的受到影响，随着电动汽车和42V电气的研究已经达到了集成化、信息化和智能化的层次，我们有理由相信，在不久的将来，汽车可以成为可移动的办公室。本文首先分析研究了轿车底盘的悬挂摆臂的相关问题，并对悬挂摆臂的结构和功能进行了详尽的论述，文章的最后研究了摆臂的设计对轿车的重量及价格的影响程度。
1、摆臂的结构设计以及功能
1.1传递的载荷功能及设计
从目前情况看，轿车底盘的悬挂系统一般以独立式设计为主。根据它们设计构造的差异，我们可以将其分以下几大类别：横臂式、纵臂式、多连杆式、麦弗逊式等。不同的构造会对轿车的性能和价格产生重大影响。例如对多连杆式进行拆解，我们发现实际上它是由横臂式和纵臂式组成的二力杆式结构。如果两个二力杆符合一定的角度要求，我们就可以对其装配调节，最终形成一个稳定的三角形结构。同多连杆式相比，麦弗逊式因为同时拥有三个连接点，因此可以看作是典型的前悬挂的三点式摆臂。这种结构可以形成稳定的三角形构造，完全可以承受多个方向的压力。
二力杆的摆臂结构虽然相对简单，但它的种类也十分繁多，一般来说，根据不同的公司以及不同的加工方式可以将摆臂结构分为不同的类别：1、冲压饭金结构。在材料厂方面，此类结构一般使用无焊接单片形的钢板，横截面一般以工字型为主。2、饭金型的焊接结构。这种结构的用料一般使用焊接钢板，其结构横截面以口字型为主，还可以根据需要，在局部采用饭金加强的焊接工艺。3、钢锻切削的加工结构。此类结构以结构性作为核心，其外形所需材料与钢锻相类似。4、钢管结构。相对其它结构，钢管结构相对简单，是由一种圆环型钢管所组成。
以现有的生产条件下，三点式的摆臂结构的悬挂系统对生产条件的要求相对复杂，必须保证摆臂与系统中的其它任何一个零件发生物理接触。一般情况下，由于冲压板金结构与焊接板金由一条生产线生产，因此在生产的过程中，摆臂的设计容易受传感器的线束孔以及稳定杆的影响。目前这种摆臂结构仍然采取口字型的传统工艺，这样可以保证其承受的载荷高于开放式的结构。在金属切削方面，这类结构一般以工字型为主，这样的设计使其产生了抗压、抗弯的性能；在铸件的切削加工方面，一般情况下，则要根据外形以及其结构特点来决定应该增加还是减少重口。在板金焊接和锻件的组合结构中，则要根据轿车的整体底盘的实际情况，结合空间结构的设计需求，将球形接头安装在锻件之中，使它重新安装在钣金上。铸锻的切削工艺不但可以产生高于锻件的使用率，进而提升总体的生产效率。同时这种工艺还能提高铸件的强度，使其可以更好地满足新工艺的提出需求。
1.2减弱震动功能及设计
在大多数情况下，汽车都行驶在不够平坦的道路上，这样颠簸的路面就会对车轮产生一个垂直作用力并附带有的一定的冲击性，这与路面的平整程度成反向作用。当汽车颠簸到一定程度后，就会在一定程度上损伤驾驶员的身体。因此为了更好的保证驾驶员的身体健康，减少对人体的冲击，我们应在悬挂系统设计中增加一个弹性的结构，这样一来刚性的连接就会转换成弹性连接，汽车在行驶所时的振动就会减少，进而减少对人体的冲击。
1.3摆臂的连接点元件的结构设计及功能
轿车在行驶的时候，不平整的路面很容易使车身上下颠簸。要保证汽车的正常行驶，车轮的运动轨迹必须保证在一定的范围内，同时多数情况下，摆臂以及转向是通过球铰链完成的。这就要求摆臂有一定的活动范围，目前标准的球铰链都可以在±18°的角度区间内左右摆动，并可在360°的范围上下摆动，基本可满足轿车在行驶中的各种震动和转向的需求。由于球铰链的特殊作用，因此一般对其在质量方面做出严格规定，如必须满足两年及六万公里之内的保修，或是三年以及八万公里这两个等级的质量保证。
2、摆臂设计对于重量和价格的要求
2.1摆臂设计对于重量的要求
在轿车的整体框架中，悬架的刚度以及悬架支撑的质量能够在很大程度上决定车身的固有频率，因此这也是指影响汽车平稳性的重要的因素之一。经科学研究，人体自身的振动频率一般是一到一点六赫兹，因此为保证驾驶员的舒适程度，应保证车身的固有频率接近或达到这个范围之内。由于悬挂系统刚度不变，因此其质量同悬架垂直结构的变形呈同方向变动，同固有的频率呈反方向变化。而当垂直的载荷不变，悬挂的刚度就会与汽车的固有频率呈反方向变化，这样一来，轿车在行驶的过程中，车轮跳动的幅度就越大。并且，在路面平坦程度以及行驶速度不变的情况下，所受的冲击力与其质量呈反比。
以目前的生产条件，铝制的摆臂重量最小，而铸铁的摆臂重量最大。但由于轿车的摆臂的质量大多小于十千克之下，因此相对于整车一吨左右的重量，摆臂重量的变化很难影响到轿车整体的耗油。
2.2摆臂设计对于轿车价格的影响
2.2.1生产成本同要求呈正相关
如果不考虑摆臂的结构强度和刚度，那么摆臂生产的公差大小，生产方法的难易程度，乃至于生产材料的种类和稀缺度都可以对整车的定价产生影响。举例来说，，摆臂需要在表面进行防腐蚀处理，经过钝化处理之后的电镀层可以达到144H的耐腐蚀度，而如果采用经过处理的电泳漆镀层就达到240H的防腐蚀度。由于防腐蚀的程度的不同，其生产成本自然也会随之上下浮动。
2.2.2生产成本与摆臂结构之间的关系
在轿车设计中，硬点布置的不同会在很大程度上影响轿车的驾驶性能，同时，在硬点成本相同的条件下，连接点的设计的不同一般也会导致不同的成本。在目前的生产条件下，球接头与构件的连接方式存在一定差异，根据差异的不同，我们可以将他们区分为以下几种情况：首先是通过标准件联结的配合连接方式。其次是过盈的配合连接，这种连接中球接头同构件连接时很少采用螺丝钉之类的零件，最后的一种是集成一体式的连接方式，同过盈的配合连接相比，这种方式减少了零件球铰链头的使用。一般来说，结构件同弹性原件的连接的方式也是存在差异的，一般来说主要有两种形式，前后弹性原件的轴向型的平行方式和垂直方式。根据设计方式的不同，生产配装方法也完全不同，在实际生产中，衬套压装的方式是垂直于摆臂体的，且方向相同，一般适合使用单工位的双头压机。这样在压装过程中，前后的两个衬套就可以节省大量的人力物力；但如果衬套压装的方向相反，那么使用单工位的双头压机则比较合理，因为可以分别压装，省时省力；但如果是从内侧压入的衬套设计，那么就需要留出两个工位来完成衬套的整体压装。
参考文献
[1]秦贵和.汽车网络技术.汽车工程，2003.
[2]边立舰，刘昭度.汽车主动安全电子技术的发展.汽车电子，2004.