汽车设计第四版吉林大学6

汽车设计

第四版

本章主要内容:

* 概述

* 悬架结构形式分析

* 悬架主要参数的确定

* 弹性元件的计算

* 独立悬架导向机构的设计

* 减振器;

* 悬架的结构元件

第一节概述

一、基本功用:

传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；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，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高运行驶能力。

二、组成：

弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等。

第一节概述

* 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。

* 装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。

第一节概述

四、措施

1）要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。

2）前、后悬架固有频率的匹配应合理。

3）应采用非线性弹性特性悬架。

4）悬架应装有减振器，并使之具有合理的阻尼。

5）要正确地选择悬架方案和参数，在车轮上、下跳动时，使主销定位角变化不大、车轮运动与导向机构运动要协调，避免前轮摆振；汽车转向时，应使之稍有不足转向特性。

6）独立悬架导向杆系铰接处多采用橡胶衬套，能隔绝车轮所受来自路面的冲击向车身的传递。

第一节结束！

第二节悬架结构形式分析

4、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：刚度较大，平顺性较差；簧下质量大；左、右车轮会相互影响，并使车轴（桥）和车身倾斜；车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振；前轮跳动时，悬架易与转向传动机构产生运动干涉；当汽车直线行驶在凹凸不平的路段上时，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

5、独立悬架

优点：簧下质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶平顺性；由于采用断开式车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，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；独立悬架可提供多种方案供设计人员选用，以满足不同设计要求。

缺点：结构复杂，成本较高，维修困难。

应用：主要用于乘用车和部分总质量不大的商用车上。

三、前、后悬架方案的选择

方案一、前轮和后轮均采用非独立悬架

方案二、前、后轮均采用独立悬架

1、麦弗逊式前悬架

特点：侧倾中心高度比较高。车轮相对车身跳动时车轮定位参数的变化小。轮距变化很小。悬架侧倾角刚度较大，可不装横向稳定器。横向刚度大。占用的空间尺寸小。结构简单、紧凑。成本低。

应用：乘用车用得较多。

其弹性元件¡ª¡ª螺旋弹簧套装在减振器外部，下摆臂的球头伸到轮辋空间内，使结构非常紧凑。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线外侧时，具有负的主销偏移距r

，这对保证汽车制动稳定性

s

有利。

2、扭转梁随动臂式后悬架

特点：侧倾中心高度比较低。左、右车轮同时跳动时车轮定位参数不变。轮距不变。悬架侧倾角刚度较大，可不装横向稳定器。横向刚度大。占用的空间尺寸小。结构简单，既具有隔振性能，又能防止汽车因后轴轴转向而产生过多转向。

* 装用这种橡胶衬套的汽车转弯行驶时，比装用传统橡胶衬套的汽车具有更好的操纵稳定性。

方案三、前轮采用独立悬架而后轮采用非独立悬架

案例：乘用车后悬架采用纵置钢板弹簧非独立悬架，而前悬架采用双横臂式独立悬架时，能够通过将上横臂支承销轴线在纵向垂直平面上的投影设计成前高后低状，使悬架的纵向运动瞬心位于有利于减少制动前俯角处；使制动时车身纵倾减少，保持车身有良好的稳定性能。

四、辅助元件

1、横向稳定器

作用：可以做到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C

Φ。

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，以保证汽车有不足转向特性。

第二节悬架结构形式分析

2．缓冲块

作用：限制悬架最大行程。兼有辅助弹性元件的作用。

第二节结束！

一、悬架静挠度ƒc

是指汽车满载静止时悬架上的载荷F w与此时悬架刚度c之比，即ƒc＝F w／c。

汽车前、后部分车身的固有频率n1和n2（亦称偏频）

二、悬架的动挠度ƒd

定义：是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，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。

要求：悬架应有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。

乘用车：ƒd＝7～9cm

客车：ƒd ＝5～8cm

货车：ƒd ＝6～9cm

四、后悬架主、副簧刚度的分配

第四节弹性元件的计算

一、钢板弹簧的设计

（一）钢板弹簧的布置方案

布置方案：纵置或者横置。

应用：横置钢板弹簧结构复杂、质量加大，所以只在极少数汽车上应用。纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。

纵置钢板弹簧分类：对称式与不对称式。

应用：多数情况下，汽车采用对称式钢板弹簧。极少数情况采用不对称式钢板弹簧。