懸架系統(tǒng)設計步驟分解

1、懸架系統(tǒng)設計步驟在此主要是分析競爭車型的底盤布置。底盤布置首先要確定出輪胎、懸架形式、轉向系統(tǒng)、發(fā)動機、傳動軸、油箱、地板、前縱梁結構（ 滿足碰撞 ） 等，因為這些重要的參數，如輪胎型號、懸架尺寸、發(fā)動機布置、驅動形式、燃油種類等在開發(fā)過程中要盡可能早地確定下來。在此基礎上，線束、管路、減振器、發(fā)動機懸置等才能繼續(xù)下去 懸架選擇對各種后懸架結構型式進行優(yōu)缺點比較，包括對后部輪罩間空間尺寸的分析比較，進行后懸架結構的選擇。常見的后懸架結構型式有：扭轉梁式、拖曳臂式、多連桿式。扭轉梁式懸架優(yōu)點：與車身連接簡單，易于裝配。結構簡單，部件少，易分裝。垂直方向尺寸緊湊。底板平整，有利于油箱和后備胎的布置

2、。汽車側傾時，除扭轉梁外，有的縱臂也會產生扭轉變形，起到橫向穩(wěn)定作用，若還需更大的懸架側傾角剛度，還可布置橫向穩(wěn)定桿。兩側車輪運轉不均衡時外傾具有良好的回復作用。在車身搖擺時具有較好的前束控制能力。車輪運動特性比較好，操縱穩(wěn)定性很好，尤其是在平整的道路情況下。通過障礙的軸距具有相當好的加大能力，通過性好。如果采用連續(xù)焊接的話，強度較好。缺點：對橫向扭轉梁和縱向拖臂的連續(xù)焊接質量要求較高。不能很好地協(xié)調輪跡。整車動態(tài)性能對軸荷從空載到滿載的變化比較敏感。但這種懸架在側向力作用時，呈過度轉向趨勢。另外，扭轉梁因強度關系，允許承受的載荷受到限制。扭轉梁式懸架結構簡單、成本低，在一些前置前驅汽車的后懸

3、架上應用較多。拖曳臂式懸架優(yōu)點：Y 軸和 X 軸方向尺寸緊湊，非常有利于后乘艙（尤其是輪罩間寬度尺寸較大）和下底板備胎及油箱的布置。與車身的連接簡單，易于裝配。結構簡單，零件少且易于分裝；由于沒有襯套，滯后作用小。可考慮后驅。缺點：由于沿著控制臂相對車身轉軸方向控制臂較大的長寬比，側向力對前束將產生不利的影響。車身搖擺（body roll）對外傾產生不利影響；（適當的控制臂轉軸有可能改善外傾的回復能力，但這導致輪罩間寬度尺寸的減小。）調校很困難，因為所有的幾何參數以及相關變量都是相關聯(lián)的。由于沒有襯套，所有傳遞給車身的振動都是未經過濾的。多連桿式懸架優(yōu)點：多連桿式懸架能同時兼顧良好的乘坐舒適性

4、和操縱穩(wěn)定性，這種優(yōu)點主要得益于其結構上具有下面這些幾何特性：利用多桿控制車輪的空間運動軌跡，能更好地控制車輪定位參數變化規(guī)律，得到更為滿意的汽車順從轉向特性。受到側向力時前束具有自動回正能力；受到縱向力時前束具有自動回正能力。車輪行駛時的外傾角回復能力。通過障礙的軸距較大能兼顧后輪驅動。后輪驅動時的轉向力控制。缺點：零部件數量多，制造加工困難。試驗調校工作復雜，且不便于調整，適應性較差。對懸架幾何尺寸的公差和彈性元件特性的要求較高。單位質量的負荷能力較低（需要一個后副車架）。對使用條件要求比較苛刻。所占空間較大，影響后乘員艙和后底板的空間布置。制造成本較高?？紤]到后懸架載荷的變化較前懸架大，

5、一般的， 前懸架結構選擇時性能不優(yōu)于后懸架。上質簧下簧質量量的值按大小順序為：1） Beam Axle（剛性軸）； 2） Twisted Axle（扭梁）； 3）Multilink Axle在此引入“過強度系數”的概念：過強度系數= 同一平臺車的最同一量平臺車的最大質量小質， 一般最大不超過1.35； 否則在滿足了最大質量的車型后，對最小質量的車型來說強度就顯得過剩，帶來的是成本的無謂增加。懸架的設計總是與整車的設計緊密相連的，整車預布置通常包括動力總成的預布置和懸架的預布置。在基本確定了整車的總體尺寸、驅動型式、相應的輪胎、最小的目標轉彎半徑后就可以進行懸架的預布置了。懸架的預布置在懸架的預

6、布置過程中主要考慮以下幾點：整車姿態(tài)一般來說，整車姿態(tài)是通過懸架的布置來設定的，可以說 懸架的布置決定了整車姿態(tài)。 一旦整車姿態(tài)確定后，在以后更改就比較困難了。 通常整車在滿載狀態(tài)下的整車姿態(tài)是0 0.5之間。如下圖所示：整車姿態(tài)示意圖輪胎的跳動行程輪胎行程根據車型的不同略有不同。通常在懸架的預布置過程中前后輪胎的行程按上跳、下跳各100mm 考慮；越野車要大一些。在后期的調整中，由于后軸載荷變驅動型式驅動型式對懸架的影響主要在四驅的保護上。一般來說如果一款轎車后懸架采用了扭轉梁結構，要保護四驅在總布置上就很困難了。導向桿的布置對于導向桿的布置，縱向導向桿（或拖曳臂）設計布置時盡可能水平布置，

7、以保證輪胎上跳或者回彈軸距變化盡可能的?。欢鴻M向推力桿（或橫向擺臂）盡可能與后軸平行且左右對稱布置。前懸架的布置前懸架的型式主要有非獨立鋼板彈簧懸架、麥弗遜獨立懸架、雙橫臂獨立懸架、多連桿獨立懸架和雙橫臂獨立懸架的一些變形。懸架在目前的轎車和部份的輕型客車、輕型貨車的前懸架大多采用獨立懸架，一般在整車設計之初就已確定了懸架的型式。下面以麥弗遜為例來說明一下前懸架的設計過程。在前懸架的布置過程中主要從以下幾點來考慮：轉向系統(tǒng)幾何尺寸的確定在轉向系統(tǒng)的設計過程中，首先要確定轉向梯形，以保證車輪能繞一個轉向中心在不同的圓周上作無滑動的純滾動。 對轎車來說，通常采用斷開式轉向梯型機構，有時為了提高車輛

8、的靈活性，減小轉彎半徑而改變轉向梯型；當然， 初步確定的時候可以不這樣考慮。根據初步設定的最小轉彎半徑和相應的計算公式及阿克曼轉角的關系可以初步確定同時結合相應的前縱梁布置產生的幾何約束就可以確定左右車輪的定義轉向半徑，轉向角和阿克曼角qtCtg 1- Ctg 2 = q/p主銷尺寸的定義主銷幾何尺寸的定義主要包括，主銷后傾角、主銷內傾角和它們的偏置距。主銷后傾； 主銷。 同樣， 對主銷的初步取值也是通過經驗來一般對轎車的前獨立懸架來說主銷后傾角在3 4左右，主銷內傾角在 1015左右；主銷內傾后傾角確定后相應的主銷偏置距和拖距也就確定了。主銷后傾角示意圖主銷內傾角示意圖前懸架幾何尺寸的定義在

9、主銷的幾何尺寸確定以后，結合輪胎、副車架、 輪胎轉角的幾何約束就可以開始確定前懸架的設計硬點。首先定義主銷上的A點，A點在輪輞和等速萬向節(jié)中間，位置越低越好 。 （越低則地面的激勵對球頭銷的側向力偏?。┤缦聢D所示：A點即下球頭銷的中心，A點與 B點的連線即是主銷在整車坐標中XZ平面的投影。圖中清晰的顯示了定義設計硬點A要考慮的邊界條件。定義主銷上控制點B時， 在一般的懸架中盡可能的將位置設計的低一些；這樣有利于獲得更大的主銷內傾角，提高車輛低速行駛時的轉向回正力矩。 但是要考慮輪胎上跳下跳目標和 B 點的支撐的功能性； 特別對于 麥弗遜前懸架來說B 點的位置越高越好，有利于平衡掉滑柱的橫向分力

10、，減小滑柱導桿的摩檫。 （公式驗證）減振器的布置在 X-Z 平面內定義減震器時通常讓減振器軸線跟主銷軸線重合，這是最簡單和最有效的解決方案。（但如此無法減小減振器活塞桿對油封的橫向力）如下圖所示：在 X-Z 平面內定義減震器車輪外傾角的變化示意圖Y-Z 平面內定義減震器（包括彈簧）時 主要考慮的是杠桿比。 在麥弗遜懸架中通常根據C點（需要的話要考慮防滑鏈） 。 D點是控制臂旋轉軸線和通過A點的Y-ZA, 、 B、 D點的相互位置決定了輪胎上下跳過程中的輪距的變化和外傾角的為了得到足夠的輪胎上下跳過程中外傾角的回正性，可以通過將B 點向內移，但是所在 Y-Z 平面內定義減震器控制臂旋轉軸線的定義

11、控制臂軸線的主要根據抗制動點頭來角定義，如果增加在X-Z 平面內的傾角（即E在橫向上如果布置允許F 點低） ，抗點頭能力就能提高；當然這需要和后懸架匹配。的話總是希望盡量的長一些（ S12目前較長，力臂變長，受力變?。?；在相同的A點行程下， 擺臂越長橫向擺角越小，有利于提高橡膠襯套的壽命。 同時在 Y-Z 平面內應保證前懸架的側傾中心高在0 120mm的范圍內。轉向系統(tǒng)設計硬點的布置H 和 I 點示意圖轉向桿系與懸架導向桿系在輪胎上下跳動的運動學上會產生運動干涉， 這個干涉主要引起輪胎前束的變化。在轉向系統(tǒng)幾何尺寸的所有點的定義中，對于點 H主要通過考慮阿克曼角和輪胎幾何約束來確定。定義 I

12、點的位置時主要考慮輪胎上下跳過程中的前束變化最小化。 根據懸架桿系的幾何運動關系確定I 點； 將 I 點放在輪胎上下跳過程中H點所形成的圓弧的中心。依據上述步驟在三維制圖軟件中可以確定各個設計硬點的坐標。獲得了這些前懸架設計硬點的空間坐標后，可以通過相應的公式得出前懸架的運動學分析；目前更多的是運用ADMAS 軟件進行分析。后懸架的設計步驟目前公司車型的后懸架主要是扭轉梁和拖曳臂的非獨立懸架，這些類型的后懸架結構簡單，成本較低，懸架參數也教容易控制；但是后排乘客的舒適性也較低。目前轎車用的后懸架選用多連桿的趨勢越來越明顯。缺點是：零件數增加，公差要求更嚴格，加工成本增加；試驗測試復雜；承載能力

13、相對較弱。在后懸架的設計時需要基本確定汽車斷面尺寸、輪胎上跳和下跳行程、是否要驅動保護、輪胎規(guī)格、承載能力、整車操縱目標、前懸架特征和零部件采用的工藝。有了以上的基本輸入后，一般分以下幾點對后懸架進行布置。選擇連桿數目和梯形結構，對于一款中級轎車一般采用兩連桿或者三連桿的居多。通常把具有兩根橫向連桿的獨立懸架叫著兩連桿獨立懸架，具有三根橫向連桿的獨立懸架叫著三連桿獨立懸架（如下圖所示）。連桿越多意味著橡膠襯套應用的也越多，過多的使用橡膠襯套意味著需要冒更多的可能出現(xiàn)的問題。兩連桿獨立懸架外傾角能夠通過橫向拉桿的幾何運動來控制。兩聯(lián)桿后獨立懸架三聯(lián)桿后獨立懸架三連桿的車輪外傾和前束的控制可以分別

14、通過各自的調節(jié)桿完成。因此三連桿的獨立懸 架調節(jié)車輪外傾和前束對拖曳臂橡膠襯套的變形影響要小。后懸架各控制點的安裝位置在布置之出首先要明確哪些懸架的控制硬點連接在車身上，哪些點懸架的控制硬點連接在副車架上。將這些點布置在副車架上會花費更多的成本和增加整車的重量，但是能 提高對前束和車輪外傾的控制精度，提高過濾震動噪音的能力。 對于一款中級轎車而言通常都將控制外傾和前束連桿上的設計硬點和主橫向擺臂的設計硬點布置在副車架上。通常來說對點1（拖曳臂與車身連接點）和 16（車輪中心）設定按以下幾點來做布置：制動點頭和加速抬頭的關系； 整車尺寸和白車身的幾何約束；是否需要做后輪驅動的保護。為了控制整車的

15、制動點頭和加速抬頭現(xiàn)象，通常點 1 的 z 軸坐標要高于點16（輪心）的 z軸坐標。定義后懸架主銷如圖所示，后主銷軸是黃色和藍色平面的交線。黃色平面是拖曳臂襯套的正交面， 藍色的平面是車輪外傾角控制臂軸線和主橫向擺臂產生的平面， 通常二者是平行的。由于橡膠襯套的彈性變形，這樣確定的只是初步的主銷。其余的關系與前懸架的一致。定義橫向擺臂的長度和方向在滿足布置的幾何約束的前提下，主橫向擺臂越長越好（越長對襯套的壽命越?。?；俯視方向上盡量與后軸平行（搞不明白）， 在保護四驅時與后軸的夾角越小越好（搞不明白） 。同時保證后懸架的側傾中心高在80 150mm的范圍內。對于車輪外傾控制臂和前束調節(jié)桿的布置

16、，在滿足布置的條件下長度和方向主要跟據懸架的運動學關系來決定。如下圖所示：后驅保護減振器和緩沖塊和彈簧的布置 減振器布置位置大體上有四種，如下圖所示：在完成了前后懸架的基本布置之后就要對懸架機構進行靜態(tài)力學分析、動態(tài)力學分析和懸架的幾何運動學分析。銷分析 外輪scnin radii js ar worpi cRntRr |mmkingpin irigle dug5oscrub radium rrirn)ILeNss.亨iLTwAu-lcwn ILet1三S-子吟一案一 “ D i ILeft耳笠亨出T_WM杏OmIT.3RTw金Sfe_o自-a_ og豈 口色.Q t n 8 0LdeLU 4

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