悬架设计计算

前悬架 0.17
0.43
0.3
后悬架 0.2
0.4
0.3
2 减振器阻尼系数δ的确定
减振器的阻尼系数δ为：
式中： C——为悬架刚度(N/mm)；
m——满载簧载质量(kg)。 ω——为悬架固有（圆）频率
（rad/s）；
2 c m 2m
在悬架中减振器轴线与垂直线成一定的夹 角α时，如下图，减振器阻尼系数为
a
参数
l
后悬架的侧倾角刚度 K sr N.mm/rad
考虑衬套扭转时的刚度有约为15％~20% 的影响；
rad 7.816
p 1907.456
0.136414932 1891.333
414406.3367
K
2.后横向稳定杆刚度计算
整车的侧倾角刚度为前后悬架的侧倾角
刚度之和，既： 其中：
前悬架的侧倾角刚度 K f N•mm/rad
前悬架
66.165
5.11969541 66 1 6.2
0.108210412 8.79645942
后悬架
64.835
5.759062199 78 1.19 1.6
0.027925268 9.42477795
前减振器压缩阻尼系数 c N/（m/s）； 前减振器伸张阻尼系数 r N/（m/s）；
前减振器平均阻尼系数 N/（m/s）；
由于连接处橡胶件的变形，稳定杆的侧倾 角刚度会减小约15％～30％。这里取 20％，因此，横向稳定杆作用的侧倾角刚 度
K
' bf
11679023.12 9343218.495
该车前悬架的横向稳定杆连接在下 横臂上，所以侧倾角刚度与车轮处 的等效侧倾角刚度存在如下的杠杆 比关系：
K af
K
' bf
fb fw
所以前弹簧的刚度Csf N/mm
n 255.7
13.2 5.731991004 5.731991004
l 3803.9 0.230383457
4.872192353 4.872192353
前悬架弹簧钢丝直径计算
根据刘惟信主编的《汽车设计》P489，弹 簧的刚度计算公式：
Cs
Gd 4 8Dm3 • i
2.2、后悬架弹簧刚度计算
吉大仿真 前弹簧的 刚度 N/mm 80000 6 130 8.952131093 10.mm
b 327.2
弹簧与与下摆臂垂线的夹角(空间)a rad 弹簧的刚度 N/mm
考虑在悬架系统中衬套的刚度约为悬架刚 度的15%～30％； 这里取值为15%
所以后弹簧的刚度Csr N/mm
轴荷转移量 G N
0.5 262 452 1905 9.8
304.607664
G 前后悬架单边变形由公式S＝ΔG/2C（C 为弹簧刚度）可得出 前悬架单边变形S1, mm 后悬架单边变形S2, mm 整车纵倾角为 rad
纵倾角刚度为 N•mm/rad
3.4.2 “抗点头率”与“抗上浮率”的 计算
31.25981508 30.72256539 0.032536683
1、悬架刚度、偏频和静挠度的 计算
1.1、前悬架刚度、偏频和静挠 度的计算 1、前悬架的刚度计算
满载偏频 n 1.4
前悬满载簧载质量 m
66.165
前悬架的刚度 K （N/mm） 5.11969541
2、前悬架的偏频计算
n Hz
3、前悬架静挠度的计算
前悬架垂向变形量（mm）
空载 1.643696318
1762455.145
rad 0.230383457
p 3918.6
2.前横向稳定杆刚度计算
前悬架横向稳定杆的机构简图如下
横向稳定杆自身的角刚度计算可根据下面 的公式，具体参数可由横向稳定杆简图得 出：
3EI L 2
Kbf
2
L13
a
3
L 2
ab
2 4L22 b
c
式中：E：材料的弹性模量，N/mm2；
半载 1.416348179
空载 91.88046599
半载 123.7446116
1.2、后悬架刚度、偏频和静挠 度的计算
1、后悬架的刚度计算
满载偏频 1.5
后悬满载簧载质量 64.835
后悬架的刚度 N/mm
5.759062199
2、后悬架的偏频计算
项目 n Hz
空载 2.102514762
半载 1.702083104
3、后悬架静挠度的计算
前悬架垂向变形量（mm）
2、弹簧刚度计算 2.1、前悬架弹簧刚度计算
空载 56.15497608
半载 85.68500616
b 255.7 弹簧与下摆臂垂线的夹角(空间)a 、 rad 弹簧的刚度 N/mm
考虑在悬架系统中衬套的刚度约为悬架刚 度的15%～30％；共有衬套2个； 这里取 值为15%
I ：稳定杆的截面惯性矩，
206000 1198.42247
d：稳定杆的直径，这里初步取： 其余参数由上图可得：
L1 mm L 2 mm L mm a mm b mm c mm
12.5
108.8 69.1 475.6
84 38 115.8
I πd 4 mm 4 64
横向稳定杆自身的角刚度Kbf N•mm/rad
17834565.56
θ＝S1＋S2 L
Kx
Csf s1 Csr s2
L
C1 C2 r1 r2 f1 f2 L h
“抗点头率”
d
“抗上浮率”
sf
137.905 200
6420.468 1154.625
0.76 0.24 1905 452
0.068799212
0.175209167
sf
悬架系统设计计算书
悬架系统设计的输入条件
项目
空载质心高（mm）
半载质心高（mm）
满载质心高（mm）
质心位置
空载质心到前轴距离 （mm）
半载质心到前轴距离 （mm）
前轮距（mm）
满载质心到前轴距离 （mm）
后轮距（mm）
轴 距（mm）
整车整备质量（kg）
最大总质量（kg）
空载
前轴荷（kg）
半载
满载
空载
3.后横向稳定杆直径
后悬架横向稳定杆的机构简图如下
8383636.7 10898727.71
根据上图所示的结构和侧倾角刚度，可以 由一以下公司求得后悬架横向稳定杆的直 径
d
4
128 3
K b L2 E
L13
a3
L 2
a
b2
4L22 b
c
式中：E——材料的弹性模量，N/mm2； d ——稳定杆的直径，mm； L，mm；
后轴荷（kg）
半载
满载
单侧前悬架非簧载质量（kg）
单侧后悬架非簧载质量（kg）
前悬侧倾心高 mm
后悬侧倾心高 mm
参数值 475 460 452
819.15
857.96
950.34
900 900 1905 200 300 114 147.2928 150.33 86 120.7072 149.67
9 10 10.69 57.45
L1，mm；
L2，mm； α，mm； b ，mm c， m。
206000
1185.33 166.39 109.64 125.16 65.27 393.28
后悬架横向稳定杆的直径 d mm
12.39715355
K br
2
L13
I
KBr
前角刚度
N.mm/rad
后角刚度
N.mm/rad
前后总角刚度 N.mm/rad
弹簧钢丝直径为：d
8.0mm
3、侧倾计算
3.1、整车侧倾角刚度
侧倾刚度是指在侧倾角不大的饿情况下，车身倾斜单位角度所必需的力矩，根据汽车工程手册P79 加速度为0.5g时，车身的侧向角为2.5o来计算悬架的刚度。整车的侧倾示意图如下：
如上图所示，簧上质量质心所在横向平面内的侧倾轴到地面的高度为h，前后悬架的侧倾角刚度分 心高度为h1 后悬架的侧倾中心高度为h2，簧上质量为m,，侧向加速度为μ，质心到前后轴的距离为Ｌ
m (H h) G (H h) (Kf Kr )
K Kf Kr
满载簧载质量
侧向加速度μ g为重力加速度, 取
g=9.8m/s2 μ=0.4g m/s2
侧倾角度
rad
满载整车簧上质量质心高度H mm
262
4.9 0.043633231
452
整车的侧倾角刚度 K N•mm/rad
13443870.11
式中
Kaf －车轮处等效的侧倾角刚度
K
' bf
－横向稳定杆的侧倾角刚度
fb －横向稳定杆铰接点至下前横
臂f w与副车架铰接点距离与下前横臂
fb fw
所以与之等效的车轮处侧倾角刚度 为：
K af
N.mm/rad
3.前悬架侧倾角刚度
前悬架的侧倾角刚度由两部分起作 用即弹簧与横向稳定杆，即：
Leabharlann Baidu
0.57
K af
后减振器压缩阻尼系数 c N/（m/s）； 后减振器伸张阻尼系数 r N/（m/s）；
后减振器平均阻尼系数 N/（m/s）
200.221385 506.4423269 353.331856 346.3963219 692.7926439 519.5944829
3 最大卸荷力F0的确定
为减少传到车身的冲击力，当减振器活塞振动速度达到一定值时，减振器的卸荷阀便被打开，减振器不 以限制减振器所提供的最大阻尼力，此时的活塞速度称为卸荷速度，即：
h
h1
L1
L1 L2
(h2
h1 )
簧上质量质心所在横向平面内的侧倾轴到 地面的高度 h mm
h1 10.69
31.74942761
h2 57.45
绕侧倾轴的力矩平衡为
m (H h) cos G (H h) sin (Kf Kr )
由于这里侧倾角θ很小，所以上述方程可 以简化为： 而整车的侧倾角刚度为前后悬架的侧倾角 刚度之和，即：
K m * ( H
3.2 前后悬架侧倾角刚度
1 前悬架螺旋弹簧作用的侧倾角 刚度
K s
1 2
C
s
(B p
lb n
cos )2
弹簧中心线与下控制臂的垂线的夹角 a 参数
前悬架的侧倾角刚度 K sf
N.mm/rad
考虑衬套扭转时的刚度有约为15％~20% 的影响；
deg 13.2
l 3803.9
7088089.687
后悬架横向稳定杆车轮处等效的侧倾角刚
度为：
Kar N.mm/rad
5941374.083
横向稳定杆作用在纵向摆臂上，所以侧
式中
K ar
K
' br
fb fw
Kar ——车轮处等效的侧倾角刚
K
' br
fb
——横向稳定杆的侧倾角刚 ——横向稳定杆铰接点至纵臂
和f w纵臂安装支架架铰接点距离与纵
3.5 前后悬架阻尼计算
1 相对阻尼系数ψ的选择
参考同类型车： 取前悬平均相对阻尼系数ψf=0.3; 取后悬平均相对阻尼系数ψr=0.3;
这里根据 c ＝（0.25～0.5） r ，前悬取 c ＝0.4 r，后悬取 c＝0.5 r 则前后悬架相对阻尼系数为：
项目
压缩相对阻尼阻尼系数
c
伸张相对阻尼阻尼系数 r 平均相对阻尼阻尼系数
n
l
350.5
1.6
6.609857394
6.609857394
350.5 0.027925268
4.957393046
4.957393046
后悬架弹簧钢丝直径计算
同样根据下面的公式
d 4 i • 8 • Dm3 • Cs G
G
吉大仿真 后弹簧的 刚度 N/mm 80000
i
6
Dm
110
d
7.932236692
K
' bf
fb fw
5325634.542
Kf Ksf Kaf
前悬架的侧倾角刚度 N.mm/rad
Kf
3.3 后悬架的侧倾角刚度
1. 后悬架螺旋弹簧作用的侧倾角 刚度
7088089.687
Kf Ksf Kaf
K r
1 2
C
s
(B p
lb n
cos )2
弹簧中心线与下控制臂的垂线的夹角 deg
K Kf Kr
K f K sf K bf K r K sr K br
Kar K Kf Ksr
fb
0.708686969
fw
fb fw
所以，横向稳定杆的侧倾角刚度为：
K
' br
N.mm/rad
由于连接处橡胶件的变形，稳定杆自身的
角刚度会增加约15％～30％。这里取
K br
N.mm/rad
G ——弹簧材料的剪切弹性模量，这里
由于弹簧的材料为合金弹簧钢丝，所以， 取为80000 MPa；
G
i ——弹簧工作圈数，初取6.0圈；
Dm ——弹簧中径，初取130mm； d ——弹簧钢丝直径，mm。
d 由公式（5）可以得的计算公式如下 d 4 i • 8 • Dm3 • Cs G
G i Dm d 弹簧钢丝直径为：d
前后角刚度比
3.4、整车的的纵倾角刚度
7088089.687
6355780.419 13443870.11
1.11521941
在制动强度z＝0.5时，当车辆发生纵倾 时，前后悬架的受力的变化量相当于轴荷 转移量ΔG
G mzghg L
式中：z：制动强度,； m：满载簧载质量Kg； hg：簧上质心高mm（满载）； L：轴距mm； g：重力加速度，m/s2
c/m
2m i2 cos2
式中: i——杠杆比；i=n/a ——减振器安装角； ω——为悬架固有（圆）频率；
m——满载单侧簧载质量(kg)
根据前后悬架减振器的布置形式简化为双 横臂的形式，以下各参数取值如下：
M（kg/满载单侧）
悬架刚度(N/mm)
n (次/分) i
（）
a(rad)
悬架固有（圆）频率ω