第六章_悬架
汽车理论——悬架
4.有关悬架的分析及讨论（1）悬架功能与基本组成；悬架功能悬架是汽车的车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并减少由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。
基本组成典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。
弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。
（2）主动悬架、半主动悬架控制原理；汽车的主动悬架系统是在普通悬架系统中附加一个可以控制阻尼作用力的装置，由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统四部分组成。
主动悬架能够根据汽车的运动状态和路面状况，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使悬架系统处于最佳减振状态，使车辆在各种路面状况下都会有良好的舒适性。
主动悬架的关键部位是其执行机构，也就是可以调节的悬架阻尼系统。
当汽车载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件发生变化时，主动悬挂系统能自动调整悬挂刚度（包括整体调整和各轮单独调整），从而同时满足汽车的行驶平顺性，操纵稳定性等各方面的要求。
半主动悬挂可视为由可变特性的弹簧和减振器组成的悬挂系统，虽然它不能随外界的输入进行最优控制和调节，但它可按存贮在计算机内部的各种条件下弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。
半主动悬挂又称无源主动悬挂，因为它没有一个动力源为悬挂系统提供连续的能量输入，所以在半主动悬挂系统中改变弹簧刚度要比改变阻尼状态困难得多，因此在半主动悬挂系统中以可变阻尼悬挂系统最为常见（3）对主动悬架控制策略的理解及其相关思考。
其优点可归纳为如下几个方面：（1）悬挂刚度可以设计得很小，使车身具有较低的自然振动频率，以保证正常行驶时的乘坐舒适性。
汽车转向等情况下的车身侧倾，制动、加速等情况下的纵向摆动等问题，由主动悬挂系统通过调整有关车轮悬挂的刚度予以解决。
第六章_悬架设计
第一节 概述
功用 1. 传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷， 衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性； 2. 保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性；
三、双横臂式独立悬架导向机构设计
1．纵向平面内上、下横臂的布置方案 第1、2、6方案的主销后倾角变化规律是比较好的
2．横向平面内上、下横臂的布置方案
三、双横臂式独立悬架导向机构设计
3．水平面内上、下横臂动轴线的布置方案
三、双横臂式独立悬架导向机构设计
水平面内上、下横臂动轴线的布置方案
一、概述
功用 3. 保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。 组成 由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。
一、概述
二 各组成元件功用
弹性元件: 缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷。 导向装置：导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架(或车身)的运动特性并传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。当用纵置钢板弹簧作弹性元件时，它兼起导向装置作用。
为了使轮胎在遇到凸起路障时能够使轮胎一面上跳，一面向后退让，以减少传到车身上的冲击力，还为了便于布置发动机，大多数前置发动机汽车的悬架下横臂轴M—M的斜置角α1为正，而上横臂轴N—N的斜置角α2则有正值、零值和负值三种布置方案，如车轮上跳、下横臂斜置角αl为正、上横臂斜置角α2为负值或零值时，主销后倾角随车轮的上跳而增大。如组合方案为上、下横臂斜置角α1、α2都为正值，如图6—33a所示，则主销后倾角随车轮的上跳较少增加甚至减少(当α1<α2时)。
它对簧上质量的侧倾角有影响： 此外，还要求汽车转弯行驶时，在0.4g的侧向加速度作用下，前、后轮侧偏角之差δ1-δ2应当在1°～3°范围内。 而前、后悬架侧倾角刚度的分配会影响前、后轮的侧偏角大小，从而影响转向特性，所以设计时还应考虑悬架侧倾角刚度在前、后轴上的分配。
第六章悬架设计汽车设计
第六章悬架设计——汽车设计摘要悬架系统是汽车设计中至关重要的组成部分，它为汽车提供了稳定的操控性和舒适的驾乘体验。
本文将介绍悬架系统的基本概念、设计原则和常见类型，旨在帮助汽车设计师了解悬架系统的设计过程和要点，为汽车的悬架设计提供指导和参考。
悬架系统的基本概念悬架系统是汽车中用于支撑车身和轮胎的重要装置，它的主要功能是吸收和减少路面不平度对驾驶员和乘客的影响，保证汽车在行驶过程中具有稳定的操控性和舒适的驾乘体验。
悬架系统的主要组成部分包括弹簧、减震器、转向机构、齿轮组、悬架臂、车轮和轮胎等。
其中，弹簧和减震器是悬架系统的核心部件，它们直接影响着汽车的行驶稳定性和舒适性。
悬架系统的设计原则1.负载平衡原则悬架系统设计的一个重要原则是负载平衡。
悬架系统必须确保车身各部分的重量分布均匀，以避免车身前后倾斜、侧倾等现象，保证汽车在行驶时稳定性和舒适性。
2.悬挂高度原则悬架系统的悬挂高度是指车轮离地高度，悬挂高度的调整对轮胎的抓地力、车身的稳定性、悬挂系统的响应速度等都有着至关重要的影响。
3.质量和强度原则悬架设计必须考虑汽车的总重量和各零部件的强度，以确保悬架系统在各种路况下都能承受负载和力量的作用。
常见的悬架类型1.独立悬挂系统独立悬挂系统是目前汽车悬架系统的主流类型，它将每个车轮独立地连接到车身，可根据路面状况独立地调整吸震性能，使得汽车在行驶中更加平稳和舒适。
2.悬挂叉式悬挂系统悬挂叉式悬挂系统与常规独立悬挂系统相似，不同之处在于前后悬挂系统之间采用悬挂叉连接，能够更好地分散受力，提高悬架系统的稳定性和耐用性。
3.悬架梁式悬挂系统悬架梁式悬挂系统是一种简单而经济的悬架系统类型，主要应用于低档车辆。
它将左右车轮通过悬架梁连接到车身，使用一个弹簧和一个减震器来吸收路面不平度，具有结构简单、成本低的优点。
4.多连杆悬挂系统多连杆悬挂系统是一种复杂的汽车悬架结构，由多个连杆组成，可以在不同的路面状况下调整悬挂高度和减震力度，以提高汽车的稳定性和操控性。
轿车悬架培训教材
功能
03
支撑车身重量。
04
缓冲路面冲击，提高乘坐舒适性。
05
保持车轮与路面的良好接触，确保操控稳定性。
06
传递驱动力和制动力。
悬架类型及特点
定义
左右车轮通过独立的悬挂装置与 车身相连，互不影响。
特点
独立性好，一侧车轮的振动不会 直接传递到另一侧；舒适度高， 适用于高速行驶。
悬架类型及特点
定义
导向机构
控制臂
连接车轮与车身的杆件，用于传递力和引导车轮按预定轨迹运动。
转向节
车轮与转向系统之间的连接部件，具有支撑和转动功能，确保车轮在转向时的稳 定性和准确性。
横向稳定器
横向稳定杆一种横向布置来自扭杆弹簧，通过连接 左右两侧悬架，提高车身侧倾刚度， 改善操控稳定性。
横向稳定杆连接杆
连接横向稳定杆与悬架的部件，起到 传递力和稳定车身的作用。
主动悬架、空气悬架等高科技悬架系统出 现，实现了电子控制、自适应调节等功能 ，极大提升了轿车的操控性和舒适性。
发展阶段
随着技术进步和消费者对舒适性的要 求提高，独立悬架逐渐普及，如麦弗 逊式、多连杆式等。
02
悬架结构与工作原理
弹性元件
01
02
03
钢板弹簧
一种高弹性钢片，通过多 片叠加形成弹性支撑，广 泛应用于非独立悬架中。
台架试验 在室内台架上进行试验，通过模 拟车辆行驶过程中的各种工况， 对悬架系统进行性能测试和分析。
虚拟仿真试验 利用计算机仿真技术，建立车辆 悬架系统的虚拟模型，进行各种 工况下的仿真分析和优化。
试验结果分析与评价
数据处理
对试验数据进行整理、筛选和统计分析，提 取有用的信息。
汽车悬架知识ppt课件
减震器
减振器
前桥
弹簧
车桥
弹性元件
纵向导向杆
三：振动频率：
据力学分析可知，如将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由度 振动的质量，则其自振动率：
C=M×g / f
f：悬架垂直变形挠度 M：悬架簧载质量 簧载质量 悬架的性能指标体现在：自振频率（n）：取决于 悬架刚度
要求在设计悬架时，其自振频率应与人体步行时身体上、下 运动的频率相接近，在1～1.6HZ 的理想范围内。
3、当车桥与车架之间的相对速度过大时，减振器应能自动加大液流通道截面积，
使阻尼力保持在一定限度内。
车架
减震器
三、 减振器的分类：
按其作用方式不同分为：
车桥
弹性元件
1：双向作用减振器：在压缩、伸张两行程中均起减振作用。 2：单向作用减振器：仅在伸张行程中起减振作用。
1、双向作用筒式减振器
结构：
活塞杆 储油钢桶
伸张行程：当汽车掉入凹坑时，车轮下跳，
减振器受拉伸活塞上移。
上腔容积减少，油压 升高，油液推开伸张 阀，流入下腔。
车架 减震器
车桥
弹性元件
由于活塞杆占去一 定空间，所以自上 腔流入的油液不足 以充满下腔容积的 增加。储油缸中油 液推开补偿阀流入 下腔补充。
由于各阀门的节流作 用，便造成对悬架伸 张运动的阻力，使振 动能量衰减。
防尘罩 导向座
伸张阀
流通阀
活塞
压缩阀
补偿阀
工作原理
压缩行程：当汽车滚上凸起或滚出凹坑时，车轮靠近车架。
下腔容积减少， 油压升高，油液 推开压缩阀，流 入储油缸。
车架 减震器
车桥
弹性元件
容积减少，油压升 高，油液打开流通 阀，经过流通阀流 入上腔。
吉林大学汽车设计课件第六章悬架设计
第六章 悬架设计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
概述 悬架结构形式分析 悬架主要参数的确定 弹性元件计算 独立悬架导向机构的设计 减振器 悬架的结构元件
第六章
悬架设计
汽车工程系
第一节 概述
一、功用
弹性连接车架（车身）与车轴（车轮） 传递作用在车轮与车架（车身）之间的一切力和力矩 缓和路面传给车架（车身）的冲击载荷，缓和振动， 保证行驶平顺性 保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性， 保证汽车操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力
悬架设计
汽车工程系
第一节 概述
2．独立悬架的分类 四、分类——独立悬架
横臂式 臂式 臂式 纵臂式 臂式 臂式 单 斜 麦 弗 扭 转 逊式 梁 随 动 臂 式
双 横 单 横 单 纵 双 纵 臂式
第六章
悬架设计
汽车工程系
第二节 悬架结构形式分析
第二节 悬架结构分析 一、非独立悬架和独立悬架
一．非独立悬架和独立悬架
①
螺旋 弹簧 较小 ←— 小 非 线 性 复杂 ③ ←— 较长 高
扭杆 弹簧 ←— ←— 小② ←— ←— ③ ←— 长 ←—
空气 弹簧 最大 小 小 ←— ←— 困难 ←— 密 封 好 可调 困难
油气 弹簧 较大 较小 较大 ←— ←— ←— ←— ←— ←— ←—
①
橡胶 弹簧 ←— 小 小 ←— ←— 易老化
形式 特点
结构 制造 工作 维修 汽车平顺性 簧下质量 于不平路段， 车身倾 斜 轴转向特性 占用空间 成本 应用
非独立悬架
简单 容易 可靠 方便 较差 大 大 有 大 低 货 客 前后悬架 轿车 后悬架
独立悬架 复杂 稍难 困难 好 小 小 没有 小 高 轿车 轻货 客 越野车
第六章悬架设计模板
分析可知：反映制动时车身前俯程度的△f1和△f2除与总布置参 数、制动力大小及其分配以及悬架刚度有关外，主要取决于 纵倾中心位置O1和O2，对前轮而言，O1点位置可用e1、d1值确 定。
满足无前俯现象的纵倾中心位置，对车身前部而言应满足 △f1=0 可得
h d1 e1 0 L e1 h d1 L
如车轮上跳，下横臂轴斜置角时为正、上横臂轴斜置角一为负值 或零值时，主销后倾角随车轮的上跳而增大。 当车轮上跳、主销后倾角变大时，车身上的悬架支承处会产生反力矩， 有抑制制动时的前俯作用。
主销后倾角变得太大时，会使支承处反力矩过大，同时使转向系统对 侧向力十分敏感，易造成车轮摆振或转向盘上力的变化。
二、导向机构的布置参数
1．侧倾中心
（1）双横臂式独立悬架侧倾中心（W点）
侧倾中心高度hw
hp B1 hw 2 k cos d tan a k c sin 900 sin
式中
hp k sin d
（2）麦弗逊式独立悬架的侧倾中心
e1 L d 100 d1h
对乘用车，取ηd＝50％～70％。
5．抗驱动纵倾性（抗驱动后仰角）
抗驱动纵倾性可减小后轮驱动汽车车尾的下沉量或前 轮驱动汽车车头的抬高量。与抗制动纵倾性不同的是，只 有当汽车为单桥驱动时，该性能才起作用。 对于独立悬架而言，当纵倾中心位置高于驱动桥车轮 中心时，这一性能方可实现。
四、麦弗逊式独立悬架导向机构设计 1．导向机构受力分析
作用在导向套上的横向力 F3
F3
F1ad c b d c
F1为前轮上的静载荷F1’减去前轴簧下质量的1/2。
悬架教案新版
悬架教案
引言：
悬架是指车辆底盘与轮胎之间的连接系统，它不仅决定了车辆
的稳定性和操控性能，也直接影响乘坐舒适性和行驶安全性。
因此，在车辆维修和保养方面，悬架也是一个重要的部分。
本教案将介绍
悬架的基本原理、常见问题和维修方法。
一、悬架的基本原理
1.1 悬架的作用
悬架系统的主要作用是支撑车辆的重量，吸收和分散路面不平
影响，并保持车轮与路面的接触。
它主要由弹簧、减振器、悬挂杆、横向稳定杆等组成。
1.2 悬架的类型
根据结构和原理的不同，悬架可以分为独立悬架和非独立悬架。
独立悬架是指每个车轮都有独立的悬架系统，可以独立运动。
非独
立悬架则是指多个车轮共享悬架系统。
二、悬架的常见问题及诊断
2.1 悬架噪音
悬架在长期使用过程中，可能会出现噪音问题。
其中，最常见的是减振器的噪音，可能是由于减振器松动或磨损引起的。
诊断时可以通过仔细观察和试驾来判断是哪个部件引起的噪音，并采取相应的维修措施。
2.2 悬架漏油
悬架的减振器在使用过程中，可能会发生漏油的情况。
这可能是由于减振器密封件老化或磨损引起的。
诊断时可以通过检查减振器表面是否有油迹来确认漏油情况，并采取更换密封件或减振器的措施进行维修。
2.3 悬架的松动
悬架在使用过程中，各个部件可能会发生松动的情况。
这可能是由于螺栓松动或螺栓断裂引起的。
诊断时可以通过观察各个部件是否有松动、检查螺栓是否完整来判断悬架是否存在松动问题，并采取紧固螺栓或更换螺栓的维修措施。
三、悬架的维修方法。
第六章_悬架设计1
二、悬架的弹性特性
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
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。
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。
采用的方案
§6-3 悬架主要参数的确定
一、前后悬架的静挠度、动挠度的选择
1、概念
1)静挠度 汽车满载静止时悬架上的载荷Fw与 此时悬架刚度c之比，即fc=Fw/c。 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， 车轮中心相对车回（或车身）的垂直位 移。
因为车辆的载荷一直是变化的，因此需要悬架的弹簧具 有变刚度特性，以保证车辆在不同的载荷情况下具有相当 的行驶平顺性。 簧载质量一定，悬架刚度越小，偏频越小。
悬架刚度一定，簧载质量越大，偏频越小。
§6-2 悬架结构形式分析
一、非独立悬架和独立悬架
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
汽车悬架的组成示意图： 横向推力杆 横向稳定杆 阻尼元件
弹性元件
纵向推力杆
二 主要作用
汽车制造-悬架ppt课件
2.各车桥单独与车架弹性连接 采用独立悬架，可以保证所有车轮与地面良好地接触。
3.中后桥用平衡悬架与车架连接(三桥)
将中后桥装在一副钢板弹簧的两端，钢板弹簧就相 当于一根平衡杆，而平衡杆的中部与车架作铰链连接。
由于平衡杆两臂等长，则两个车桥上的垂直载荷在 任何情况下都相等。
50
18.6 电子控制的空气悬架
应用： 适于做后悬架
41
5)烛式悬架：车轮沿固定不动的主销上下移动的悬架。主销 的定位角不变，仅轮距、轴距稍有变化，益于改善转向操纵 和行驶的稳定性，但主销磨损严重。
42
6)麦弗逊式悬架：车轮沿摆动的主销轴线上、下移动的悬架。 用于转向轮时，主销定位角及轮距都有极小的变化，因而转向 操纵稳定性好。且两前轮内侧空间较大，便于发动机及其他一 些部件的布置，多用于前置驱动的轿车和微型汽车上。
上腔容积减少， 油压升高，油液 推开伸张阀，流 入下腔。
由于各阀门的节流作 用，便造成对悬架伸 张运动的阻力，使振 动能量衰减。
由于活塞杆占去 一定空间，所以 自上腔流入的油 液不足以充满下 腔容积的增加。 储油缸中油液推 开补偿阀流入下 腔补充。
28
29
18.4 非独立悬架
非独立悬架结构简单，被广泛用于小货车和客车的前后 悬架。有的轿车的后悬架也有采用非独立悬架。
36
不等臂双横臂式独立悬架
上下两摆臂不等长，选择长度比例合适，可使车轮和主 销的角度及轮距变化不大。 应用： 广泛应用在轿车前轮上
37
⑵、不等臂双横臂式独立悬架
不等臂双横臂式独立悬架的上臂比下臂短。 优点： 当汽车车轮上下运动时，上臂比下臂运动弧度小。这将 使轮胎上部轻微地内外移动，而底部影响很小。这种结构有利 于减少轮胎磨损，提高汽车行驶平顺性和方向稳定性。
第六章悬架设计1
推荐：
n（Hz）
0.8~1.6 1.5~2.2 1.3~1.8 1.4~2.0
f c (cm)
10~30 5~11 7~15 6~13
f d (cm)
7~9 6~9 5~8 7~13
轿车 货车 大客 越野
选fd/fc原则：
路面好，fd / fc小一些 路面差，fd / fc大一些
返 回
悬架偏频n、静挠度fc、动挠度fd的确定
悬架侧倾角刚度 较小，需要用横 较大，可不装横向稳 向稳定器 定器 横向刚度 其它 横向刚度大 结构稍复杂，前 结构简单、成本低， 悬架用得较多 前悬架少用 占用的空间尺寸 占用较多的空间 占用较少的空间
独立悬架结构型式分析（2）
导向机构形式
示意图 特 性 评 价 侧倾中心高度
单斜臂式
麦弗逊式
扭转梁随动臂式
讨 论 结 论
Cφ 定义 簧上质量 产生单位 侧倾角时 悬架给车 身的弹性 恢复力矩：
当侧向力为0.4倍车重 轿 2.5°～4 ° 车 货 6 °～7 °) 车
dM （2） C d
Cφ1 > Cφ2 在0.4g的侧向加速度下
前轴轮胎侧偏角δ1>后轴的δ2 满足汽车稍有不足转向的要求
果 变化 副簧接触 ②用方法二使空、满载范 托架前后 围内悬架系统振动频率变 频率变化
不大
经常处于半 载运输状态 或值 较小 的车辆
大
运输部门 使用的货 车
化不大，但副簧接触托架 前后的nb、na突变较大。 适用于经常满载的运输部 门车辆
应用
4.主、副簧应力校核：
由材力：
Fa L a ; 4nW NhomakorabeaO
f
汽车设计讲稿-第六章 悬架设计
第六章悬架设计§6-1 概述：一、功用：传力、缓冲、减振：保证平顺性、操纵稳定性二、组成：弹性元件：传递垂直力，评价指标为单位质量储能等导向装置：车轮运动导向，并传递垂直力以外的力和力矩减振器：减振缓冲块：减轻车轴对车架的撞击，防止弹性元件变形过大横向稳定器：减少转弯时车身侧倾太大和横向角振动三、设计要求：1）良好的行驶平顺性：簧上质量 + 弹性元件的固有频率低；前、后悬架固有频率匹配：乘：前悬架固有频率要低于后悬架尽量避免悬架撞击车架；簧上质量变化时，车身高度变化小。
2）减振性好：衰减振动、抑制共振、减小振幅。
3）操纵稳定性好：车轮跳动时，主销定位参数变化不大；前轮不摆振；稍有不足转向（δ1>δ2）4）制动不点头，加速不后仰，转弯时侧倾角合适5）隔声好6）空间尺寸小。
7）传力可靠、质量小、强度和寿命足够。
§6-2 悬架结构形式分析：一、非独立悬架和独立悬架：二、独立悬架结构形式分析：1、评价指标：1）侧倾中心高度：A、侧倾中心：车身在通过左、右车轮中心的横向垂直平面内发生侧倾时，相对于地面的瞬时转动中心，叫侧倾中心。
B、侧倾中心高度：侧倾中心到地面的距离。
C、侧倾中心位置影响：位置高：侧倾中心到质心的距离缩短，侧向力臂和侧倾力矩↓，车身侧倾角↓；过高：车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎车轮外倾角α磨损。
2）车轮定位参数：车轮外倾角α，主销内倾角β，主销后倾角γ，车轮前束等会发生变化。
主销后倾角γ变化大→转向轮摆振车轮外倾角α化大→直线行驶稳定性；轮距变化，轮胎磨损3）悬架侧倾角刚度A、车厢侧倾角：车厢绕侧倾轴线转动的角度B、影响：车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度有关，影响操纵稳定性和平顺性4）横向刚度：影响操纵稳定性转向轴上悬架横向刚度小，转向轮易摆振，5）空间尺寸：占用横向尺寸→影响发动机布置和拆装；占用高度尺寸→影响行李箱大小和油箱布置。
2、不同形式悬架比较（表6-1）问：A、车轮跳动时，为什么α、β、γ如此变化？B、轮距为什么如此变化？C、应用？1）双横臂式：A、α、β均变，∵非平移，选择四杆结构，可小；B、四杆；C、应用：中高轿前悬，不用于微轿（空间）。
汽车设计第四版课后答案
汽车设计第四版课后答案【篇一：汽车设计课后题答案】（前）视图上的投影线，作为标注垂直尺寸的基准线（面），即z 坐标线。
②前轮中心线：通过左右前轮中心并垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线。
作为标注纵向尺寸的基准线（面），即x坐标线。
③汽车中心线：汽车纵向垂直对称面在俯视图和前视图的投影线。
作为标注横向尺寸的基准线（面），即y坐标线。
④地面线：地平面在侧视图和前视图上的投影线。
⑤前轮垂直线：通过左右前轮中心并垂直于地面的平面，在侧视图和俯视图上的投影线。
1-2 答：①前桥轴荷大，有明显的不足转向性能。
②前轮驱动，越过障碍的能力强。
③主减速器和变速器装在一个壳体中，动力总成结构紧凑，且不需要在变速器与主减速器间设置传动轴，车内地板凸包高度可降低，提高乘坐舒适性。
④发动机布置在轴距外，汽车的轴距可以缩短，有利于提高汽车的机动性。
⑤汽车的散热器布置在汽车前部，散热条件好，发动机可以得到足够的冷却。
⑥有足够大的空间布置行李箱。
①隔绝发动机的气味和热量。
②客车前、中部基本不受发动机噪声和工作振动的影响。
③检修发动机方便。
④轴荷分配合理。
⑤后桥簧上质量与簧下质量比增大，提高乘坐舒适性。
⑥作为城市间客车使用，可在地板下方和客车全宽范围，设立体积很大的行李箱。
1-3 汽车的主要参数有尺寸参数、质量参数和性能参数。
尺寸参数包括外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。
质量参数包括整车整备质量m、载质量、质量参数、汽车总质量和轴荷分配。
性能参数包括动力性参数、燃油经济性参数、最小转弯直径、通过性几何参数、稳定操作性参数、舒适性。
参数的确定：①整车整备质量m：车上带有全部装备（包括备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人的整车质量。
②汽车的载客量：乘用车的载客量包括驾驶员在内不超过9座。
③汽车的载质量：在硬质良好路面上行驶时，允许的额定载质量。
④质量系数：载质量与整车整备质量之比，⑤汽车总质量：装备齐全，且按规定满客、满载时的质量。
第六章悬架设计.ppt
第二十三页，编辑于星期二：二十三点 四十分。
第二十四页，编辑于星期二：二十三点 四十分。
第二十五页，编辑于星期二：二十三点 四十分。
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悬架
悬架分类汽车悬架的形式分为非独立悬架和独立悬架两种：独立悬架非独立悬架的车轮装在一根整体车轴的两端，当一边车轮跳动时，影响另一侧车轮也作相应的跳动，使整个车身振动或倾斜，汽车的平稳性和舒适性较差，但由于构造较简单，承载力大，目前仍有部分轿车的后悬架采用这种型式。
独立悬架独立悬架的车轴分成两段，每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架(或车身)下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受波及，汽车的平稳性和舒适性好。
但这种悬架构造较复杂，承载力小。
现代轿车前后悬架大都采用了独立悬架，并已成为一种发展趋势。
[编辑本段]独立悬架分类独立悬架的结构可分有烛式、麦弗逊式、连杆式等多种，其中烛式和麦克弗逊式形状相似，两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起，但因结构不同又有重大区别。
烛式采用车轮沿主销轴方向独立悬架移动的悬架形式，形状似烛形而得名。
特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化，有利于汽车的操纵性和稳定性。
麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动。
特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，这点与烛式悬架正好相反。
这种悬架构造简单，布置紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。
所以，目前轿车使用最多的独立悬架是麦弗逊式悬架。
[编辑本段]麦弗逊式悬架关于麦弗逊悬架，车坛历史上还有这么一段记载。
麦弗逊（Mcpherson）是美国伊利诺斯州人，1891年生。
大学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机，并于1924年加入了通用汽车公司的工程中心。
30年代，通用的雪佛兰分部想设计一种真正的小型汽车，总设计师就是麦弗逊。
他对设计小型轿车非常感兴趣，目标是将这种四座轿车的质量控制在0.9吨以内，轴距控制在2.74米以内，设计的关键是悬架。
麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式，创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起，装在前轴上。
实践证明这种悬架形式的构造简单，占用空间小，而且操纵性很好。
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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