麦弗逊式悬架设计说明书

前言

悬架是现代汽车的重要组成部分之一。虽然并非汽车在行进必不可少的装备，但如果没有悬架，将极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天，人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受，而非他们不太懂得的专业术语。

因此，对汽车操纵稳定性﹑平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的悬架系统也被不断改进，主动半主动悬架等具有反馈的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。无论定位高端市场，还是普通家庭的经济型轿车，没有哪个厂家敢忽视悬架系统及其在整车中的作用。这一切，都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。悬架系统的优劣，乘员在车上可以马上感受到。

“木桶理论”，很多人都知道，整车就好比是个“大木桶”，悬架是它的一片木板。虽然，没有悬架的汽车还是可以跑动的，但是坐在上面是很不舒服的。坐过农用车货厢的人，对此应该是颇有些体会的，即便是较好的路况，在上面也是颠来颠去的。因为它的悬架很简单，对平顺性和操纵稳定性考虑的很少。只有当悬架这块木板得到足够重视，才能使整车性能得以提升。否则，只能是句空话。

正因为悬架在现代汽车上的重要重要作用，应该重视汽车悬架的设计。只有认真，严谨的设计才能确保其与整车的完美匹配。而要做到这一点，就必须，查阅大量相关书籍，图册，行业和国家标准。

这些是对我们这些将来要从事汽车设计，制造工作的工科出身的大学毕业生的必须经历的一个必不可少的训练。没有经过严格的训练的洗礼，是不可能具备这种专业精神和素质的。

目录

前言 (1)

第一章悬架的功用 (4)

第二章悬架系统的组成 (6)

第三章悬架的类型及特点 (7)

§3.1非独立悬架的分类及特点 (8)

§3.2独立悬架分类及特点 (9)

第四章匹配车型的选择 (13)

第五章悬架主要参数的确定 (15)

§5.1悬架静挠度

f (15)

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§5.2悬架的动挠度

f (16)

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第六章弹性元件的计算 (19)

§6.1弹簧形式、材料的选择 (19)

§6.2确定弹簧直径及刚度 (19)

§6.3其他参数的计算 (20)

§6.4弹簧的校验 (21)

第七章减振器的设计 (21)

第八章独立悬架导向机构的设计 (26)

§8.1导向机构的布置参数 (26)

§8.2 麦弗逊式悬架导向机构设计 (28)

第九章悬架系统的辅助元件 (31)

第十章展望—未来的汽车悬架 (33)

小结 (34)

参考文献 (36)

第一章悬架的功用

悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架和车轴弹性地连接起来，是车架（或承载式车身）和车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。其主要任务是：

1、传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；

2、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；

3、保证车轮在路面不平和载荷变化时理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速的行使能力。

悬架把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。因此，必须找到一个平衡点，既能保证操纵稳定性的优良，又能具备较好的平顺性。

第二章悬架系统的组成

现在汽车，特别是乘用车悬架，其形式和种类会因为不同的公司和设计单位的不同而不同。但是一般都是由弹性元件、减振器、导向机构、缓冲块和横向稳定器等部分组成。

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，由于螺旋弹簧只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，故现代轿车多采用螺旋弹簧。但由于螺旋弹簧本身没有摩擦而没有减振作用，需要另外安装减振器。

汽车在不平路面上行驶时，由于悬架的弹性作用使汽车产生垂直振动。为了迅速衰减这种振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应安装减振器，并使之具有合理的阻尼。利用减振器的阻尼作用，使汽车振动的振幅连续减小，直至振动停止。

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为弹性元件时，它兼起导向装置的作用。缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大

的变形。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时的车身的侧倾角和横向角振动。

第三章悬架的类型及特点

汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。

非独立悬架如图3-1所示，其结构特点是两侧的车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架（或车身）连接。当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆动，故称为非独立悬架。

图3-1 非独立悬架

独立悬架如图3-2所示，其结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以单独地通过弹性悬架与车架（或车身）连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响，故称为独立悬架。

图3-2独立悬架

§3.1非独立悬架的分类及特点

1、钢板弹簧非独立悬架

在这种悬架中，钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，兼作导向装置。这种悬架主要用在总质量大些的商用车前后悬架以及某些乘用车的后悬架上。

优点：结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。

缺点：由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差；簧下质量大；在不平路面上行驶时，左右车轮相互影响，并使车轴（桥）和车身倾斜；当两侧车轮不同步跳动时，车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振；前轮跳动时，悬架易与转向系统发生运动干涉；当汽车直线行驶在凹凸不平的路段上时，由于左右两侧车轮反向跳动或只有一侧车轮跳动时，不仅车轮外倾角有变化，还会产生不利的轴转向特性；汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性；车轴（桥）上方要求有与弹簧行程相适应的空间。