第五章 车辆悬架运动学 PPT
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汽车悬架系统主要定位角度包括：车轮外倾、 车轮前束、主销后倾、主销内倾、推力角等。
1.1主销后倾角（Caster）
定义:过车轮中心的 铅垂线和真实或假想 的转向主销轴线在车 辆纵向对称平面的投 影线所夹锐角 。
向前为负，向后为正。
主销后倾角功能：
主销后倾角的存在可使车轮转向轴线与地面 的交点在轮胎接地点的前方，可利用地面对 轮胎的阻力产生绕主销轴线的回正力矩，该 力矩的方向正好与车轮偏转方向相反，使车 辆保持直线行驶。
(xxxxco)2A （ 1(yy- yc） yo)+2B（ 1(zz-zcz） o)=20L2(4)
_____
式中 L c o
E点坐标计算
在车轮跳动过程中，CD距离会发生变化，但EC的距
离不变且运动中∠CED不变，如图2所示_ _ _。_ 当C点
运动到C″时，E点运动到E′点，令
____
C 'D
四轮定位仪测量车轮前束角的范围为±6°。
1.4主销内倾角(SAL )
由车辆前方观察,转向 轴线与铅垂线所成的夹 角。
1.4主销内倾角功用
使车轮在受外力偏离直线行驶时，前轮会在 重力作用下自动回正。
可减少前轮传至转向机构上的冲击，并使转 向轻便，但内倾角不宜过大，否则在转向时， 会使轮胎磨损加快。
范围为±15°
1.2 车轮外倾（Camber）
定义: 在过车轮轴线且垂直 于车辆支承平面的平面内， 车轮轴线与垂直线之间所夹 锐角。
向外为正，向内为负。
车轮外倾的功能 范围为±15°
其角度的不同能改变轮胎与地面的接触点， 直接影响轮胎的磨损状况。
改变了车重在车轴上的受力分布，避免轴 承产生异常磨损。
2.2导向机构各点坐标计算
C点坐标计算
当车轮上下跳动时,摆臂CO上下摆动,以O 为转动中心。轴线AB的方程可表示为
xxayyazza xbxa ybya zbza
（ 1）
垂直AB过点C的平面方程为
x x c A 1 ( y y c ) B （ 1 z - z c ） = 0 （ 2 ）
后倾角越大车辆的直线行驶性越好，转向后 方向盘的回复性也越好，但主销后倾角过大 会使转向变得沉重，驾驶员容易疲劳；
主销后倾角功能： 范围为±15°
主销后倾角过小，当汽车直线行驶时，容 易发生前轮摆振，转向盘摇摆不定，转向 后转向盘自动回正能力变弱，驾驶员会失 去路感；
当左右轮主销后倾角不等时，车辆直线行 驶时会引起跑偏，驾驶员不敢放松转向盘， 难于操纵或极易引起驾驶员疲劳。
前端距离大于后端距离为 负前束，反之为正前束。 相等为零前束。
1.3 前束角(Toe)
由于车轮外倾及路面阻力使前轮有向两侧张 开做滚锥运动的趋势但受车轴约束，不能向 外滚动，导致车轮边滚边滑，增加了磨损， 通过前束可使车轮在每瞬间的滚动方向都接 近于正前方，减轻了轮毂外轴承的压力和轮 胎的磨损。
销中心
A、B为下摆臂前、后两铰点 F为减震器轴线与车轮轴线交源自文库 P为主销轴线与车轮轴线在后视图上的交点。
D、M、A、B四点在运动过程中保持不变， 其坐标可由设计图纸确定，即D(xd，yd， zd)、M(xm，ym，zm)、A(xa，ya，za)、 B(xb，yb，zb)、
C点和E点的初始安装位置可由设计图纸确 定为C(xc0,yc0,zc0)E(xe0,ye0,ze0)。
第五章 车辆悬架运动学
1 悬架系统运动学与车轮定位参数
车轮定位角度是存在于悬架系统和各活动机 件间的相对角度;
保持正确的车轮定位角度可确保车辆直线行 驶，改善车辆的转向性能，确保转向系统自 动回正，避免轴承因受力不当而受损失去精 度，还可以保证轮胎与地面紧密接合，减少 轮胎磨损、悬架系统磨损以及降低油耗等。
主销内倾角越大前轮自动回正的作用就越强 烈，但转向时也越费力，轮胎磨损增大；反 之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱。
1.5 推力角
车辆在俯视平面内 纵向轴线和推力线 （是一条假想的线， 从后轴中心向前延 伸，由两后轮共同 确定的后轴行驶方 向线）的夹角。
推力线相对纵向轴 线向左侧偏斜为正， 向右侧偏斜为负。
l2
，则有
C E ，l1
( x x 'c ) 2 ( y y 'c ) 2 ( z z 'c ) 2 l 2 2 （ 5 ）
因为运动中∠CED不变,令∠CED=θ,则有
l1 2ld 2 e' 2l1 lde' cos l2 2
正外倾角太大的影响： （1）轮胎外侧单边磨损； （2）悬挂系统零件磨损加速； （3）车辆会朝着正外倾角较大的的一侧跑偏。
负外倾角太大的影响： （1）轮胎里侧单边磨损； （2）悬挂系统零件磨损加速； （3）车辆会朝着负外倾角较小的一侧跑偏。
1.3 前束角(Toe)
从车辆的前方看,于两轮轴 高度相同处测量左、右轮 胎中心线之间的距离，车 辆前端距离与后端距离差 值称为前束。
外倾角的存在可用来抵消车身载重后，悬 架系统机件变形所产生的角度变化
影响车的行进方向，因此左右轮的外倾角 必须相等，在受力互相平衡的情况下不致 影响车辆的直线行驶，再与车轮前束配合， 使车轮直线行驶并避免轮胎磨损不均。
大家应该也有点累了，稍作休息 大家有疑问的，可以询
四轮定位仪测量车轮外倾角的范围 为±10°
1.5 推力角
运行状况良好的汽车是不应该有推力角的， 但由于后轴胶套磨损等原因，会使后轴推力 线偏斜，后轮沿推力线产生沿汽车质心的力 矩，使汽车跑偏，因此推力角的存在是汽车 跑偏的一个重要原因。
四轮定位仪测量推力角的范围为±6°
2 麦弗逊悬架运动学分析
2.1结构简图及数学模型的建立
G为车轮中心点 H为车轮接地点 C为下摆臂球铰点，D为悬架上端固定点球
式中 A 1
=
yb xb
ya xa
B1 =
zb za xb xa
解方程(1)和(2)可得O(xO,yO,zO)的坐标为
xo t1 x a
y
o
A1t1
ya
z
o
B1t1
za
（ 3）
式中 t1xcxaA 1 1 ( ycA 1 2y a)B 1 2B 1(zcza)
悬架运动时C点以O点为圆心作摆动,其轨迹方 程为
1.1主销后倾角（Caster）
定义:过车轮中心的 铅垂线和真实或假想 的转向主销轴线在车 辆纵向对称平面的投 影线所夹锐角 。
向前为负，向后为正。
主销后倾角功能：
主销后倾角的存在可使车轮转向轴线与地面 的交点在轮胎接地点的前方，可利用地面对 轮胎的阻力产生绕主销轴线的回正力矩，该 力矩的方向正好与车轮偏转方向相反，使车 辆保持直线行驶。
(xxxxco)2A （ 1(yy- yc） yo)+2B（ 1(zz-zcz） o)=20L2(4)
_____
式中 L c o
E点坐标计算
在车轮跳动过程中，CD距离会发生变化，但EC的距
离不变且运动中∠CED不变，如图2所示_ _ _。_ 当C点
运动到C″时，E点运动到E′点，令
____
C 'D
四轮定位仪测量车轮前束角的范围为±6°。
1.4主销内倾角(SAL )
由车辆前方观察,转向 轴线与铅垂线所成的夹 角。
1.4主销内倾角功用
使车轮在受外力偏离直线行驶时，前轮会在 重力作用下自动回正。
可减少前轮传至转向机构上的冲击，并使转 向轻便，但内倾角不宜过大，否则在转向时， 会使轮胎磨损加快。
范围为±15°
1.2 车轮外倾（Camber）
定义: 在过车轮轴线且垂直 于车辆支承平面的平面内， 车轮轴线与垂直线之间所夹 锐角。
向外为正，向内为负。
车轮外倾的功能 范围为±15°
其角度的不同能改变轮胎与地面的接触点， 直接影响轮胎的磨损状况。
改变了车重在车轴上的受力分布，避免轴 承产生异常磨损。
2.2导向机构各点坐标计算
C点坐标计算
当车轮上下跳动时,摆臂CO上下摆动,以O 为转动中心。轴线AB的方程可表示为
xxayyazza xbxa ybya zbza
（ 1）
垂直AB过点C的平面方程为
x x c A 1 ( y y c ) B （ 1 z - z c ） = 0 （ 2 ）
后倾角越大车辆的直线行驶性越好，转向后 方向盘的回复性也越好，但主销后倾角过大 会使转向变得沉重，驾驶员容易疲劳；
主销后倾角功能： 范围为±15°
主销后倾角过小，当汽车直线行驶时，容 易发生前轮摆振，转向盘摇摆不定，转向 后转向盘自动回正能力变弱，驾驶员会失 去路感；
当左右轮主销后倾角不等时，车辆直线行 驶时会引起跑偏，驾驶员不敢放松转向盘， 难于操纵或极易引起驾驶员疲劳。
前端距离大于后端距离为 负前束，反之为正前束。 相等为零前束。
1.3 前束角(Toe)
由于车轮外倾及路面阻力使前轮有向两侧张 开做滚锥运动的趋势但受车轴约束，不能向 外滚动，导致车轮边滚边滑，增加了磨损， 通过前束可使车轮在每瞬间的滚动方向都接 近于正前方，减轻了轮毂外轴承的压力和轮 胎的磨损。
销中心
A、B为下摆臂前、后两铰点 F为减震器轴线与车轮轴线交源自文库 P为主销轴线与车轮轴线在后视图上的交点。
D、M、A、B四点在运动过程中保持不变， 其坐标可由设计图纸确定，即D(xd，yd， zd)、M(xm，ym，zm)、A(xa，ya，za)、 B(xb，yb，zb)、
C点和E点的初始安装位置可由设计图纸确 定为C(xc0,yc0,zc0)E(xe0,ye0,ze0)。
第五章 车辆悬架运动学
1 悬架系统运动学与车轮定位参数
车轮定位角度是存在于悬架系统和各活动机 件间的相对角度;
保持正确的车轮定位角度可确保车辆直线行 驶，改善车辆的转向性能，确保转向系统自 动回正，避免轴承因受力不当而受损失去精 度，还可以保证轮胎与地面紧密接合，减少 轮胎磨损、悬架系统磨损以及降低油耗等。
主销内倾角越大前轮自动回正的作用就越强 烈，但转向时也越费力，轮胎磨损增大；反 之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱。
1.5 推力角
车辆在俯视平面内 纵向轴线和推力线 （是一条假想的线， 从后轴中心向前延 伸，由两后轮共同 确定的后轴行驶方 向线）的夹角。
推力线相对纵向轴 线向左侧偏斜为正， 向右侧偏斜为负。
l2
，则有
C E ，l1
( x x 'c ) 2 ( y y 'c ) 2 ( z z 'c ) 2 l 2 2 （ 5 ）
因为运动中∠CED不变,令∠CED=θ,则有
l1 2ld 2 e' 2l1 lde' cos l2 2
正外倾角太大的影响： （1）轮胎外侧单边磨损； （2）悬挂系统零件磨损加速； （3）车辆会朝着正外倾角较大的的一侧跑偏。
负外倾角太大的影响： （1）轮胎里侧单边磨损； （2）悬挂系统零件磨损加速； （3）车辆会朝着负外倾角较小的一侧跑偏。
1.3 前束角(Toe)
从车辆的前方看,于两轮轴 高度相同处测量左、右轮 胎中心线之间的距离，车 辆前端距离与后端距离差 值称为前束。
外倾角的存在可用来抵消车身载重后，悬 架系统机件变形所产生的角度变化
影响车的行进方向，因此左右轮的外倾角 必须相等，在受力互相平衡的情况下不致 影响车辆的直线行驶，再与车轮前束配合， 使车轮直线行驶并避免轮胎磨损不均。
大家应该也有点累了，稍作休息 大家有疑问的，可以询
四轮定位仪测量车轮外倾角的范围 为±10°
1.5 推力角
运行状况良好的汽车是不应该有推力角的， 但由于后轴胶套磨损等原因，会使后轴推力 线偏斜，后轮沿推力线产生沿汽车质心的力 矩，使汽车跑偏，因此推力角的存在是汽车 跑偏的一个重要原因。
四轮定位仪测量推力角的范围为±6°
2 麦弗逊悬架运动学分析
2.1结构简图及数学模型的建立
G为车轮中心点 H为车轮接地点 C为下摆臂球铰点，D为悬架上端固定点球
式中 A 1
=
yb xb
ya xa
B1 =
zb za xb xa
解方程(1)和(2)可得O(xO,yO,zO)的坐标为
xo t1 x a
y
o
A1t1
ya
z
o
B1t1
za
（ 3）
式中 t1xcxaA 1 1 ( ycA 1 2y a)B 1 2B 1(zcza)
悬架运动时C点以O点为圆心作摆动,其轨迹方 程为