1、乘用車懸架知識培訓,2008年9月8日,乘用車研究院 質量管理部,1、 懸架系統(tǒng)布置,懸架的設計總是與整車的設計緊密相連的，整車預布置通常包括動力總成的預布置 和懸架的預布置。在基本確定了整車的總體尺寸、驅動型式、相應的輪胎、最小的 目標轉彎半徑后就可以進行懸架的預布置了。,在懸架的預布置過程中主要考慮以下幾點： 整車姿態(tài):一般來說，整車姿態(tài)是通過懸架的布置來設定的，可以說懸架的布置 決定了整車姿態(tài)。一旦整車姿態(tài)確定后，在以后更改就比較困難了。通常整車在 滿載狀態(tài)下的整車姿態(tài)是00.5之間。如下圖所示：, 前懸架的布置:,前懸架的型式主要有非獨立鋼板彈簧懸架、麥弗遜獨立懸架、雙橫臂獨立懸架、多

2、連 桿獨立懸架和雙橫臂獨立懸架的一些變形。懸架在目前的轎車和部份的輕型客車、輕 型貨車的前懸架大多采用獨立懸架，一般在整車設計之初就已確定了懸架的型式。下 面以麥弗遜為例來說明一下前懸架的設計過程。 在前懸架的布置過程中主要從以下幾點來考慮： 1.1 轉向系統(tǒng)幾何尺寸的確定 在轉向系統(tǒng)的設計過程中，首先要確定轉向梯形，以保證車輪能繞一個轉向中心在不 同的圓周上作無滑動的純滾動。對轎車來說，通常采用斷開式轉向梯型機構，有時為了提高車輛的靈活性，減小轉彎半徑而改變轉向梯型；當然，初步確定的時候可以不這樣考慮。根據(jù)初步設定的最小轉彎半徑和相應的計算公式及阿克曼轉角的關系可以初步確定左右車輪轉角的關系

3、，同時結合相應的前縱梁布置產(chǎn)生的幾何約束就可以確定左右車輪的轉角。同時可以初步選定轎車轉向系統(tǒng)角傳動比，一般為15-17。,Ackermann error,q,定義轉向半徑，轉向角和阿克曼角,阿克曼角關系：Ctg1- Ctg 2 = q/p,最小轉彎半徑公式：,1.2 主銷尺寸的定義 主銷幾何尺寸的定義主要包括，主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角和它們的偏置距。主銷后 傾角和主銷相對輪心的偏置距一起保證輪胎的側向力回正力距以利于汽車的直線行 駛；主銷內(nèi)傾角保證車輛低速行駛條件下的自動回正性。同樣，對主銷的初步取值 也是通過經(jīng)驗來選取或者通過對參考樣車的測量來獲得。 一般對轎車的前獨立懸架來說主銷后傾角在3

4、4左右，主銷內(nèi)傾角在1015 左右；主銷內(nèi)傾后傾角確定后相應的主銷偏置距和拖距也就確定了。,主銷后傾角示意圖,主銷內(nèi)傾角示意圖,1.3前懸架幾何尺寸的定義 在主銷的幾何尺寸確定以后，結合輪胎、副車架、輪胎轉角的幾何約束就可以開始確定前懸架的 設計硬點。首先定義主銷上的A點，A點在輪輞和等速萬向節(jié)中間，位置越低越好。 （越低則地面的激勵對球頭銷的側向力偏?。┤缦聢D所示：,A點即下球頭銷的中心，A點與B點的連線即是主銷在整車坐標中XZ平面的投影。 圖中清晰的顯示了定義設計硬點A要考慮的邊界條件。,定義主銷上控制點B時，在一般的懸架中盡可能的將位置設計的低一些；這樣有利于獲得 更大的主銷內(nèi)傾角，提高

5、車輛低速行駛時的轉向回正力矩。但是要考慮輪胎上、下跳動目標 和B點的支撐的功能性；特別對于麥弗遜前懸架來說B點的位置越高越好，有利于平衡掉 滑柱的橫向分力，減小滑柱導桿的摩檫。（公式驗證）,1.4減振器的布置 在X-Z平面內(nèi)定義減震器時通常讓減振器軸線跟主銷軸線重合，這是最簡單和最有 效的解決方案。（但如此無法減小減振器活塞桿對油封的橫向力）如下圖所示,在雙橫臂前懸架（或雙叉臂前懸架）中，由于空間的原因通常減振器和彈簧做成總成件；在Y-Z平面內(nèi)定義減震器（包括彈簧）時主要考慮的是杠桿比。在麥弗遜懸架中通常根據(jù)輪胎尺寸定義C點（需要的話要考慮防滑鏈）。D點是控制臂旋轉軸線和通過A點的Y-Z平面的

6、交點。A,、B、D點的相互位置決定了輪胎上下跳過程中的輪距的變化和外傾角的回正性。,為了得到足夠的輪胎上下跳過程中外傾角的回正性，可以通過將B點向內(nèi)移，但是所有這些都要 同懸架的其他特性綜合考慮；具體可以在懸架幾何運動分析中考慮。,1.5控制臂旋轉軸線的定義,控制臂軸線的主要根據(jù)抗制動點頭來角定義，如果增加在X-Z平面內(nèi)的傾角（即E點比F點低），抗點頭能力就能提高；當然這需要和后懸架匹配。在橫向上如果布置允許的話總是希望盡量的長一些（S12目前較長，力臂變長，受力變?。?；在相同的A點行程下，擺臂越長橫向擺角越小，有利于提高橡膠襯套的壽命。同時在Y-Z平面內(nèi)應保證前懸架的側傾中心高在0120mm

7、的范圍內(nèi)。,1.6轉向系統(tǒng)設計硬點的布置,轉向桿系與懸架導向桿系在輪胎上下跳動的運動學上會產(chǎn)生運動干涉，這個干涉主要引起輪胎前束的變化。在轉向系統(tǒng)幾何尺寸的所有點的定義中，對于點H主要通過考慮阿克曼角和輪胎幾何約束來確定。定義I點的位置時主要考慮輪胎上下跳過程中的前束變化最小化。根據(jù)懸架桿系的幾何運動關系確定I點；將I點放在輪胎上下跳過程中H點所形成的圓弧的中心。,依據(jù)上述步驟在三維制圖軟件中可以確定各個設計硬點的坐標。獲得了這些前懸架設計硬點 的空間坐標后，可以通過相應的公式得出前懸架的運動學分析；目前更多的是運用ADMAS軟 件進行分析。, 后懸架的布置:,后懸架主要是扭轉梁和拖曳臂的非獨

8、立懸架，這些類型的后懸架結構簡單，成本較低， 懸架參數(shù)也教容易控制；但是后排乘客的舒適性也較低。目前轎車用的后懸架選用多連 桿的趨勢越來越明顯。缺點是：零件數(shù)增加，公差要求更嚴格，加工成本增加；試驗 測試復雜；承載能力相對較弱。 在后懸架的設計時需要基本確定汽車斷面尺寸、輪胎上跳和下跳行程、是否要驅動保護、 輪胎規(guī)格、承載能力、整車操縱目標、前懸架特征和零部件采用的工藝。有了以上的基 本輸入后，一般分以下幾點對后懸架進行布置。,2.1選擇連桿數(shù)目和梯形結構： 對于一款中級轎車一般采用兩連桿或者三連桿的居多。通常把具有兩根橫向連桿的獨立懸 架叫著兩連桿獨立懸架，具有三根橫向連桿的獨立懸架叫著三連

9、桿獨立懸架（如下圖所示）。 連桿越多意味著橡膠襯套應用的也越多，過多的使用橡膠襯套意味著需要冒更多的可能出現(xiàn)的問題。 兩連桿獨立懸架外傾角能夠通過橫向拉桿的幾何運動來控制。,兩聯(lián)桿后獨立懸架,三聯(lián)桿后獨立懸架,三連桿的車輪外傾和前束的控制可以分別通過各自的調(diào)節(jié)桿完成。因此三連桿的獨立懸 架調(diào)節(jié)車輪外傾和前束對拖曳臂橡膠襯套的變形影響要小。,2.2后懸架各控制點的安裝位置 在布置之出首先要明確哪些懸架的控制硬點連接在車身上，哪些點懸架的控制硬點連接在 副車架上。將這些點布置在副車架上會花費更多的成本和增加整車的重量，但是能提高對 前束和車輪外傾的控制精度，提高過濾震動噪音的能力。對于一款中級轎車

10、而言通常都將 控制外傾和前束連桿上的設計硬點和主橫向擺臂的設計硬點布置在副車架上。,通常來說對點1（拖曳臂與車身連接點）和16（車輪中心）設定按以下幾點來做布置：制動點 頭和加速抬頭的關系；整車尺寸和白車身的幾何約束；是否需要做后輪驅動的保護。為了控制 整車的制動點頭和加速抬頭現(xiàn)象，通常點1的z軸坐標要高于點16（輪心）的z軸坐標。,2.3后懸架主銷 如圖所示，后主銷軸是黃色和藍色平面的交線。黃色平面是拖曳臂襯套的正交面，藍色 的平面是車輪外傾角控制臂軸線和主橫向擺臂產(chǎn)生的平面，通常二者是平行的。由于橡 膠襯套的彈性變形，這樣確定的只是初步的主銷。其余的關系與前懸架的一致。,相當于轉向橫拉桿,2.4橫向擺臂的長度和方向 在滿足布置的幾何約束的前提下，主橫向擺臂越長越好（越長對襯套的壽命越?。?；俯視方向上 盡量與后軸平行（搞不明白），在保護四驅時與后軸的