第六章_悬架

侧倾中心高 比较低
比较高
比较低
居单横臂和 单纵臂之间
车轮定位 参数的变化
车轮外倾角 与主销内倾 角均有变化
车轮外倾角 与主销内倾 角变化大
主销后倾角 变化大
有变化
轮距
变化小，轮 变化大，轮
胎磨损速度 胎磨损速度
慢
快
不变
变化不大
悬架侧倾角 较小，需用 刚度 横向稳定器
较大，可不 装横向稳定 器
较小，需用 横向稳定器
居单横臂式 和单纵臂式 之间
比较高
比较低
变化小
左、右轮同时跳 动时不变
变化很小
不变
较大，可不装横向稳定器
横向刚度
横向刚度大
横向刚度小 横向刚度较小
横向刚度大
占用空间尺 寸
占用较多
占用较少
几乎不占用高度空间
占用的空间小
其它
结构复杂 结构简单、成 前悬架用 本低，前悬架 得较多 上用得少
结构简单、成本低
FW
➢F0---空载时悬架载荷 ➢FW---满载时悬架载荷
➢车身从空载到满载时的振动频率变化要小， 以保证汽车有良好的平顺性
确定方法2
使副簧开始起作用时的载荷等于空载与满载时悬架载荷的平均值， 即FK=0.5（F0+FW）， 并使F0和FK间平均载荷对应的频率与FK和FW间平均载荷对应的频 率相等，
学习重点：非独立悬架和独立悬架的优、缺点及应用 悬架主要参数的确定
学习难点：轴转向
悬架组成及功用： §6-1 概述
1 、弹性元件 ：使车架与车桥之间作弹性连接，传递垂直力缓和冲击。
2 、 减振器：衰减、限制车轮及车身的振动。
3 、导向机构：传递除垂直力外的其它力和全部力矩，
使车轮按最佳轨迹相对车身运动。
3、 fc要合适，根据不同的车在不同路面条件确定
➢以运送人为主的乘用车对平顺性的要求最高，大客车次之，载货车更次之。
➢对普通级以下乘用车满载的情况，前悬架偏频要求1.00~1.45Hz，
后悬架则要求在1.17~1.58Hz。
➢原则上乘用车的级别越高，悬架的偏频越小。
➢对高级乘用车满载的情况，前悬架偏频要求在0.80~1.15Hz，后悬架则要
复习
▪ 第五章 驱动桥设计
▪ 驱动桥处于动力传动系的末端。
驱动桥的结构方案分析 断开式、非断开式 主减速器设计 主从动齿轮的齿数应如何选择 差速器设计 普通锥齿轮式差速器的差速原理 车轮传动装置设计 桥壳设计 驱动桥的结构元件
第六章 悬架设计
§6-1 概述 §6-2 悬架结构形式分析 §6-3 悬架主要参数的确定 §6-4 弹性元件的计算 §6-5 独立悬架导向机构的设计 §6-6 减振器 §6-7 悬架的结构元件
降，又改善了汽车的行驶稳定性；
➢左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和
振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。
缺点
➢结构复杂 ➢成本较高 ➢维修困难
应用 ：乘用车和部分轻型货车、客车及越野车
二、独立悬架结构形式分析
分类
➢双横臂式 ➢单横臂式 ➢双纵臂式 ➢单纵臂式 ➢单斜臂式 ➢麦弗逊式 ➢扭转梁随动臂式
长安SC1020车型微型汽车悬架
桑塔纳2000AT车型悬架
复合式悬架
RL 75EC双横臂独立悬架系统
低地板城市公交车
三、前、后悬架方案的选择
前轮和后轮均采用非独立悬架
前、后悬架均采用纵置 钢板弹簧非独立悬架的 汽车转向行驶时，内侧 悬架处于减载而外侧悬 架处于加载状态，于是 内侧悬架受拉抻，外侧 悬架受压缩，结果与悬 架固定连接的车轴（桥） 的轴线相对汽车纵向中 心线偏转一角度α。如 图a).
1、横臂式独立悬架：
单横臂式独立悬架（不用于转向桥）
双横臂式独立悬架： 两摆臂等长悬架
(用于转向桥)
两摆臂不等长悬架
用于转向桥
2、纵臂式独立悬架：单纵臂式独立悬架（不用于转向轮）
双纵臂式独立悬架（适用于转向轮）
1. 单纵臂式扭杆弹簧独立悬架
扭矩弹簧
车架横梁
乘用车的后悬架
（独立悬架）
摆臂
2.双纵臂式扭杆弹簧独立悬架
可使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车身的侧倾角 也会减小。但侧倾中心过高，会使车身倾斜时 轮距变化大，加速轮胎的磨损。
2）车轮定位参数的变化
若主销后倾角变化大，容易使转向轮产生摆振； 若车轮外倾角变化大，会影响汽车直线行驶稳 定性，同时也会影响轮距的变化和轮胎的磨损 速度。
3）悬架侧倾角刚度
车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度大 小有关，并影响汽车的操纵稳定性和平顺性。
求在0.98~1.30Hz。
➢货车满载时，前悬架偏频要求在1.50~2.10Hz，而后悬架则要求在
1.70~2.17Hz。
➢选定偏频以后，再利用 n1 5 / f c1
的静挠度。
n2 5 / f c2 即可计算出悬架
4、 fd的确定
➢防止在坏路面上经常碰撞缓冲块
➢乘用车： fd取7~9cm ➢客车： fd取5~8cm ➢货车： fd取6~9cm
指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结 构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩 到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮 中心相对车架（或车身）的垂直位移
二、选择要求及方法
1、使悬架系统有较低的固有频率 ➢汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是 影响汽车行驶平顺性的主要参数之一
➢因现代汽车的质量分配系数ε近似等于1，于是汽车前、后轴上 方车身两点的振动不存在联系
4）横向刚度
悬架的横向刚度影响操纵稳定性。若用于转向轴 上的悬架横向刚度小，则容易造成转向轮发生摆 振现象。
5）悬架占用的空间尺寸 占用横向尺寸大的悬架影响发动机的布置和
从车上拆装发动机的困难程度； 占用高度空间小的悬架，则允许行李箱宽敞，
而且底部平整，布置油箱容易。
悬架 双横臂式 单横臂式 单纵臂式 单斜臂式 麦弗逊式 扭转梁随动臂式
4 、横向稳定器 ：防止车身发生过大横向倾斜。
5、缓冲块：限制弹簧最大变形。
车架
横向导向杆 横向稳定器
减振器
减振器
前桥
弹簧
车桥
弹性元件
纵向导向杆
§6-1 概 述
一 主要作用
➢ 传递车轮和车架（或车身） 之间的一切力和力矩
车架 减振器
➢ 缓和、抑制路面对车身的冲 击和振动
➢ 保证车轮在路面不平和载荷
二、悬架的弹性特征
1、定义
悬架受到垂直外力F与由此所引起的车轮中心相对于在车身位 移f（即悬架的变形）的关系曲线 。
2、分类
悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种
1)线性弹性特性
定义:当悬架变形f与所受垂直外力F之间呈固定比例变化时，弹 性特性为一直线，此时悬架刚度为常数 。
特点：随载荷的变化，平顺性变化
式中，
c fc2=m2g/ 2
g为重力加速度（g=981cm/s2）。
n1 c1 / m1 / 2
n2 c2 / m2 / 2
将fc1、fc2代入上式得到
n1 5 / f c1
n2 5 / fc2
2、n1与n2的匹配要合适
❖要求：
希望fc1与fc2要接近，但不能相等（防止共振） 希望fc1>fc2 (从加速性考虑，若fc2大，车身的振动大）
此时副簧与主簧的刚度比为 ca/cm=（2λ-2）（λ+3）
n
n0
na
➢副簧参加工作前、后的悬架振动频率变化不大
➢适用于半载运输的车辆
2)非线性弹性特性
定义：当悬架变形f与所受垂直外力F之间不呈固定比例变化时
作用
➢在有限的动挠度fd范围内，得 到比线性悬架更多的动容量 ➢悬架的动容量系指悬架从静载 荷的位置起，变形到结构允许的 最大变形为止消耗的功 （悬架 的动容量越大，对缓冲块击穿的 可能性越小 ）
三、货车后悬的主、副簧的刚度匹配
❖方法：
➢若汽车以较高车速驶过单个路障，n1/n2＜1时的车身纵向角振 动要比n1/n2＞1时小，故推荐取fc2=（0.8~0.9）fc1。 ➢考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，取前悬架 的静挠度值大于后悬架的静挠度值，推荐fc2=（0.6~0.8）fc1。 ➢为了改善微型乘用车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬架的偏 频低于前悬架的偏频。
优点：增大了两前轮内侧的空间，便于前轮 转向，及布置发动机和其它部件。
缺点：车轮跳动时，减振器的下支点随下摆 臂摆动，主销定位角会略有变化。
减振器
车身
转向横拉杆
麦弗逊式悬架
悬架总成下摆臂
转向节与下摆臂通过球头销连接
二、独立悬架结构形式分析
1 评价指标：
1）侧倾中心高度 侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，
7）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满 足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿 命。
§6-2 悬架结构形式分析
一、非独立悬架和独立悬架
非独立悬架
左、右车轮用一根整体轴连接，再经过 悬架与车架（或车身）连接
悬架 独立悬架两类
左、右车轮通过各自的悬架与车架（或 车身）连接
非独立悬架
变化时有理想的运动特性。保证
车桥
汽车的平顺性、操纵稳定性。
弹性元件
二 对悬架提出的设计要求
1）保证汽车有良好的行驶平顺性。
2）具有合适的衰减振动能力。
3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。
4）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾； 转弯时车身侧倾角要合适。
5）有良好的隔声能力。
6）结构紧凑、占用空间尺寸要小。
汽车前、后部分的车身的固有频率n1和n2（亦称偏频）可用下式表 示