[CPM-1] 1:25 MODELIK HORCH 1a 霍奇吉普（11.05更新）

efish · 发表于 2008-8-4 13:18:46

悬挂是一个比较难的部分，尤其是想尽量复制原车的结构的时候。尤其是这个HORCH（奥迪的前身）。这个悬挂是独立式的，而和它同时期的威利斯吉普还是前后整体桥呢，不得不佩服德国鬼子在机械领域的超强能力。这个悬挂结构与我们现在所见的军用悍马是类似的，即，前后双A臂（也叫双叉臂），这个结构可以在保证悬挂自身坚固的条件下实现更大范围的越野通过能力。
虽然照片和语言描绘使得这个悬挂结构看起来很复杂，实际上只要记住一个基本原理就可以保证你可以制作出它的结构来。
这个基本原理就是四边形（还不能算是平行四边形）能够变形的特性，平且通过四边形各边之间的长度限制作用保持车轮和车身所需要的角度（说得又复杂了，看图）

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2008-8-4 13:18 上传

如图所示：

（右上角剖面图）车轮和车架之间是断面呈四边形的悬挂，共有P1,P2,P3,P4四个受力点，且这四个受力点均为可以活动的关节点，每个受力点与相邻两个受力点之间的距离固定不变（这是废话，呵呵）。P3与P4受力点所在的底部悬挂叉臂连接着弹簧的一端，也就是在P3和P4之间还有一个弹簧受力点B，弹簧的另一个受力点C固定在车架之上。这样悬挂下叉臂中的P3，P4，以及B点组成了一个相对于弹簧BC的费力杠杆。弹簧固定在车架上的C点，以及悬挂于车架连接的P2，P3点随车架的运动而运动。受力点P1和P4所在的平面连接车轴和车轮，随车轮的上下摆动而上下运动。

当车辆放置在某一个固定的平面上时，我们可以认为，车轮是静止不动的，这样P1和P4就是不动的。车架和车身在重力的作用下，向下产生压力（见右中受力示意图）和位移，即线段P2P3与线段P1P4之间的相对位移。通过受力状态示意图的描绘，可以看到，受力点B也跟随P3点的位移产生了（一定比例的）位移，它与C点之间的距离（也就是BC线段的长度）缩短，如果BC之间有螺旋弹簧的话，将被压缩。简而言之，以上所有受力点中只有BC之间的距离发生了变化（被压缩）。反向运动时，即车架上升时，BC之间的距离将被拉伸。

通过上面的描述，我们可以发现理论上主要的受力点就是B和C（因为这一段被压缩，其余部分属于从动）。那么这一点倒地承受了多大的力量呢？我们可以计算一下。首先进行三个假设，1：车重假定为400N；2：B点假定在线段P3P4的中点上；3：假定车身重量分布均匀，每个车轮悬挂承担1/4的车身重量，即100N。前面提到，悬挂的下叉臂相对于弹簧来说是个费力杠杆，那么这个杠杆的支点是哪一个点呢，对，就是车轮那一侧的P4点。3点是产生下压力的作用点，而B点产生向上的反作用力，二者的比例关系是BP4/P3P4=1/2，也就是B点要承受等于P3点2倍的力量。B点与C点为二力平衡关系，承受相应的力量，计200N。但是实际上，悬挂的受力方式远比这个说明复杂得多，而且不能认为假定固定的点就是支点。实际从全局上看真正的支点是P3而不是P4，这样受力的比例就是BP3/BP4。因此，弹簧的位置越接近车轮，在车重不变的情况下，受力就越小。

这样，可以得出在制作时需要加固的组件为悬挂中的下叉臂和弹簧支撑点。尤其是下叉臂的加固，除了加厚处理以外，最好有纵向的加强筋，这样可以提升承重能力。因为虽然多层粘贴的纸板有了很大的强度，但是在长时间存放的条件下，受湿气和材料老化的影响，纸板会轻微变软，加上不间断的受压，下叉臂会发生永久性形变——弯曲。弹簧支撑点B就在下叉臂上，因此，加固了下叉臂就等于加固了B点。而C点固定在车架上，需要特别的加强。不需要特别加固的是上叉臂，因为整个受力过程，除了车轮和车架的左右拉力以为，它并不承受车身重量。B点做好做成与P1234相同的活动的连接点，主要是因为其实这一点的承重是很大的，固定的弹簧连接点在弹簧压缩时，下叉臂的活动方向与弹簧的压缩方向并不完全一致，弹簧是上下直线运动，而下叉臂是一种圆周运动，下叉臂与弹簧的接触面B点之间会产生逐渐变大的夹角，从而造成弹簧从下叉臂上的剥离（因为我们用的是纸，不是钢材）。

虽然理论上弹簧支撑点可以承受车身重量的一半就可以了，但是实际上不可以预见的因素还有很多，因此其受力的能力最好达到车身重量的两倍到三倍左右，这样可以保证车子的坚固，不至于趴窝。

先写到这，歇一会再说。

[ 本帖最后由 efish 于 2008-8-4 14:34 编辑 ]

风 · 发表于 2008-8-4 14:56:28

efish兄图文并茂解释的真是详细，太专业了。

efish · 发表于 2008-8-4 17:21:05

悬挂的结构问题解决了，接下来就是车轮车轴连接的问题了。
由于这辆霍希的车桥是非整体的结构，因此比论坛上绝大部分车辆模型的车桥部分都要复杂很多。因为大部分都采用的整体桥，也就是像举重杠铃一样，一根棍两端是车轮，没有多余的活动部分。而这辆车的悬挂直接就先把车桥分成了五段：左车轴-左悬臂-车架-右悬臂-右车轴。每套悬挂上至少要有六个连接点，四套就是24个以上，转向轮由于有转向功能因此前悬挂又各增加四个连接点，所以至少需要32个连接点（等做的时候自己数一下，很恐怖的，实际上会更多），不过做好了的话是很有成就感的，而且那种机械的感觉很棒，这是过来人的体会吧。
继续上图。

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efish · 发表于 2008-8-4 17:48:45

如图

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柳暗 · 发表于 2008-8-9 10:36:57

efish的讲解太精彩了，让我站在物理学的角度重新审视纸模，呵呵。
基本上思路都有了，接下来会一步一步的把他变为现实，只是工作太忙了，加班太多了，所以进度会很慢。。。

下叉臂的加固很成问题，零件太小了，没什么发挥空间，准备在内部镶一根铁丝了，沿着力臂，如果是大头针这种，应该还是够结实的。

whether · 发表于 2008-8-13 16:19:14

深入浅出的讲解让我受益匪浅，很专业，也让我很好的了解了悍马的悬挂部分
不知道网上有没有悍马结构的具体讲解呢？
有空请fish讲解一下传动部分吧。

柳暗 · 发表于 2008-8-18 20:35:25

左右轮之间的转向传动装置。中间夹了一层易拉罐铝皮，若是只用纸+502强度是不够的。

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efish · 发表于 2008-8-18 23:48:02

你说的应该是传动轴吧，普通的整体车桥形状与举重的杠铃是很像的，所以在车轮上下摆动的时候不会有形状的变化。而独立式悬挂由于每个轮子都是独立的，所以连在车轮上的传动轴会随着车轮的上下位移而变换方向（不是长度变化，任何车轴都是不能伸缩的）。保证这种方向变化的结构是万向节，也叫做十字节

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4ps · 发表于 2008-8-23 17:28:31

造完了，对汽车构造也了解了，这种体验在塑模过程中是很难有的

shike5555 · 发表于 2008-8-26 17:48:17

活动的零件!!真是牛呀
要知道机械的零件制作,可不简单~

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关于悬挂的改进设计思路

关于车轴核转向器的问题

前悬挂的做法

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