馬昭，郭森懷

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

前言

五連桿式非獨(dú)立懸架是螺旋彈簧作為彈性元件的非獨(dú)立懸架的基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于轎車(chē)后懸架，微型車(chē)后懸架以及四驅(qū)越野車(chē)前后懸架，貨車(chē)底盤(pán)后懸架常見(jiàn)的人字形導(dǎo)向臂結(jié)構(gòu)可以稱(chēng)之為四連桿懸架，實(shí)際上就是五連桿的變形結(jié)構(gòu)，人字形上臂兼顧起到了橫向推力桿的作用，在輕型越野車(chē)前后懸架及進(jìn)口皮卡車(chē)前懸架上常用的雙縱臂式非獨(dú)立懸架亦是五連桿式非獨(dú)立懸架的變形結(jié)構(gòu)。因此，五連桿式非獨(dú)立懸架是基礎(chǔ)，只有掌握了五連桿式非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)，其他變形結(jié)構(gòu)的問(wèn)題會(huì)迎刃而解。

1 五連桿式非獨(dú)立懸架螺旋

1.1 彈簧的受力分析及載荷計(jì)算

五連桿式非獨(dú)立懸架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由四個(gè)縱臂及一個(gè)橫向穩(wěn)定桿組成，其中橫向穩(wěn)定桿承受側(cè)向力，四個(gè)總臂承受驅(qū)動(dòng)力及制動(dòng)力等沿著汽車(chē)縱向的力。螺旋彈簧一般有兩種布置形式：①螺旋彈簧布置在橋殼上；②螺旋彈簧布置在縱臂上。第①種情況一般用在中型以上的越野車(chē)上，對(duì)整車(chē)高度要求不嚴(yán)格；第②種一般用在微型車(chē)、轎車(chē)后懸架及皮卡的前懸架，對(duì)整車(chē)高度要求嚴(yán)格。

在確定通過(guò)彈簧所傳遞的靜載荷F時(shí)，僅研究下面一對(duì)臂就夠了。

Nh為后輪載荷；Uh為后簧下載荷。

圖1

以上情況僅適用于螺旋彈簧垂直布置的情況如圖 1所示，如果螺旋彈簧布置與整車(chē)縱向及橫向都有夾角，且分別為?與ξ，且?jiàn)A角都小于15°時(shí)，如圖2可以應(yīng)用近似公式iy=b/（a cos ξ ·cos? )；

圖2

1.2 五連桿式非獨(dú)立懸架縱臂受力分析及計(jì)算

當(dāng)確定縱臂同車(chē)身及橋殼連接處的縱向作用力，應(yīng)利用作用在車(chē)輪與路面接觸點(diǎn)處的垂直力和縱向力：

K為車(chē)輪動(dòng)載系數(shù)；

LA1為縱向牽引力；

由于上臂布置成一定角度，所以，為了求解，需要下列方程：

為確定控制臂鉸接中的力，應(yīng)該將控制臂與橋殼分離，并且將縱向力與垂直力一起考慮。

圖3

因?yàn)榇怪绷涂v向力都是非交變載荷，所以確定作用力的上限值就足夠了。

如圖3所示，下臂對(duì)縱向平面布置成β角，為了計(jì)算其強(qiáng)度，除了確定分配到下臂前支承中的力Du和Dv外，還應(yīng)把上面計(jì)算得到的By和Bz值分解成同臂相關(guān)的U和V方向上的分力。

因此：

兩個(gè)車(chē)輪產(chǎn)生的側(cè)向力由橫向推力桿承受，該拉桿受拉、壓和縱向彎曲載荷。通過(guò)拉桿傳遞持續(xù)作用的力：

其中μF1為側(cè)向力系數(shù)；

1.3 五連桿非獨(dú)立懸架的變形結(jié)構(gòu)受力分析

由上面所提到的，有些布置中將上臂逐漸演化成人字形三角結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)省掉了橫向推力桿，側(cè)向力直接由人字形上臂承受。

對(duì)于上臂為人字形三角形的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該使得k盡量大，即上臂夾角盡可能大，上臂自身材料長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，這樣上臂承受的側(cè)向力大，懸架穩(wěn)定性變高。

雙縱臂結(jié)構(gòu)，下縱臂除了自身剛度強(qiáng)度需要滿(mǎn)足要求外，下縱臂與橋或者扭力梁的連接變得尤為重要，尤其對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)力及制動(dòng)力引起的橋殼打轉(zhuǎn)，都需要下縱臂的連接點(diǎn)去承擔(dān)，一般采用焊接或者兩點(diǎn)以上襯套螺栓連接，否則橋自身的打轉(zhuǎn)下縱臂是控制不了的。

1.4 五連桿非獨(dú)立懸架及變形結(jié)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例

①圖4為五菱宏光后懸架總成實(shí)物圖，懸架為五連桿非獨(dú)立懸架，懸架桿系由兩個(gè)下縱臂，兩個(gè)上縱臂及一個(gè)橫向推力桿組成。彈簧布置在下縱臂上，以達(dá)到降低整車(chē)高度的目的。各個(gè)拉桿的鉸接采用圓柱形襯套。

圖4

圖5

②圖5為進(jìn)口福特F550皮卡前懸架結(jié)構(gòu)，懸架桿系由兩下縱臂和橫向推力桿組省掉了上縱臂，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大降低了前驅(qū)動(dòng)橋與整車(chē)底板的距離，使得整車(chē)高度降低，布置緊湊。其核心點(diǎn)為兩下縱臂與橋的連接必須牢靠，福特F550下縱臂與橋采用雙點(diǎn)連接樣式，兩點(diǎn)垂直分布，采用圓柱形襯套連接，能很好抵消橋自身的翻轉(zhuǎn)。下縱臂采用沖壓焊接件，大大減輕了縱臂本身的重量，提高了縱臂本身的設(shè)計(jì)靈活性。

2 結(jié)論

五連桿懸架是螺旋簧非獨(dú)立懸架的基本結(jié)構(gòu)，使用廣泛，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，目前廣泛用于后驅(qū)型的微型車(chē)后懸架，由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，螺旋簧舒適性?xún)?yōu)于鋼板彈簧懸架等特點(diǎn)，受到了廣大用戶(hù)的歡迎，因此此懸架結(jié)構(gòu)的微型車(chē)已占到了微型車(chē)市場(chǎng)的半壁江山。

另外五連桿懸架的變形結(jié)構(gòu)—雙縱臂結(jié)構(gòu)，在輕型越野車(chē)以及皮卡前懸架上得到了廣泛應(yīng)用，也成為螺旋簧非獨(dú)立懸架的主要應(yīng)用結(jié)構(gòu)。

因此，螺旋簧非獨(dú)立懸架在實(shí)際應(yīng)用中，如果懸架連桿布置空間充足，建議使用五連桿基本型結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，連桿制造工藝簡(jiǎn)單，連桿與橋?yàn)閱吸c(diǎn)連接，裝配簡(jiǎn)單。如果懸架連桿布置空間不足，退而求其次選擇雙縱臂懸架結(jié)構(gòu)，只要保證縱臂與橋兩點(diǎn)連接，且連接牢固可靠即可。