汽车工程系
第六章 悬架设计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
概述 悬架结构形式分析 悬架主要参数的确定 弹性元件计算 独立悬架导向机构的设计 减振器 悬架的结构元件
第六章
悬架设计
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第一节 概述
一、功用
弹性连接车架（车身）与车轴（车轮） 传递作用在车轮与车架（车身）之间的一切力和力矩 缓和路面传给车架（车身）的冲击载荷，缓和振动， 保证行驶平顺性 保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性， 保证汽车操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力
悬架设计
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第一节 概述
2．独立悬架的分类 四、分类——独立悬架
横臂式 臂式 臂式 纵臂式 臂式 臂式 单 斜 麦 弗 扭 转 逊式 梁 随 动 臂 式
双 横 单 横 单 纵 双 纵 臂式
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第二节 悬架结构形式分析
第二节 悬架结构分析 一、非独立悬架和独立悬架
一．非独立悬架和独立悬架
①
螺旋 弹簧 较小 ←— 小 非 线 性 复杂 ③ ←— 较长 高
扭杆 弹簧 ←— ←— 小② ←— ←— ③ ←— 长 ←—
空气 弹簧 最大 小 小 ←— ←— 困难 ←— 密 封 好 可调 困难
油气 弹簧 较大 较小 较大 ←— ←— ←— ←— ←— ←— ←—
①
橡胶 弹簧 ←— 小 小 ←— ←— 易老化
形式 特点
结构 制造 工作 维修 汽车平顺性 簧下质量 于不平路段， 车身倾 斜 轴转向特性 占用空间 成本 应用
非独立悬架
简单 容易 可靠 方便 较差 大 大 有 大 低 货 客 前后悬架 轿车 后悬架
独立悬架 复杂 稍难 困难 好 小 小 没有 小 高 轿车 轻货 客 越野车
备注
非独立悬架指纵置钢板 弹簧而言
2. 三种匹配方式
2）前轮独立、后轮非独立 （1）目前轿车前轮多采用车轮上、下跳动时， 车轮定位参数变化小的麦弗逊式悬架，因而可以 保证前轮不易发生摆振现象，使汽车有良好的操 纵稳定性。 麦弗逊式悬架优、缺点见前述。除此之外，两前 轮装上麦弗逊式悬架以后，当主销轴线的延长线 与地面的交点位于轮胎胎冠印迹中心外侧时，具 有负主销偏移距rs，有利于制动稳定性
一、fc
c
1. 定义：是指汽车满载静止时，悬架上的载荷 f 是指汽车满载静止时，悬架上的载荷F 与此时悬架刚度C之比。 FW与此时悬架刚度C之比。即fc=FW/C 即f =F /C 2．影响选取f 的因素 2. 影响因素
1.fc定义：
c W W c
fc 因素 汽车平顺性 少碰缓冲块 紧急制动汽车前俯角小 转弯行驶减小侧倾角 纵置钢板弹簧长度短
钢板弹簧长度短，刚度 大，独立悬架弹性元件 只受垂直力，刚度小 钢板弹簧在不平路段或 转弯行驶都有轴转向， 并使汽车有过多转向
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第二节 悬架结构形式分析
二、独立悬架结构方式分析 二、不同形式独立悬架方案分析
导 向 机 构 形 双横臂式 式 特性
侧轻中心高度 比较低 车轮相对车身跳 车轮外倾角，主 动时，车轮定位 销内倾角都变化 参数的变化② 轮距
7.可靠地传递各种力和力矩，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
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三．分类
1．悬架的分类 四、分类
分类
第一节 概述
非独立悬架
独立悬架
简图
结构特点
左右车轮用一根整体轴 左右车轮用各自的轴 连接，再经悬架与车架 和悬架再经悬架与车 （身）连接 架（身）连接
第六章
前悬架
后悬架
备 注
纵置钢板弹簧
非独立悬架 独立 悬架 非独立 悬架 独立悬架
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第二节 悬架结构形式分析
三、前后悬架方案的选择
2. 三种匹配方式
1）前、后轮采用非独立悬架
纵置钢板弹簧优点： 1) 悬架结构简单 2) 维修保养方便 3) 在车上布置容易 4) 制造容易 5) 可传递各种力和力矩 纵置钢板弹簧缺点： 1) 质量大 2) 簧下质量大 3) 悬架弹性特性是线形的 4) 寿命短 5) 长度短，刚度大，平顺性 差
三、前后悬架方案的选择
3）前、后轮独立
3）前、后轮采用独立悬架
轿车前轮用麦弗逊式悬架，后轮用扭转梁随动臂 轿车前轮用麦弗逊式悬架，后轮用扭转梁随动臂式后悬架。 用的非常广泛。 式后悬架。用的非常广泛。
衬套形式 特点
隔振性能 隔声性能 衬套特性 对转向特性影响 安装衬套位置要求 良好 良好 各向同性 过多转向而且较大 没有 良好 良好 各向异性 可防止产生过多转向① 有（方向不能错）
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第二节 悬架结构形式分析
（2） 前悬架采用双横臂式独立悬架、后悬架采用纵置钢板 弹 簧非独立悬架时，可通过将双横臂中的上横臂支承轴销的轴线布 置成前高后低状，使悬架的纵向运动瞬心位于能减少制动前俯角 2. 三种匹配方式 处，使制动时车身纵倾减少，达到保持车身有良好的稳定性能 。
∴设计时应使n1<n2，即fc2<fc1
c
1）对轿车应保证有良好的平顺性，即n低，大客车次之，载货 第六章 悬架设计 汽车工程系 汽车居最后。 2）级别越高的轿车n应越小。 第三节 悬架主要参数的确定 3）fc2<fc1
一、悬架静挠度fc ∵分析证明了n1/n2<1时，车身纵向角振动要比n1/n2>1时小。
←— ③ ←— ←— ←—
容易
←—
←—
←—
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第二节 悬架结构形式分析 四、弹性元件分析
①变厚少片簧比多片减少20%～40%的质量； 油气弹簧比多片钢板弹簧轻50% ②扭杆弹簧本身固定在车架上，∴簧下质量小。 ③板簧轴销处要求每天或行驶500公里保养一次，即加 注润滑脂。 ④板簧在交变应力作用下，并有污泥、浊水腐蚀，易 产生细而深裂纹→疲劳裂纹。 好路 10～15万Km 坏路 1～1.5万Km 一般 4～5万Km 空气弹簧气囊寿命是板簧四倍. 板簧 寿命
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第二节 悬架结构形式分析
四、弹性元件分析
四．弹性元件结构分析
形式 特点 单位质量贮 能量 质量 簧下质量 悬架弹性特 性 悬架结构 维修与保养 寿命④ 制造要求 车身高度 车上布置 多片 最小 大 大 线性 简单 ③ 方便 短 不高 钢板弹簧 变厚少片 ←— 较小 较小 ←—
要求 fc 取
n 5 fc
备 fc 大，n↓
注
大 FW C 小 小 小 小
fc
前俯角小 车厢侧倾角小
fc 小，C↑变形小
fc 取小，C↑
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第三节 悬架主要参数的确定
一、悬架静挠度fc
3. 选取原则
1）对轿车应保证有良好的平顺性，即n低，大客车次之，载货汽
车最后。 2）级别越高的轿车n应越小。 3）fc2<fc1 ∵分析证明了n1/n2<1时，车身纵向角振动要比n1/n2>1时小。
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第二节 悬架结构形式分析
三、前后悬架方案的选择
2. 三种匹配方式
2）前轮独立、后轮非独立 （2） 前悬架采用双横臂式独立悬架、后悬架采 用纵臵钢板 弹簧非独立悬架时，可通过将双 横臂中的上横臂支承轴销的轴线布臵成前高后低 状，使悬架的纵向运动瞬心位于能减少制动前俯 角处，使制动时车身纵倾减少，达到保持车身有 良好的稳定性能 。
大 多 稍复杂 稍高 不变
变 化 不 变化很小 大 较小， 要 居中 较大 横稳器 小 较小 大 几乎不占高度空间 小 尺寸 简单 简单 简单紧凑 低 低 变 变 化 很 不变 小
不变 较大 大 小 简单 变
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第二节 悬架结构形式分析
二、独立悬架结构方式分析
①侧倾中心位臵高，它到车身质心距离短，则侧倾力 臂及力矩小，车身侧倾角小。侧倾中心位臵高，车身 侧倾时轮距变化大，轮胎磨损↑ ②主销后倾角变化大转向轮易摆振；外倾角变化大影 响直线行驶稳定性和轮距变化，轮胎磨损速度↑
传统橡胶衬套
各向异性橡胶衬套
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第二节 悬架结构形式分析
三、前后悬架方案的选择
2. 三种匹配方式
3）前、后轮独立——橡胶衬套
因橡胶衬套横截面方向上，按对角线方向开有楔形孔。结 果在不同方向衬套的刚度不一样。即：在汽车纵轴线方向 衬套的刚度小；衬套的纵向刚度大；衬套的总扭转刚度大 b、c两项大的原因是： 转向行驶时，车轮与地面之间作用有侧向力FY1、 FY2 →简化作用到衬套上的力F1、F2和力矩M1、M2→在F1 和F2作用下衬套内、外侧相对移动，同时处于橡胶衬 套内径处的金属隔套突肩压紧橡胶衬套，使之纵向刚 度↑，扭转刚度↑。→减轻轴转向效应，操纵稳定性好。
4. 取值范围 ∴设计时应使n1<n2，即fc2<fc1
然 后可算得fc。n的选定范围见下表 ∵设计时，先从为了保 证 汽车 有良好的平顺性，确定n， 5 f c 式可算得f ，∴下面给出n的选定范围： 然 后由 c n
③轮距变化影响轮胎磨损速度
④悬架侧倾角刚度影响车厢侧倾角大小 ⑤悬架横向刚度小，转向轮容易摆振 ⑥占用空间大小影响发动机布臵、拆装的方便性
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第二节 悬架结构形式分析
三、前、后悬架方案的选择 三、前后悬架方案的选择
1．前后悬架的匹配方案 1. 前后悬架的匹配
悬架 方案
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
第六章