悬架设计及试验评价方法

➢ 汽车自然振动频率由汽车簧载质量和悬架刚度决定。计算公式如下：
因为车辆的载荷一直是变化的，因此需要悬架具有变刚度特性， 以保证车辆在不同的载荷情况下具有相当的行驶平顺性。
n
1
2
K M 簧载质量一定，悬架刚度越小，偏频越小。
其中：
悬架刚度一定，簧载质量越大，偏频越小。
K 悬架刚度；
M 悬架的簧载质量；
主观评价
1.范围
本标准规定了汽车操纵稳定性主观评价试验方法。 本标准适用于各种类型汽车。
2.规范性引用文件
本标准是综合LOTUS和PROTOTIPO评价标准转化而来的。
3.试验条件
3.1试验场地 试验场地应为干燥的路面，包括普通公路、高速公路、操控跑道、动 态试验广场。
3.2试验载荷 整备质量 + 1驾驶员 + 1～2乘客；满载。
不足/过多转向 侧倾角 侧倾速度 侧倾线性 扭矩转向 俯冲－蹲伏 回正性能 转弯轮胎抓地能力 转弯稳定性 弯道制动表现 弯道驱动能力 弯道中松油门表现
注释
评分
13
弯道中加油门表现
14
移线稳定性
15
控制准确性
16
不平路面上直线行驶能
17
破损路面弯道行驶稳定性
阻尼元件
衰减弹性元件的振动，吸收并散发振动能量。
➢ 导向杆系：
约束车轮按一定的轨迹运动，承受并传递各方向的力和力 矩。
横向稳定器
➢ 横向稳定器：
在汽车转向时，减小车身的倾斜和横向角振动。
悬架系统的自然振动频率
汽车自然振动频率是影响汽车平顺性的重要性能指标之一，一般称之 为车辆的偏频。其取值范围一般在1~1.6Hz之间。
六、稳态回转试验
1.转弯半径比与侧向加速度关系曲线
2.前后侧偏角差与侧向加速度关系曲线
3.侧倾角与侧向加速度关系曲线
驾驶员操纵汽车以最低稳定速度沿所画圆周行驶，待安装于汽车纵向对称 面上的车速传感器半圈内都能对准地面所画圆周时，固定转向盘不动，停 车并开始记录，记下各变量的零线，然后，汽车起步，缓缓连续而均匀地 加速(纵向加速度不超过0.25 m/s')， 直至汽车的侧向加速度达到6.5m /s'(或 受发动机功率限制而所能达到的最大侧向加速度、或汽车出现不稳定状态) 为止。记录整个过程。
应用 ：轿车和部分轻型货车、客车及越野车
二、独立悬架
定义：
两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬架于车架 连接，可以单独跳动。广泛应用于轿车前悬架。
2.1 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
叉型臂-长度相等
轮距变化大，定位参数变化小
四、转向回正性能试验
高速回正：
低速回正：
1.稳定时间t(s)
1.稳定时间t(s)
2.残留横摆角速度Δr( ˚)
2.残留横摆角速度Δr( ˚)
3.横摆角速度自然频率f0(Hz) 4.横摆角速度超调量σ (%)
3.横摆角速度总方差Er(s)
5.相对阻尼系数ξ 6.横摆角速度总方差Er(s)
试验前试验汽车沿半径为15m的圆周、 以侧向加速度达3m/s`的相应车速，行驶 500m，使轮胎升温。
f 悬架的垂直变形。
1.3 悬架类型
按汽车悬架的结构特点分为： ➢ 非独立悬架：两侧车轮刚性的连接在一起，只能共同运动
的悬架。广泛应用于货车、客车和轿车后桥。 ➢ 独立悬架：两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬
架于车架连接，可以单独跳动。广泛应用于轿车前悬架。
按汽车悬架的性能是否可控分为： ➢ 被动悬架：悬架刚度、阻尼在行驶中不可调整的悬架。 ➢ 主动悬架：悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同，可以自
试验汽车沿试验路段以试验车速(最高 试验汽车直线行驶，记录各测量变量零 车速70%)直线行驶，记录各测量变量的 线，然后调整转向盘转角，使汽车沿半 零线。随后驾驶员转动转向盘使侧向加 径为15士lm的圆周行驶，调整车速，使
速度达到2士0.2m /s2，待稳定并开始记 侧向加速度达到4士0.2m /s2,固定转向盘 录后，驾驶员突然松开转向盘并做一标 转角，稳定车速并开始记录，待3s后，
三、转向盘转角脉冲输入试验
测量变量 1.汽车前进车速 2. 转向盘转角 3. 汽车侧向加速度 4. 汽车横摆角速度
汽车以试验车速直线行驶，使其横摆角速度为0士0.5°/s。作一标记， 记下转向盘中间位置(直线行驶位置)。然后给转向盘一个三角脉冲转 角精入(见图1)。试验时向左(或向右)转动转向盘，并迅速转回原处 (允许及时修正)保持不动，记录全部过程，直至汽车回复到直线行驶 位置转向盘转角输入脉宽为0.3-0.5s，其最大转角应使本试验过渡过 程中最大侧向加速度为4m/s2
二、转向盘转角阶跃输入试验
1.横摆角速度响应时间（s） 2.侧向加速度响应时间(s) 3.横摆角速度总方差(s) 4.侧向加速度总方差(s) 以上四个参数与稳态侧向加速度的关系 1.横摆角速度稳态响应(°/s) 2.侧向加速度稳态响应（m/s2）
以及这两个参数与转向盘转角之间的关系
汽车以试验车速直线行驶，先按输入方向轻轻靠紧转向盘，消除转向 盘自由行程并开始记录各测量变量的零线，经过。.2-0.5s，以尽快的 速度(起跃时间不大于0.2s 或起跃速度不低于2000/s)转动转向盘，使 其达到预先选好的位置并固定数秒钟(待所测变量过渡到新稳态值)， 停止记录。记录过程中保持车速不变
悬架系统设计及试验评价方法
Suspension & Driveline Section
主要内容
一.悬架的概述 二.悬架的分类 三.悬架的设计流程 四.R&H试验内容及方法
一、概述
➢ 悬架定义： 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。
➢ 悬架的作用： 把作用于车轮的垂直反力、纵向反力和侧向力以及这些反力引起力矩 传递到车架，并使车辆具有良好的乘坐舒适性、平顺性和稳定性。
价。
5.试验方法
5.1在评价过程中，根据每个评价项目的要求选择相应的车速和路 面进 行评价。
5.2评分标准根据SAE评分等级进行，见表1。
分值 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
基于用户角度 受过专业培训的人员都不能察觉
专业人员可以发现 挑剔用户可以发现 少数用户注意到但没有抱怨 部分用户注意到但没有抱怨 所有用户都可以发现 所有用户都反映差 所有用户都反映很差
汽车试验的两种评价方法
汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中的性能评价有客 观评价和主观评价两种方法。
☺客观评价：通过测试仪器测出表征性能的物理量如横摆角速度、侧向
加速度、侧倾角及转向力等来评价操纵稳定性的方法。
☺主观评价：感觉评价，其方法是让试验评价人员根据试验时自己的感
觉来评价。并按规定的项目和评分办法进行评分。
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；
几乎没有功能 没有功能
表1
功能
完美 非常好
好 较好 可接受 接受边缘
差 很差 有害 非常有害
6试验结果
6.1汽车操纵稳定性主观评价试验结果按附录A记录表填写。 6.2汽车操纵稳定性主观评价试验方法和术语解释按照附录B实 施。
附录A
转向主观评价结果
序号
项目
注释
1 驻车/低速转向力
2 动力转向泵噪音和方向盘振动
悬架的组成： 汽车悬架一般都由：弹性元件、阻尼元件（减振器、导向杆系）三部 分组成。在一些车辆上还要加装横向稳定器。
1.1 悬架组成部分
上控制臂
螺旋弹簧 减振器
滑柱总成
下控制臂
稳定杆
双横臂式独立悬架
悬架作用演示
➢ 弹性元件：
弹性元件
使车架与车桥的连接具有弹性，吸收、缓和路面冲击和振 动。
➢ 阻尼元件：
独立悬架
➢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
3.3试验环境 风速不大于5m/s；大气温度应在0~40度范围内。
4.试验前的准备工作
4.1检查轮胎气压。 4.2测量车轮定位参数。 4.3检查车辆状态（转向系统、制动系统、灯光、喇叭）。 4.4确认试验内容（操控性主观评价、转向性主观评价、平顺性主观评价）。 4.5确认试验条件。 4.6车手的确定（不少于三人），参与评价的车手必须是经过专业培训或经过 公 司认可具有评价能力的人员，没有经过高级驾驶培训的人员应禁止参与评
一、蛇形试验
平均转向盘转角θ ( °) 平均横摆角速度r ( °/s) 平均车身侧倾角Φ ( °) 平均侧向加速度ay (m/s2)
通过测量以上四个参数与平均车速的关系进行评价
试验汽车以近似基准车速（65）二分之一的稳定车速直线行驶，在 进入试验区段之前，记录各测量变量的零线，然后蛇行通过试验路 段，同时记录各测量变量的时间历程曲线及通过有效标桩区的时间。 提高车速(车速间隔自行选择)，重复过程，共进行10次(撞倒标桩的 次数不计在内)。最高车速不超过80km/h
➢ 操控性主观评价 SUBJECTIVE EVALUATION OF HANDLING
➢ 转向系统主观评价 SUBJECTIVE EVALUATION OF STEERING
➢ 舒适性主观评价 SUBJECTIVE EVALUATION OF COMFORT
Ride&Handling 试验内容及方法
客观评价
1蛇行试验，按GB/T 6323.1-1994进行； 2转向盘转角阶跃输入试验，按GB/T 6323.2-1994进行； 3转向盘转角脉冲输入试验，按GB/T 6323.3-1994进行； 4转向回正性能试验，按GB/T 6323.4-1994进行； 5转向轻便性试验，按GB/T 6323.5-1994进行； 6稳态回转试验，按GB/T 6323.6-1994进行；
动调节的悬架。 ➢ 半主动悬架：只有悬架阻尼可以自动调节的悬架。
非独立悬架
独立悬架
非独立悬架
纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置
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
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。
Roll Center Height（ ）
三、悬架系统的设计
图一 悬架系统设计流程
整车参数
硬点设定
目标参数
K&C分析
零部件设计
图二 后减振器总成尺寸设计
Mule-car性能验证
主要做操稳的主客观评价
部分试验内容wenku.baidu.com
试制、调校
叉型臂-长度不等
轮距变化很小，定位参数变化大
2.2 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，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。
记，至少记录松手后4s内的汽车运动过 驾驶员突然松开转向盘并做一标记(建 程。记录时间内油门开度保持不变。 议用一微动开关和一个讯号通道同时记
录)，至少记录松手后4s的汽车运动过程。
记录时间内油门开度保持不变。
五、转向轻便性试验
转向轻便性试验方向盘力矩—转角曲线
试验时，驾驶员操纵 转向盘.使汽车以10士 2km/h的车速沿双纽 线路径行驶，待车速 稳定后，开始记录转 向盘转角和作用力， 并记录行驶车速作为 监督参数。汽车沿双 纽线绕行一周至记录 起始位置，即完成一 次试验，全部试验应 进行三次
3 回正能力
4 CATCH UP
5 转向间隙 6 中间位置力感觉 7 中间位置响应 8 转向摩擦感觉
评分
9
转向力建立
10
转向力线性
11
弯道中转向响应
12
响应线性
13
KICK BACK
14
转向角度
15
转向盘力
16
直线行驶能力
CTTC
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
操控主观评价结果 项目