車輛道路懸掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汽車懸架系統(tǒng)匹配與設(shè)計(jì)

概述

本章系統(tǒng)的闡述了各種懸架結(jié)構(gòu),力學(xué)模型的簡化方法,及設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

1前懸架和后懸架概論

懸架的型式根據(jù)其是用于可轉(zhuǎn)向的前橋，還是后橋，是用于驅(qū)動(dòng)橋，還是非驅(qū)動(dòng)橋而有

所不同。此外，還有非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架之別。屬于后者的有雙橫臂式懸架和麥弗遜式懸

架，它們所需側(cè)向（即占汽車中部的）空間?。ㄓ欣诎l(fā)動(dòng)機(jī)布置）；以及縱臂式懸架和斜置

單臂式懸架，它們幾乎不占用高度空間，從而允許行李箱寬敞，而且底部平整。

介于非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架之間的是復(fù)合式懸架。它非常節(jié)省空間，但僅可用作為前輪

驅(qū)動(dòng)車輛的后懸架（見后文）。

在所有非獨(dú)立懸架中，車橋在整個(gè)彈簧行程范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，為此必須提供車橋上方的空

間。對于后橋來說，這就要減小行李箱空間，并使備胎布置困難；而對于前橋來說，車橋要布

置在發(fā)動(dòng)機(jī)下方，為了獲得足夠的彈簧壓縮行程，就不可避免地要抬高發(fā)動(dòng)機(jī)或者是把它后

移。由于這個(gè)原因，非獨(dú)立懸架用于前橋僅僅是在載貨汽車以及全輪驅(qū)動(dòng)的多用途轎車中。

2獨(dú)立懸架概論

轎車底盤的發(fā)展應(yīng)該比發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展得快。加速性能不斷改善，最高車速和轉(zhuǎn)彎車速愈來

愈高以及行駛減速度愈來愈大，要求有更加安全的底盤。獨(dú)立懸架正是適合于此要求。它的主

要優(yōu)點(diǎn)是：

a.需用空間??；

b.前束的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化及彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)變化產(chǎn)生不足轉(zhuǎn)向趨勢，即具有高速隨動(dòng)轉(zhuǎn)向性能（見后

文）；

c.易于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向；

d.質(zhì)量小;

e.左右車輪互不影響。

￡具有高的操縱穩(wěn)定性能和平順性能.

5.1雙橫臂式懸架設(shè)計(jì)

5.1.1雙橫臂懸架的結(jié)構(gòu)與力學(xué)模型簡化

圖5.1.1某貨車的雙橫臂前懸架

圖5.1.1采用前置轉(zhuǎn)向梯形的貨車的前懸架。一根橫梁用作副車架，通過螺栓

連接在車架下方。彈簧、限位塊、減振器和兩對橫臂支承在橫梁這一“受力中心”

上。只有橫向穩(wěn)定桿、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向直拉桿和下橫臂的拉桿固定在車架縱梁上。拉

桿前部支承著一個(gè)具有縱向彈性的橡膠支座。該支座緩和帶束輪胎的縱向剛度。

雙橫臂式懸架的主要優(yōu)點(diǎn)在于其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的可設(shè)計(jì)性。根據(jù)橫臂的相互位置，

即角度a和夕的大小，可定出側(cè)傾中心和縱傾中心的高度，改變橫臂長度，還會(huì)影

響上下跳動(dòng)的車輪的角運(yùn)動(dòng)，即車輪的外傾角變化和（在極限情況下）與此相關(guān)的

輪距變化。當(dāng)雙橫臂較短時(shí)，車輪上跳導(dǎo)致外傾角沿負(fù)值方向變化而車輪下落時(shí)導(dǎo)

致外傾角沿正值方向變化，因此車身側(cè)傾時(shí)的外傾變化規(guī)律正好與此相反?？v傾中

心0,對于前懸架來說，處在車輪后方；而對于后懸架來說，則在車輪前方。如果

（X置于車輪中心上方，不僅可以獲得良好的抗轉(zhuǎn)動(dòng)縱傾性，而且還會(huì)減小驅(qū)動(dòng)橋的

啟動(dòng)下沉量。這也是雙橫臂式懸架愈來愈多地在較高級(jí)的轎車中用于后驅(qū)動(dòng)橋的原

因。

圖5.1.2彎長臂式汽車的前輪轉(zhuǎn)向節(jié)

圖5.1.2DaimlerBenz260SE/560SEC型車的前輪轉(zhuǎn)向節(jié)。它的有效距離C

較大。上橫臂6上帶有導(dǎo)向球錢鏈的殼體。下承載錢鏈7壓入車輪轉(zhuǎn)向節(jié)5中。圖

中可清楚的看到可通風(fēng)的制動(dòng)盤34,他正對直徑較大的輪轂9自里向外伸出。深槽

輪輛43的底部不對稱，從而為制動(dòng)鉗（圖中未畫出）留出了位置。

圖5.1.3雙橫臂式前懸架

圖5.1.3DaimlerBenz牌260SE/560SEC型車的前懸架。為了使得主銷偏移距

rs=0mm時(shí)，可通風(fēng)的制動(dòng)盤具有較大的直徑，該懸架的下承載錢鏈必須大致位于車

輪中心處。拉伸和壓縮行程限位塊布置在充氣的單筒式減振器中。先后伸出的支撐

桿支撐著一根附S的隔音橫梁。它的橡膠支座在圖的左下方特別標(biāo)出。

兩橫臂可使車輪的上下跳動(dòng)符合所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，并由橫臂傳力給車身（圖5.1.4）。

側(cè)向力Fsva產(chǎn)生一個(gè)附加力矩。該力矩使得曲線行駛時(shí)汽車車身的側(cè)傾度增大.

圖5.1.4獨(dú)立懸架的力學(xué)模型

圖5.1.4在前獨(dú)立懸架中，曲線行駛時(shí)的側(cè)向力Fsva在連接車身和車橋的橫臂

中引起反作用力FE和FG。由此在車身的左右側(cè)均產(chǎn)生力矩，這些力矩增大車身的側(cè)

傾。不管這種情況如何，為了使得作用在車身和橫臂支承處的力較小，并從而使支

承中的橡膠件的變形不超出極限范圍，應(yīng)讓雙橫臂式懸架中E點(diǎn)和G點(diǎn)之間的有效

距離c盡可能大點(diǎn)。因此PASSAT等新型雙橫臂懸架采用較長的轉(zhuǎn)向節(jié)上橫臂，以便

增加c的長度，同時(shí)，能提高側(cè)傾中心的高度,以便減少側(cè)傾（角與力矩）.擺臂需要用支

座支承，這些支座會(huì)在載荷作用下變形，并影響懸架剛度；普遍采用支座中的橡膠

件的扭轉(zhuǎn)使得剛度增大。

隨著車身的側(cè)傾，車輪也傾斜（圖5.1.5）o車身外側(cè)車輪承受較大的側(cè)向力分量，其外

傾角沿正值方向變化，而車身內(nèi)側(cè)車輪的外傾角則沿負(fù)值方向變化，這會(huì)產(chǎn)生增大輪胎側(cè)偏角

的缺點(diǎn)。為避免這種情況，外傾角的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化應(yīng)彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)（見后面章節(jié)）。此外，還要

盡可能地減小曲線行駛時(shí)車身的側(cè)傾。通過采用較硬的彈簧，附加橫向穩(wěn)定桿或者是增大側(cè)傾

中心的高度可以達(dá)到這一目的（見后文）

圖5.1.5曲線行駛中車身側(cè)傾一個(gè)角度

圖5.1.5如果曲線行駛中車身側(cè)傾一個(gè)角度9,車身外側(cè)獨(dú)立懸架的車輪的外

傾角變化一個(gè)正值十%，而車身內(nèi)側(cè)車輪的外傾角變化一個(gè)負(fù)值一方。輪胎的側(cè)偏角

增大，從而傳遞側(cè)傾力Aa.i的能力下降。Mvv是車輪質(zhì)量分配在前橋上的分量，

冗wv是作用在質(zhì)心S高度上的離心力。一個(gè)車輪下跌，而另一個(gè)車輪上跳，即車身

兩側(cè)車輪“反向跳動(dòng)"，這時(shí)：Fnva=Fnv+JFnv,Fnvi=Fnv-JFnvo

采用雙橫臂式懸架，這種懸架在汽車的每一側(cè)均有二根橫臂，分別較接在車

架、副車架或者是車身上。如果是用作前懸架，則橫臂外端通過球錢與車輪支架，

確切地說是與轉(zhuǎn)向節(jié)軸。橫臂之間的有效距離c愈大（圖5.1.4）,作用在橫臂及其

支承上的力就愈小，即所有構(gòu)件的變形就愈小，從而車輪的導(dǎo)向性愈精確。

5.1.2汽車懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)和車橋彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)與定位參數(shù)設(shè)計(jì)

車橋運(yùn)動(dòng)學(xué)描述的是車輪在彈性變形過程和轉(zhuǎn)向是的運(yùn)動(dòng)。而彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)則是闡述由于輪

胎和路面之間的力和力矩引起車輪定位值的變化，這是懸架部件具有彈性的結(jié)果。DIN7000規(guī)

定了反映所有運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)方向（圖5.1.6）。

圖5.1.6DIN70000中規(guī)定的車橋坐標(biāo)系。正的Z軸方向向上；從行使方向

看，Y軸箭頭向左

為了確保所期望的行使特性和直線行使操縱穩(wěn)定性以及避免輪胎的過度磨損，車輛前橋

應(yīng)設(shè)計(jì)定位角，包括允許的公差。如果后橋不是非獨(dú)立懸架的驅(qū)動(dòng)橋，這一規(guī)定同樣適用。前

束可以通過轉(zhuǎn)向橫拉桿或一個(gè)偏心輪來調(diào)節(jié)，大多數(shù)情況下車輪外傾角和主銷后傾角也可調(diào)

節(jié)。主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、輪胎外傾角、主銷偏移距、主銷后傾拖距和前束角的設(shè)計(jì)值。

車輪定位值與負(fù)荷及載荷分配有關(guān)，為了不給修理和批產(chǎn)中的測量工作造成不必要的麻

煩，德國標(biāo)準(zhǔn)DIN70020把空載狀況作為測量基準(zhǔn),ISO和GB標(biāo)準(zhǔn)也定空載為檢查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。

1軸距和輪距與懸架設(shè)計(jì)

（2）軸距

軸距L-從前橋軸心至后橋軸心測得的距離-對行使性有決定性的影響。與汽車長度相比，

大的軸距可以使乘客合理的安置在車橋之間，從而減小負(fù)荷對載荷分配的影響。并且車身的前

懸部分和車身的后懸部分都較短，使縱傾振動(dòng)的趨勢下降，這樣可以采用較軟的彈簧，提高行

使平順性。相反，軸距較短則使轉(zhuǎn)彎輕便，即同樣的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角下，轉(zhuǎn)彎圓較小。

大部分最近投入市場的這種形式汽車的軸距還是比以前的要長。比值Ki可以作衡量依

據(jù)。在現(xiàn)在轎車中這個(gè)值為：

軸距

=0.60±0.07

車輛長度

汽車越小，Ki值應(yīng)越大。軸距一般在L=2150-3070之間，可從各類汽車公司的說明書中

獲知。這是懸架設(shè)計(jì)的硬點(diǎn)之一.

（3）輪距

較大的前輪距bv和后輪距瓦（圖5.1.7），對汽車的曲線行使性能和側(cè)傾具有決定性的影

響。輪距應(yīng)盡可能大，但其與汽車寬度的比值不能超過一個(gè)給定值。就前橋而言，車輪在上跳

且轉(zhuǎn)向角達(dá)最大時(shí)不允許擦及汽車翼子板。而且對于驅(qū)動(dòng)橋（不管是前橋還是后橋都適用）來

說，至少都有安裝雪地防滑鏈所需的空間。車輪在上跳時(shí)不允許碰上任何底盤部件或車身。目

前轎車的的輪距為b、,.h=1205-1550。比值kB可作為衡量寬度利用率的參數(shù)，它盡可能大：

輪距

=0.81~0.86

車輛寬度

圖5.1.7在雙輪結(jié)構(gòu)中，輪距bv是指車輪中心平面之間的距離。在此必須注意的

是，每個(gè)車輪的承載的能力變小

在幾乎所有的獨(dú)立懸架中，車輪的上下跳動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致輪距發(fā)生變化。輪距變化的后果由

其產(chǎn)生的作用而定；或者說-如以下章節(jié)所述-當(dāng)需要較高側(cè)傾中心時(shí)，輪距變化是不可避免

的。輪距變化的缺點(diǎn)是會(huì)引起滾動(dòng)輪胎的側(cè)偏（圖5.1.8和圖5.1.9）o從而產(chǎn)生側(cè)向力、較大

的滾動(dòng)阻力和使直線行使能力下降。此外，輪距變化還對轉(zhuǎn)向系有影響。

行皎方向

圖5.1.8在獨(dú)立懸架中，汽車駛過不生側(cè)偏角a。由此不僅產(chǎn)生了側(cè)向

平路面時(shí)車輪的上下跳動(dòng)會(huì)引起輪距的力，還使直線行使的能力下降，滾動(dòng)阻

變化，從而使輪胎產(chǎn)力增大。

圖5.1.9由于輪距的變化產(chǎn)生輪胎作

用在路面上的側(cè)向力Fs。午線輪胎上測

量的結(jié)果。

在底盤設(shè)計(jì)中要求事先在圖紙上檢查前橋和后橋上的輪距變化。為此可在雙橫臂式懸架

中作出長度為c和f的橫臂繞C點(diǎn)和D點(diǎn)（也就是橫臂轉(zhuǎn)軸）轉(zhuǎn)動(dòng)的圓弧。外側(cè)球絞中心用點(diǎn)

1和點(diǎn)2表示（圖5.1.10）。為了描述車輪支架和車輪，配制了一塊模板（圖5.1.11）它上面的

孔點(diǎn)除了點(diǎn)1和點(diǎn)2外還有車輪接地點(diǎn)N以及需要時(shí)還包括轉(zhuǎn)向橫拉桿外端較中心Uo如圖

5.1.10所示，著塊模板上的點(diǎn)1和點(diǎn)2沿著繞C點(diǎn)和D點(diǎn)的圓弧運(yùn)動(dòng)。而且向上的運(yùn)動(dòng)的極限

位置由模板上的N點(diǎn)到達(dá)預(yù)先按車輪上跳距離Si繪出的與地面的平行線決定，向下運(yùn)動(dòng)的極

限位置由車輪下落距離S2決定。在次將N和U的位移逐點(diǎn)繪出。由這些找到的點(diǎn)的連線即可

定出輪距的變化以及轉(zhuǎn)向橫拉桿錢點(diǎn)的位移。但在此沒有考慮橫臂支承中的彈性。

圖5.1.10借助于圖5.L11中所述模塊確定雙橫臂式懸架輪距變化（在車輪接地點(diǎn)

N）和轉(zhuǎn)向橫拉桿外端絞點(diǎn)U的軌跡圖解法。

圖5.1.11可簡單確定輪距變化的模板。適用于雙橫臂式懸架（圖5.1.10）麥弗遜式懸架在

汽車翼子板上有一個(gè)支撐點(diǎn)Co在車輪上跳時(shí)下球較點(diǎn)2和點(diǎn)C之間的距離縮短，而在車輪下

落時(shí)該距離增長。

在所有的獨(dú)立懸架中，極點(diǎn)P的位置確定了（在小的彈性范圍內(nèi)的）瞬時(shí)輪距

變化土ab。如果P點(diǎn)位于地面上，并且雙橫臂式懸架的橫臂長度選擇得使極點(diǎn)當(dāng)車

輪上下跳動(dòng)時(shí)在地面上來回側(cè)向移動(dòng)，則可避免輪距變化。通過計(jì)算、作圖可以在

彈簧行程$=±70111111的范圍內(nèi)證明這一事實(shí)。不過在此還沒有考慮存在的彈性。

在安裝完畢的汽車上，輪距變化是可測量的。它是車輪上下跳動(dòng)值（S］和S2）的函數(shù)，

可通過測量支承著同一車橋上的2個(gè)車輪的2塊平行板的側(cè)向位移而獲得。2塊板相互平行是

必要的，因?yàn)樵谲囕喩舷绿鴦?dòng)時(shí)產(chǎn)生的微小的前束變化引起板的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)使測量不準(zhǔn)。在圖形

表達(dá)中車輪跳動(dòng)值標(biāo)在縱坐標(biāo)上（圖5.1.12）,并且-與車橋的運(yùn)動(dòng)方向一致-上跳值（si）向上

為正，下落值向下（S2）。零位置應(yīng)與設(shè)計(jì)質(zhì)量相對應(yīng)，即汽車中乘坐3名（也可能是2名）

68Kg的乘客。觀察空車可能會(huì)與實(shí)際情況不符。

圖5.1.12獨(dú)立懸架上兩個(gè)車輪之間輪距b、,或比與載荷狀態(tài)有關(guān)2個(gè)車輪的輪距變化4b

標(biāo)在橫坐標(biāo)軸上，這是輪距增大（作為正值）向右，輪距減小（作為負(fù)值）向左。零位置的

輪距b、，.h是重要的參數(shù)必須標(biāo)出，它與滿載（或空載）時(shí)的輪距差值4b可在彈簧特性曲線

上確定。零位置至允許軸荷時(shí)的輪距差值可在彈簧特性曲線上確定。零位置至允許軸

荷時(shí)的壓縮行程（或至空載狀況下的拉伸行程As?）可在彈簧特性曲線上讀出，4b作出

△S的函數(shù)，可從輪距變化曲線上得到。

圖5.1.13示出了雙橫臂式懸架的輪距變化曲線?？梢钥闯鲚喚嘧兓岛苄?。正如上所詳細(xì)

描述的，曲線的形狀由側(cè)傾中心Wv的高度決定。圖5.1.13中Renault牌車的側(cè)傾中心位于地面

上，優(yōu)點(diǎn)是在無干擾的直線行使中只有很小的輪距變化值。其它兩種轎車的側(cè)傾中心則在地面

上方。

設(shè)計(jì)位置k

圖5.1.13在前橋驅(qū)動(dòng)型車的Fit牌Uno型車和Renault牌20型車以及標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)型

式的Mercedes牌190E型車上測得的2個(gè)車輪的輪距變化。具有雙橫臂式懸架的

Renauit牌車，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。

圖5.1.14在VW牌GolfGti81

型車測得的2個(gè)車輪的輪距變化。

設(shè)計(jì)位It布ft較低

mm-15mm

輪距減小量輪距增大量

T

在雙橫臂式懸架中，彈簧安裝在上橫臂

或是下橫臂上。兩種情況下都將出現(xiàn)一組力

偶。這個(gè)力偶根據(jù)橫臂支承中的彈性使輪距

變化曲線有微小變化。在每種情況下根據(jù)在

汽車（裝有彈簧）上測得的變化

圖5.1.15在Opel牌Manta型車的

雙橫臂式懸架上根據(jù)裝有彈簧和不裝

彈簧的形式測得的2個(gè)車輪的輪距變

化和車輪跳動(dòng)量的關(guān)系曲線。2種形式

下的曲線曲率不同。

圖5.1.15Opel牌Manta型車的雙橫臂式

懸架的輪距變化和車輪跳動(dòng)量的關(guān)系曲線

2側(cè)傾中心和側(cè)傾軸線

側(cè)傾中心及側(cè)傾軸線直接影響汽車操縱穩(wěn)定性及平順性，在所有的獨(dú)立懸架中，輪距變化

和側(cè)傾中心高度之間有直接的關(guān)系。因此這二者總是一起考慮。

⑴定義

根據(jù)DIN7000規(guī)定，側(cè)傾中心是指通過車輪中心的橫向垂直平面上的一點(diǎn)，在這點(diǎn)上給

簧載質(zhì)量一即車身一施加一個(gè)側(cè)向力（y軸方向），可以不產(chǎn)生側(cè)傾角運(yùn)動(dòng)。因此側(cè)傾中心是

汽車軸線（從前面看）和車橋中心（從側(cè)面看）上的點(diǎn)，圍繞著這點(diǎn)車身在側(cè)向力作用下做側(cè)

傾運(yùn)動(dòng)。此外車橋和車身之間的側(cè)向力通過這個(gè)點(diǎn)。側(cè)傾中心是汽車軸線上或下的點(diǎn)W（圖

5.1.16）?輪距變化曲線上車輪接地點(diǎn)處的切線A-B的垂直線也通過這個(gè)點(diǎn)。據(jù)此可由△$和4

b（在切線上量?。┐_定前懸架的側(cè)傾中心W點(diǎn)高度hwv（及后懸架的hwh），而且這里還考慮

了擺臂支撐中的彈性其中的關(guān)系為：

助=%，，八

=tana(5.3.1)

氏0.5?瓦.」

由此可得折算到單個(gè)車輪上的側(cè)傾中心高度為:

前懸架：hWv=—^

Av2

后懸架：九班=竺?生（單輪，5.3.2）

Av2

當(dāng)bv=1400mm,單輪△b=6mm及△s=40mm時(shí)有：

,61400…

九人=—?----=105mm

'402

在任一負(fù)載狀態(tài)點(diǎn)下的輪距變化越大（圖5.1.14）,切線的垂直線就越陡，側(cè)傾中心距

離地面也就越高。而輪距變化越小時(shí)W點(diǎn)的離地高度也就越小，并且當(dāng)切線A-B與縱坐標(biāo)軸

平行時(shí)，W點(diǎn)就在地面上。圖中所給的是2個(gè)車輪的輪距變化，側(cè)傾中心高度也可以用同樣的

方法得出，只須僅考慮輪距變化的一半她即可。由此得出公式：

2

廂產(chǎn)絲也?（雙輪，5.3.3）

W'J,AS?4

在圖5.1.17中曲線上所作的切線，在正常載荷下將趨向與縱坐標(biāo)軸平行。加栽時(shí)，側(cè)傾中

心下降（這是不理想的），這是麥弗遜式懸架的缺點(diǎn)。相反，在雙橫臂懸架中切線的角度是變

化的，從而使W點(diǎn)的高度在負(fù)荷狀態(tài)下的變化很小.

圖5.1.16側(cè)傾中心W位于汽車軸線

（從前面看）和側(cè)視圖中的車橋中心

上。

圖5.1.17根據(jù)測得的單輪輪距變化曲

線，作出曲線上任一負(fù)載狀態(tài)下的切

線，可確定側(cè)傾中心的高度hwv.h。

（2）側(cè)傾軸線

汽車上理論的側(cè)傾線C（即前、后懸架側(cè)傾中心的連線，圖5.1.18）的位置和側(cè)傾中心在

負(fù)荷作用下的高度變化一樣對行使性能具有決定性的影響。在獨(dú)立懸架中這根軸線應(yīng)大致與地

面平行，但盡可能離地高些。平行是為了使得在曲線行使時(shí)前后軸上的軸荷變化接近相等（從

而保證中轉(zhuǎn)向性能）；而盡可能高則是為了使車身的側(cè)傾限制在極限范圍內(nèi)。然而前懸架的側(cè)

傾中心高度受到允許的輪距變化極限所限制；并且?guī)缀醪豢赡艹^廂,.=150加加。此外，在前

輪驅(qū)動(dòng)型式的車輛中，由于前橋軸荷大，且為驅(qū)動(dòng)橋，故盡可能使前輪輪荷變化小。由于獨(dú)立

懸架中側(cè)傾中心高度為：前懸架力眸=0?120mm

后懸架hWv=0~150/77/77

底盤的設(shè)計(jì)首先要確定（與輪距變化有關(guān)的）前懸架的側(cè)傾中心高度既小以便隨之能確

定相應(yīng)的后橋。采用獨(dú)立懸架時(shí)，后懸架側(cè)傾中心的高度%,“要稍大些。如果采用非獨(dú)立懸

架，則曲線行使中的車身支承范圍更小。它是由比輪距bn更窄的彈簧中心距bF決定的。為了

補(bǔ)償這一不足，建議將后懸架的側(cè)傾中心設(shè)計(jì)更高些（參見圖5.1.18）。

圖5.1.18前后懸架側(cè)傾中心之間的連線C（這里是傾斜的）稱之為理論側(cè)傾軸

線，距離4心是指側(cè)傾軸線和車身質(zhì)心之間的垂直于地面的側(cè)傾力臂。如果汽車的

后懸架是非獨(dú)立懸架，圖示傾斜的側(cè)傾曲線是有利的。而當(dāng)前后懸架都是獨(dú)立懸架

時(shí)，側(cè)傾軸線略有些傾斜即可。

圖5.1.18中附加標(biāo)出的線A和B是實(shí)際的側(cè)傾軸線，大都平行于地面。確切的位置與擺臂

的狀態(tài)有關(guān)。車身在側(cè)向力作用下圍繞A線和B線傾斜。

⑶懸架的側(cè)傾中心

極點(diǎn)的高度確定了側(cè)傾中心W的位置（圖5.1.19）o如果P點(diǎn)高于地面，則側(cè)傾中心同

樣也高于地面。如圖5.1.17中所見，在輪距變化曲線零點(diǎn)處的切線與垂直線偏離一個(gè)角度a。

而這一點(diǎn)的曲線曲率與極點(diǎn)p和車輪接地點(diǎn)N之間的距離有關(guān)。兩點(diǎn)相互離得越遠(yuǎn)，曲線的曲

率就越小，而車輪外傾角的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化規(guī)律也就愈不理想。下面的圖例說明了側(cè)傾中心高度

和距離P的圖解法。極點(diǎn)距離q可以量出或簡單計(jì)算出：

(5.3.4)

必須已知等數(shù)：c,a%勺,a也0,圖5.1.19雙橫臂式懸架和縱橫

臂式參見的距離R，和。的圖解法和

計(jì)算法。

如圖5.1.19所示，在雙橫臂式懸架中只

有橫臂的相互位置（即角度。和￡的大小）

有影響作用。將橫臂內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的連線延

長，以便得到極點(diǎn)p。將。點(diǎn)與車輪接地點(diǎn)N

連接，即可在汽車軸線上獲得側(cè)傾中心W.

當(dāng)橫臂相互平行時(shí)，則P點(diǎn)位于8。作出與

k其平行的通過N點(diǎn)的平行線（圖5.1.20）。

hsA----------2______r

w當(dāng)極點(diǎn)P遠(yuǎn)離車輪接地點(diǎn)時(shí)，建議通過

2Aco5/)*dlana*P0

計(jì)算求出距離P和Aw。參照圖5.1.19下方

sk

的計(jì)算公式。在側(cè)視圖上相互交錯(cuò)的橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸-設(shè)計(jì)上要求，以便獲得縱傾中心需從E/點(diǎn)和

G/點(diǎn)引出向下及向上的垂直線得出點(diǎn)E2和G2（圖5.1.21）,在后視圖上由以E2線和G/G2

線得到極點(diǎn)Po它與車輪中心平面的連線（如圖5.1.21所示）又給出了側(cè)傾中心。如果車橋的

導(dǎo)向由橫置板彈簧承擔(dān)，則在采用中心夾具的情況下，運(yùn)動(dòng)杠桿臂L3對求得側(cè)傾中心有決定

影響。而在2點(diǎn)支撐的情況下，彈簧上的距離L2是決定性因素。

圖5.1.20橫臂相互平行的雙橫臂式懸架的側(cè)傾中心的確定。極點(diǎn)P位于8.

在麥弗遜式懸架中必須從車身上的固定連接點(diǎn)E做活塞桿運(yùn)動(dòng)方向的垂直線并將下橫臂延

長。2條線的交點(diǎn)即給出P點(diǎn)（圖5.1.22）。圖5.1.22同時(shí)還說明了如何通過將輪距從bV!增

寬至bV2,從而使側(cè)傾中心自線。W1升至W2。負(fù)的主銷偏移距要求下導(dǎo)出較移至車輪內(nèi)部。

圖5.1.21雙錢鏈雙橫臂懸架側(cè)傾中心

圖5.1.21當(dāng)橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸空間相互交錯(cuò)時(shí)，先在側(cè)視圖上通過E1和G1點(diǎn)作垂直地面的直

線。它們與轉(zhuǎn)動(dòng)軸C1C2和D1D2的交點(diǎn)為E2和G2點(diǎn)，由此可在后視圖上用這兩點(diǎn)確定極

點(diǎn)。

圖5.1.22在上置中心夾緊的橫置板簧中的W和P的確定。

圖5.1.23下置2點(diǎn)支承的橫置板簧中的W和P的確定。

段EP為減振器柱軸的垂線該圖表明hw與擺臂的長度無關(guān)，該長度只對運(yùn)動(dòng)學(xué)特性有決定

性影響。當(dāng)擺臂位置較平時(shí)，建議通過計(jì)算來求得hw和P。這時(shí)在作圖時(shí)極點(diǎn)P可能會(huì)落在繪

圖板以外。

3車輪外傾角

（1）外傾角值和外傾角定義

根據(jù)DIN70000規(guī)定，外傾角是指車輪中心平面和道路平面垂直線之間的夾角。如果車輪

上部

向外傾斜（圖5.1.24）,外傾角取正值，向內(nèi)

傾斜取負(fù)值-7,對汽車操縱穩(wěn)定性影響極十

圖5.1.24正的外側(cè)角是指車輪平

面上部向外偏離垂直線。

在乘坐2?3名乘員（零位置）時(shí)，轎車的前輪通常設(shè)計(jì)得具有微小的正外傾角，以使車輪

盡可能垂直于稍許有點(diǎn)拱形的路面滾動(dòng)，并使磨損均勻和滾動(dòng)阻力小。如圖5.1.24所示，理想

的外傾角值為：

y=5'-10'即約0.1°

為了獲得良好的輪胎轉(zhuǎn)彎側(cè)偏性能，目前所取得外傾角大都偏離了理想值。轎車空載時(shí)外傾角

基本上在理想值附近，而加載狀況下車輪則取有輕微的負(fù)值外傾角（圖5.1.24和5.1.25）。

除外傾角的大小外，有關(guān)公差范圍的說明也是重要的也就是說既允許偏離規(guī)定值，也可

以讓左右車輪的外傾角不相等。大量的研究表明，為了使前橋零件制造經(jīng)濟(jì)并且不要因狹小的

公差限制生產(chǎn)，通常取得的公差為±30'。大部分前懸架中，外傾角是可調(diào)的。

車輪外幀角Y

圖5.L25研究表明，當(dāng)外傾角丫=+5,?+10，時(shí)，輪胎的磨損最均勻。更大的正

值外傾角會(huì)使輪胎外側(cè)胎肩磨損加劇。而更大的負(fù)值外傾角則加劇內(nèi)側(cè)胎肩的磨

損。

為了避免在直線行使中產(chǎn)生單側(cè)牽引轉(zhuǎn)向，應(yīng)該使左右車輪的主銷內(nèi)傾角之差不大于

△。=30,如圖所示，外傾角和主銷內(nèi)傾角有直接的關(guān)系，即外傾角偏差愈大，主銷內(nèi)傾角的

偏差也愈大。因此廠方規(guī)定左右外傾角之差不允許超過30，。比如在前橋總成圖上的說明可寫

成：

外傾角+30'±30'

左右車輪外傾角最大偏差30'

還需附加說明的是測量工況。根據(jù)DIN70020規(guī)定，必須在空載（即汽車無人乘坐）時(shí)進(jìn)行測

量。

在采用獨(dú)立懸架和復(fù)合懸架的后懸架中，為了提高輪胎的側(cè)偏性能，車輪外傾角常設(shè)計(jì)成

負(fù)值。各種轎車在空載下的外傾角已是Y=1°。但這樣對于斜置單臂式懸架來說，在滿載工況

下存在車輪外傾角負(fù)的太大的危險(xiǎn)。而這種危險(xiǎn)會(huì)使輪胎發(fā)熱過量并由此導(dǎo)致輪胎胎面剝離。

一般轎車生產(chǎn)廠把這種形式的懸架的車輪外傾角又再設(shè)計(jì)成空載下取正值，其原因亦在此。在

非轉(zhuǎn)向的后橋上，外傾角公差值可達(dá)±30、附加的限制是不必要的。

（2）外傾角的運(yùn)動(dòng)變化

獨(dú)立懸架的缺點(diǎn)在于汽車作曲線行使時(shí)車輪隨車身一起傾斜，即車身外側(cè)車輪相對于地

面向正的外傾角方向變化，從而降低了承載較高一側(cè)的輪胎（與車身內(nèi)側(cè)輪胎相比）的側(cè)偏性

能。為了消除這一影響，轎車的懸架常常設(shè)計(jì)成車輪上跳時(shí)外傾角朝負(fù)值方向變化，而在下落

時(shí)朝正值方向變化（圖5.1.26和5.1.27）。

橫坐標(biāo)為以（°）為單位的外傾角值，向左為負(fù)，向右為正?？v坐標(biāo)上則以mm為單位

標(biāo)出了向上的車輪上跳量S1及向下的車輪下落量S2。雙橫臂式懸架在車輪上跳曲線向負(fù)的外傾

角方向凹入，表明了這種懸架的優(yōu)點(diǎn)。而導(dǎo)向彈簧柱和減振器柱式懸架的曲線向相反的方向凹

入（這是不利的）。相反，在車輪下落后2種懸架的車輪外傾角向正值方向變化，這就意味著

（承載下的）車身的內(nèi)側(cè)車輪承受側(cè)向力的性能更好。

圖5.1.26研究表明，當(dāng)外傾角丫=+5,?+10，時(shí)，輪胎的磨損最均勻。更大的正

值外傾角會(huì)使輪胎外側(cè)胎肩磨損加I劇。而更大的負(fù)值外傾角則加劇內(nèi)側(cè)胎肩的磨

損。

圖5.1.27在Opel牌RekordD型車雙橫臂式前懸架上測得的外傾角變化與車輪

上跳量Si和下落量S2之間的函數(shù)關(guān)系曲線。圖中同時(shí)給出FaitUno型車彈簧柱式前

懸架和Mercedes190E型車麥弗遜式前懸架的相應(yīng)曲線。

圖5.1.28給出了獨(dú)立懸架的外傾角變化曲線?？梢钥闯鏊惹皯壹艿男阅芨?。由于不存

在轉(zhuǎn)向角，斜臂和橫臂可以安排得更合理。從所描述的零位置起，Mercedes車在滿載下壓縮量

為53mm,于是外傾角為7滿載=-2。50,，處于零界值7=-4。之下。零界值是不允許超過的。

圖5.1.28Mercedes190E型和Porsche924型車的后輪外傾角變化曲線。所分析

的190E型車的空間擺臂式懸架可調(diào)整出精確的外傾角，空載時(shí)丫。!=-55，及丫

。產(chǎn)-35，，乘坐3人后增大到約-1°30\當(dāng)車輪上跳時(shí)，曲線呈斜率遞增性變化。出

廠說明中空載下丫=-50,±30\Porsche924型車的斜置單臂式懸架的變化曲線呈直

線型。當(dāng)車輪上跳時(shí)，它的負(fù)外傾角小于所分析的190E型車。出廠說明規(guī)定空載狀

態(tài)下丫=一25'±30',左右最大偏差30、

（3）外傾角變化的圖解法

在設(shè)計(jì)中，前輪外傾角變化作為車輪跳動(dòng)量的函數(shù)可根據(jù)柱銷內(nèi)傾角變化ACT方便的確

定。在雙橫臂式懸架中，作出長度為e和f的橫臂繞C點(diǎn)和D點(diǎn)（即橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸）運(yùn)動(dòng)的圓

弧，并標(biāo)出在零位置時(shí)外側(cè)球校的中心點(diǎn)1和2（圖5.L29）。在上圓弧上任意確定一點(diǎn)3,并

繞該點(diǎn)以長度1-2作圓弧，即可得出點(diǎn)4。當(dāng)車輪上跳為Si時(shí)，3-4連線與線1-2的夾角即為變

化角ACT。如果這個(gè)角向負(fù)的外傾角方向變化（如圖例中），則用零位置時(shí)時(shí)的外傾角為減去

ACT,即

7=4-Ac（例如+45'—2°=—

如果向正的方向變化，則要加入A。

7=4+ACT

一車輪正常位置

---車輪］跳傳先

圖5.1.29設(shè)計(jì)中雙橫臂式懸架的車輪外傾角變化的確定方法。它與主銷內(nèi)傾角

變化△。相同。

(4)彈簧外傾角

在曲線行使時(shí)，還必須考慮把由于側(cè)向力引起的外傾角變化附加到側(cè)傾外傾角中去。根據(jù)

DIN70000規(guī)定，△九是車輪外傾角的一個(gè)分量，它是由于懸架及轉(zhuǎn)向系中存在彈性，從而在車

輪和路面之間的力以及由其產(chǎn)生的力矩的作用下產(chǎn)生的。

OpelKadett

5

kN?taCorollo

A

■

-

K

W

-

M

I

VbMHl

圖5.1.30當(dāng)在車輪接地點(diǎn)加上靜態(tài)側(cè)向力后，在各種后懸架上測得的彈性外傾

角變化曲線：

Opel牌Kadett型車：復(fù)合式懸架

Fiat牌Un。型車：復(fù)合式懸架

LanciaDelta型車：麥弗遜式懸架

Toyota牌Corolla型車：麥弗遜式懸架

Renault牌11型車：縱臂式懸架

可明顯看出，復(fù)合式懸架具有較小的彈性外傾角變化?？紤]輪胎的拖距后所得的結(jié)果相

同。

所有的獨(dú)立懸架均可近似的參考下值作為彈性外傾系數(shù)（每kN）

dy/dF=22'/ikN（5.3.7a）

4前束和自轉(zhuǎn)向特性

（1）定義和規(guī)定值

根據(jù)DIN70000規(guī)定，靜態(tài)前束角6,是指在靜止的汽車上（參考狀態(tài)下）汽車縱向中心平

面和地面的交線之間的角度。如果車輪的前部靠近汽車縱向中心平面，則前束為正值；反之則

為負(fù)值（后束角）。

靜態(tài)總前束角是左右車輪前束角之和。

在前面所述的，1983年公布的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定前束角的單位為弧度、度（也可用分）。而

在

DIN70020第一部分（1976年8月9日公布）

中規(guī)定前束用mm。這里前束是指差值V=B-

C（圖5.1.31）,既左右車輪輪輛邊緣后部間

距大于前部的余量。前束應(yīng)在空載時(shí)車輪停

在直線行使位置的狀態(tài)下，在車輪中心高度

上測量。V和車橋上的兩個(gè)車輪有關(guān)。在用

角度表達(dá)的形式下，車輪前束角6V與車輪側(cè)

偏角相當(dāng)。也就是說，在具有前束的狀態(tài)

下，汽車的兩個(gè)前輪是斜向?qū)χ玫?。缺點(diǎn)是

使?jié)L動(dòng)阻力增大。

圖5.1.31根據(jù)DIN70020中規(guī)

定，前束V是指B-C的差值，單位為

mm,在車輪中心高度處的輪輛邊緣上

測得。

\FK=0.01心每加=10'

確定前束角R.要用到單個(gè)車輪的前束值v（即v/2）：

用弧度表示：山尸%（5.3.8）

用角度分表示%=%）?57.3?60（5.3.8a）

口在輪輛邊緣上測的，應(yīng)此必須考慮到距離D這一因素。在給定的前束值下，比如v=2mm,

小規(guī)格的12〃輪輛的前束角比15”的要大。圖5.1.32所示為輪輛直徑的影響。查輪胎找出各

個(gè)尺寸，D=d+2do前橋和后橋的前束值在：

v=1.0mm和4.5mm之間，

通常相當(dāng)于金=0.0058rad。由于這個(gè)數(shù)量級(jí)的數(shù)字對修理行業(yè)是不適用的，目前在所有的車

間手冊中的前束說明都只用角度中的（'）或（mm）為單位，而且是指兩個(gè)車輪上的前束。

植捌仆仆121?U15,

圖5.1.32前束角6、與輪輛規(guī)格和單位為mm的單個(gè)前輪前束值的關(guān)系曲線。

矩MR=FR-r”使得在轉(zhuǎn)向橫拉桿中

產(chǎn)生力Fro制動(dòng)力R與FR方向相

同，但作用力臂不同。

行駛方向

圖5.1.33滾動(dòng)阻力使得在車

輪中心作用一縱向力FR,它通過

杠桿臂口把車輪向后壓向后束方

向。為簡化起見，在此及后面的

圖中把主銷軸假定成垂直的。力

直線行駛的車輪具有最小的輪胎磨損和最小的滾動(dòng)阻力。滾動(dòng)中在接地面上出現(xiàn)一個(gè)由

前向后的滾動(dòng)阻力FR,通過杠桿臂0產(chǎn)生一個(gè)力矩，該力矩經(jīng)過轉(zhuǎn)向拉桿作用在轉(zhuǎn)向系上（圖

5.1.33）o

如果還存在彈性一尤其是在擺臂支座中一這個(gè)力矩還會(huì)輕微的向后擠壓車輪。為了達(dá)到

直線行駛目的，就規(guī)定了車輪相互斜相對立，即前束的方式。在前輪驅(qū)動(dòng)行駛的車輛中驅(qū)動(dòng)力

是由后向前作用的，這是車輪前側(cè)受到擠壓（圖5.1.34），從而使的在此采用后束（即負(fù)前束）

可能是有利的。為了不是反拖工況（即放松油門）下的行駛穩(wěn)定性變壞，前輪驅(qū)動(dòng)行駛的車輛

也有部分采用前束。

除前束值的大小外，還規(guī)定了公差。對前輪來說，由于可以通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度進(jìn)

行調(diào)節(jié)，公差值不要超過±1mm。后獨(dú)立懸架的前束只能通過轉(zhuǎn)動(dòng)擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸才可調(diào)節(jié)，即必

須有相應(yīng)的工具，以便能保證約±lmm的同樣的公差（圖5.1.35）。如果汽車的前束不能調(diào)

節(jié)，則必須允許取更大的偏差值，以便不會(huì)因零件的公差范圍下而使制造不經(jīng)濟(jì)。

圖5.1.34在前輪驅(qū)動(dòng)型式的圖5.1.35為了調(diào)節(jié)外傾角和前

車輛中，驅(qū)動(dòng)力使得車輪受到向前束，可在斜臂支承處設(shè)計(jì)帶有偏心

束方向的擠壓。兩側(cè)都出現(xiàn)力艮。盤片的六角螺栓。它安裝在側(cè)面的

法蘭盤上（Ford公司產(chǎn)品圖）。

一些轎車的出廠說明中表明:

r-

刖后

+25+1°'

Mercedes190E+20'±10'-5

+,

Mercedes500SE+3±lmm十+D3Q5-1.5

FordEEscort-2.5±1mm

Audi80+10'±15z

Audi!))quattro0+5,-10,±10'

-10

（A=全輪驅(qū)動(dòng),$=標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)型式，V=前輪驅(qū)動(dòng)）

這些說明適用于空載狀況。

（2）前束的運(yùn)動(dòng)變化

比在靜止的汽車上調(diào)整出一個(gè)正確的前束更為重要的是，前束值在行使中能否保持，或者

說是否會(huì)因汽車的上下跳動(dòng)而變化。后者可能是由于不足轉(zhuǎn)向性能的結(jié)果或者是為了達(dá)到確定

的行使性能所需要的。為了不因輪胎的側(cè)偏而使磨損加劇，滾動(dòng)阻力加大以及直線行使能力受

到損害，如圖5.1.36和圖5.1.37中曲線1所示，無論在車輪下落還是上跳都不應(yīng)出現(xiàn)前束值的

變化。在圖中縱坐標(biāo)上上是車輪跳動(dòng)量（向上和向下），在橫坐標(biāo)上向右是單輪正前束，向右

是負(fù)前束，即后束。曲線1是理想的形式，在設(shè)計(jì)中很難實(shí)現(xiàn)。必須允許與理想形式有小的偏

前束的變化可能是由于轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度和位置不確定的結(jié)果。在轉(zhuǎn)向橫拉桿位于前橋

后方的

情況，雙橫臂式懸架的例中表明了不同長±70mm的范圍，3=27'的前束只產(chǎn)

度的轉(zhuǎn)向橫拉桿是如何在起作用的（圖生因彈性引起的極其微小的變化。

5.1.38）o長度太短（點(diǎn)2）,車輪在上跳定位值非常精確地符合出廠說明，

及下落時(shí)均被向后往一起拉，這就導(dǎo)致出6產(chǎn)25'一”。

現(xiàn)后束，如圖5.1.37中曲線2和圖5.1.39

所示。轉(zhuǎn)向橫拉桿長度太長，車輪相互壓

向前束方向，見曲線3o在兩中情況下曲

線都類似與圓弧狀。如果轉(zhuǎn)向橫拉桿的長

度較正確而內(nèi)錢鏈太高（或外校鏈太低，

圖5.1.40）,在車輪下落時(shí)其后側(cè)被向內(nèi)

拉，出現(xiàn)后束，而當(dāng)車輪上跳時(shí)則產(chǎn)生前

束。結(jié)果是曲線類似一條傾斜的直線（圖

5.1.37中曲線4）。轉(zhuǎn)向橫拉桿內(nèi)側(cè)錢5太

低或外側(cè)較太高，則產(chǎn)生相反的影響，如

相應(yīng)的曲線所示，如轉(zhuǎn)向橫拉桿位于前橋

前方則所有討論的情況均出現(xiàn)相反的影

響。

—圖5.1.37單個(gè)車輪在上下跳動(dòng)時(shí)因

把左惻4輪I---------轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度或位置不確定而可能

6便I車把-------

總前京-------

二產(chǎn)生的前束變化。

法

如

設(shè)ilG7WcDW>

ac/

.qc

?

3的4e"i變化"

+

室做收金4輪中心病假）

圖5.1.36在Mercedes

190/190E型車的空間擺臂式后懸架圖5.1.38轉(zhuǎn)向橫拉桿太短（點(diǎn)

上測得的車輪上下跳動(dòng)時(shí)的后輪前2）,使車輪在上跳或下落時(shí)均產(chǎn)生

束變化曲線。在車輪跳動(dòng)量不超過

后束。太長則相反在兩個(gè)方向均產(chǎn)生前束（參見圖5.1.37）o

轉(zhuǎn)向橫拉桿內(nèi)側(cè)錢（點(diǎn)4）太

高得到圖5.1.37中曲線4,太低則得

到曲線5。

（3）側(cè)傾轉(zhuǎn)向引起的前束變化

圖5.1.39所示為幾輛轎車在運(yùn)動(dòng)過程中引起的前束變化曲線。在曲線行使時(shí)，上跳的車

身外側(cè)車輪產(chǎn)生后束，而下落的內(nèi)側(cè)車輪產(chǎn)生前束。在車身側(cè)傾的影響下轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角輕微的回

轉(zhuǎn)，從而由前橋的側(cè)傾不足轉(zhuǎn)向性可抵消汽車的過度轉(zhuǎn)向趨勢（圖5.1.40）及改善換道行駛時(shí)

的性能。

后橋在側(cè)傾時(shí)產(chǎn)生側(cè)向力過度轉(zhuǎn)向-并非沒有危險(xiǎn)性。它可能在換道行使

時(shí)引起二次轉(zhuǎn)向（圖5.1.41）。為了防止這種情況發(fā)生并改善汽車的綜合性能，可將后軸也設(shè)

計(jì)的具有側(cè)傾不足轉(zhuǎn)向性（圖5.1.42）。這時(shí)獨(dú)立懸架中上跳的車身外側(cè)產(chǎn)生前束，而下落的

內(nèi)側(cè)車輪產(chǎn)生后束。

圖5.1.39在車身下沉心=?。!?!!的VW牌GolfGTi81型車上測得的前束變化曲

線。在（按工廠規(guī)定附加標(biāo)出的）設(shè)計(jì)位置處的車輪上下跳動(dòng)時(shí)的前束變化值小于

汽車在下沉位置時(shí)的情況。這對行駛性能和輪胎磨損的影響是不利的。此外圖中還

可以看出只有微小的車輪上跳余量。

向

A

圖5.1.40如果在車身側(cè)傾或

者是由于側(cè)向力的作用而上跳

的車身外側(cè)前輪產(chǎn)生后束，而

下落的內(nèi)側(cè)前輪產(chǎn)生前束，則

轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角輕微地回轉(zhuǎn)一

個(gè)角度6v，車橋具有不足轉(zhuǎn)向

性。

圖5.1.41在側(cè)向力作用下，后橋傾斜一個(gè)角度6h，并引起使汽車向曲線內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)

的過度轉(zhuǎn)向（左圖）。VW牌汽車在Golf、Jetta和Passat型車中裝有軌跡校正軸

承，它可進(jìn)一步防止過度轉(zhuǎn)向。

行駛方向

圖5.1.42為了減小過度轉(zhuǎn)向趨勢，后懸架可以設(shè)計(jì)成在轉(zhuǎn)彎時(shí)車橋產(chǎn)生側(cè)傾不

足轉(zhuǎn)向，即在車身側(cè)傾的影響下，上跳的車身外側(cè)車輪產(chǎn)生前束，而下落的內(nèi)側(cè)車

輪產(chǎn)生后束。

（4）縱向力引起的前束變化

（a）制動(dòng)過程中的前束

前束能使汽車在制動(dòng)過程中穩(wěn)定行駛。良好的直線行駛性能既可通過采用負(fù)的主銷偏移

距，又可通過前束的彈性運(yùn)動(dòng)變化來實(shí)現(xiàn)。

車頭部分在制動(dòng)時(shí)下沉，把運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)得具有側(cè)傾不足轉(zhuǎn)向，兩個(gè)車輪產(chǎn)生后束，即

附加的轉(zhuǎn)向方向與在正的主銷偏移距下制動(dòng)力Fb產(chǎn)生的相同（圖5.1.43）o需要前束方向的反

向轉(zhuǎn)向時(shí)，可通過使前懸架具有心=0或較小的正主銷偏移距來實(shí)現(xiàn)。為此只要在橫臂1和轉(zhuǎn)向

橫拉桿7之間設(shè)置矢量C即可（圖5.1.43）。現(xiàn)以1985年前生產(chǎn)的MercedesW123型車的前

懸架為例。縱桿4前端支承在擺臂上的點(diǎn)G處，后端置于支承座5上。在制動(dòng)力Fb作用下，

由于件5上的縱向彈簧變形，下導(dǎo)向較G向點(diǎn)4偏移，轉(zhuǎn)向橫拉桿外端較U側(cè)移向點(diǎn)9。由于

點(diǎn)G和U沿不同的圓弧運(yùn)動(dòng)，而且轉(zhuǎn)向橫拉桿的側(cè)向彈性小于橫臂1的支座D,故兩個(gè)前輪受

到向前束方向的擠壓，盡管存在著反向作用力矩Mb=Fb-rbo

圖5.1.43在轉(zhuǎn)向橫拉桿7

和相鄰橫臂1（大都是下置的）

之間設(shè)置有用的矢量角C,可

在制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生前束彈性運(yùn)動(dòng)變

化。圖中以MercedesW123型

車為例。

（b）不產(chǎn)生前束變化的子午線輪胎縱向剛度的克服

目前在大量生產(chǎn)的轎車中只采用鋼絲子午線輪胎。與以前使用的斜交輪胎相比，其缺點(diǎn)

是子午線輪胎具有縱向剛度（請參閱《輪胎和車輪》等相關(guān)書籍手冊）。剛性很大的鋼絲帶束

層引起縱向振動(dòng)，并通過車輪支架和擺臂傳給車身，使車身中產(chǎn)生令人不適的嗡嗡噪聲，特別

是在石塊路和粗糙不平的水泥路上以及速度低于80km/h行駛時(shí)。如果使車輪支架具有確定的

縱向可動(dòng)性，則可吸收這種振動(dòng)。這又牽涉到一個(gè)設(shè)計(jì)上不易解決的問題。因?yàn)樵诖藭r(shí)出現(xiàn)的

位移SW+2mm的影響下既不允許產(chǎn)生前束變化，又不可在車輪接地點(diǎn)存在側(cè)向力，直線行駛

能力及滾動(dòng)阻力將變差。

在前橋上這個(gè)問題可通過一根橫臂來解決，它帶有一向后（或向前）的動(dòng)臂（圖5.1.44和

5.1.45）o該動(dòng)臂又側(cè)向支承在一個(gè)具有急劇遞增變化的和精確選定彈簧特性的橡膠支承座

上。重要的是安裝在點(diǎn)D和G處的支承件在轉(zhuǎn)彎側(cè)向力及制動(dòng)力的作用下只能有少許的變形。

圖5.1.44為了緩和鋼絲子午線

輪胎的縱向剛度BMW牌3系列型

車在前懸架上設(shè)計(jì)了一根鐮刀形擺

臂。該擺臂在縱向力作用下繞只有

少許變形的球較D轉(zhuǎn)動(dòng)并通過動(dòng)

臂4用大塊橡膠支座支承在車身

上。該支座在側(cè)向具有起始軟，隨