轿车悬架培训教材

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1、乘用车悬架知识培训2008年9月8日乘用车研究院质量管理部1、悬架系统布置悬架的设计总是与整车的设计紧密相连的，整车预布置通常包括动力总成的预布置和悬架的预布置。在基本确定了整车的总体尺寸、驱动型式、相应的轮胎、最小的目标转弯半径后就可以进行悬架的预布置了。在悬架的预布置过程中主要考虑以下几点：整车姿态:一般来说，整车姿态是通过悬架的布置来设定的，可以说悬架的布置决定了整车姿态。一旦整车姿态确定后，在以后更改就比较困难了。通常整车在满载状态下的整车姿态是0～0.5°之间。如下图所示：■前悬架的布置:前悬架的

2、型式主要有非独立钢板弹簧悬架、麦弗逊独立悬架、双横臂独立悬架、多连杆独立悬架和双横臂独立悬架的一些变形。悬架在目前的轿车和部份的轻型客车、轻型货车的前悬架大多采用独立悬架，一般在整车设计之初就已确定了悬架的型式。下面以麦弗逊为例来说明一下前悬架的设计过程。在前悬架的布置过程中主要从以下几点来考虑：1.1转向系统几何尺寸的确定在转向系统的设计过程中，首先要确定转向梯形，以保证车轮能绕一个转向中心在不同的圆周上作无滑动的纯滚动。对轿车来说，通常采用断开式转向梯型机构，有时为了提高车辆的灵活性，减小转弯半径而改变

3、转向梯型；当然，初步确定的时候可以不这样考虑。根据初步设定的最小转弯半径和相应的计算公式及阿克曼转角的关系可以初步确定左右车轮转角的关系，同时结合相应的前纵梁布置产生的几何约束就可以确定左右车轮的转角。同时可以初步选定轿车转向系统角传动比，一般为15-17。qoAckermannerrorq12q定义转向半径，转向角和阿克曼角阿克曼角关系：Ctgα1-Ctgα2=q/p最小转弯半径公式：1.2主销尺寸的定义主销几何尺寸的定义主要包括，主销后倾角、主销内倾角和它们的偏置距。主销后倾角和主销相对轮心的偏置距

4、一起保证轮胎的侧向力回正力距以利于汽车的直线行驶；主销内倾角保证车辆低速行驶条件下的自动回正性。同样，对主销的初步取值也是通过经验来选取或者通过对参考样车的测量来获得。一般对轿车的前独立悬架来说主销后倾角在3°～4°左右，主销内倾角在10°～15°左右；主销内倾后倾角确定后相应的主销偏置距和拖距也就确定了。主销后倾角示意图主销内倾角示意图1.3前悬架几何尺寸的定义在主销的几何尺寸确定以后，结合轮胎、副车架、轮胎转角的几何约束就可以开始确定前悬架的设计硬点。首先定义主销上的A点，A点在轮辋和等速万向节中间，位

5、置越低越好。（越低则地面的激励对球头销的侧向力偏小）如下图所示：A点即下球头销的中心，A点与B点的连线即是主销在整车坐标中XZ平面的投影。图中清晰的显示了定义设计硬点A要考虑的边界条件。定义主销上控制点B时，在一般的悬架中尽可能的将位置设计的低一些；这样有利于获得更大的主销内倾角，提高车辆低速行驶时的转向回正力矩。但是要考虑轮胎上、下跳动目标和B点的支撑的功能性；特别对于麦弗逊前悬架来说B点的位置越高越好，有利于平衡掉滑柱的横向分力，减小滑柱导杆的摩檫。（公式验证）1.4减振器的布置在X-Z平面内定义减震器

6、时通常让减振器轴线跟主销轴线重合，这是最简单和最有效的解决方案。（但如此无法减小减振器活塞杆对油封的横向力）如下图所示在双横臂前悬架（或双叉臂前悬架）中，由于空间的原因通常减振器和弹簧做成总成件；在Y-Z平面内定义减震器（包括弹簧）时主要考虑的是杠杆比。在麦弗逊悬架中通常根据轮胎尺寸定义C点（需要的话要考虑防滑链）。D点是控制臂旋转轴线和通过A点的Y-Z平面的交点。A,、B、D点的相互位置决定了轮胎上下跳过程中的轮距的变化和外倾角的回正性。为了得到足够的轮胎上下跳过程中外倾角的回正性，可以通过将B点向内移，

7、但是所有这些都要同悬架的其他特性综合考虑；具体可以在悬架几何运动分析中考虑。1.5控制臂旋转轴线的定义控制臂轴线的主要根据抗制动点头来角定义，如果增加在X-Z平面内的倾角（即E点比F点低），抗点头能力就能提高；当然这需要和后悬架匹配。在横向上如果布置允许的话总是希望尽量的长一些（S12目前较长，力臂变长，受力变小）；在相同的A点行程下，摆臂越长横向摆角越小，有利于提高橡胶衬套的寿命。同时在Y-Z平面内应保证前悬架的侧倾中心高在0～120mm的范围内。1.6转向系统设计硬点的布置转向杆系与悬架导向杆系在轮胎上

8、下跳动的运动学上会产生运动干涉，这个干涉主要引起轮胎前束的变化。在转向系统几何尺寸的所有点的定义中，对于点H主要通过考虑阿克曼角和轮胎几何约束来确定。定义I点的位置时主要考虑轮胎上下跳过程中的前束变化最小化。根据悬架杆系的几何运动关系确定I点；将I点放在轮胎上下跳过程中H点所形成的圆弧的中心。依据上述步骤在三维制图软件中可以确定各个设计硬点的坐标。获得了这些前悬架设计硬点的空间坐标后，可以通过相应的公式得出前悬架