悬架设计的基本概念
㈠悬架设计的矛盾 悬架是研究悬架系统的振动特性，讨论悬架设计对 平顺性，稳定性和通过性等性能的影响，从而做出妥善 设计。 ⑴柔与刚 悬架的发展趋势是弹簧越来越软（既由刚变柔）。 ⑵减振与激振 ⑶悬架特性与路面特性 ⑷坚固与笨重
汽车对悬架的一般要求
汽车悬架应该满：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 在所有载荷范围内自振频率尽可能不变。 悬架发生碰撞前的动行程不超过一定值（悬架的变刚性）。 发生的振动能迅速衰减。 在侧向力的作用下悬架质量的侧向力较小。 汽车具有某种程度的不足转向。 悬架质量在制动时有抗“点头”作用和在加速时有抗“仰头”作 用。
行驶方向 ＋Ｆez ＋Fgz Fe -Fex
-Fez
B
α
F E A
β a Fb -Fgz -Fgx ΔF Fg
如图中右边的静力分析表明，由于车轮中心处移出的垂直位移于转向轴的制 动力Ｆb在横臂上引起的反力Fex和Fgx，它们（由于横臂斜置）又引起垂直方向分 力－ Fez= Fex *tanα和－Fgz = Fgx *tan β 。在同一方向的合力必须为０,即Fez和Fgz抵 消车头下沉。
方向盘转角 (o)
2) 定义主销的几何尺寸
包括：主销后倾，主销内倾，主销后倾拖距，主销偏置距等
——根据经验选取起始点
主销后倾角
定义主销后倾角
主销后倾角影响：
•转向时车轮外倾角的变化 •主销拖距 •车轮上下跳动过程中的前束变化 •不平路面上的制动性能
主销后倾角 (o)
Outer w.
方向盘转角 (o)
2.
3. 4. 5. 6.
如果汽车仅有一个很小的车轮上跳行程，即车身外侧的下沉量小于车身内侧 的抬起量，内侧轮胎载和加剧，从而使质心从w点移动到w’点上质心高为Δ Hw，结果出现临界的难以控制的过渡转向(后悬架尤为明显)。
ΔHw
F
W’
W
Hw
7. 8.
注意整车姿态，悬架决定整车资态，同时又与造型紧密相连，一但 造型确定再更改悬架行程就十分困难。 一般K和W的取值为越野车取较小值，一般车取中间值，豪华车取 较大值。 K---前悬架轮心与轮罩的距离； W---后悬架轮心与轮罩的距离；
F 根据抗点头角定义控制臂旋转轴线：如果增加在X-Z平面内的 倾角（即E点比F点低），抗点头能力就能提高。（参考汽车的 纵向角振动） A
B
转向轴线与减振器轴线
Z X E A
C
F
下摆臂旋转轴线
定义转向系统几何尺寸的所有点
定义H点根据：阿克曼角和相应的几何约束，同时考虑转向力距 的影响。 定义I点的位置要将轮胎上下跳过程中的前束变化最小化
Steering axis
A
制动盘边 缘
B
考虑轮胎包络线: 悬架的参考 基准
Disk
副车架边缘
Rim
A
M family Wheel轮胎: 225/55R17 转角:外侧转角大约30deg ，内侧转 角大约 35-36deg
A
在X-Z平面内定义减震器
在麦弗逊悬架中通常于主销重合，这是最简单和最有效的 解决方案。
I E Tie rod F
E
I F A Y H X
H A
A
根据杆系几何运动关系确定I点
将I点放在轮胎上下跳过程中H点所形成的圆弧的中心
H
I I E F H E A
A
F
侧倾中心
为确定转向横拉杆的长度和位置需要知道的距离和动点。 转向横拉杆的位置可通过HR的连线给出（图中还绘出了侧 倾中心）。如果侧倾中心位置选定的较好可使轮距变化为 ０。
悬架的分类
独立悬架： 双横臂独立悬架（麦弗逊独立悬架），多联杆独立悬架， 斜置拖曳臂独立悬架，纵臂式独立悬架等 非独立悬架： 采用螺旋弹簧：拖曳臂式，扭转梁式 采用钢板弹簧 至于独立悬架和非独立悬架的优缺点在此不多说明，钢板 弹簧作为非独立悬架的最常用结构将在以后讲解。
对前后轮独立悬架的要求
前独立悬架： 1. 在负荷变化时，不致引起轮距的的显著变化，而轮距的变化乃是轮胎磨损的原因。 2. 在负荷变化时，不使主销后倾发生显著的变化，而后倾角的变化影响行使平顺性和车 轮的变化。
Variation in steering
Variation in wheel travel
Geometrical trial (mm)
主销后倾拖距
Outer w.
Steering wheel angle (o)
Inner w.
定义主销偏置距的大小
主销偏置距影响： 转向回正力距的大小，主销主销偏置距越大，回正 力距也越大。 转弯制动时方向盘力矩的大小 主销偏置距通常取－18－－＋30mm 轮胎的根换对主销偏置距也有影响 所有的德国车均采用了负的主销偏置距
Variation in steering
主销偏置距 (mm)
R.I.
Outer w.
Angolo volante(o)
方向盘转角 (o)
R.E.
Inner w.
定义车轮中心处的主销偏置距
车轮中心处的主销偏置距影响： •驱动时的方向盘回正性 •当车辆通过障碍物的影响 •由于轮胎受力不均引起的方向盘的摆动
定义车轮中心处的主销偏置距
Braccio trasversale a centro ruota (mm)
A B
R.I.
Angolo volante (o)
R.E.
3) 定义悬架的几何尺寸
——根据经验选取起始点
B
确定悬架边界条件和设计硬点
•主销已经确定 •收集几何约束 •定义主销上的A点，A点在轮辋和等速万向节中 间， 位置越低越好 •定义主销上的B点，尽可能低的位置但是要考虑： -轮胎上跳下跳目标 -支撑的功能性
汽车悬架系统设计
——徐东升
汽车悬架的主要功用
汽车悬架是将车架（或车身）与车轴（或直接与车 轮）弹性联接的部件。其主要功用如下： （1）缓和，抑制由于不平路面所引起的振动或冲击以保 证汽车具有良好的平顺性。 （2）迅速衰减车身和车桥（或车轮）的振动。 （3）传递作用在车轮和车架（车身）之间的各种力（垂 直力，纵向力，横向力）和力矩（制动力矩和反作用力 矩）。 （4）保证汽车行驶所必要的稳定性。
Inner w.
主销内倾角
定义主销内倾角
主销内倾角影响： 在前驱车型中通常在12°—14° • 转向回正力距 •制动时方向盘上的力
转向变化
车轮跳动变化
主销内倾角 (o)
Outer w.
方向盘转角 (o)
Inner w.
定义拖距的尺寸
主销后倾拖距的影响： •直线行使时的方向稳定性 • 提供方向盘的横向路感
纵向载荷
（通过障碍） 横向载荷
行使方向
为缓和刚丝子午线胎的纵向刚度，BMW 3系列车 型在前悬架上设计了一根镰刀形的摆臂。该摆臂 在纵向力的作用下绕只有少许变形的球胶D转动 并通过动臂4用大橡胶支座支撑在车身上。该支 座的侧向具有起始软，随即急剧递增变化的弹性。 转向横拉杆7位于横臂相应的高度上，且几乎与 支座连线GD平行，应此点U和G的运动圆弧半径 差不多相等，车轮的纵向运动不会引起前束的变 化。
行驶方向
＋Ｆez ＋Fgz Fe -Fex

-Fez
B
α
F E A
β a Fb -Fgz -Fgx ΔF Fg
麦弗逊前悬架纵倾中心的确定
整车纵倾中心（前麦弗逊，后多联杆）
回正力距
对轮胎痕迹的 回正力距
轮胎接地面
轮胎痕迹
不产生前束变化的子午线轮胎纵向刚度的克服
仅承受纵向载荷 仅承受横向载荷
Z Y X
得到足够的轮胎上下跳过程中外倾角的回正性
与动力总成边界相关
B
这可以通过将B点向内移，或抬高D点或向外移动A点， 但是所有这些都要同悬架的其他特性综合考虑。
车轮外倾与车轮行程的关系
与轮胎尺寸相关
C
与转动中心相关
A
Z Y
D
车轮行程
车轮外倾角 (o)
Arm 悬 转 轴
Y X
E
定义控制臂旋转轴线的倾角和E，F点的位置
3.
4.
在负荷变化时，不引起主销内倾角发生显著而急剧的变化，而内倾角的变化影响车轮 的稳定与旋转平面的位置。
在负荷变化时，车轮不产生很大的纵向加速度，当汽车在不平路面行使时，纵向加速 度导致纵向冲击，而且所发生的力距作用到转向节上，是方向盘上的力距急剧改变。 5. 侧倾时，保证车轮与悬架质量的倾斜相同，从而增大不足转向效应。 后独立悬架： 1. 2. 在负荷变化时，不致引起轮距的的显著变化，而轮距的变化乃是轮胎磨损的原因及汽 车在不平路面上行使时产生横向冲击的原因。 侧倾时，保证车轮与悬架质量的倾斜反向，从而减小后轮的偏离角和增强不足转向效 应。
B
减振器轴线于主销轴线重合
Z X
A
C
在Y-Z平面内定义减震器
•根据轮胎尺寸定义C点（需要的话要考虑防滑链） •D点是控制臂旋转轴线和通过A点的Y-Z平面的交点。 •A, B, D点的相互位置决定了轮胎上下跳过程中的轮距的变化和外倾角 的回正性
转向轴线
B
E
D
F
减振器轴线
C D A Z Y
下摆臂旋转轴线 A
下摆臂的布置形式
下摆臂的常用布置形式和连接点的横 向受力情况
行使方向
不同状态下的受力情况
悬架的纵向稳定性
所谓的悬挂纵向稳定性是指汽车在制动和驱动时，悬挂系统抵抗车身发生纵 向倾斜的能力。悬挂的纵向刚度取决于前后悬架的静挠度和轴距，主要跟据平顺 性和总布置的要求来确定。对独立悬架来说，使中心位置高于驱动桥车轮中心是 非常重要的。
前后悬架布置时轮心与轮罩中心