悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。
比较重要的参数有：
1.车轮外倾角
前轮外倾角分零外倾角、正外倾角、负外倾角。如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时车桥因承载变形而可能出现车轮内倾，这样将加速车轮胎的磨损。另外，路面对车轮的垂直反力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低它们的寿命。因此，前轮有一个外倾角，同时为防止车轮出现过大的不足转向或过度转向趋势，为防止车轮出现过大的不足转向或过度转向趋势, 一般希望车轮从满载位置起上下跳动40mm 的范围内, 车轮外倾角变化在1度左右。
车轮外倾角的变化与悬架的形式有关,车轮外倾角的设置影响到汽车的转向操作性能和直线行驶稳定性能。汽车作曲线行驶时，车轮随车身一起倾斜，即车身外侧车轮向正的外倾角方向变化，从而降低了其侧偏性能。为保证轮胎的侧偏性能，悬架设计要求上跳时外倾角向负值变化，下落时向正值变化。但是从操纵稳定性来讲，要求前悬架设计成上跳时外倾角向增大方向变化，下落时向减小方向变化，后悬架设计成上跳时向减小方向变化，下落时向增大方向变化。
2.主销后倾角
主销后倾角是指在车身侧视图主销轴与垂直轴的夹角，正的主销后倾角是指主销顶部向后倾的角度。
主销后倾角的主要作用是使车轮复位以提高车辆直线行驶的稳定性。当行驶中的汽车遇到外力产生偏离时,后倾角产生回正力矩使车轮自动回复到原来位置。过大的后倾角可以增加转向的稳定性,但是所需要的转向力会变大,容易使驾驶员疲劳;减小后倾角则转向的稳定性降低,但是转向时力量会变轻,不利于车辆的自动回正。
主销后倾角应保证车轮具有合适的回正力矩，使得汽车具有良好的行驶稳定性。一般不希望后倾角在车轮上下运动过程中出现大的变化，
以免在载荷变化时出现回正力矩过大或过小的现象使操纵性能恶化。
另外，要求后倾角具有随车轮上跳而增加的趋势，这样可以抵消制动点头时后倾角减小的趋势，否则在出现制动点头时，由于后倾角减小，甚至出现负后倾，使回正力减小，从而出现制动跑偏和转向等不稳定现象。
主销后倾角与主销相对轮心的偏置距一起, 应保证足够的侧向力
回正力矩, 以利于汽车直线行驶。一般主销后倾角越大, 主销后倾拖距也越大, 则回正力矩的力臂越大, 因此回正力矩也就越大。但是回正力矩不宜过大, 否则在转向时为了克服此力矩, 驾驶员必须在方向盘上
施加较大的力(方向盘发沉), 因此主销后倾角不宜过大, 一般认为前
置前驱动车0°- 3°；前置后驱动车3°- 10°,一般希望后倾角随着车轮的上跳而增加, 以增加高速行驶稳定性。
主销后倾角对操纵稳定性的影响是通过“后倾拖距”(形象说法,指的是主销轴轴线上下支点在车身纵向平面内的距离)使地面侧向力对轮胎产生一个回正力矩。该力矩产生一个与侧偏角相似的附加转向角,它与侧向力成正比,使汽车处于不足转向,有利于改善汽车的稳定转向性。“后倾拖距”一般是在车轮高速运动时起回正作用。
主销后倾角的变化，改变了“后倾拖距”，从而影响了车轮的回正力矩，同时使转向系统对侧向力特别敏感，容易造成车轮摆振或方向盘上力的变化，影响操纵稳定性。
主销后倾角越大，“后倾拖距”就越大，地面侧向力对轮胎的回正力矩也越大，转向轮的力反馈和角反馈也就越大，这是汽车增加不足转向特性，有利于改善汽车的稳态转向特性，但是，过大的力反馈会引起转向沉重，使汽车驾驶员过度疲劳，对行车安全不利。主销后倾角和后倾拖距的设计应保证汽车具有合适的回正力矩，使汽车具有良好的行驶稳定性。其稳定效应是发生在前轮转向时，凭借路面对轮胎的侧向反力来实现的。
同时为保证制动时后倾角不过小，希望它随车轮上跳而增加。但是一般不希望后倾角在车轮上下运动过程中出现大的变化，以免在载荷变化时出现回正力矩过大或过小的现象，使操纵稳定性恶化。因此，一般希望车轮每跳动10mm 时，后倾角的变化范围为0.20—0.67。
3.主销内倾角
主销内倾角是指车身前视图主销轴与垂直轴的夹角，正的主销内倾角是指主销轴顶部向内倾的角度。主销的内倾使得主销轴线与路面的交点到车轮中心平面与地面交线的距离称为主销偏置量。从而可以减少转
向时驾驶员加在转向盘上的力，使转向操作轻便，同时也可以减少从转向轮到转向盘上的冲击力。但是偏置量也不宜过小，即内倾角不宜过大，否则转向时，车轮绕主销偏转过程中，轮胎与路面间将产生较大的滑动，因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重，而且加速了轮胎的磨损。主销内倾角的变化，影响了车轮绕主销的回正力矩，主要在低速时其回正作用使车轮丧失车轮自动定位、保持直线行驶的
能力，影响了转向操纵稳定性。
主销后倾角与前轮偏距所产生的回正力矩与侧偏力成正比，而侧偏力与车速的平方成正比，因此，车速越高，回正力矩越大，而当车速较低时，主销后倾角与前轮偏距就几乎不产生回正作用。所以，为了保证低速行驶时的回正力矩就需要设置主销内倾角。主销内倾角的增大使内倾回正力矩成比例地增大，同时也使主销的摩擦力矩与滚动力矩增大，这些都使得操纵力相应地增大。
内倾回正力矩的增大提高了回正性的因素，但是由于主销摩擦力矩与滚动阻力矩的增大作用大大超过了回正力矩增大的作用，因而不但没有改善回正性，反而使回正性明显恶化，因此一般将主销偏移距设计得比较小或为负值。为了达到这个目的，必须有较大的主销内倾角。当车轮跳动时，若主销内倾角变化较大，将会转向沉重，加速轮胎磨损。因此希望在车轮的跳动过程中，主销内倾角的变化量不要太大。
主销内倾角要求具有随车轮上跳而减小，随车轮下落而增加的趋势，以利于汽车的操纵稳定性。
4.前束角
车轮前束角是指车轮中心平面与车身纵向平面的夹角，正的前束角是指车轮前部转向车身的角度。前束角的变化，也即汽车悬架与转向系统的垂直运动和侧倾运动干涉，不仅影响车轮的摆振和磨损，还直接影响汽车的转向特性。
在现代汽车设计中，根据美国福特公司的设计观点认为，前束的真正作用是防止和补偿车轮后束，因为后束会导致汽车行驶不稳定。前束的正负与汽车的驱动形式有关，在后轮驱动的汽车中，一般采用一定的正前束，以抵消在纵向力作用下的负前束变化；而在前轮驱动的汽车中，取一定的负前束，以使汽车在行驶时保持车轮直线运动，减少轮胎磨损和滚动阻力。但是考虑到前轮驱动的汽车在制动等非驱动工况下，负前束会导致行驶稳定性恶化，一般取一定的正前束或0值。
前束角变化的较理想设计特性值是：前轮上跳时，为零至负前束，后轮上跳时，正前束。最近发展趋势多取零。
车轮前束可以弥补外倾角带来的不利影响，减少轮胎的磨损。为了使轮胎磨损不因侧偏而加剧，同时也不增加滚动阻力和不影响车辆直线行驶能力，车轮在跳动过程中应该尽可能使前束保持不变或者变化很小。前悬架上跳时前轮前束值的变化范围小，下落时前束变大，后悬架则要求相反，这使得悬架具有不足转向特性，有利于改善汽车的操纵性能。
前束角的设计原则是在车轮跳动时，其变化量越小越好。通常在
40mm 的跳动范围内，前束的变化量宜在0.17— 0.25左右。
5.轮距
在独立悬架的设计中，对轮距变化的要求主要有两个方面：一是要求轮距变化量尽量小，以减小轮胎的磨损；二是轮距变化时，使轮胎产生侧偏角，从而产生侧向力输入，使操纵稳定性发生变化。
轮距变化使轮胎产生侧偏角, 从而产生侧向力输入, 使操纵稳定性发生变化。尤其汽车侧倾时, 两侧车轮的横向滑移方向可能相同, 轮距变化带来的侧向力不能抵消, 从而使操纵稳定性变差。按照悬架的设计要求, 当车轮上下跳动时, 轮距变化量应为- 10～10mm, 如果轮距的跳动幅度超过了这个范围, 就有必要进行改进设计。
除对轮距的变化提出要求，对轮距的变化趋势也应引起重视。因为，轮距变化的趋势对汽车的操纵稳定性也有重要的影响。转弯时由于离心力的作用，外侧悬架将压缩，相当于车轮相对车身上跳，如果此时轮距减小，造成重心偏移，又加剧了悬架的压缩，使车轮相对车身再次上跳，结果造成车身侧倾角加大，严重时使汽车失去稳定性。所以，车轮上跳时，轮距不宜减小，应适当增加，而下跳时，轮距适当减小起到转弯时减小车身侧倾角的作用，有利于保持汽车的稳定性。为了减小轮胎与地面的侧向滑移，减小轮胎磨损，希望轮距变化量要小。目前的设计观点认为，上跳行程轮距变化量一般在5mm 左右，而下跳行程轮距变化量可适当大些，一般在车轮下降40mm 时，轮距减小不超过10mm 为宜。
6.主销偏移距
转向回正力矩的大小取决于主销偏移距的大小。主销偏移距越大，回正力矩也越大，但前桥的纵向力敏感性也越大。为获得较好的制动稳定性，宜采用较小正值或负值的主销偏移距，较理想的主销偏移距为
-10—30mm。
主销偏移距与主销后倾角和主销相对轮心的横向偏移矩有关, 它
同轮胎拖距一起影响回正力矩的大小。一般希望主销偏移距随着车轮的上跳而增加, 这样可以防止在制动时侧滑、跑偏。随着车轮的上跳, 主
销偏移距是先减小后增大因此回正力矩将随着车轮的上跳先减小
后增大。轿车的偏移距一般为0- 30 mm。
7.侧倾中心高度
侧倾中心高度是指侧倾中心的离地高度，前后悬架侧倾中心的变化形成汽车的侧倾轴线。理论上要求侧倾轴线尽量高并且和地面平行，以减弱车身的侧倾趋势，并且尽量使侧倾时前后轴荷转移相近，以保证汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。但是对独立悬架来说，前悬架侧倾中心高度为０～１２０ｍｍ，后悬架侧倾中心高度为８０～１５０ｍｍ。因此常常需要在前轴增加横向稳定杆以提高前轴的侧倾刚度，对纵向侧倾中心提供抗制动点头的能力。
8.侧倾转向
过度的侧倾转向等同于过度的前束随轮胎上跳变化，将导致车轮跳动颠簸及过度磨损.由于侧倾转向是匹配整车不足转向量的一个比较容易调试的参数，因此对底盘参数调教很有帮助.
9.侧倾刚度
后悬架侧倾刚度对车辆操稳性具有非常重要的作用. 如果后悬架侧倾刚度过大，在汽车转向时将在左右车轮间引起较大的载荷转移，从而导致前轮载荷转移减小，在相同侧向加速度下，后悬架产生的侧偏角将大于前悬架，这将导致整车具有过多转向趋势. 因此为保证车辆具有一定的不足转向趋势，后悬架的侧倾刚度应该小于前悬架，并与前悬架侧倾刚度匹配，提供理想的整车不足转向度.
10.车轮侧向滑移量(sideways displacement)
轮子侧滑量过大会引起轮胎早期磨损,降低其使用寿命。因此,一般车轮与车身发生相对运动时,要求轮距变化在一定范围之内。若轮距变化稍微偏大,可以选取适当变量进行优化设计以达到要求。
11.悬架垂直刚度
悬架垂直刚度既是影响操纵稳定性又是影响舒适性的重要参数, 对振动频率起作用。对于某种特定汽车而言, 悬架刚度有要求, 其行驶中变化不是很大, 悬架刚度随着压缩行程的增加而减少较大, 这是不希望的。
12.悬架侧倾刚度
在侧倾角不大的条件下, 车身倾斜单位角度所必需的侧倾力矩称为侧倾角刚度。侧倾角刚度的大小及其在前、后轮的分配, 对车辆侧倾角的大小、侧倾时前后轴及左右车轮的载荷再分配, 以及车辆的稳态响应特性有一定的影响。悬架的侧倾角刚度应保证汽车在转向时车身侧倾
不致过大, 使乘客感到安全、稳定, 还应使驾驶员具有良好的路感, 确保安全、高速行驶。
后悬架侧倾刚度对车辆操稳性具有非常重要的作用. 如果后悬架侧倾刚度过大，在汽车转向时将在左右车轮间引起较大的载荷转移，从而导致前轮载荷转移减小，在相同侧向加速度下，后悬架产生的侧偏角将大于前悬架，这将导致整车具有过多转向趋势. 因此为保证车辆具有一定的不足转向趋势，后悬架的侧倾刚度应该小于前悬架，并与前悬架侧倾刚度匹配，提供理想的整车不足转向度。
13.制动时抗点头与加速时抗上仰
前悬架的制动抗点头率与后悬架的制动抗抬头率是指由于制动力/ 力矩引起的悬架垂直变形与由于重力转移引起的悬架垂直变形的比值。制动时, 因重力转移引起的悬架垂直变形可以部分的由制动力/力矩引起的悬架垂直变形抵消:具有这种特性的悬架就称它具有抗点头与抗抬头几何性。对前悬架而言, 由制动力/ 力矩引起的悬架垂直变形是伸张悬架, 则制动抗点头率为正。对后悬架而言, 由制动力/力矩引起的悬架垂直变形是压缩悬架, 则制动抗抬头率为正。
前悬架的加速抗抬头与后悬架的加速抗点头是指由于加速驱动力/ 力矩引起的悬架垂直变形与由重力转移引起的悬架垂直变形的比值。加速时, 因重力转移引起的悬架垂直变形可以部分的由加速驱动力/力矩引起的悬架垂直变形抵消:具有这种特性的悬架就称它具有加速抗抬头、加速抗点头几何性。如果悬架不传递驱动力/ 力矩, 则加速抗抬头率、抗点头率为零。对前悬架而言, 当由加速驱动力/ 力矩引起的悬架垂直变形是压缩悬架, 那么加速抗抬头率为正。对后悬架而言, 当由加速驱动力/ 力矩引起的悬架垂直变形导致伸张悬架, 那么加速抗点头率为正。
14.侧倾角刚度
侧倾角刚度过小而侧倾角过大的汽车，乘员缺乏舒适感和安全感。侧倾刚度过大而侧倾角过小的汽车又缺乏汽车发生侧翻的感觉，同时使轮胎侧偏角增大，如果发生在后轮会使汽车增加了过多转向的可能，要求在侧向惯性力等于0.4倍车重时，轿车车身侧倾角在2.5°～4°，轿车的前倾倾角刚度一般为300～1200Nm/°货车车身侧倾角不超过6°～7°。
为满足汽车稍有不足转向特性的要求，应使汽车前轴的轮胎侧偏角略大于后轴的轮胎侧偏角。为此，应该使前悬架具有的侧倾角刚度要略大于后悬架的侧倾角刚度。对轿车，前,后悬架侧倾角刚度比值一般为1.4～2.6。
15.侧倾外倾系数
车身侧倾时所引起的车轮相对于地面的外倾角，可以认为是由两部分合成的，即车轮相对于车身的外倾角和车身相对于地面的侧倾角。外倾角与侧倾角的比值即为侧倾外倾系数。
16.侧倾后倾系数
对于麦弗逊独立悬架系统来说，主销轴线也随着侧倾发生变化，这种主销后倾角和侧倾角的比值，称为侧倾后倾系数。
17.侧倾转向系数
车身的侧倾使得弯道内侧和外侧的车轮分别向上和向下运动，悬架的刚性和弹性运动确定了车轮的前束角和外倾角将会发生变化，产生转向效果。这种由于侧倾引起的转向角变化率称为侧倾转向系数。18.车轮转角
车轮转角随轮胎跳动变化必须在一定范围之内，过大的变化会因轮胎侧偏使直线行驶滚动阻力加大，磨损加剧。刚体扭力梁引起更大的转角变化，柔体模型接近试验曲线。车轮外倾角随轮胎上跳而减小，使得转弯时承载较高的外侧车轮与路面的接触情况得到改善，提高汽车极限侧向性能。而刚体后桥车轮外倾角变化正好与实际情况相反，转向时恶化轮胎侧偏性能，对操稳性分析带来不利影响。
19.主簧刚度
衡量悬架性能好坏的主要指标是汽车行驶的平顺性和操纵稳定性, 但这两个方面是相互排斥的性能要求, 往往不能同时满足。若降低弹簧的刚度, 则车体加速度减少使平顺性变好,但同时会导致车体位移的增加。由此产生车体重心的变动将引起轮胎负荷变化的增加, 对操纵稳定性产生不良影响; 反之, 增加弹簧刚度会提高操纵稳定性, 但硬的弹簧将导致汽车对路面不平度很敏感, 使平顺性降低。
从仿真结果分析, 增大主簧刚度, 使主销内倾角、前轮外倾角有所增加, 主销内倾角减小, 变化量均在0.1~0.2°之间, 前束角基本没有变化。但由于主簧是悬架中的主要受力元件, 悬架主簧对整车的性能影响较大, 如果想通过改变主簧刚度来改变前轮定位参数的动态特性,需慎重。
20.横向稳定杆刚度与阻尼
为减少车身的侧倾, 增设了横向稳定杆装置, 它可以在一侧前轮与车身的垂直距离增加或减少时产生一定量的扭转, 从而达到减少车身侧倾的目的。同时横向稳定杆的存在还可以在一定程度上弥补主簧的刚度。因此, 横向稳定杆的扭转刚度和阻尼的大小, 对车轮垂直方向的
跳动有很大的影响。增大横向稳定杆的刚度可以使前轮定位参数均产生不同程度的减小, 悬架性能能够得到一定的改善。因此, 通过增加横向稳定杆刚度是改善悬架性能的有效途径。
21.橡胶元件
橡胶元件对汽车性能的改善和提高具有不可替代的决定性作用,
橡胶轮胎的使用就是一个最典型的例子。由于橡胶材料本身具有的隔振减振效果好、能够承受多向载荷、使用寿命较长、易与金属粘结、成本低廉以及不需保养等特点, 被越来越多的应用于汽车的设计和生产过
程中; 同时, 利用橡胶元件在外载荷作用下应力与应变之间的延迟性, 可以得到较理想的非线性特性。
在利用ADAMS 软件建立悬架动力学模型时, 可以将各构件连接处
的橡胶衬套简化为Bushing 力元素, 即将橡胶衬套简化为三个相互垂
直方向的线刚度、线阻尼, 及三个相互垂直方向的扭转刚度、阻尼共12 个变量描述的模型。Bushing 六个方向上的刚度及阻尼值可以根据实际工作中的受力情况施加预载力和力矩。
22.横向推力杆与车桥支架连接处的橡胶衬套
横向推力杆主要用于控制汽车车身的横向位移, 同时通过其与车桥连接处的橡胶衬套的弹性变形来满足车桥绕纵向对称面的转动。从运动学的角度分析, 横向推力杆只是绕与车架连接处的球头摆动, 与车
桥连接的一端只有横向的移动。因此, 定义此处衬套的X轴方向与横向推力杆的轴线方向一致,在该方向上只承受力的作用, 不承受力矩的作用, 其它方向承受很小的作用力或扭矩。
通过改变该衬套的刚度值分别进行平行移轮和反向移轮仿真计算, 并对仿真结果进行分析可知, 减小该衬套的刚度值可以使前轮定位参
数的变化范围变得更小, 但变化不大; 而改变其刚度值对悬架的横向
位移有较大的影响。因此, 该衬套的刚度值的确定需综合考虑前轮定位参数以及悬架横向位移等因素进行大量的仿真机算来完成。
23.横向稳定杆与车架连接处的橡胶衬套
通过单独改变该衬套各个方向的刚度值, 进行了多次仿真发现,除Z方向的线刚度对悬架定位参数的影响较小外, 其余各参数对定位参数的影响都比较大。因此, 此衬套是影响悬架性能的敏感元件, 需慎重选择。从仿真结果分析, 该参数对主销内倾角和前轮前束角的影响较严重。
24.上下控制臂与车桥和车架连接处的橡胶衬套
模型中上下控制臂与车桥和车架之间连接的各个橡胶衬套的Z轴方
向为衬套自身的轴线方向, 与上下控制臂垂直, 各处的衬套的工作条件均比较恶劣, 在各个方向上都作用着不同的力和扭矩。本文通过依次改变每个衬套的刚度和阻尼, 进行了大量的仿真分析, 从仿真结果来看, 对悬架定位参数的影响都比较小
25.轮胎的径向刚度与阻尼
轮胎是汽车中唯一与地面直接作用的部件, 其受力情况非常复杂, 它不只在径向有刚度和阻尼, 在其纵向和横向都具有刚度和阻尼。改变轮胎的径向刚度值进行仿真,通过曲线分析可知, 轮胎径向刚度对前轮定位参数影响很小。改变轮胎的径向阻尼值进行仿真可知, 该参数对前轮定位参数的影响几乎为零。
通过前悬架在平行跳动中的仿真分析发现, 前轮外倾角、前轮前束角、主销内倾角、轮距变化、侧倾中心高度、侧倾转向、前悬架的干涉转向角等性能参数的变化基本符合要求, 所以为了篇幅的考虑,在此将这些性能参数在悬架平行跳动中的变化曲线省略。以下分别罗列出那些不太符合要求的或者完全不符合要求的前悬架性能参数变化曲线, 并且加以分析、发现问题。
第三节 悬架主要参数的确定 一、悬架静挠度c f 悬架静挠度c f ，是指汽车满载静止时悬架上的载荷Fw 与此时悬架刚度c 之比， 即c f =Fw ／c 。 汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因现代汽车的质量分配系数ε近似等于1，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。因此，汽车前、后部分的车身的固有频率n1和n2(亦称偏频)可用下式表示 式中，c1、c2为前、后悬架的刚度(N ／cm)；m1、m2为前、后悬架的簧上质量(kg)。 当采用弹性特性为线性变化的悬架时，前、后悬架的静挠度可用下式表示 111c g m f c = 2 22c g m f c = 式中，g 为重力加速度(g=981cm ／s 2 )。 将1c f 、 2c f 代入式(6—1)得到 分析上式可知：悬架的静挠度c f 直接影响车身振动的偏频n 。因此，欲保证汽车有良好的行驶平顺性，必须正确选取悬架的静挠度。 在选取前、后悬架的静挠度值1c f 和2c f 时，应当使之接近，并希望后悬架的静挠度2c f 比前悬架的静挠度1c f 小些，这有利于防止车身产生较大的纵向角振动。理论分析证明：若汽车以较高车速驶过单个路障，nl ／n2<1时的车身纵向角振动要比n1/n2>1时小，故推 荐取2c f =(0．8～0．9) 1c f 。考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，取前悬架的静挠度值大于后悬架的静挠度值，推荐2c f =(0．6～0．8) 1c f 。为了改善微型轿车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬架的偏频低于前悬架的偏频。 用途不同的汽车，对平顺性要求不一样。以运送人为主的轿车对平顺性的要求最高，大客车次之，载货车更次之。对普通级以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求在1．00～1．45Hz ，后悬架则要求在1．17～1．58Hz 。原则上轿车的级别越高，悬架的偏频越小。对高级轿车满载的情况，前悬架偏频要求在0．80～1．15Hz ，后悬架则要求在0．98～1．30Hz 。货车满载时，前悬架偏频要求在1．50～2．10Hz ，而后悬架则要求在1．70～2．17Hz 。选定偏频以后，
悬架系统力学特性 悬架对车辆性能的影响：转向时，由于悬架系统的存在，使得车身在离心力的作用下会出现侧倾，从而造成左、右车轮的垂直载荷分配不均，引起左、右两侧车轮的地面附着力的变化，而其将对车辆操纵稳定性带来影响，因此，悬架分析又是操纵稳定性分析中的重要内容。 悬架的特性主要体现在刚度上。以下主要分析典型扭杆悬架的刚度特性。 扭杆悬架 扭杆悬架的特点：结构简单、工作可靠、使用寿命长、单位质量变形能大。 扭杆弹簧在A处，垂直纸面向里 （一）参数说明： 1）d－扭杆直径； 2）L－扭杆工作长度； 3）a－平衡肘长度； 4） α－平衡肘的初始安装位置与水平线的夹角； 5）α－负重轮受力后平衡肘的与水平线的夹角，规定在水平线以下为正，水平线以上为负。
（二）受力分析 平衡肘在受到垂直方向的力P 作用时，扭杆一端从0α位置变到了α位置，则在扭杆上作用的扭矩为M ： cos M Pa α = 设在扭矩M 作用下，扭杆的扭角为： 0M L G J θαα=-= 式中，J 为扭杆断面的极惯性矩，对实心圆杆有：4 4 0.132 d J d π=≈；G 为扭杆材 料的切变弹性模量（对钢，74530.5~79433.8G M P a =）。 由上两式可得： () 0cos G J P La ααα -= 由于刚度是力对位移的微分，所以要求刚度，还得需要确定位移。 负重轮行程为： ()0sin sin f a αα=- 则可得扭杆悬架的线刚度为： ()022 1cos x dP tg dP G J d m df df La da ααααα--=== 把J 的表达式代入上式得： ()402 2 132cos x tg G d m La ααα πα --= 当0α=时，即平衡肘处于水平位置，此时可得 402 32x G d m La π= （三）扭杆悬架刚度特性的影响因素 1）扭杆直径d 的影响，d 越大，刚度越大； 2）扭杆工作长度L 的影响，L 越长，刚度越小； 3）平衡肘长度a 的影响，平衡肘越长，刚度越小；
郑州电子信息职业技术学 院 毕业论文 课题名称：________________________ 作者：________________________ 学号：________________________ 系别：________________________ 专业：________________________ 指导教师：________________________ 2010年
第四章汽车悬架设计 悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。 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。为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。采用弹性联接后，汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(即非簧载质量)和弹簧(弹性元件)组成的振动系统，承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。此外，悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。 尽管一百多年来汽车悬架从结构型式到作用原理一直在不断地演进，但从结构功能而言，它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。在有些情况下，某一零部件兼起两种或三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用，麦克弗逊悬架(McPherson strut suspension，或称滑柱摆臂式独立悬架)中的减振器柱兼起减振器及部分导向机构的作用，有些主动悬架中的作动器则具有弹性元件、减振器和部分导向机构的功能。 根据导向机构的结构特点，汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的鲜明特色是左、右车轮之间由一刚性梁或非断开式车桥联接，当单边车轮驶过凸起时，会直接影响另一侧车轮。独立悬架中没有这样的刚性梁，左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥，按结构特点又可细分为横臂式、纵臂式、斜臂式等等，各种悬架的结构特点将在以下章节中进一步讨论。 除上述非独立悬架和独立悬架外，还有一种近似半独立悬架，它与近似半刚性的非断开式后支持桥相匹配。当左右车轮跳动幅度不一致时，后支持桥中呈V形断面并与左右纵臂固结在一起的横梁受扭，由于其具有一定的扭转弹性，故此种悬架既不同于非独立悬架，也与独立悬架有别。该弹性横梁还兼起横向稳定杆的作用。 按照弹性元件的种类，汽车悬架又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。 如前所述，汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统，该振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性，并进一步影响到汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性。该振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多零部件的动载，并进而影响到这些零件的使用寿命。此外，悬架对整车操纵稳定性、抗纵倾能力也起着决定性的作用。因而在设计悬架时必须考虑以下几个方面的要求： (1)通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，具有较低的振动频率、较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩伸张行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力； (2)合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递，保证车轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性要求； (3)导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调，避免发生运动干涉，否则可能引起转向轮摆振；
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表３侧向力加载试验测试参数及定义 侧向力加载测试参数定义 侧向力变形轮胎接地点侧向力和车轮中心侧向变形 侧向力转向轮胎接地点侧向力和车轮转角 侧向力外倾轮胎接地点侧向力和车轮外倾 轮胎侧向刚度轮胎侧向变形和侧向力关系 接地点侧向力变形轮胎接地点侧向力和侧向力变形关系 的是研究车轮受到回正力时悬架系统的性能。试 验如图４所示。加载范围：每个轮胎上轮胎接地 面加载＋／一１５０Ｎｍ。表４为回正试验主要测试图５纵向力加载试验示意图参数及定义。 图４回正力矩试验示意图 表４回正试验测试参数及定义 ｌ回正试验测试参数定义ＩＩ回正力矩转向轮胎接地点同正力矩和车轮转角关系ｌｌ回正力矩外倾轮胎接地点回正力矩和车轮外倾角关系Ｉ ２．５纵向力试验 同时同向对两轮加载纵向力。主要测试悬架系统在受到纵向力之后的性能，试验如图５所示。在进行纵向力试验时由于受到轮胎和托盘表面摩擦力的制约，纵向力很难加载到较大范围，悬架变形只能在线性范围内很难到达非线性区域。所以为了考察非线性区域特性，需要通过夹具将车轮和托盘固定，从而满足大纵向力加载的要求。纵向力试验主要测试参数及定义见表５。 ２．６转向系统几何测试 手动转动方向盘，测量转向主销各参数。加载范围：车轮转动＋／一５０。主要测试结果见表６。 上海汽车２００９．０８ 表５纵向力加载试验测试参数及定义 纵向力加载测试参数定义 制动力或牵引力变形轮胎接地点纵向力和车轮中心纵向变形 制动力或牵引力转向轮胎接地点纵向力和车轮转角 制动力或牵引力后倾轮胎接地点纵向力和后倾角 制动力外倾轮胎接地点纵向力和车轮转角关系 制动力抗点头和 轮胎接地点纵向力和垂向力关系 牵引力抗抬头 表６转向系统几何测试参数及定义 转向系统几何测试参数定义 主销后倾角车轮转角和主销后倾角关系 主销内倾角车轮转角和主销内倾角关系 主销内倾内置量车轮转角和轮胎接地点纵向变形 主销后倾偏置量车轮转角和轮胎接地点侧向变形关系主销拖距车轮转角和胎接地点变形关系 ３Ｋ＆Ｃ参数评价 以某车型开发为实例，对前、后悬架主要Ｋ＆Ｃ特性参数的最优设计范围进行概括，见表７和表８，分Ｋ和Ｃ两个方面。 上面关于某轿车前后悬架Ｋ＆Ｃ参数的最优设计范围，主要基于所开发的特定车型。该结果对其它车型具有一定的参考价值，但具体车型还需要具体对待。 ４结语 本文对影响整车操纵稳定性的悬架Ｋ＆Ｃ特性进行了论述。阐述了Ｋ＆Ｃ试验方法及所测试 ?２１?万方数据
悬架结构形式的选择 汽车的悬架主要有独立悬架和非独立悬架，独立悬架的结构特点是，左右车轮通过各自的悬架与车架连接；非独立悬架的结构特点是，左右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架连接。 独立悬架与非独立悬架的优缺点对照见表1： 表1 独立悬架与非独立悬架的优缺点对照 所以前后轴都用非独立悬架。从表格中可以看出可以可以方便维修，制造成本也低。 目前在客车上普遍应用的是空气弹簧做弹性元件的悬架。悬架是连接车身和车轮之间一切传力装置的总称，主要由空气弹簧，减振器和导向机构三部分组成。弹性元件用来传递垂直力，并和轮胎一起缓和路面不平引起的冲击和振动，减振器将振动迅速衰减。导向机构用来确定车轮相对于车架或车身的运动，传递除垂直力以外的各种力矩和力。 空气弹簧与机械弹簧悬架的目的是一样的，都是为了保护车辆不受振动和路面冲击振动的影响。但是，机械弹簧悬架也可能加强振动，因为一些小的来自路面的跳动都可能引起共振。而空气弹簧消除振动的性能从而提高车辆的行驶平顺性-乘坐柔软性和舒适性是机械弹簧悬架系统所无法比拟的。机械弹簧悬架的吸振相差太大，在俯仰摆动时，机械弹簧悬架的减振效果更差，只有空气弹簧悬架的25%。 空气悬架在客车的应用上具有许多优点，比如空气弹簧可以设计的比较柔软，可以得到较低的固有振动频率，同时空气弹簧的变刚度特性使得这一频率在较大的载荷变化范围内保持不变，从而提高汽车的行驶平顺性。空气悬架的另一个优点在于通过调节车身高度使大客车的地板高度随载荷的变化基本保持不变。 空气弹簧的优点 1.性能优点：由于空气弹簧可以设计得比较柔软，因而空气悬架可以得到较低的固有振动频率，同时空气弹簧的变刚度特性使得这一频率在较大的载荷变化范围内保持不变，从而
汽车悬架检测技术研究综述 悬架性能影响车辆的动态附着性能，对整车的平顺性、安全性、操纵稳定性、制动性、动力性、经济性等均有很大的影响。文章在分析汽车悬架检测技术的基本设备和检测方法的基础上，研究了未来汽车悬架检测技术的发展趋势，并指出了我国汽车悬架检测技术的弱点所在。文章的研究对我国汽车悬架检测技术的发展具有指导意义。 标签：汽车悬架；检测技术；发展趋势 引言 悬架装置是汽车的一个重要组成，汽车悬架装置通常由弹性元件、导向装置和减振器三部分组成。其主要功能是：缓和由路面不平引起的振动和冲击，以保证汽车具有良好的平顺性；迅速衰减车身和车桥的振动；传递作用在车轮和车身之间的各种力和力矩；保证汽车行驶时必要的安全性和操纵稳定性。 悬架性能影响车辆的动态附着性能，对整车的平顺性、安全性、操纵稳定性、制动性、动力性、经济性等均有很大的影响。车辆悬架系统原始设计不合理，减震器漏油，弹性元件及联结接头的过度磨损等均会使悬架系统的性能变差，导致制动点头，俯仰和测倾振动加剧，轮胎磨损加剧，转向系统及悬架系统和车身零件的振动加剧等，因而悬架系统的检测评定就显得尤为重要。在汽车悬架系统的检测技术，对汽车运动学、动力学的计算分析和验证占有十分重要的地位。 1 汽车悬架检测技术 1.1 汽车悬架检测设备与检测方法 汽车悬架装置工作性能的检测方法有经验法、按压车体法和试验台检测法三种类型。经验法是通过人工外观检视的方法，主要从外部检查悬架装置的弹簧是否有裂纹，弹簧和导向装置的连接螺栓是否松动，减振器是否漏油、缺油和损坏等项目。按压车体法既可以人工按压车体，也可以用试验台的动力按压车体。按压使车体上下运动，观察悬架装置减振器和各部件的工作情况，凭经验判断是否需要更换或修理减振器和其他部件。 检测台能快速检测、诊断悬架装置工作性能，并能进行定量分析。根据激振方式不同，悬架装置检测台可分为跌落式和共振式两种类型。其中，共振式悬架装置检测台根据检测参数的不同，又可分为测力式和测位移式两种类型。跌落式悬架装置检测台在测试中，先通过举升装置将汽车升起一定高度，然后突然松开支撑机构，车辆落下产生自由振动。用测量装置测量车体振幅或者用压力传感器测量车轮对台面的冲击压力，对振幅或压力分析处理后，评价汽车悬架装置的工作性能。共振式悬架装置检测台如图1所示，通过试验台的电动机、偏心轮、蓄能飞轮和弹簧组成的激振器，迫使试验台台面及其上被检汽车悬架装置产生振
机械2008年第8期总第35卷设计与研究?９? ———————————————— 收稿日期：2008－04－13 基金项目：湖北省武汉市科技攻关重点项目（200710321089） 汽车用空气弹簧垂向弹性特性分析与计算 黄卫平，鲍卫宁 （江汉大学机电与建工学院，湖北武汉 430056） 摘要：空气悬架系统主要由空气弹簧、推力杆、高度控制阀、减振器和横向稳定杆等组成，空气弹簧是空气悬架系统的核心部件，空气弹簧具有理想的弹性特性，载荷越大弹簧刚度越大；空气弹簧自振频率低，通用性较好，能适应不同载荷和工作高度；空气悬架系统由于有良好舒适性在商用汽车上得到广泛应用。空气悬架设计时，合理选择空气弹簧结构型式，确定气囊的工作高度、承载能力，可获得极其柔软的弹簧特性，空气弹簧垂向特性对于整车平顺性匹配有重要影响，本研究通过对空气弹簧弹性理论的分析，讨论了空气弹簧垂向刚度和自振频率的计算方法，旨在寻求空气弹簧与整车匹配的基本。以城市客车设计为例，探讨了空气弹簧载荷确定、空气弹簧型号选择、刚度匹配设计基本方法，并指出空气弹簧设计匹配注意基本问题。研究结果表明，合理匹配空气弹簧刚度，空气悬架可以获得良好综合特性。关键词：空气弹簧；弹性特性；非线性；匹配设计 中图分类号：U463.33+4.2 文献标识码：A 文章编号：1006－0316(200808－0009－03 The elastic characteristic computation of the automobile air spring HUANG Wei-ping，BAO Wei-ning
(School of Electromechanical & Architectural Engineering，Jianghan University，Wuhan 430056，China Abstract ：Introduced the automobile with the air spring structure and the principle of work and the elastic characteristic of air spring, the calculation formulas for stiffness and natural frequency are derived, with the example of the match design of the city bus air suspension system, the analysis and match design is carried out, the suggestion about how to select air spring to match the automobile suspension is also given . Key words：air spring；elasticity characteristic；non-linearity ；suspension design 空气弹簧诞生于上世纪中期，早期主要用于机械设备隔振。1944年，通用和法尔斯通公司首次实现了在客车上的应用；1947年美国的普尔曼车上首次使用了空气弹簧的悬架系统；1951年，美国NEWAY 公司的独立总成成为世界上第一款批量应用的空气悬架系统，因通用性强，结构简单，成本较低而迅速占领北美市场。欧洲则遵循另外一条道路，各自开发适合自己车型的空气悬架系统。由于空气悬架具有良好的性能，使其在汽车悬架中的应用越来越广泛。 目前，国外高级大客车几乎100%使用空气悬架；重型载货车上空气悬架的占有率也达到了85%；大约80%的拖挂车使用空气悬架；空气悬架在轻型 车辆上的应用目前虽然只占市场份额的10%，预测到2008年将达到40%；部分轿车也逐渐装备了空气弹簧悬架。 1 汽车空气悬架结构 空气悬架系统主要由空气弹簧组件、推力杆、高度控制阀、减振器和横向稳定杆等组成，如图1所示。它以空气弹簧为弹性元件，利用空气的可压缩性实现其弹性作用的。通过压缩空气的压力能够随载荷和道路条件变化进行自动调节，不论满载还是空载，整车高度几乎没有变化，可以大大提高乘坐的舒适性。 ?１０?设计与研究机械2008年第8期总第35卷
悬架系统测试调查 一．悬架系统的功能 悬挂系统作用是将车轮所受的各种力和力矩传递给车架和车身，并能吸收、缓和路面传来的振动和冲击，减少驾驶室内噪声，增加乘员的舒适性，以及保持汽车良好的操作性和平稳和行驶性。另外，悬挂系统能配合汽车的运动产生适当的反应，当汽车在不同路况作加速、制动、转向等运动时，能提供足够的安全性，保证操纵不失控。 二．悬架系统的种类 一、汽车悬挂按控制力分类 汽车悬挂按控制力分类，可分为被动悬挂、半主动悬挂和主动悬挂三大类。 1、被动悬挂 一般的汽车绝大多数装有由弹簧和减振器组成的机械式悬挂。由于这种常规悬挂系统内无能源供给装置，悬挂的弹性和阻尼参数不会随外部状态而变化，因而称这种悬挂为被动悬挂。这种悬挂虽然往往采用参数优化的设计方法，以求尽量兼顾各种性能要求，但在实际上由于最终设计的悬挂参数是不可调节的，所以在使用中很难满足高的行驶要求。 2.半主动悬挂 半主动悬挂可视为由可变特性的弹簧和减振器组成的悬挂系统，虽然它不能随外界的输入进行最优控制和调节，但它可按存贮在计算机内部的各种条件下弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。半主动悬挂又称无源主动悬挂，因为它没有一个动力源为悬挂系统提供连续的能量输入，所以在半主动悬挂系统中改变弹簧刚度要比改变阻尼状态困难得多，因此在半主动悬挂系统中以可变阻尼悬挂系统最为常见。半主动悬挂系统的最大优点是工作时几乎不消耗动力，因此越来越受到人们的重视。 3.主动悬挂 主动悬挂是一种具有作功能力的悬挂，通常包括产生力和扭矩的主动作用器（油缸、汽缸、伺服电机、电磁铁等）、测量元件（如加速度、位移和力传感器等）和反馈控制器等。因此，主动悬挂需要一个动力源（液压泵或空气压缩机等）为悬挂系统提供连续的动力输入。当汽车载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件发生变化时，主动悬挂系统能自动调整悬挂刚度（包括整体调整和各轮单独调整），从而同时满足汽车的行驶平顺性，操纵稳定性等各方面的要求，其优点可归纳为如下几个方面：
悬架弹性元件对悬架振动传递特性的影响 Ξ 张立军 余卓平 (同济大学汽车工程系 上海,200092) 摘要 为了分析研究橡胶元件减振隔振的机理,在线性假设的前提下,用复刚度表示悬架弹性元件的刚度,在车身车轮双质量1 4车振动模型的基础上建立了考虑悬架系统中的橡胶弹性支承元件影响的1 4车振动模型,并利用该模型详细论述了橡胶元件对悬架振动传递特性的总体影响,指出其能减小车身部分固有频率附近的传递系数,增大车轮部分固有频率附近的传递系数,明显改善高频段的隔振性能。 关键词 悬架 橡胶支承元件 驻波效应 隔振中图分类号 U 27011 T P 53 引 言 为了隔离来自路面不平度的冲击,并起到隔声方面的作用,在汽车的悬架系统中采用的橡图1 轿车复合式后悬架总成像胶元件 胶弹性元件主要包括:减振器活塞杆与车身之间的上、下轴承环、螺旋弹簧上端的橡胶衬垫、减振器下端吊耳的橡胶件以及缓冲块。图1所示为某轿车复合式后悬架总成结构及其中使用的橡胶元件。目前,国外不断有新型的橡胶减振元件问世,说明国外已经掌握了这方面的先进技术,并且实用化。而在国内,人们对于轿车悬架减振橡胶元件的选型和设计与国外相比尚存在较大的差距。本文在线性假设的前提下,利用所建立的考虑橡胶元件影响的新型悬架模型,分析研究橡胶元件对悬架振动传递特性的影响机理。这对于深入了解汽车悬架用橡胶元件减振隔振的机理,逐步实现悬架系统橡胶元件的自主开发设计具有重要的理论意义和实用价值。 第22卷第2期2002年6月 振动、测试与诊断Jou rnal of V ib rati on,M easu rem en t &D iagno sis V o l .22N o.2 Jun .2002 Ξ
悬架系统设计步骤 在此主要是分析竞争车型的底盘布置。底盘布置首先要确定出轮胎、悬架形式、转向系统、发动机、传动轴、油箱、地板、前纵梁结构(满足碰撞)等，因为这些重要的参数，如轮胎型号、悬架尺寸、发动机布置、驱动形式、燃油种类等在开发过程中要尽可能早地确定下来。在此基础上，线束、管路、减振器、发动机悬置等才能继续下去 悬架选择 对各种后悬架结构型式进行优缺点比较，包括对后部轮罩间空间尺寸的分析比较，进行后悬架结构的选择。 常见的后悬架结构型式有：扭转梁式、拖曳臂式、多连杆式。 扭转梁式悬架 优点： 1.与车身连接简单，易于装配。 2.结构简单，部件少，易分装。 3.垂直方向尺寸紧凑。 4.底板平整，有利于油箱和后备胎的布置。 5.汽车侧倾时，除扭转梁外，有的纵臂也会产生扭转变形，起到横向稳定作用， 若还需更大的悬架侧倾角刚度，还可布置横向稳定杆。 6.两侧车轮运转不均衡时外倾具有良好的回复作用。 7.在车身摇摆时具有较好的前束控制能力。 8.车轮运动特性比较好，操纵稳定性很好，尤其是在平整的道路情况下。 9.通过障碍的轴距具有相当好的加大能力，通过性好。 10.如果采用连续焊接的话，强度较好。 缺点： 1.对横向扭转梁和纵向拖臂的连续焊接质量要求较高。 2.不能很好地协调轮迹。 3.整车动态性能对轴荷从空载到满载的变化比较敏感。 4.但这种悬架在侧向力作用时，呈过度转向趋势。另外，扭转梁因强度关系，允 许承受的载荷受到限制。 扭转梁式悬架结构简单、成本低，在一些前置前驱汽车的后悬架上应用较多。 拖曳臂式悬架 优点： 1.Y轴和X轴方向尺寸紧凑，非常有利于后乘舱（尤其是轮罩间宽度尺寸较大） 和下底板备胎及油箱的布置。 2.与车身的连接简单，易于装配。 3.结构简单，零件少且易于分装； 4.由于没有衬套，滞后作用小。 5.可考虑后驱。 缺点： 1.由于沿着控制臂相对车身转轴方向控制臂较大的长宽比，侧向力对前束将产生 不利的影响。 2.车身摇摆（body roll）对外倾产生不利影响；（适当的控制臂转轴有可能改善外 倾的回复能力，但这导致轮罩间宽度尺寸的减小。）
Adams/car的悬架分析（Suspension Analyses），共提供悬架38种性能。对所有悬架均提供： ? Aligning Torque - Steer and Camber Compliance //单位回正力矩的转角或外倾角 ? Camber Angle //外倾角 ? Caster Angle //后倾角 ? Dive Braking/Lift Braking //制动点头/制动抬头 ? Fore-Aft Wheel Center Stiffness //悬架纵向刚度 ? Front-View Swing Arm Length and Angle //前视图（虚拟）摆臂长度和角度 ? Kingpin Inclination Angle //主销内倾角 ? Lateral Force - Deflection, Steer, and Camber Compliance // ? Lift/Squat Acceleration //抬头（一般指启动时前悬架抬升，后悬架压缩） ? Percent Anti-Dive Braking/Percent Anti-Lift Braking //（前悬架）防点头/（后悬架）防抬升
? Percent Anti-Lift Acceleration/Percent Anti-Squat Acceleration // ? Ride Rate //悬架动刚度 ? Ride Steer //悬架转向性能 ? Roll Camber Coefficient //侧倾轮倾系数（车身侧倾时车轮侧倾角与车身侧倾角的比值） ? Roll Caster Coefficient // ? Roll Center Locatio n //侧倾中心位置 ? Roll Steer //Ride steer is the slope of the steer angle versus the vertical wheel travel curve. Ride steer is the change in steer angle per unit of wheel center vertical deflection due to equal vertical forces at the wheel centers. Positive ride steer implies that the wheels steer to the right, as the wheel centers move upward. ? Side-View Angle // The side-view angle is the wheel carrier side-view rotation angle. It is positive for a clockwise rotation, as seen from the left side of the vehicle. ? Side-View Swing Arm Length and Angle // The swing arm is an imaginary arm extending from the wheel's side elevation instant center of rotation to the wheel center. For front suspensions, the sign convention is that when the instant center is behind the wheel center, the swing arm has a positive length. For rear suspensions, the sign convention is the opposite: when the instant center is ahead of the wheel center, the swing arm has a positive length. The angle of the swing arm is the angle it makes to
悬架特性对操稳性能影响的分析方法探讨 作者：刘红领杨亚娟 1 概述 由于汽车在随机性、快速性和机动性等方面的优点，目前已经成为人们重要的交通工具，而随着汽车占有率的日益提高，公路交通安全已经成为一个受广泛关注的社会问题。汽车操纵稳定特性不仅影响到汽车驾驶的操纵轻便性，而且也是解决高速车辆安全性的一个重要性能。汽车操稳特性的研究已经有70多年的历史，其首要研究的问题是具有怎样运动规律和行驶性能的汽车容易为不同的人所接受，其次是需要研究优化方法来提高汽车的操稳特性。 目前国内对汽车操稳性能问题研究的文章很多，但一般都集中在整车操稳理论、试验方法研究，而基于悬架K&C性能分析进而预测、优化并改进整车操稳性能的分析方法研究较少。汽车的不足转向度是汽车操纵稳定性的一个重要评价指标，在汽车概念设计阶段，通过悬架在各种工况下的K&C性能分析，可计算分析整车的基本动力学特性，协助完成目标设定、目标改进和整车操稳性能优化提升等工作。 本文最终以奇瑞某车型为例，分析并研究改变悬架的K&C特性（主要改变悬架的侧倾转向和侧向变形转向梯度）对整车不足转向度的影响，并在整车操稳性能的优化改进中进行了验证。 2 基本理论 悬架的K&C性能是汽车动力学特性的重要基础，为了满足来自汽车市场的各种各样的技术需求，悬架K&C分析已经变得越来越重要。Kinematics研究悬架和转向系统的几何空间位置运动特性，不考虑质量或力的影响；Compliance是由于力的作用而引起的变形，如弹簧、稳定杆、衬套和部件的受力变形。通过悬架K&C性能的分析改进，可为整车性能的提升提供支持。 2.1 侧倾转向 当汽车车厢侧倾时，由车厢侧倾所引起的悬架运动会导致车轮转向。由于簧载质量的侧倾
橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究 发表时间：2017-10-12T11:24:39.920Z 来源：《建筑科技》2017年9期作者：王湾湾于保硕宋坤昊[导读] 装配合适的橡胶衬套有助于车身灵敏度的提高、车身靭性的加强、车身异响的消弱等，即对整车性能综合分析研究具有重要的作用。 河北御捷车业有限公司河北邢台 054800 摘要：橡胶衬套的防振性能主耍和装配出现松矿、自身破裂老化等有关，非正常的橡胶衬套将直接导致错误的轮胎定位，致使异常的轮胎磨损，甚至在某些位置与车架直接接触后引起异响，装配合适的橡胶衬套有助于车身灵敏度的提高、车身靭性的加强、车身异响的消弱等，即对整车性能综合分析研究具有重要的作用。 关键词：橡胶衬套；悬架弹性；整车转向特性；影响研究 1研究背景及意义 1.1研究背景 橡胶工业从1839年美国人-固特异发明硫化法至今已170多年,期间,英国人邓禄普在1887年发明了充气橡胶轮胎,成为推动橡胶工业发展的重要基石⑴;相应的其它橡胶部件也陆续被大量应用到了机械工业产品中,尤其是各种交通工具如航空器?轨道车辆?及地面车辆等,主要应用目的是防振?工业上的防振檢胶最早出现在1932年,金屈与橡胶的粘结强度和可靠度在当吋已达到非常成功的水准?以1937年以后的F丨本为例,防振橡胶首先被应)H到了螺旋菜飞机的发动机支架上,之后随着在战期积絮起来的橡胶防振技术,于1946年?1947年分别被应用到了卡车?公共汽车上,1951年以后又被应用到机车车辆的转向架上,1955年以后日本轿车工业步入正轨后,防振橡胶真正被得到极大应用[2]?我国的橡胶工业在1949年后迅速发展,特别是改革开放进入21世纪后,橡胶部件的产量已步入世界生产大国之列? 2车用防振橡胶部件的构成与应用防振的本质是减少或消除源振动,但又不可能完全消除,必须考虑采用其他振动控制措施,即使用各种防振部件,特别是防振橡胶部件,包括NR天然胶以及PUR聚氨酷等弹性材料都可作为车用的防振橡胶?其选用原则一般是:发动机悬置或悬架衬套等使用天然胶?顺丁或丁苯胶;耐油性零部件如油管支架等使用丁腈胶;耐候性零部件如球销衬套等使用氯丁胶;有耐热性要求的排气消声管吊耳等使用三元乙丙胶;阻尼性要求大的使用丁基胶;减震器支架等一般使用聚氨醋?车用防振橡胶部件在实际使用时通常是带有刚性圈的零件,起到连接与支撑作用,同时也会影响防振檢胶的减振性能?对于车用防振檢胶中的刚性圈,使用的主要材料有 招合金?合金钢或工程塑料等?以工程塑料为例,其材料特点是:一定的聚合特性?强度与硬度低?密度小?温度依赖性较强,相应原材料在使用吋一般需加入固化物和填充材料,例如将20%ˉ40%的玻璃纤维加到常用的PA66塑料中,主要用在如悬架衬套和副车架支撑等的外刚性圈上,本文将要研究的麦弗逊悬架舒适性橡胶衬套使用的正是此种材料?具有较小密度的铅合金在车辆中使用广泛,常用结构为热乱或冷乳类的冲压板材?冷拔管材?铸造或锻压件等? 3橡胶衬套刚度对悬架运动学特性的影响运用ADAMS/CAR分析不同衬套刚度的悬架运动学特性,可知:当水平或垂直衬套刚度增加到两倍,或同时增加到两倍时,悬架系统的运动学特性基本上没有发生变化;当水平或者垂直衬套刚度增加到5倍,或者同时增加到5倍时,悬架系统的运动学特性的变化仍然很小。当水平或垂直衬套刚度减小50%,或者同时减小50%时,悬架系统的运动学特性稍有变化;当水平或者垂直衬套刚度减小80%,或者同时减小80%时,悬架系统的运动学特性的变化相当明显。 3.1影响整车操纵稳定性的机理 悬架橡胶衬套弹性变形对整车操纵稳定性影响的机理可从整车横向运动的双轨模型!’。]加以分析。图1为考虑束角变化的车辆双轨运动，其中示、尽为前悬架左、右车轮转向角，fl.fr.rfr:分别为前、后悬架左、右车轮初始束角，r为后悬架运动和衬套弹性变形引起的左、右车轮束角的增量,α1l、α1r、α2l、α2r为前、后悬架左、右轮胎弹性侧偏角,所有角度均取逆时针方向为正。汽车绕瞬心O′以横摆角速度dψ/dt 转动,前、后悬架的左、右轮瞬时速度矢量u1l、u1r、u2l、u2r与车辆纵轴线的夹角可由车辆坐标系纵轴ox相对基础坐标系OX轴的横摆角ψ和汽车质心侧偏角β表示为
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ca1951437.html, 刚性悬挂基本参数及振动特性研究 作者：刘英杰 来源：《中国科技博览》2015年第20期 [摘要]随着城市轨道交通的发展，刚性接触悬挂的应用逐渐增多，但对刚性接触悬挂的研究在我国尚处于起步阶段，其理论体系还不完善，还有许多工作要做。 本论文介绍了刚性接触悬挂的基本特点，说明刚性接触网悬挂具有简单的结构和支撑，同样可以节省隧道的建设费用；提出了在确定刚性接触悬挂锚段长度及跨距长度时应考虑的因素，并对各种因素进行了较为详细的分析；比较了不同速度，不同吊点间距下接触网刚性悬挂的振动特性。 [关键词]接触网；刚性悬挂；振动特性 中图分类号：U225.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0067-01 1 架空刚性接触网简介 1.1 刚性悬挂的基本组成 架空刚性悬挂由支持体、绝缘子、汇流排和与受电弓接触的接触面或接触线组成。不同的工程、不同的设计者所采用的支持体、绝缘子、汇流排和接触线不同。 典型断面主要有两种：日本的“T”型架空刚性悬挂（双线、单线）；法国、瑞士等国家采用的“？”型架空刚性悬挂。 1.2 刚性悬挂的基本特点 架空刚性接触悬挂一般采用具有相应刚度的导电轨或具有相应刚度的汇流排与接触线组成。刚性接触悬挂由“？”型汇流排、接触线、绝缘子以及悬挂定位装置等组成，与柔性接触悬挂有较大差异和明显特点： 1.汇流排是刚度较大的断面成“？”型铝质导电体，通过定位悬挂装置，悬挂于轨道的上方。接触线被安放在汇流排的夹线槽中，接触线被汇流排自然夹紧，接触悬挂两端不设张力补偿装置，汇流排和接触线的轴向没有补偿张力。从而避免了钻弓、烧融、磨耗不均匀、高温软化、线材缺陷以及弓网故障等各种原因造成的断线事故。因此刚性悬挂的故障一般是点故障，范围很小。
悬架特性 1．悬架全部特性 1 2．前束角 2 3．外倾角 3 4．转向主销轴线 4 5．车轴转向 5 6．转弯时侧倾 6 7．侧倾导致的负荷移动7 8．制动时车身的俯仰8 9．驱动时车身的俯仰9 10．瞬间转动中心角10
悬架特性 悬架特性 悬架特性大致有以下几点： （1） 悬架初始值：悬架与车身的初始位置关系或者设定值。 （2） 定位变化：由于车体的侧倾、跳振等几何学的运动而产生的与车身或路面间的位置关系。 （3） 悬架刚性：变位变形等的刚性、柔性。 悬架初始值 包含直行、转弯、制动、驱动行驶时必要的本来的特性和除去初始值后对整个行程都必要的特性起到辅助性的作用。其中有前束角、后倾角、拖距、外倾角、主销内倾角、主销偏距等。前束角：车辆的US、OS特性，与制动驱动时的稳定性、轮胎的磨损等相关。 后倾角：相对于转向角的对地外倾角。 拖距：转弯时，轮胎的横向力会对转向主销轴线产生一个回振力距。由于这个回振力距的存在可以保证在路面的突然输入时提高汽车的稳定性。 外倾角：最大限地减小对地外倾，最大限的发挥轮胎的横向力。 主销内倾角：相对于转向角的对地外倾角。 主销偏距：制动时的安定性，Power on off时的车辆跳动。 定位变化 指相对于悬架的上下行程，车轮和车身或者路面的相对变化。由前束角、外倾角、主销内倾角等悬架形式来决定定位变化的范围。 前束角变化：与车辆的US/OS特性相关，为了保证车辆特性不随着前轮转向角和载重的变化而变化，设定时尽量使前束角的变化最小。 外倾角：相对于前轮转向角、悬架行程，设定外倾角变化时要确保轮胎能够产生最有效的横向力，并且轮胎对地最小。 悬架刚性、柔性 悬架刚性有横向刚性、前后刚性及相对于横向、前后自动回正力矩的柔性。 横向刚性：必须达到某一程度的刚性，有很多未知部分。
实验四汽车悬架性能检测与诊断 一、实验目的及要求 1．实验目的 （1）检测汽车悬架装置性能； （2）掌握汽车悬架装置测仪器结构与原理； （3）掌握汽车悬架装置性能检测与诊断方法。 2．实验要求 实验要求：遵循操作规程，记录实验数据、分析实验结果、撰写实验报告。 二、实验预习及准备 汽车悬架装置是汽车的一个重要总成，它是将车身和车轴弹性联接的部件。汽车悬架装置通常由弹性元件、导向装置和减振器三部分组成，其功用是传力、缓和并迅速衰减车身与车桥之间因路面不平引起的冲击和振动，保证汽车具有良好的行驶平稳性、操纵稳定性、乘坐舒适性和行驶安全性。汽车悬架装置直接影响汽车的行驶平顺性，同时对汽车的行驶安全性、操纵稳定性、通过性以及燃料经济性等方面性能也有很大影响。因此，汽车悬架装置的各部件品质和匹配后的性能对汽车行驶性能都有着重要的影响。 GB18565-2001《营运车辆综合性能要求和检测方法》要求：对于最大设计车速大于或等于100km/h、轴载质量小于或等于1500kg的载客汽车，应用悬架装置检测台或平板制动试验台按规定的方法进行悬架装置特性检测。 （一）实验原理 对于汽车各车轮悬架系统而言，由确定的质量、弹簧和减振器组成的振动系统，在外部激振力或车辆自身制动力作用下，其振动衰减具有一定的规律性。若悬架系统中弹簧和减振器性能不良，必然会引起振动过程的改变，因此通过检测车辆在外部激振力或自身制动力作用下对测试台面垂直作用力的变化过程，进行分析、对比就可确定汽车悬架系统中悬架弹簧和减振器的技术状况。 （二）实验仪器及设备 目前，检测实践中常用的检测汽车悬架装置工作性能的试验台有谐振式悬架检测台 谐振式悬架装置检测台，一般由机械和微机控制两部分组成。 （1）机械部分谐振式悬架装置检测台的机械部分由箱体和左右两套相同的振动系统构成，结构简图如图6-1所示。图中所示为检测台单轮支承结构。一套振动系统因其左右对称，故另一侧省略。每套振动系统由上摆臂、中摆臂、下摆臂、支承台面、激振弹簧、驱动电机、蓄能飞轮和传感器等构成。传感器一端固定在箱体上，另一端固定在台面上。上摆臂、中摆臂和下摆臂通过三个摆臂轴和六个轴承安装在箱体上。上摆臂和中摆臂与支承台面连接，并构成平行四边形的四连杆机构，以保证上下运动时能平行移动，以及台面受载时始终保持水平。中摆臂和下摆臂端部之间装有弹簧。驱动电机的一端装有蓄能飞轮，另一端装有凸缘，凸缘上有偏心轴。连接杆一端通过轴承和偏心轴连接，另一端和下摆臂端部连接。
悬架的弹性特性是指悬架变形与所受垂直载荷P之间的关系曲线。当悬架变形与所受载荷P成固定比例时，称为“线性特性曲线”。具有线性特性曲线悬架的汽车，难以获得令人满意的平顺性。线性悬架的弹簧刚度C是个常数。若选择C使得汽车的偏频n在满载情况下满足要求，则当空载时，偏频n 增大，平顺性变差。若悬架刚度C能够随着汽车簧载质量m 而变化，就可以在满载时获得令人满意的平顺性。悬架刚度可变的悬架称为非线性悬架。 首先研究在簧载质量一定的情况下，悬架应具有弹性特性。 如下图所示，A-a-b是一种非线性的弹性特性曲线，其特点是在静载荷F C附近（a点）曲线的斜率较小，而在离静载荷较远处曲线的斜率较大。曲线上任意点的静挠度f c由该点的纵 坐标（载荷p）和斜率（刚度c）确定，即 F f c=C 在满载负荷F c（a点）处的静挠度按照平顺性要求（偏频），由公式计算。在a点额曲线斜率较小，并且在a点附近斜率变化也应该小，以使汽车在一般道路行驶条件下（悬架的变形比较小时）具有较好的平顺性。而当悬架变形比较大（趋近曲线两端）时，刚度急剧增大，在有限的动挠度f d范围内 得到比线性悬架更多的动容量。悬架的动容量是指悬架从静
载荷的位置起，变形到结构允许的最大变形为止所消耗的功。悬架的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小，对应相同情况，线性悬架则必须增大动挠度f d，从而增大车身高度和 质心高度，导致行驶稳定性差，使车轮的动载荷增大，接地性差。因此采用非线性悬架非常重要。在设计中，一般使动挠度f d所对应的载荷为3?4倍静载荷（b点）；而在a点（静载荷）附近范围内（±0.6f d），悬架刚度变化应尽可能小（对于乘用车，一般要求不超过20%）。 但是，当上述非线性特性尚不能保证装载量不同时，偏频、 车身高度保持不变。为了实现偏频和车身高度都不随装载量