悬架系统设计作业指导书编制：日期：审核：日期：批准：日期：发布日期：年 月 日 实施日期：年 月 日前言为使本中心悬架系统设计规范化，参考国内外汽车设计的技术规范，结合公司标准和已开发车型的经验，编制本作业指导书。
意在对本公司设计人员在设计过程中起到一种指导操作的作用，让一些相关设计经验不够丰富的员工有所依据，提高设计的效率和成效。
本作业指导书将在本中心所有车型开发设计中贯彻，并在实践中进一步提高完善。
本标准于201X年XX月XX日起实施。
本标准由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院提出。
本标准由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院负责归口管理。
本标准主要起草人：蔡礼刚目录1 悬架系统概述 (1)1.1悬架系统功能 (1)1.2悬架系统构成 (1)1.2.1独立悬架结构型式 (1)1.2.2复合式悬架结构型式 (3)1.3悬架的发展趋势 (4)1.3.1液压调控悬架系统 (4)1.3.2空气悬架系统 (5)1.3.3电控磁性液体悬架系统 (6)1.4主要零部件介绍 (7)1.4.1弹性元件 (7)1.4.2减振器 (8)1.4.3缓冲块 (10)1.4.4横向稳定杆 (11)1.4.5控制臂和推力杆 (12)2 悬架系统的主要设计流程及要求 (13)2.1悬架系统的主要设计流程 (13)2.2悬架系统设计要求 (16)2.3相关设计标准 (16)3 悬架系统设计过程 (17)3.1设计输入及标杆车对比分析 (17)3.1.1设计输入 (17)3.1.2标杆车对比分析 (17)3.1.3设计构想 (24)3.1.4相关试验 (25)3.2匹配计算 (27)3.3开发方案确认 (27)3.4系统总成的设计 (28)3.4.1四轮定位参数的确定 (28)3.4.2悬架刚度的确定 (30)3.4.3减振器的匹配 (31)3.4.4悬架系统的对比分析及借用 (33)3.5紧固件选取及拧紧力矩确定 (35)3.6CAE分析 (36)3.6.1悬架强度分析 (36)3.6.2 CAE分析内容列表 (40)3.7DMU校核 (40)3.7.1拆装性校核 (40)3.7.2悬架运动校核 (41)3.8悬架系统对称性检查 (42)3.9技术文件的编制 (42)4 设计问题横展 (43)4.1运动件周边间隙问题 (43)4.2悬架匹配问题 (44)4.3后续项目必须检查的内容 (44)参考文献 (45)悬架系统设计作业指导书1 悬架系统概述1.1悬架系统功能悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩，并缓和汽车行驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。
1.2悬架系统构成汽车悬架通常由弹性元件、导向机构及减振器组成。
弹性元件用来传递垂直力和缓解冲击，当汽车横向角刚度较小时，还需要增加横向稳定杆以减小车身的侧倾；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；减振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。
根据导向机构的特点,汽车悬架可分为独立悬架、非独立悬架以及介于两者之间的复合式悬架。
按照弹性元件的分类，汽车悬架可以分为钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架、空气悬架以及油气悬架等。
按照作用原理，可以分为被动悬架、主动悬架和介于二者之间的半主动悬架。
轿车上常用独立悬架与复合式悬架。
1.2.1独立悬架结构型式独立悬架有多种结构型式，比较常见的有:1）双横臂式独立悬架双横臂式独立悬架的主要结构特点是悬架每侧均有两根横臂分别铰接在车身或副车架上，如果是用作前悬架，则横臂外端通过球铰与转向节连接。
如图1-1所示：图1-1双横臂式独立悬架2）麦弗逊式独立悬架麦弗逊式独立悬架是双横臂式独立悬架的发展，汽车轮罩上的铰接点代替了上横臂，其主要结构特点是所有承担弹性元件功能和车轮导向功能的零件组合在一个结构单元里，如图1-2所示：1-2麦弗逊式独立悬架3）多连杆独立悬架多连杆式独立悬架是用多根拉杆（通常4~5根）代替双横臂式悬架上、下两个A 型臂的悬架结构。
其结构和双横臂式独立悬架没有很大区别，但结构种类比较多，几乎每个车型都不相同。
如图1-3所示：图1-3多连杆独立悬架上图为CHC011后悬架结构，为多连杆式独立悬架，其上摆臂相当于将上臂、及导向臂合并在一起。
其原型如图1-4所示：图1-4多连杆独立悬架1.2.2复合式悬架结构型式复合式悬架最常见的型式为纵臂扭转梁式，左右车轮通过单纵臂与车架（车身）铰接，并用一根扭转梁连接起来，如图1-5所示，一般用于前置前驱动汽车的后悬架上。
图1-5纵臂扭转梁式复合式悬架1.3悬架的发展趋势对于一款好车而言，良好的舒适性及操纵性一直是衡量汽车性能的两大核心标准。
悬架系统的发展趋势就是通过各种手段控制底盘的高度和软硬程度，达到舒适与运动的统一和谐。
如今汽车底盘可变系统按控制类型可分为三大类：液压调控悬架系统、空气悬架系统和电控磁性液体悬架系统。
1.3.1液压调控悬架系统装备液压调控悬架系统的汽车，在整车重心附近安装有纵向、横向加速度传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元ECU，ECU 根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作。
通过增减液压油的方式实现车身高度的升或降，也就是根据车速和路况自动调整离地间隙，从而提高汽车的平顺性和操纵稳定性，代表车型：宝马7系。
如图1-6所示：减震器 螺旋弹簧图1-6主动液压悬挂1.3.2空气悬架系统与传统钢制汽车悬挂系统相比较，空气悬挂具有很多优势，最重要的一点就是弹簧的弹性系数也就是弹簧的软硬能根据需要自动调节。
例如，高速行驶时悬挂可以变硬，以提高车身稳定性，长时间低速行驶时，控制单元会认为正在经过颠簸路面，将悬挂变软来提高减震舒适性。
另外，车轮受到地面冲击产生的加速度也是空气弹簧自动调节时考虑的参数之一。
例如高速过弯时，外侧车轮的空气弹簧和减振器就会自动变硬，以减小车身的侧倾，在紧急制动时电子模块也会对前轮的弹簧和减振器硬度进行加强以减小车身的惯性前倾。
因此，装有空气弹簧的车型比其它汽车拥有更高的操控极限和舒适度,代表车型：奔驰 S350。
如图1-7所示：图1-7空气悬挂系统1.3.3电控磁性液体悬架系统利用电磁反应的一种新型独立悬挂系统，它可以针对路面情况，在1毫秒时间内作出反应，抑制振动，保持车身稳定，特别是在车速很高又突遇障碍时更能显出它的优势。
它的反应速度比传统的悬挂快5倍，即使是在最颠簸的路面，也能保证车辆平稳行驶。
电磁悬挂系统是由车载控制系统、车轮位移传感器、电磁液压杆和直筒减振器组成。
在每个车轮和车身连接处都有一个车轮位移传感器，传感器与车载控制系统相连，控制系统与电磁液压杆和直筒减振器相连。
直筒减振器有别于传统的液压减振器，没有细小的阀门结构，不是通过液体的流动阻力达到减振的目的。
电磁减振器中也有减振液，但是，那是一种被称为电磁液的特殊液体(Magneto-rheological Fluid)，是由合成的碳氢化合物和微小的铁粒组成。
平时，磁性金属粒子杂乱无章地分布在液体里，不起什么作用。
如果有磁场作用，它们就会排列成一定结构，减振液就会变成近似塑料的状态。
减振液的密度可以通过控制电流流量来精确控制，并且是适时连续的控制。
系统的工作过程是：当路面不平引起车轮跳动时，传感器迅速将信号传至控制系统，控制系统发出指令，将电信号发送到各个减振器的电子线圈，电流的运动产生磁场，在磁场的作用下，减振器中的电磁液的密度改变，控制车身，达到减振的目的。
如此变化说起来复杂，却可以一秒中进行1000次，可谓瞬间完成。
电磁悬挂系统可以快速有效地弥补轮胎的跳动，并扩大悬挂的活动范围，降低噪音，提高车辆的操控准确性和乘坐舒适性,代表车型:凯迪拉克SLS赛威(。
如图1-8所示：图1-8电磁悬挂系统1.4主要零部件介绍1.4.1弹性元件汽车悬架用弹性元件主要有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。
弹性元件的作用是支撑垂直载荷，缓和、抑制不平路面引起的振动和冲击。
设计时应测量标杆车弹簧刚度，作出弹性曲线，以此为参考选择合适的弹簧。
关于弹簧刚度的理论计算方法可参考《弹簧手册》或刘维信《汽车设计》。
由于制造工艺水平的限制，弹簧制造精度难以控制，为使整车姿态保持平衡，不向一侧倾斜，生产时一般将弹簧进行分组，如图1-9所示：图1-9 CH041后螺旋弹簧二维图图中弹簧自由高度为328mm，在指定高度（图中1-9中260）测量的附加载荷范围：1632±76N,为缩小制造公差，我们可以把弹簧分成两组：1556N≤F＜1632N，在指定位置涂黄色标记1632N≤F≤1708N，在指定位置涂红色标记 装配时选用同种颜色标记的弹簧，这样公差范围就由原来的±76N缩小到±38N。
不同状态弹簧及相应供应商对分组的划分区间或定义稍有不同，需根据零部件状态及供应商具体确定。
1.4.2减振器减振器最常见的主要有三种结构型式:双筒式、单筒充气式和双筒充气式。
目前轿车上一般使用的是双筒充气式液力减振器。
单筒式及双筒式减振器结构型式如图1-10所示，具体工作原理可参考刘维信《汽车设计》13.10中所述。
图1-10双筒式、单筒式减震器结构型式减振器特性主要用示功图和阻力-速度特性曲线表达。
示功图反映的是力与位移之间的关系。
如图1-11所示：图1-11 减振器的阻力-位移特性与阻力-速度特性（德系） 减振器在进行性能测试时一般有两组对应的速度值，如下表所示：序号 速度（m/s） 标准体系1 0.05 0.1 0.3 0.6 1（1.5）日系2 0.05 0.13 0.26 0.39 0.52 1（1.5） 德系我国汽车行业标准:《汽车筒式减振器 台架试验方法》（QC/T 545-1999）,参考的是德系标准，试验速度为0.52 m/s，但目前国内许多减振器生产厂家采用的是日系标准，试验速度为0.3 m/s。
若对减振器做耐久性试验，考察试验前后阻尼率变化率，跟试验的速度无关，若单纯做减振器的性能试验，则应按照相应的标准执行。
这里的试验速度指的是某一特定组合(试验台转速和减振器行程)下的活塞最大运动速度,根据减振器特性,在此计算点之前或之后,其阻力会更大或更小。
比如当试验台转速n 为100min -1,减振器行程s 为100mm 时，活塞运动的最大速度V Dmax 为:V Dmax =πsn/60 =3.142*100*100/60*10-3=0.524 m/s为了简化，在校核减振器的性能时，一般从示功图上很容易得出拉伸与压缩状态的最大阻尼力，取其平均值F D ，这个平均值对工程计算是足够的。