《汽车设计》课程PPT教学课件（A）第六章 汽车悬架系统设计

汽车悬架系统设计 —高家兵、刘慧建

汽车悬架系统设计 ——高家兵、刘慧建

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

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

悬架设计的基本概念 (一悬架设计的矛盾 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。 (1)柔与刚 悬架的发展趋势是弹簧越来越软（既由刚变柔）。 (2)减振与激振 (3)悬架特性与路面特性 (4)坚固与笨重

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. 在所有载荷范围内自振频率尽可能不变。 2. 悬架发生碰撞前的动行程不超过一定值（悬架的变刚性）。 3. 发生的振动能迅速衰减。 4. 在侧向力的作用下悬架质量的侧向力较小。 5.汽车具有某种程度的不足转向。 6. 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

汽车悬架应该满： 1. 在所有载荷范围内自振频率尽可能不变。 2. 悬架发生碰撞前的动行程不超过一定值（悬架的变刚性）。 3. 发生的振动能迅速衰减。 4. 在侧向力的作用下悬架质量的侧向力较小。 5. 汽车具有某种程度的不足转向。 6. 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。 汽车对悬架的一般要求

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

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。 3. 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. 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。 2 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

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。 3. 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。 4. 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. 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。 2. 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

悬架系统的预布置 悬架结构的选用和布置首先考虑今后对四驱布置的影响。通常可采用纵 臂结构或多联杆结构，但如果后轴采用扭转梁结构，则今后不能布置后 驱结构。 2 在设计悬架时，轮边跳动按上下各跳动100mm考虑。(M11前悬架总行 程为150mm,后悬架总行程为180mm。)如果行程分配不合理，有可能 引起过渡转向。 3. 同时需要考虑传动轴夹角。（发动机的布置位子）》 4. 对于导向干系的设计和布置，通常希望竟量的设计的长一些，且设计状 态竟量的水平布置。 5 对于轮胎承受侧向力而影响整车的转向情况来说，选者悬架的形式就很 重要 。例如：斜置拖曳臂的悬架就没有带横向推力杆的拖臂悬架好( SI1后悬乘)。 6 对于采用宽轮胎的汽车：在设计前悬架的车轮外倾时通常将外倾角设计 为0°，以便充分发挥轮胎的接地面积，提高整车性能。在车坐2-3人时 轿车的前轮通堂设计的县有微小的正处倾角，以便轮胎尽可能垂直于稍 形的路面滚动，异使蘑损均匀和滚劫阻力不。理想的值为y三5-0即 约 为01°，公差通常为千一30‘。在采用独立悬架和复合式后悬架中， 提高轮胎的侧偏性能，车轮的外倾角常设计成负值

悬架系统的预布置 1. 悬架结构的选用和布置首先考虑今后对四驱布置的影响。通常可采用纵 臂结构或多联杆结构，但如果后轴采用扭转梁结构，则今后不能布置后 驱结构。 2. 在设计悬架时，轮边跳动按上下各跳动100 mm考虑。（M11前悬架总行 程为150 mm，后悬架总行程为180 mm。）如果行程分配不合理，有可能 引起过渡转向。 3. 同时需要考虑传动轴夹角。（发动机的布置位子） 4. 对于导向干系的设计和布置，通常希望竟量的设计的长一些，且设计状 态竟量的水平布置。 5. 对于轮胎承受侧向力而影响整车的转向情况来说，选者悬架的形式就很 重要。例如：斜置拖曳臂的悬架就没有带横向推力杆的拖曳臂悬架好（ S11后悬架）。 6. 对于采用宽轮胎的汽车，在设计前悬架的车轮外倾时通常将外倾角设计 为0°，以便充分发挥轮胎的接地面积，提高整车性能。在车坐2-3人时 轿车的前轮通常设计的具有微小的正外倾角，以便轮胎尽可能垂直于稍 有拱形的路面滚动，并使磨损均匀和滚动阻力小。理想的值为γ=5’-10’即 约为0.1°，公差通常为＋－30‘。在采用独立悬架和复合式后悬架中， 为提高轮胎的侧偏性能，车轮的外倾角常设计成负值

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△ W,结果出现临界的难以控制的过渡转向（后悬架尤为明显）。 △Hw W @ A

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)。 W’ W F ΔHwHw

7. 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。 8. 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； 为了确保所期望的行使特性和直线行驶能力及避免轮胎的过渡磨 损，我们首先要确定前桥的定位参数。轮距变化的缺点是会引起滚动轮 胎的侧偏，在独立悬架中，汽车行驶过不平路面时车轮的上下跳动引起 轮距的变化使轮胎产生侧偏角，从而产生侧向力，较大的滚动阻力和使 直线行驶能力下降。在所有的独立悬架中，极点P的位置确定了瞬时轮距 的变化+-b

7. 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。 8. 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； 为了确保所期望的行使特性和直线行驶能力及避免轮胎的过渡磨 损，我们首先要确定前桥的定位参数。轮距变化的缺点是会引起滚动轮 胎的侧偏，在独立悬架中，汽车行驶过不平路面时车轮的上下跳动引起 轮距的变化使轮胎产生侧偏角，从而产生侧向力，较大的滚动阻力和使 直线行驶能力下降。在所有的独立悬架中，极点P的位置确定了瞬时轮距 的变化+-b

前后悬架布置时轮心与轮罩中心 一般来说，运动感强的车该值就会取较大的正值，越野车一般采 用的是较小值或负值。常规车辆的取值范围是20~30。 Front Wheel Center Arch Center Rear Wheel Center Arch Center

前后悬架布置时轮心与轮罩中心 一般来说，运动感强的车该值就会取较大的正值，越野车一般采 用的是较小值或负值。常规车辆的取值范围是20~30