6第六章-悬架设计(科大)解析
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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）。
《悬架设计》课件2
THANKS
复合材料
利用碳纤维、玻璃纤维等复合材料，提高悬架刚 度和强度，同时减轻重量。
智能材料
运用压电陶瓷、形状记忆合金等智能材料，实现 悬架的自适应调节和主动控制。
智能化技术在悬架设计中的应用
传感器技术
辅助驾驶系统
利用传感器实时监测车辆行驶状态和 路面状况，为悬架系统提供精确的数 据支持。
结合雷达、激光雷达、摄像头等技术 ，实现悬架的主动调节，提升驾驶安 全性和舒适性。
性能特点
该货车悬架系统具有较大 的承载能力和刚度，确保 车辆在重载情况下仍具有 良好的行驶稳定性。
设计优化
通过合理设计钢板弹簧的 形状和刚度，降低车辆自 重和提高燃油经济性，同 时保证货车的承载能力。
06
未来悬架设计展望
新材料在悬架设计中的应用
轻量化材料
采用高强度钢、铝合金等轻量化材料，降低悬架 重量，提高车辆燃油经济性和操控性能。
悬架的性能要求
刚度与阻尼
悬架需具备合适的刚度与阻尼，以 实现良好的缓冲减震效果。刚度决 定了悬架的支撑强度，而阻尼则影
响减震性能。
侧倾刚度
为了维持车身姿态稳定，悬架还需 具备足够的侧倾刚度，以抵抗车身
侧倾。
纵向刚度与横向刚度
纵向刚度影响车辆纵向稳定性，横 向刚度则影响车辆操控稳定性。
适应性与可靠性
悬架的定义与功能
缓冲减震
吸收和缓冲来自路面的冲击，提高乘坐 舒适性。
传递力矩
将地面施加在车轮上的力和力矩传递到 车身，同时将驾驶控制信号传递给车轮 。
维持车身姿态
保持车身姿态稳定，防止过大的颠簸和 摇摆。
适应路面变化
通过调节减震器和弹簧等元件的参数， 适应不同路面状况和驾驶需求。
第六章_悬架设计
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。
汽车设计：第六章 悬架设计
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
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，
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，
6-悬架设计
占用高度空间小旳悬架，则允许行李箱宽阔，而且底部平整， 布置油箱轻易。
悬架
双横臂式
单式
扭转梁随动臂 式
侧倾中心高 比较低
比较高
比较低
居单横臂和 单纵臂之间
比较高
比较低
▪ 车轮
外倾
▪ 车轮 角
▪
定位
参数 旳变
▪
与主 销内 倾
车轮外倾角 与主销内倾 角变化大
主销后倾角 变化大
四、悬架侧倾角刚度及其在 前、后轴旳分配
要求以0.4g向心加速度时：
➢ 轿车车身侧倾角 ➢ 货车车身侧倾角 2.50 ~ 40
➢
、60 ~ 7 0
1－ 2应在10 ~ 30内
四、悬架侧倾角刚度及其在 前、后轴旳分配
▪ 3．前后悬架侧倾角刚度要求：
➢ 前后悬架侧倾角刚度旳大小影响到其轮胎侧偏角，从 而影响转向特征，所以设计时还应考虑前后悬架，侧 倾角刚度旳分配。
n1 5 / f c1
n2 5 / fc2
2、n1与n2旳匹配要合适
❖要求：
希望fc1与fc2要接近，单不能相等（预防共振） 希望fc1>fc2 (从加速性考虑，若fc2大，车身旳振动大）
❖措施：
➢若汽车以较高车速驶过单个路障，n1/n2＜1时旳车身纵向角振 动要比n1/n2＞1时小，故推荐取fc2=（0.8~0.9）fc1。 ➢考虑到货车前、后轴荷旳差别和驾驶员旳乘坐舒适性，取前悬 架旳静挠度值不小于后悬架旳静挠度值，推荐fc2=（0.6~0.8） fc1。 ➢为了改善微型轿车后排乘客旳乘坐舒适性，有时取后悬架旳偏 频低于前悬架旳偏频。
1 评价指标：
1）侧倾中心高度
侧倾中心位置高，它到车身质心旳距离缩短， 可使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车身旳侧倾角 也会减小。但侧倾中心过高，会使车身倾斜时 轮距变化大，加速轮胎旳磨损。
悬架
双横臂式
单式
扭转梁随动臂 式
侧倾中心高 比较低
比较高
比较低
居单横臂和 单纵臂之间
比较高
比较低
▪ 车轮
外倾
▪ 车轮 角
▪
定位
参数 旳变
▪
与主 销内 倾
车轮外倾角 与主销内倾 角变化大
主销后倾角 变化大
四、悬架侧倾角刚度及其在 前、后轴旳分配
要求以0.4g向心加速度时：
➢ 轿车车身侧倾角 ➢ 货车车身侧倾角 2.50 ~ 40
➢
、60 ~ 7 0
1－ 2应在10 ~ 30内
四、悬架侧倾角刚度及其在 前、后轴旳分配
▪ 3．前后悬架侧倾角刚度要求：
➢ 前后悬架侧倾角刚度旳大小影响到其轮胎侧偏角，从 而影响转向特征，所以设计时还应考虑前后悬架，侧 倾角刚度旳分配。
n1 5 / f c1
n2 5 / fc2
2、n1与n2旳匹配要合适
❖要求：
希望fc1与fc2要接近，单不能相等（预防共振） 希望fc1>fc2 (从加速性考虑，若fc2大，车身旳振动大）
❖措施：
➢若汽车以较高车速驶过单个路障，n1/n2＜1时旳车身纵向角振 动要比n1/n2＞1时小，故推荐取fc2=（0.8~0.9）fc1。 ➢考虑到货车前、后轴荷旳差别和驾驶员旳乘坐舒适性，取前悬 架旳静挠度值不小于后悬架旳静挠度值，推荐fc2=（0.6~0.8） fc1。 ➢为了改善微型轿车后排乘客旳乘坐舒适性，有时取后悬架旳偏 频低于前悬架旳偏频。
1 评价指标：
1）侧倾中心高度
侧倾中心位置高，它到车身质心旳距离缩短， 可使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车身旳侧倾角 也会减小。但侧倾中心过高，会使车身倾斜时 轮距变化大，加速轮胎旳磨损。
吉林大学汽车设计课件第六章悬架设计
2. 三种匹配方式
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
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
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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；
汽车设计第六章
（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 。 3）前、后轮采用独立悬架
轿车前轮用麦弗逊式悬架，后轮用扭转梁随动臂式后悬架用 的非常广泛。对于扭转量随动臂式后悬架，支撑处采用橡胶衬套：
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第三节 悬架主要参数的确定
一、悬架静挠度fc
1.fc定义：
fc是指汽车满载静止时，悬架上的载荷FW与悬架刚度C之 比。即fc=FW/C 2．影响选取fc的因素
fc 因素 汽车平顺性 少碰缓冲块 紧急制动汽车 前俯角小 转弯行驶减小 侧倾角 纵置钢板弹簧 长度短 要求 fc 取 大 小 小 fc 取小，C↑ 小 小 备 注
n 5
fc
fc 大，n↓ fc 小，C↑变形小
C
FW
fc
前俯角小 车厢侧倾角小
3、偏频的概念
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。现代汽车的质量分配系 数≈1，这样可将汽车前后悬架簧上质量的振动视为相互独立。 此时，汽车前后部分车身的振动固有频率n1、n2称为偏频：
fd
㎝
7～9 5～8 6～9
三、悬架的弹性特性
1．定义 悬架受到的垂直外力F与由此所引起的车轮中心相对于车架或车身 位移f（悬架变形）之间的关系曲线。 悬架刚度：弹性特性曲线上某 点的切线与水平坐标轴夹角的 正切为该点刚度。
如图中8点刚度 c tan ∴8点静挠度是fc
FW fc
2．种类
1 2
超载时m ↑ n↓平顺性↑。
第6章悬架设计分解
双横臂式独立悬架 *分类：等长双横臂式、不等长双横臂式
*等长双横臂式： 车轮上、下跳动时，可保持主销倾角不变，但 轮距有较大变化，轮胎磨损严重，已很少采用。
1 评价指标：
1）侧倾中心高度
侧倾中心：汽车在侧向力作用下，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。
主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角
主销轴线与地面垂直线在汽车的横向平面内的夹角
通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线间夹角
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。
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。
四、辅助元件
1.横向稳定器 （1）有了横向稳定器，可以在不增大悬架垂 直刚度C的条件下，增大悬架的侧倾角刚度。 （2）在汽车前悬架上设置横向稳定器，能增 大前悬架的侧倾角刚度。
2.缓冲块
橡胶制造，通过硫化 将橡胶与钢板连接为 一体，再经焊在钢板 上的螺钉将缓冲块固 定到车架（车身）或 其它部位上，起到限 制悬架最大行程的作 用
一 悬架的功用
➢ 传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切 力和力矩；（传力） ➢ 缓和路面传给车架（或车身）的冲击，衰减由 此引起的承载系统的振动，保证汽车行驶平顺性； （缓冲减振） ➢利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相 对于车架或车身跳动，即起导向作用；（导向） ➢ 利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器，防止 车身在转向等行驶情况下发生过大侧向倾斜。 （防止过大侧倾）
缺点 ➢高速行驶时操稳性差
➢工作可靠
➢轿车不利于发动机、行 ➢ 李舱的布置
吉林大学汽车设计课件第六章悬架设计
独 立 悬 架
平 衡 式 悬 架
交 联 式 悬 架
主 动 式 悬 架
第六章 悬架设计
汽车工程系
第一节 概述
三、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
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
变化小
较小，要横稳器
大 多
稍复杂 稍高 不变
比较高 车轮外倾 角，主销 内倾角变 化大 变化大
较大
大 少
简单 低 不变
比较低
主销后 倾角变 化大
居中 有变化
不变 变 化 不
大
较小，要 居中
横稳器
小
较小
几乎不占高度空间
尺寸
简单 简单
低
低
变
变化很
小
比较高 变化小
变化很小 较大 大 小 简单紧凑 不变
比较低 两轮同时跳 动不变
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
要讲解的悬架设计
3、悬挂质量与非悬挂质量 所谓悬挂质量是指由悬架弹簧承担的质量，也就是 弹簧以上的质量，即簧载质量；
非悬挂质量是 指不由弹簧承 担的质量，即 非簧载质量， 也就是弹簧下 面的质量，例 如车轮和转向 节的质量，在 非独立悬架中 还包括连接左 右车轮的从动 桥的刚性梁， 或整体式驱动 桥的质量。
具体每个悬架承担的（空/满载）悬挂质量，先由（空/满载）整 车质量按照（空/满载）轴荷分配系数求出前后桥的分配质量， 再除以2得到每个车轮承担的总质量，然后计算非悬挂质量，由 每个车轮承担的总质量减去非悬挂质量就是悬挂质量。
设 1.选择结构方案； 计 2.设计钢板弹簧结构总成，确定各主要参数： 要 1.确定悬架的主要参数，包括簧载质量、满载 求 静挠度、动挠度、总成弧高、偏频、刚度； 2.确定钢板弹簧的主要参数，包括片数、断 面参数、各片长度； 3.计算板簧满载静止时的应力； 4.计算板簧的最大应力和各种极限工况下的 应力； 5.计算弹簧销的直径； 6.计算卷耳最大应力； 7.计算板簧的曲率半径； 8.绘出悬架总成装配图； 绘出主片和至少一片非主片的零件图。
悬架设计可以分为结构型式、主要参数选择 和详细设计两个阶段，有时还要反复交叉进行。 悬架设计的主要目的之一是确保汽车有良好 的行驶平顺性。这主要是靠弹性元件的缓冲以及 减振器衰减振动能量来实现。 与悬架有关的一些概念： 1、前后悬架的偏频 它表示前后悬架的自由振动频率，偏频越小， 那么汽车的行驶平顺性越好。对于采用钢板弹簧 的载货汽车或客车，前后悬架的偏频分别是1.3 和1.5Hz，非常接近人体步行时的自然频率。
下面介绍主要参数选择和详细设计过程。 由书中450页公式（13-4）
1 n1 2
1 n2 2
C s1 ms1
Cs 2 ms 2
悬架设计概述结构形式分析主要参数确定弹性元件设计
此法确定的主、副簧刚度比值，能保证副簧起作用前、 后悬架振动频率变化不大。对于经常处于半载运输状态的车 辆，采用此法较为合适。
fa
FK cm ca
fK
FK cm
fc
FW cm ca
代入 fa f0 和
fk fc
为： FK F0 cm ca cm
FK FW cm cm ca
副簧、主簧的刚度比为 ca / cm 1, F0 / FW
此方法确定的主、副簧刚度比值，能保证在空、满载使 用范围内悬架振动频率变化不大，但副簧接触托架前、后的 振动频率变化比较大。
簧下质量小；
悬架占用的空间小；
优点
可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性； 由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下
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
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
轮距
变化小，轮 变化大，轮
胎磨损速度 胎磨损速度
慢
快
不变
有变化 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
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
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，单不能相等（防止共振） 希望fc1>fc2 (从加速性考虑，若fc2大，车身的振动大）
fa
FK cm ca
fK
FK cm
fc
FW cm ca
代入 fa f0 和
fk fc
为： FK F0 cm ca cm
FK FW cm cm ca
副簧、主簧的刚度比为 ca / cm 1, F0 / FW
此方法确定的主、副簧刚度比值，能保证在空、满载使 用范围内悬架振动频率变化不大，但副簧接触托架前、后的 振动频率变化比较大。
簧下质量小；
悬架占用的空间小；
优点
可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性； 由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下
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
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
轮距
变化小，轮 变化大，轮
胎磨损速度 胎磨损速度
慢
快
不变
有变化 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
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
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，单不能相等（防止共振） 希望fc1>fc2 (从加速性考虑，若fc2大，车身的振动大）
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《汽
§ 6-2 悬架结构形式分析
一、非独立悬架和独立悬架
1.非独立悬架
• 优点：
结构简单可靠、制造成本低、 承载强度高、耐久性好、维修方便
• ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点
非簧载质量大，平顺性差，不利于乘坐舒适性； 左右车轮互相影响、前悬架易发生摆振、 易产生轴转向特性，不利于操纵稳定性
• 用途：主要用于货车、大客车的前后悬架及某些 轿车、越野车的后悬架
(1) 悬架应具有较低的固有频率(0.9~2.2Hz)。 (2) 具有合适的减振性能(良好的阻尼特性)，与悬架 的弹性特性匹配，减小车身和车轮在共振区的振幅， 快速衰减振动。 (3) 保证转向时，车身具有较小的侧倾角。
中北大学 机电工程学院 车辆与动力工程系 车设计》 第六章 悬架设计
《汽
三§、6对-1悬架概提出述的设计要求
中北大学 机电工程学院 车辆与动力工程系 车设计》 第六章 悬架设计
《汽
§ 6-2 悬架结构形式分析
《汽
§ 6-1 概 述
中北大学 机电工程学院 车辆与动力工程系 车设计》 第六章 悬架设计
《汽
§ 6-1 概 述
二、悬架的组成
前独立悬架
断开式转向驱动桥
中北大学 机电工程学院 车辆与动力工程系 车设计》 第六章 悬架设计
《汽
§ 6-1 概 述
二、悬架的组成
后独立悬架
断开式从动桥
中北大学 机电工程学院 车辆与动力工程系 车设计》 第六章 悬架设计
一、悬架的作用 二、悬架的组成 三、对悬架提出的设计要求
中北大学 机电工程学院 车辆与动力工程系 车设计》 第六章 悬架设计
《汽
§ 6-1 概 述
一、悬架的作用
汽车设计课件：悬架设计-
下表列出了幾種彈性元件的單位品質儲能量。
彈性元件 鋼板彈簧 圓柱螺旋彈簧 橡膠彈簧(剪切變形) 空氣彈簧(工作壓力6.0N/mm2)
單位品質儲能量/ N·m/kg 76~115 178~280 508~1016 3.3 ×105(未計容器品質)
1
8.2 懸架的結構形式
懸架通常分為獨立懸架和非獨立懸架兩類，各種懸架的結構簡圖如下：
(a)
(b)
(c)
1
8.5 獨立懸架導向機構設計
➢8.5.3 雙橫臂懸架導向機構設計
3．上、下橫臂擺動軸線在縱向垂直平面內的佈置
(a)
(b)
(c)
(d)
1
8.5 獨立懸架導向機構設計
➢8.5.3 雙橫臂懸架導向機構設計
4．上、下橫臂擺動軸線在水平面內的佈置
（a）
()
(c)
1
8.5 獨立懸架導向機構設計
➢8.4.2 扭杆彈簧的計算
在設計扭杆彈簧時，通常先根據汽 車行駛平順性要求確定扭杆懸架的平均
剛度Cp ，再確定扭杆長 L 和斷面面積 A
等參數。 扭杆彈簧本身的剛度是固定值，但
是由於有導向機構的影響，扭杆彈簧懸 架的剛度是可變的。在單縱臂式獨立懸 架中，如果彈性元件用扭杆彈簧，如圖 所示 。
1
8.4 彈性元件的計算
➢8.4.1 鋼板彈簧的計算
3. 鋼板彈簧剛度校核 各片長度和斷面尺寸確定以後，需要進行剛度校核。通常採用共 同曲率法或集中載荷法進行剛度校核。 4. 鋼板彈簧總成在自由狀態下的弧高及曲率半徑計算
1
8.4 彈性元件的計算
➢8.4.1 鋼板彈簧的計算
5. 鋼板彈簧組裝後總成弧高
L2
6.
H0
彈性元件 鋼板彈簧 圓柱螺旋彈簧 橡膠彈簧(剪切變形) 空氣彈簧(工作壓力6.0N/mm2)
單位品質儲能量/ N·m/kg 76~115 178~280 508~1016 3.3 ×105(未計容器品質)
1
8.2 懸架的結構形式
懸架通常分為獨立懸架和非獨立懸架兩類，各種懸架的結構簡圖如下：
(a)
(b)
(c)
1
8.5 獨立懸架導向機構設計
➢8.5.3 雙橫臂懸架導向機構設計
3．上、下橫臂擺動軸線在縱向垂直平面內的佈置
(a)
(b)
(c)
(d)
1
8.5 獨立懸架導向機構設計
➢8.5.3 雙橫臂懸架導向機構設計
4．上、下橫臂擺動軸線在水平面內的佈置
（a）
()
(c)
1
8.5 獨立懸架導向機構設計
➢8.4.2 扭杆彈簧的計算
在設計扭杆彈簧時，通常先根據汽 車行駛平順性要求確定扭杆懸架的平均
剛度Cp ，再確定扭杆長 L 和斷面面積 A
等參數。 扭杆彈簧本身的剛度是固定值，但
是由於有導向機構的影響，扭杆彈簧懸 架的剛度是可變的。在單縱臂式獨立懸 架中，如果彈性元件用扭杆彈簧，如圖 所示 。
1
8.4 彈性元件的計算
➢8.4.1 鋼板彈簧的計算
3. 鋼板彈簧剛度校核 各片長度和斷面尺寸確定以後，需要進行剛度校核。通常採用共 同曲率法或集中載荷法進行剛度校核。 4. 鋼板彈簧總成在自由狀態下的弧高及曲率半徑計算
1
8.4 彈性元件的計算
➢8.4.1 鋼板彈簧的計算
5. 鋼板彈簧組裝後總成弧高
L2
6.
H0
第六章悬架设计
28/86
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
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
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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
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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
6第六章 悬架设计(科大)
采用的方案
1 、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。 对前轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加 对后桥，则增加了汽车过多转向趋势
麦弗逊式
扭转梁随动臂式
比较低
比较高
比较低
比较高
变化小
比较低
左、右轮同时跳 动时不变 不变
车轮定位 车轮外倾角 车轮外倾角 主销后倾角 参数的变 与主销内倾 与主销内倾 变化大 化 角均有变化 角变化大
变化小，轮 变化大，轮 轮距 胎磨损速度 胎磨损速度 不变 变化不大 慢 快 较大，可不 居单横臂式 悬架侧倾 较小，需用 较小，需用 角 装横向稳定 和单纵臂式 横向稳定器 横向稳定器 刚度 器 之间 横向刚度 横向刚度大 占用较少 结构简单、成 本低，前悬架 上用得少 横向刚度小 横向刚度较小 几乎不占用高度空间
四、悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配
侧倾角刚度的大小影响到侧倾角，侧倾角过大过小都不好： 过小会感知不到侧翻的潜在危险； 过大则感觉太不安全，不舒适。
f c2
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）
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。 为了改善微型轿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。
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➢ 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。
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。 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
优点
➢结构简单 ➢制造容易 ➢维修方便 ➢工作可靠
缺点
➢汽车平顺性较差 ➢高速行驶时操稳性差 ➢轿车不利于发动机、行李舱的布置
应用 ：货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬 架
2、独立悬架
优点
➢簧下质量小； ➢悬架占用的空间小； ➢可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性； ➢由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下 ➢ 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。
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 独立悬架两类
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
非独立悬架
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
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
麦弗逊式 扭转梁随动臂式
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
结构复杂 结构简单、成 其它 前悬架用 本低，前悬架
侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，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。
得较多 上用得少
，轿车 发动机前置前轮 上用得较多 驱动轿车后悬架
各种独立悬架的比较
三、前、后悬架方案的选择
➢前轮和后轮均采用非独立悬架；
采用的方案 ➢前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架； ➢前轮与后轮均采用独立悬架。
滑柱摆臂式独立悬架（麦弗逊式或支柱式）
•侧倾中心高度比较高； •车轮定位参数的变化车轮外倾角与主销内倾角变化小； •轮距变化很小； •悬架侧倾角刚度较大，可不需横向稳定器； •横向刚度大； •空间尺寸占用较少； •结构简单，紧凑，轿车用得较多。
扭转梁随动臂式独立悬架（随动转向臂式）
•侧倾中心高度比较低； •车轮定位参数在左右轮同时跳动时不变； •轮距不变； •悬架侧倾角刚度较大，不需横向稳定器； •横向刚度大； •占用空间小； •结构简单，用于乘用车的后悬架；
单横臂式独立悬架
•侧倾中心高度比较高； •车轮定位参数的变化车轮外倾角与主销内倾角 变化大； •轮距变化大，轮胎磨损速度快； •悬架侧倾角刚度较大，可不需横向稳定器； •横向刚度大； •空间尺寸占用较少； •结构简单，成本低，前悬架用得较少。
单纵臂式独立悬架
•侧倾中心高度比较低； •主销后倾角变化大； •轮距不变； •悬架侧倾角刚度较小，需横向稳定器； •横向刚度小； •几乎不占用高度空间； •结构简单，成本低；
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。
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；
悬架 双横臂式 单横臂式 单纵臂式 单斜臂式
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 车轮外倾角 参数的变 与主销内倾
化 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
变化小，轮 变化大，轮
轮距 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
斜置单臂式独立悬架
•侧倾中心高度介于单横臂与单纵臂之间； •主销定位参数有变化； •轮距变化不大； •悬架侧倾角刚度介于单横臂与单纵臂之间； •横向刚度较小； •几乎不占用高度空间； •结构简单，成本低；
多杆式独立悬架
•侧倾中心高度比较低； •车轮定位参数的变化车轮外倾角 与主销内倾角均有变化； •轮距变化小，轮胎磨损速度慢； •悬架侧倾角刚度较小，需用横向 稳定器； •横向刚度大； •空间尺寸占用较多； •结构复杂，前悬架用得较多。
第六章 悬架设计
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 主动与半主动悬架系统
§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;
➢ 缓和、抑制路面对车身的冲击和振动；
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。
双横臂式（双叉式）独立悬架
•侧倾中心高度比较低； •车轮定位参数的变化车轮外倾角 与主销内倾角均有变化； •轮距变化小，轮胎磨损速度慢； •悬架侧倾角刚度较小，需用横向 稳定器； •横向刚度大； •空间尺寸占用较多； •结构复杂，前悬架用得较多。
缺点
➢结构复杂 ➢成本较高 ➢维修困难
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
分类
➢双横臂式 ➢单横臂式 ➢双纵臂式 ➢单纵臂式 ➢单斜臂式 ➢麦弗逊式和扭转梁随动臂式
悬架评价指标： 1）侧倾中心高度
1）侧倾中心高度 2）车轮定位参数的变化 3）悬架侧倾角刚度 4）横向刚度 5）悬架占用的空间尺寸
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。 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
优点
➢结构简单 ➢制造容易 ➢维修方便 ➢工作可靠
缺点
➢汽车平顺性较差 ➢高速行驶时操稳性差 ➢轿车不利于发动机、行李舱的布置
应用 ：货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬 架
2、独立悬架
优点
➢簧下质量小； ➢悬架占用的空间小； ➢可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性； ➢由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下 ➢ 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。
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 独立悬架两类
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
非独立悬架
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
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
麦弗逊式 扭转梁随动臂式
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
结构复杂 结构简单、成 其它 前悬架用 本低，前悬架
侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，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。
得较多 上用得少
，轿车 发动机前置前轮 上用得较多 驱动轿车后悬架
各种独立悬架的比较
三、前、后悬架方案的选择
➢前轮和后轮均采用非独立悬架；
采用的方案 ➢前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架； ➢前轮与后轮均采用独立悬架。
滑柱摆臂式独立悬架（麦弗逊式或支柱式）
•侧倾中心高度比较高； •车轮定位参数的变化车轮外倾角与主销内倾角变化小； •轮距变化很小； •悬架侧倾角刚度较大，可不需横向稳定器； •横向刚度大； •空间尺寸占用较少； •结构简单，紧凑，轿车用得较多。
扭转梁随动臂式独立悬架（随动转向臂式）
•侧倾中心高度比较低； •车轮定位参数在左右轮同时跳动时不变； •轮距不变； •悬架侧倾角刚度较大，不需横向稳定器； •横向刚度大； •占用空间小； •结构简单，用于乘用车的后悬架；
单横臂式独立悬架
•侧倾中心高度比较高； •车轮定位参数的变化车轮外倾角与主销内倾角 变化大； •轮距变化大，轮胎磨损速度快； •悬架侧倾角刚度较大，可不需横向稳定器； •横向刚度大； •空间尺寸占用较少； •结构简单，成本低，前悬架用得较少。
单纵臂式独立悬架
•侧倾中心高度比较低； •主销后倾角变化大； •轮距不变； •悬架侧倾角刚度较小，需横向稳定器； •横向刚度小； •几乎不占用高度空间； •结构简单，成本低；
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。
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；
悬架 双横臂式 单横臂式 单纵臂式 单斜臂式
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 车轮外倾角 参数的变 与主销内倾
化 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
变化小，轮 变化大，轮
轮距 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
斜置单臂式独立悬架
•侧倾中心高度介于单横臂与单纵臂之间； •主销定位参数有变化； •轮距变化不大； •悬架侧倾角刚度介于单横臂与单纵臂之间； •横向刚度较小； •几乎不占用高度空间； •结构简单，成本低；
多杆式独立悬架
•侧倾中心高度比较低； •车轮定位参数的变化车轮外倾角 与主销内倾角均有变化； •轮距变化小，轮胎磨损速度慢； •悬架侧倾角刚度较小，需用横向 稳定器； •横向刚度大； •空间尺寸占用较多； •结构复杂，前悬架用得较多。
第六章 悬架设计
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 主动与半主动悬架系统
§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;
➢ 缓和、抑制路面对车身的冲击和振动；
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。
双横臂式（双叉式）独立悬架
•侧倾中心高度比较低； •车轮定位参数的变化车轮外倾角 与主销内倾角均有变化； •轮距变化小，轮胎磨损速度慢； •悬架侧倾角刚度较小，需用横向 稳定器； •横向刚度大； •空间尺寸占用较多； •结构复杂，前悬架用得较多。
缺点
➢结构复杂 ➢成本较高 ➢维修困难
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
分类
➢双横臂式 ➢单横臂式 ➢双纵臂式 ➢单纵臂式 ➢单斜臂式 ➢麦弗逊式和扭转梁随动臂式
悬架评价指标： 1）侧倾中心高度
1）侧倾中心高度 2）车轮定位参数的变化 3）悬架侧倾角刚度 4）横向刚度 5）悬架占用的空间尺寸