汽车悬架理论与设计

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1.2 主销内倾角σ
a. 定义——在汽车横向平面内， 主销上部向内倾斜一个角度， 即为主销内倾角σ。
b. 主销后倾角的自动回正作 用——转向轮在外力作用 下转过一个角度时，车轮 最低点将陷入地面以下， 但实际上车轮最低点不可 能陷入路面以下，因此在 车辆重力作用下连同汽车 前部被上抬一个高度，使 转向轮回到直线行驶的状 态。
Ｏ１－摆臂轴线与其摆动轴线的垂足;
B－下摆臂球销中心; D－上摆臂球头销中心;
BD－主销轴线;
BDEFP－转向节;
EF－转向节轴线; E－主销轴线与和转向节轴线交点;
FG－车轮半径;
SP－转向横拉杆;
S－转向横拉杆断开点; P－转向节臂球销中心;
H2－螺旋弹簧在下摆臂上的固定点; G H1－螺旋弹簧在车架上固定点 ;
c. 根据轴荷及弹性元件刚 度进行悬架力学计算， 确定悬架刚度，偏频及 平衡位置
主销内倾角及自动回正作用
BD-主销轴线；EF-转向节轴线；FG轮中心平面；O1O2-竖直线
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1.3 车轮外倾角γ
a. 定义——在汽车横向平面内， 转向轮向远离主销上部方向
倾斜一个角度，即为车轮外
倾角γ。
b. 车轮外倾角的作用（使满 载时车轮中心平垂直地面， 减少轮胎偏磨顺）——若 汽车空载时车轮无外倾， 即车轮中心面垂直路面， 则满载时重力作用使车轮 中心面向内倾斜一个角度， 加速轮胎偏磨损；若汽车 空载时车轮存在一定的外 倾，则满载时可以使车轮 中心平面垂直于地面，减 少轮胎偏磨损；但车轮外 倾不宜过大。
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车轮外倾角 BD-主销轴线；EF-转向节轴线；FG-
轮中心平面；O1O2-竖直线
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1.4 前轮前束 A-B
a. 定义——两前轮后边缘距离 A与前边缘距离B之差，称 为前轮前束。
b. 前轮前束的作用（抵消车 轮外倾的滚锥效应）—— 外倾角的存在使车轮滚动 类似滚锥，即滚动时两前 轮向外滚开，同时车轮受 到前桥及转向横拉杆的限 制，车轮不能向外滚开， 出现边滚边滑的状况，加 剧了轮胎的磨损。前轮前 束的存在则使车轮滚动接 近正前方。
度
c. 确定是否安装横向稳定
杆
O2
L2
D
H2 E
O L1 S 1
P
F
z
H1
B
Oy
x
G
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② 主要设计步骤
a. 根据悬架主要零件尺寸， 确定主要关键点的间距
b. 确定各点坐标，进行悬 架运动学计算，检查前 轮定位参数变化趋势是 否合理
c. 根据轴荷及弹性元件刚 度进行悬架力学计算， 确定悬架刚度，偏频及 平衡位置
d. 计算前后悬架侧倾角刚 度及整车侧偏角，确定 是否安装横向稳定杆
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3. 滑柱摆臂独立悬架导向机构及设计任务
3.1 双横臂独立悬架导向机构(点击察看实物结构)
D
OB－摆臂轴线; L－摆臂摆动轴线 ;
H2
C
B－摆臂球销中心; O－摆臂在车架固定点(垂足); D－悬架在车架上固定点(球销中心);
E
BD－主销轴线; L’－减振器轴线(与BD不共线);
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2. 双横臂独立悬架导向机构及设计任务
2.1 双横臂独立悬架导向机构(点击察看实物结构)
O2
L1 S O1
z O y
x
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L2 D
L2－上摆臂摆动轴线; O2D－上摆臂轴线; O2－上摆臂轴线与其摆动轴线的垂足;
H2 E W F
P B
H1
L１－下摆臂摆动轴线; O１B－下摆臂轴线;
1. 前轮定位参数简介
a. 主销后倾角τ b. 主销内倾角σ c. 车轮外倾角γ d. 前轮前束A-B
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1.1 主销后倾角τ
a. 定义——在汽车纵向平面内，
主 销 BD 向 后 倾 斜 一 个 角 度 ， 即为主销后倾角τ。
C
τ
D
主
销
b. 主销后倾角的自动回正作 M
后 倾
用 —— 在 干 扰 力 矩 M 作 用
A
F C－减振器杆与油缸交点; A－减振器活塞中心;
H1
S
L
P
B
Oபைடு நூலகம்
T
L?
EF－转向节轴线; F－车轮中心; FG－车胎半径; E－转向节轴线与减振器轴线交点; G－车轮接地点; H1－弹簧下支点; H２－弹簧下支点;
S－转向梯形断开点;
G P－转向节臂（转向梯形臂）球销中心;
滑柱摆臂独立悬架导向机构简图 T－由摆臂球销中心向减振器轴线作垂线的垂足
角
下，车轮前端向纸面内偏
及
转，汽车偏离直线行驶方
自
向。而地面与车轮之间的
侧向附着力FY产生绕主销
B
l
动 回 正
的回正力矩，该力矩方向
与干扰力矩M的方向相反，
作
A
用
在其作用下，转向轮自动
FY
回到直线行驶状态。
AC—轮胎中心垂直线；A—轮胎中心垂直线与地
面交点；BD—主销轴线；B—主销轴线与地面交
点；l—AC与BD的距离；M—干扰力矩
车辆工程专业选修课程
汽车悬架理论与设计
授课对象：2004级本科生 教 研 室：汽车系 任课教师：李 静
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第一章 绪论
§1.2 前轮定位参数及独立悬架导向机构
教学目的：复习前轮定位参数概念，掌握独立悬 架导向机构结构简化模型，了解设计任务和步骤
教学重点和难点：双横臂和滑柱摆臂悬架导向机 构简化，前轮定位参数
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3.3 滑柱摆臂独立悬架的设计任务及设计步骤
① 设计任务
a. 确定O、S和D点坐标 b. 确定弹簧刚度和自由长
度 c. 确定是否安装横向稳定
杆
D
H2
C
E
A
F
H1
S
L
P
B
O
T
L?
G
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② 主要设计步骤
a. 根据零件尺寸确定各点间 距
b. 确定各点坐标，进行悬 架运动学计算，检查前 轮定位参数变化趋势是 否合理
zD zB
⑶主销内倾角
tan yB yD ， tan1 yB yD
zD zB
zD zB
x
G
双横臂独立悬架导向机构简图
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2.3 双横臂独立悬架的设计任务及设计步骤
以前悬架为双横臂独立悬架（弹性元件为扭杆）为例：
① 设计任务
a. 确定O1、O2和S点坐标 b. 确定扭杆弹簧的安装角
PW—转向节臂;
双横臂独立悬架导向机构简图
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2.2 双横臂独立悬架前轮定位参数
L2
O2
D
H2 E
L1
S
O1 z
P B
H1
O y
⑴车轮外倾角
tan yF yG ， tan1 yF yG
zF zG
zF zG
⑵主销后倾角
F
tan xD xB ， tan1 xD xB
zD zB