轿车悬架系设计指南
13页1、 轿车悬架系设计指南 (华福林编写)1 概言一辆性能优良的轿车,几乎所有的整车性能,譬如:动力性、制动性、操纵稳定性、平顺性、舒适性、经济性、通过性及安全性,都与底盘设计的优劣息息相关。所谓汽车底盘,一般指车身(含内外饰件)以外的所有零部件总成装配成的平台而言,而汽车设计业内人士则还需将发动机、车架及它们相配套的零部件总成排除在外。因此,汽车设计部门往往将底盘定义在两大系统之内,即:1 传动系统:含离合器、变速器、分动器、传动轴、前后驱动桥(包括主减速器、差速器、半轴等)。2 行路系统:含前轴(包括车轮及轮毂)系、转向系、制动系、悬架系等。 经验丰富的驾驶员在对一辆新车试车后,除对其动力性、经济性评价外,该车的操纵稳定性、平顺性也是他们津津乐道的话题。诸如车辆高速行驶下“发不发飘”、“摆不摆头”、“跑不跑偏”等等。以下仅就个人近50年汽车设计的经验,围绕轿车悬架结构因素对性能影响的简明讨论,供缺乏悬架设计经验的设计师参考。2汽车的悬架系2-1 悬架系是汽车的重要部分。它是将车身(含车架)与车桥(轴)弹性联结的部件,主要功能是: 2-1-1 缓解由于路面不平引起的振动和冲击,保证良好的平
2、顺性。 2-1-2 衰减车身和车桥(或车轮)的振动。 2-1-3 传递车轮和车身(含车架)之间的各种力(垂直力、纵向力和横向力)和力矩(制动力矩和反作用力矩)。 2-1-3 保证汽车行驶时的稳定性。2-2 汽车悬架通常由弹性元件、导向机构和减震器组成。2-2-1弹性元件(含各类弹簧)用来传递垂直力和缓解冲击;当汽车横向角刚度较小时,还需装横向稳定器(横向稳定杆)以减小车身的横向滚动角(侧倾角)。2-2-2导向机构用来控制车轮相对于车身的运动特性,以保证必要的稳定性,同时传递除垂直力以外的力和力矩。2-2-3减震器 仅用来衰减车身和车桥(或车轮)的振动振幅,它并不能改变悬架的“硬软”程度。2-3 悬架结构一般分为两大类:独立悬架和整体桥悬架(非独立悬架)。2-3-1独立悬架分为3个类型,如图4所示1) 麦克菲尔逊支柱型:亦称滑柱式或简称柱式,如图1所示。结构简单,质量轻,占有空间小,适合发动机前置前轮驱动的布置。 2) 双摆臂型,如图2所示。为了获取最佳的前轮定位及其运动几何学,通常上、下摆臂具有不同的长度和安装角。该结构经常被中型以上的轿车、皮卡及轻型越野车上采用。 3) 斜三角单摆臂
3、(A型斜摆臂)如图3所示。长适用于轿车后独立悬架,以获取较理想的外倾及轮距变化。例如在丰田、奔驰轿车系列上采用。232独立悬架的特点: 1) 左右车轮在不平路面作上下跳动时,是互相独立的,它们彼此之间不产生耦合关系。因此提高了乘坐舒适性、轮胎抓地性、操纵稳定性和平顺性。 2) 降低了簧下质量(非悬架质量),使簧下质量(悬架质量)的固有频率提高(所谓悬架振动的高频部分),远离簧上质量的固有频率(所谓悬架振动的低频部分),从而减少它们之间的耦合关系,有利于降噪及舒适性。 图 1 图2 图3 图42-3-3整体桥悬架(非独立悬架) 结构简单、可靠,坚固耐用,适合较大的轿车后悬架上采用。左右车轮在不平路面作上下跳动时,会产生互相牵连的,它们彼此之间将产生振动耦合,如果不采取相应措施,这将会降低乘坐的舒适性如图5所示。 非独立悬架的型式具有钢板弹簧式、带横向拉臂、螺旋弹簧的纵向拖臂式(简称纵向拖臂式)、四连杆式以及扭梁式。 图52-4 轿车的行驶平顺性 汽车行驶中,不平路面的冲击传给车身后引起三维振动;加、减速、制动、转向等操作都将会引起车身的垂直、纵向及横向振动。有时这种强烈的车身振动将迫使司
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