第六章 悬架设计
悬架设计
第六章悬架设计
第一节 概述 第二节 悬架结构型式分析 第三节 悬架主要性能参数的确定 第四节 弹性元件的计算
1
汽车设计
第一节概述
一、悬架功用:
1.传递力 2.缓和动载荷
3.保证汽车的操纵稳定性
2
汽车设计
第一节 概述
二、要求:
1.保证良好的行驶平顺性 2.保证良好的操纵稳定性
3.有合适的减振性能 4.制动、加速行驶时无“点头”和 “后仰”现象
3、独立悬架的结构型式分析:
比较内容 等双横 不等 单横臂 单纵臂 双纵 斜置 麦弗
臂式 双横 式
式 臂式 单臂 逊式
臂式
二
轮距 变化大 变化 变 不变 不变 变化 变化
小
小
小
分
轴距
不变 不变 不变 变化 变化 变化 不变 小
类 轮胎磨损 快
慢
快
慢
慢
慢
慢
主销倾角 不变 变化
变 变化大 后倾角 不变 变化 变化
3
汽车设计
第一节 概述 二、要求:
5.强度高、寿命长、成本低,能可靠传 递力和力矩 6.良好隔声 7.结构紧凑,占用空间小
4
汽车设计
第二节 悬架结构型式分析
非独立悬架
独立悬架
5
汽车设计
6
汽车设计
7
汽车设计
8
汽车设计
9
汽车设计
10
汽车设计
第二节 悬架结构型式分析
一、组成:
弹性元件: 导向装置: 减振装置: 横向稳定杆: 缓冲块:
28
3汽)车、设计根据不同用途的车确定偏频(依据ISO2631《人体承受全身
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。
6第六章悬架设计(更新版)解析
• 1.横臂式独立悬架
• 分为单横臂(b)和双横臂式两种(a)。
a
b
双横臂式独立悬架
单横臂式独立悬架
球副
双横臂式独立悬架
球副
• 单横臂式:
• 当悬架变形时,车轮平面产生倾斜而改变两侧车轮 与路面的接触点距离——轮距,致使产生侧向滑移, 破坏轮胎和地面的附着。当用于转向轮时,会使主 销内倾角和车轮外倾角发生较大变化,影响操稳性, 现采用不多。
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。
§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 悬架 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
左、右车轮通过各自的悬架 与车架(或车身)连接
第六章
悬架设计
第六章 第一节 概述
悬架设计
第二节 悬架结构型式分析
第三节 悬架主要性能参数的确定 第四节 弹性元件的计算 第五节 独立悬架导向机构设计 第六节 减振器
§6-1 概
一、组成
Байду номын сангаас
述
弹性元件:传递垂直载荷、缓和冲击与振动,保证平 顺性 导向装置:决定车轮运动规律、传递力和力矩 减振装置:衰减车轮、车身的振动 横向稳定杆:防止转向时侧倾过大,减少横向角振动。 缓冲块:限制弹簧过大变形,减轻车轴对车架(或车身) 的直接冲撞。
非独立悬架
独立悬架
双 叉 式 独 立 悬 架
斜 臂 式 独 立 悬 架
1 非独立悬架 纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置 非簧载质量大,汽车平顺 性较差; 高速行驶时操稳性差; 缺点 轿车不利于发动机、行李 舱的布置; 左右车轮互相影响; 前悬架易发生摆振; 易产生轴转向特性;
汽车悬架设计
缺点
应用 :轿车和部分轻型货车、客车及越野车
二、独立悬架结构形式分析
双横臂式 单横臂式 双纵臂式 分类 单纵臂式
单斜臂式
麦弗逊式和扭转梁随动臂式
比较内容
等双横 臂式
不等双 横臂式
单横臂 式
单纵臂 式
双纵臂 式
斜置单 臂
麦弗逊 式
轮距
变化大
变化小
变
不变
不变
变化小
变化小
特点
在满载位置(图中点8)附近,刚度小且曲线变化平缓, 因而平顺性良好 距满载较远的两端,曲线变陡,刚度增大
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 )
扭杆 弹簧
空气 弹簧
油气弹 簧
橡胶弹簧
最高 较轻 小
高 轻 小
高 较轻 较小
较高 轻 轻
线性
线性
易获取非 线性
线性
非线 性
非线性
非线性
结构
简单
简单
复杂
复杂
复杂
复杂
复杂
板簧 比较内容
多片
维修保养 寿命 方便 短
少片
方便 短
螺旋 弹簧
扭杆 弹簧
空气弹 簧
油气弹 簧
橡胶弹 簧
方便 较长
方便 长
困难 长
困难 长
作 用
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变化时有理想的运动特
性,保证汽车的操纵稳定性。
组成
防止转向 时侧倾过 大 衰减 车轮、 车身 的振 动
127页PPT_汽车悬架设计(PPT127页)
四、弹性元件分析 四.弹性元件结构分析
形式 特点
钢板弹簧 多片 变厚少片
螺旋 扭杆 弹簧 弹簧
单位质量贮 能量 质量 簧下质量 悬架弹性特 性 悬架结构 维修与保养 寿命④ 制造要求
最小
大 大 线性
简单 方便③ 短 不高
←—
较小① 较小 ←—
←— ←—③ ←— ←—
较小 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ—
←— 小 非线 性 复杂 ←—③ 较长 高
第六章 悬架设计
汽车工程系
第二节 悬架结构形式分析
三、前后悬架方案的选择
2. 三种匹配方式
1)前、后轮采用非独立悬架
第六章 悬架设计
汽车工程系
第二节 悬架结构形式分析
三、前后悬架方案的选择
2. 三种匹配方式
1)前、后轮采用非独立悬架
第六章 悬架设计
汽车工程系
第二节 悬架结构形式分析
三、前后悬架方案的选择
少碰缓冲块 紧急制动汽车前俯角小 转弯行驶减小侧倾角
小
前俯fc 角 小小,C↑变形小
车厢侧倾角小
小
fc 取小,C↑ 小
纵置钢板弹簧长度短
小
第六章 悬架设计
汽车工程系
第三节 悬架主要参数的确定
一、悬架静挠度fc
3. 选取原则
1)对轿车应保证有良好的平顺性,即n低,大客车次之,载货汽 车最后。 2)级别越高的轿车n应越小。 3)fc2<fc1
第六章 悬架设计
汽车工程系
第二节 悬架结构形式分析
三、前后悬架方案的选择
2. 三种匹配方式
2)前轮独立、后轮非独立
(2) 前悬架采用双横臂式独立悬架、后悬架采 用纵置钢板 弹簧非独立悬架时,可通过将双 横臂中的上横臂支承轴销的轴线布置成前高后低 状,使悬架的纵向运动瞬心位于能减少制动前俯 角处,使制动时车身纵倾减少,达到保持车身有 良好的稳定性能 。
第六章_悬架设计
二、导向机构的布置参数
2.侧倾轴线 汽车前部与后部车侧倾中心的连线为侧倾轴线 汽车前部与后部车侧倾中心的连线为侧倾轴线 独立悬架(纵臂式悬架除外)的侧倾中心高为: 独立悬架(纵臂式悬架除外)的侧倾中心高为: 前悬架0 120mm; 前悬架0~120mm; 后悬架80 150mm。 80~ 后悬架80~150mm。
对悬架提出的设计要求有: 三 对悬架提出的设计要求有:
保证汽车有良好的行驶平顺性。 ① 保证汽车有良好的行驶平顺性。 具有合适的衰减振动能力。 具有合适的衰减振动能力。 保证汽车具有良好的操纵稳定性。 保证汽车具有良好的操纵稳定性。 汽车制动或加速时要保证车身稳定, 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。 少车身纵倾;转弯时车身侧倾角要合适。
悬架主要参数的确定
它对簧上质量的侧倾角有影响: 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, 此外 , 还要求汽车转弯行驶时 , 在 的侧向加速度作用下, 0.4g的侧向加速度作用下,前、后轮侧偏 角之差δ 应当在1 范围内。 角之差δ1-δ2应当在1°~3°范围内。 而前、 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, 响前、后轮的侧偏角大小,从而影响转向 特性, 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。 度在前、后轴上的分配。
弹性元件的计算
(三)钢板弹簧刚度验算 (四)钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 (五)钢板弹簧总成弧高的核算 (六)钢板弹簧强度验算 (七)少片弹簧
弹性元件的计算
二、扭杆弹簧
弹性元件的计算
二、扭杆弹簧
第六章
悬架设计
第五节 独立悬架导向机构的设计
一、设计要求
汽车悬架设计
第一节 概述
3.悬架的设计要求
(3)具备良好的传力特性 • 能可靠传递车身与车轮之间的力和力矩 • 零部件质量尽量小,并且具有足够的强度和寿命 (4)具备良好的隔声能力,结构紧凑、占用空间尺
寸小
第二节 悬架的结构形式分析
一、非独立悬架 和独立悬架 二、独立悬架结构形式分析 三、前后悬架方案选择 四、辅助元件 1、横向稳定器 2、缓冲块
第四节 弹性元件的计算
第四节 弹性元件的计算
第四节 弹性元件的计算
第四节 弹性元件的计算
一、钢板弹簧的设计
(三)钢板弹簧各片长度的确定 (四)钢板弹簧刚度校核 (五)钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径
计算 (予应力的选取) (六)钢板弹簧总成弧高的核算
第四节 弹性元件的计算
一、钢板弹簧的设计
F1
mgL2 L
F2
mgL1 L
Ff e1Fz1d1 F1d1 M f 0
Fre 2 Fz2d2 F2d2 M r 0
F1
ma
(e1 d1
r)
h L
cf
f1
F2
ma
(1
)(e2
d2
r)
h
L
cr f2
F1 F1 F1
F1
mgL2 L
对Of点取矩
FZ1d1 F1d1 FB1e1 0
( mgL2 L
mah L
)d1
( mgL2 L
F1 )d1
mae1
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
第六章悬架设计
汽车设计 3)、根据不同用途的车确定偏频(依据ISO2631《人体承受全身
振动的评价指南》)
以运送人为主的轿车对平顺性 的要求最高,大客车次之,载货 车更次之。 对普通级以下轿车满载的情况, 前悬架偏频要求1.00~1.45Hz, 后悬架则要求在1.17~1.58Hz。
29/86
汽车设计
方 便
较 长 高
方 便
长 高
困难 长 密封 好 可调
困难 长 密封 好
困难 易老 化
对制造要 不高 不高 求 车身高度 布置 容易 容易
容 易
容 易
困难
困难
22/86 22
汽车设计
第三节 悬架主要性能参数确定
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。
36/86
汽车设计
三、货车后悬的主、副簧的刚度匹配
基本原则:
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 副簧参加工作前、后 的悬架振动频率变化不 大
37/86
汽车设计
2、确定方法:
(1)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+Fc),并使 F0和FK间平均载荷对应的频率与 FK和Fc间平均载荷对应的频率相 等,
对前桥,则增加了汽车过多转向趋势
19/86
汽车设计
四.辅助元件
1.横向稳定器 2.缓冲块
3.弹性元件
20/86 20
汽车设计
3、 弹 性 元 件
比较内 容 多片
板簧
少 片
最 小 小 小 于 多 片 线 性 简
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)。
吉林大学汽车设计课件第六章悬架设计
2)前轮独立、后轮非独立
(1)目前轿车前轮多采用车轮上、下跳动时, 车轮定位参数变化小的麦弗逊式悬架,因而可以 保证前轮不易发生摆振现象,使汽车有良好的操 纵稳定性。
麦弗逊式悬架优、缺点见前述。除此之外,两前 轮装上麦弗逊式悬架以后,当主销轴线的延长线 与地面的交点位于轮胎胎冠印迹中心外侧时,具 有负主销偏移距rs,有利于制动稳定性
良好 良好 各向异性 可防止产生过多转向① 有(方向不能错)
第六章 悬架设计
汽车工程系
第二节 悬架结构形式分析
三、前后悬架方案的选择
2. 三种匹配方式
3)前、后轮独立——橡胶衬套
因橡胶衬套横截面方向上,按对角线方向开有楔形孔。结 果在不同方向衬套的刚度不一样。即:在汽车纵轴线方向 衬套的刚度小;衬套的纵向刚度大;衬套的总扭转刚度大 b、c两项大的原因是:
空气弹簧气囊寿命是板簧四倍.
第六章 悬架设计
汽车工程系
第二节 悬架结构形式分析
五、辅助元件分析
1. 横向稳定器
通过减小悬架垂直刚度,能降低车身振动固有频率, 达到改善平顺性的目的。 但因为悬架侧倾角刚度和悬架垂直刚度之间是正比 关系,所以减小垂直刚度同时会减小侧倾角刚度, 并使车厢侧倾角增加,使乘员不舒服和降低了行车 安全感。 因此设置横向稳定器,在不增大垂直刚度条件下增 大悬架侧倾角刚度。 汽车转弯行驶时前后轴车轮负荷转移大小,主要取 决于前后悬架的侧倾角刚度。当前角刚度大于后角 刚度时,前轴车轮负荷转移大于后轴,并使前轮侧 偏角大于后轮侧偏角,以保证汽车有不足转向特性。
←— 小② ←—
←— ←—③ 长 ←—
车身高度 车上布置
容易
←—
←— ←—
空气 油气 弹簧 弹簧
第6章悬架设计
汽车设计
三、悬架弹性特性 1、定义
悬架受到垂直外力F与由此所引起的车轮中心 相对于车身位移f(即悬架的变形)的关系曲线 。 2、分类
线性弹性特性、非线性弹性特性 1)线性弹性特性 定义: 悬架变形f与所受垂直外力F之间成固定比例 变化,弹性特性为一直线,悬架刚度为常数 。
特点:随载荷的变化,平顺性变化
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 刚度
较小,需用 横向稳定器
较大,可不 装横向稳定 器
较小,需用 横向稳定器
时悬架挠度f0,而使副簧开始起作用前一瞬间的挠 度fK等于满载时悬架的挠度fc 。副簧、主簧刚度比
为 c a/c m 1 F w F 0
特点:能保证在空载与满载使用范围内悬架振动频 率变化不大,但副簧起作用前、后悬架振动频率变 化较大。
作业证明。
44
汽车设计
确定方法二
使副簧开始起作用时的载荷等于空载与满载时悬
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。
24
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
汽车设计:第六章 悬架设计
8
汽
车 独立悬架的优缺点(续)
设 ➢ 左、右车轮独立运动互不影响,可减少车身的倾斜和振
计
动,并能获得良好的地面附着能力;
教
案 ➢ 形式多样,可以满足不同的设计要求;
➢ 结构复杂,成本较高,维修困难;
✓ 主要用于乘用车和部分总质量不大的商用车上。
马 天 飞
9
二、独立悬架结构形式分析
汽
车 分类
设 计 教 案
马
天
双横臂式
单横臂式
单纵臂式
飞
10
二、独立悬架结构形式分析
汽
车 分类
设 计 教 案
马
天
单斜臂式
麦弗逊式
扭转梁随动臂式
飞
11
评价指标
汽
车 ➢ 侧倾中心高度
设
位置高,则到车身质心的距离缩短,侧倾力矩减小;
计
教
位置过高,则车身倾斜时轮距变化大,轮胎磨损加快。
案 ➢ 车轮定位参数的变化
汽
第六章 悬架设计
车
设
• 第一节 概述
计
• 第二节 悬架结构形式分析
教
• 第三节 悬架主要参数的确定
案
• 第四节 弹性元件的计算
• 第五节 独立悬架导向机构的设计
• 第六节 减振器
马 天 飞
1
第一节 概 述
汽
车 一、 悬架的功用和组成
设 功用
计
教 ➢ 传递作用在车轮和车架(车身)之间的一切力和力矩;
案 ➢ 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;
➢ 保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性,
第六章-悬架设计PPT课件
2021
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3、 fd要合适,根据不同的车在不同路面条件造
➢以运送人为主的轿车对平顺性的要求最高,大客车次之,载货车更 次之。
➢对普通级以下轿车满载的情况,前悬架偏频要求1.00~1.45Hz, 后悬架则要求在1.17~1.58Hz。
➢原则上轿车的级别越高,悬架的偏频越小。 ➢对高级轿车满载的情况,前悬架偏频要求在0.80~1.15Hz,后悬
起的弹簧变形
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3)钢板断面尺寸及片数的确定
a.钢板断面宽度b的确定
有关钢板弹簧 的刚度、强度等,可按等截面简支梁的计算公式 计算,但需引入挠度增大系数δ加以修正。因此,可根据修正后 的简支梁公式计算钢板弹簧所需要的总惯性矩J0。对于对称钢板 弹簧
J0=[(K-ks)3cδ]/48E
式中,
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2)钢板弹簧长度L的确定
➢钢板弹簧长度L是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离 ➢在总布置可能的条件下,应尽可能将钢板弹簧取长些。
推荐在下列范围内选用钢板弹簧的长度: 轿车:L=(0.40~0.55)轴距; 货车:前悬架:L=(0.26~0.35)轴距; 后悬架:L=(0.35~0.45)轴距。
架则要求在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,再利用上式即可计算出悬架的静挠度。
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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 。
轮距
变化小,轮 变化大,轮
胎磨损速度 胎磨损速度
慢
快
不变
吉林大学汽车设计课件第六章悬架设计-PPT精选文档127页
形式 特点
非独立悬架
独立悬架
备注
结构 制造
简单 容易
复杂 稍难
非独立悬架指纵置钢板 弹簧而言
工作
可靠
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
方便 较差 大
大
有 大
困难 好 小
小
没有 小
钢板弹簧长度短,刚度 大,独立悬架弹性元件 只受垂直力,刚度小 钢板弹簧在不平路段或 转弯行驶都有轴转向, 并使汽车有过多转向
b、c两项大的原因是: 转向行驶时,车轮与地面之间作用有侧向力FY1、 FY2 →简化作用到衬套上的力F1、F2和力矩M1、M2→在F1 和F2作用下衬套内、外侧相对移动,同时处于橡胶衬 套内径处的金属隔套突肩压紧橡胶衬套,使之纵向刚 度↑,扭转刚度↑。→减轻轴转向效应,操纵稳定性好。
第六章 悬架设计
车 高级
0.80~1.15 0.98~1.30
货车
3)前、后轮采3)用前独立、悬后架轮独立 轿车前轮用麦轿弗车逊前式轮悬架用,麦后弗轮逊用式扭转悬梁架随,动后臂式轮后用悬扭架转。梁随动臂
用的非常广泛。 式后悬架。用的非常广泛。
衬套形式 特点 隔振性能 隔声性能 衬套特性 对转向特性影响 安装衬套位置要求
传统橡胶衬套
各向异性橡胶衬套
良好 良好 各向同性 过多转向而且较大 没有
第六章 悬架设计
汽车工程系
第二节 悬架结构形式分析
三三、、前、前后后悬悬架架方方案案的的选选择 择
1.1前. 前后悬后架悬的架匹的配匹方配案
悬架 前悬架 后悬架 方案
Ⅰ
非独立悬架
独立 非独立 Ⅱ
悬架 悬架
Ⅲ
独立悬架
6悬架设计12
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
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第六章 悬架设计
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第六章 悬架设计
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第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计 第四节 弹性元件的计算
问题 1. 钢板弹簧有哪些主要参数?如何选取?
第六章 悬架设计 第四节 弹性元件的计算
一、钢板弹簧的设计; 1 钢板弹簧的布置方案 2钢板弹簧主要参数的确定 3钢板弹簧各片长度的确定 二、扭杆弹簧
4钢板弹簧的刚度验算
5钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 6钢板弹簧总成弧高的核算 7钢板弹簧的强度验算 8少片弹簧
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
第六章 悬架设计
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第六章 悬架设计
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起的承载系统的振动,保证汽车的行驶平顺性;
➢ 保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性,
马
保证汽车的操纵稳定性,使汽车获得高速行驶能力。
天
飞
2
一、 悬架的功用和组成
汽
车 组成
设
➢ 弹性元件
计
➢ 导向装置
教
案
➢ 减振器
➢ 缓冲块
➢ 横向稳定器
设 计 教 案
马
天
双横臂式
单横臂式
单纵臂式
飞
10
二、独立悬架结构形式分析
汽
车 分类
设 计 教 案
马
天
单斜臂式
麦弗逊式
扭转梁随动臂式
飞
11
悬架性能评价指标
汽
车 ➢ 侧倾中心高度
设
位置高,则到车身质心的距离缩短,侧倾力矩减小;
计
教
位置过高,则车身倾斜时轮距变化大,轮胎磨损加快。
案 ➢ 车轮定位参数的变化
车 设 计 教 案
马 天 飞
汽车的轴转向效应
15
麦弗逊式前悬架和扭转梁随动臂式后悬架
汽
车 ➢ 麦弗逊式前悬架
设
➢结构紧凑
计
➢负的主销偏移距对保证汽车制动稳定
性有利。
教
案 ➢ 扭转梁随动臂式后悬架
➢后轴轴转向而产生过多转向。
➢可采用各向异性的橡胶衬套消除,还 具有隔振性能。
马 天 飞
16
四、辅助元件
飞
13
不同形式独立悬架的对比分析
汽
车 导向机构
双横臂式 单横臂式 单纵臂式 单斜臂式
设 侧倾中心高度
比较低
车轮定位参数变化 变化不大
计
比较高 变化大
比较低 变化大
居中 有变化
教 轮距 案
侧倾角刚度 横向刚度 占用空间 其它
马 天
应用
飞
变化小
变化大
不变
变化不大
较小 大 较多 结构稍复杂
前悬架用得 较多
天
其侧倾角刚度。
飞
17
横向稳定器
汽
车 ➢ 汽车转弯行驶产生的侧倾力矩,使内、外侧车轮的负荷
设
发生转移,并影响车轮侧偏刚度和车轮侧偏角的变化。
计 ➢ 当前悬架侧倾角刚度大于后悬架侧倾角刚度时,则前桥
教
的车轮负荷转移大于后桥车轮,并使前轮侧偏角大于后
案
轮侧偏角,以保证汽车有不足转向特性。
➢ 因此,在汽车前悬架上设置横向稳定器,以增大前悬架
的侧倾角刚度。
马 天 飞
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缓冲块
汽 车 设 计 教 案
橡胶缓冲块
马 天 飞
多孔聚氨酯缓冲块
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第三节 悬架主要参数的确定
汽
车 一、悬架静挠度fc
设 ➢ 汽车满载静止时悬架上的载荷F与此时悬架刚度C之比,
计
即f=F/C。
教
案 ➢ 悬架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。
➢ 前后悬架系统的偏频
马
天 飞
fc2=(0.6~0.8)fc1(货车)
马 天 飞
8
汽
车 独立悬架的优缺点(续)
设 ➢ 左、右车轮独立运动互不影响,可减少车身的倾斜和振
计
动,并能获得良好的地面附着能力;
教
案 ➢ 形式多样,可以满足不同的设计要求;
➢ 结构复杂,成本较高,维修困难;
✓ 主要用于乘用车和部分总质量不大的商用车上。
马 天 飞
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二、独立悬架结构形式分析
汽
车 分类
马 天 飞
3
二、 设计要求
汽
车 ➢ 保证汽车有良好的行驶平顺性;
设
计 ➢ 具有合适的衰减振动能力; 教 ➢ 保证汽车具有良好的操纵稳定性; 案 ➢ 保证车身稳定,制动或加速时纵倾要小,转弯时车身侧
倾角要合适;
马 天 飞
4
汽
车 二、 设计要求(续)
设 ➢ 有良好的隔声能力;
计
教 ➢ 结构紧凑、占用空间尺寸要小 ; 案 ➢ 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。
马 天 飞
5
第二节 悬架结构形式分析
汽
车 一、非独立悬架和独立悬架
设 ➢ 非独立悬架
计
教
左、右车轮用一根整体轴
案
连接,再经过悬架与车架
(或车身)连接;
➢ 独立悬架
马 天
左、右车轮通过各自的悬
飞
架与车架(或车身)连接 。
6
汽 非独立悬架的优缺点
车
设 ➢ 结构简单,制造容易,维修方便,工作可靠; 计 ➢ 钢板弹簧刚度较大,且簧下质量大,汽车平顺性较差; 教 ➢ 在不平路面上行驶时,左、右车轮相互影响;
汽
车 横向稳定器
设 ➢ 为改善汽车平顺性,可以通过减小悬架垂直刚度,降低
计
车身振动固有频率来实现。
教 ➢ 但是悬架的侧倾角刚度和垂直刚度成正比关系,所以侧
案
倾角刚度也将减小,使车厢侧倾角增加,乘员不舒适并
降低了行车安全感。
➢ 解决这一矛盾的主要方法就是设置横向稳定器。
马 ➢ 横向稳定器可以在不增大悬架垂直刚度的条件下,增大
汽
第六章 悬架设计
车
设
• 第一节 概述
计
• 第二节 悬架结构形式分析
教
• 第三节 悬架主要参数的确定
案
• 第四节 弹性元件的计算
• 第五节 独立悬架导向机构的设计
• 第六节 减振器
马 天 飞
1
第一节 概 述
汽
车 一、 悬架的功用和组成
设 功用
计
教 ➢ 传递作用在车轮和车架(车身)之间的一切力和力矩;
车轮相对车身上、下跳动时,定位参数变化要小。
➢ 轮距
马
天
影响轮胎磨损。
飞
12
悬架性能评价指标(续)
汽
车 ➢ 悬架侧倾角刚度
设
车厢侧倾角影响汽车的操纵稳定性和平顺性。
计
➢ 横向刚度
教
案
影响操纵稳定性,容易造成转向轮发生摆振现象。
➢ 悬架占用空间尺寸
横向尺寸大,影响发动机的布置和拆装;
马 天
高度尺寸小,则行李箱宽敞,底部平整,布置油箱容易。
较大
较少 结构简单成 本低 前悬架上用 得少
较小
居中
小
较小
占用高度空间很少
结构简单、成本低
麦弗逊式 比较高 变化小
变化很小
扭转梁随动 臂式
比较低
左、右轮同 时跳动时不 变
不变
较大
大
占用的空间小
结构简单、 结构简单, 紧凑
乘用车上用 用于FF乘用
得较多
车后悬架
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三、前、后悬架方案的选择
汽
前、后悬架均采用纵置钢板弹簧非独立悬架
案
➢ 前轮跳动时,悬架与转向传动机构运动干涉,摆振; ➢ 容易出现不利的轴转向特性; 马 ✓ 主要用在总质量大的商用车以及少数乘用车的后悬架上。
天 飞
7
汽
车 独立悬架的优缺点
设 ➢ 簧下质量小;
计
教 ➢ 悬架占用的空间小; 案 ➢ 弹性元件刚度小,汽车行驶平顺性好;
➢ 采用断开式车轴,整车质心高度下降,改善了汽车的行 驶稳定性;
马 天
n1 c1 / m1 2
飞
n2 c2 / m2 2
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一、悬架静挠度fc(续)
汽
车 ➢ 当悬架弹性特性为线性特性时,有
设
计
n 5 fc
教 ➢ 可见,悬架的静挠度直接影响车身振动的偏频n。
于减小车身纵向角振动,推荐
fc2=(0.8~0.9)fc1