悬架设计总结

悬架是现代汽车上重要总成之一，它把悬架与车轴弹性地连接起来。其主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，并且缓和路面传给车架的冲击载荷，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，使汽车获得高速行驶能力。

为满足上述功能，悬架系统设计需满足下述要求：

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） 结构紧凑、占用空间尺寸小。

6） 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。

上述六点对悬架系统设计要求，都需先对悬架系统运动进行分析，了解在各种载荷状态及不同工况下悬架系统运动状态。

问题解决过程：

我公司生产HFJ6350、HFJ6351B 、HFJ6370、HFJ6380车前悬架为麦弗逊式独立悬架，后悬架为纵置板簧式非独立悬架。这是一种典型的组合之一。

麦弗逊式悬架的特点是减振器兼作转向主销，可在工作站上建立运动模型，运用运动模块，通过两端凑的方法，求出各种载荷状态下悬架姿态。

钢板弹簧在整车上的布置情况，不仅影响整车的平顺性，而且也影响其操纵稳定性。 以下用三种方法对比分析了钢板弹簧系统关键点轨迹和关键角的变化。

一、 计算方法(附程序)

如图1所示，假定主片长度L 在钢板弹簧运动中不变，即长度L 以外部分不参与变形；长度L 段的变形是纯圆弧型的，不考虑钢板弹簧悬架系统中橡胶件变形的影响。而弧高Ha 和角θ间的关系（参见图2）为：

Ha=R[cos （θ/2-α）-cos （θ/2）]

式中 R= ⌒ PS /θ α=⌒ PQ / ⌒ PS ×θ

所以

Ha= ⌒ PS /θ×{cos[（1/2-⌒ PQ / ⌒ PS ）×θ]-cos （θ/2）}

由于 ⌒ PS 、⌒ PQ 为已知，所以每给定一个Ha 值，都有一个θ值与之对应，解此方

程可用牛顿迭代法。上式需改写成：

θ=2{arcos[cos （1/2-⌒ PQ / ⌒ PS ）×θ-Ha/PS ×θ]}

图2

钢板弹簧运动轨迹和主要角度计算

如图3所示，主片厚为h ，固定卷耳内径为R1，活动卷耳内径为R2，— PA =R 1+h/2，— ＣＳ

=R 2+h/2，B 点坐标X B 、Z B 及吊耳长— BC 已知，— EQ 已知。

1、钢板弹簧压平前的计算

如图3所示：

— ＯＡ=— ＯＰ-—

PA =R-（R 1+h/2）

— ＯＣ=— ＯＳ -—

ＣＳ = R-（R 2+h/2）

在△ABC 中

式中X C 、Z C —分别为C 点在X 、Z 轴的坐标

吊耳后倾角为：

式中X P 、Z P —分别为P 点在X 、Z 轴的坐标 θCOS OC OA OC OA AC ..22

2-+=OCA

OA OAC OC AC ∠=∠=sin sin sin θ)

sin .arcsin(AC oc OAC θ

=∠OAC

OCA ∠--=∠θπAC AB BC

AC AB CAB ⋅⋅-+=∠2arccos

222）（又X z B B arctg GAB /=∠

CAB GAB GAC ∠-∠=∠∴

GAC

AC X C ∠⋅=∴cos GAC

AC Z C ∠⋅=sin ()()[]Z Z X X C

B B

C arctg CBH --=∠/()GAC OAC PA X

P ∠+∠⋅-=cos ()GAC OAC PA Z P

∠+∠⋅-=sin

式中 X S 、Z S —分别为S 点在X 、Z 轴的坐标

当θ已知时，α=⌒ ＰＱ/⌒ ＰＳ.θ已知,因而主片上点Q 和车轮轮心E 的坐标计算如下:

∠MOP=∠OAG=∠OAC+∠GAC

X Q =X O -Rcos(∠MOP+α)

z Q =z O -Rsin(∠MOP+α)

式中 X Q 、Z Q —分别为Q 点在X 、Z 轴的坐标

X E 、Z E —分别为E 点在X 、Z 轴的坐标

X O 、Z O —分别为O 点在X 、Z 轴的坐标

2、钢板弹簧反弓后的计算

如图4所示：

关于— ＡＣ、∠OAC 、∠OCA 、∠GAB 、∠CAB 、∠GAC 、∠CBH 以及X C 、Z C 的计算公式和钢板弹簧压平前的相同，在次不再赘述。

∠MOP=∠OAG=∠OAC-∠GAC

)

cos()(α+∠--=MOP EQ R X X O E )

sin()(α+∠--=MOP EQ R Z Z O E OAG OA X

O ∠⋅=cos OAG OA Z O

∠⋅=sin )2(1h R PA OP OA R ++=+=)2

(2h R CS OS OC R ++=+=)cos(GAC OCA CS X X

C S ∠-∠⋅+=)

sin(GAC OCA CS Z Z C S ∠-∠⋅-=)cos(GAC OCA CS X X

C S ∠+∠⋅-=)

sin(GAC OCA CS Z Z

C S ∠+∠⋅-=

图4

X Q =X O -Rcos(∠MOP+α)

z Q =z O -Rsin(∠MOP+α)

式中

3、后桥主动锥齿轮与传动轴铰点W 及Q 、E 、W 点运动轨迹。

计算W 点轨迹时，应知道其到轮心E 的距离— ＥＷ和∠WEQ （参见图4）。

由于点E 和点Q 坐标已知，因而叫β已知，所以有：

以下是程序（数据为中意车数据）

钢板弹簧压平前的计算

10 X1 = 1

11 B = 500

12 C = 995

15 A = .000000145#

16 EQ = 52 17 TQ = 117

)cos()(α+∠+-=MOP EQ R X X

O E )

sin()(α+∠++=MOP EQ R Z Z O E OAG OA X O ∠⋅=cos OAG

OA Z O ∠⋅=

sin )sin(β-∠⋅-=WEQ EW X X

E W

)

cos(β-∠⋅-=WEQ EW Z Z E W