汽车平衡悬架的设计要点
东风汽车工程研究院
陈耀明
二00四年十一月
目录
前言
1．四连杆机构的布置
1）推力杆外端头的位置
2）推力杆的高度
3）推力杆的斜度
4）推力杆的长度
5）推力杆在横向平面的布置
（1）上推力杆的布置
（2）下推力杆的布置
6）关于通用件的处理方法
2．推力杆铰接头
1）以橡胶体的变形来满足扭转和斜摆运动要求的铰接头（1）硫化粘结式
（2）组装压入式
①径向压缩型
②轴向压缩型
（3）粘结压缩式
2）橡胶体与滑动衬套并用的铰接头
（1）粘接复合衬套
（2）聚胺脂衬套
3．平衡轴总成
1）平衡轴
（1）整体式平衡轴
（2）断开式平衡轴
①左、右支架连接
②左、右支架不连接
2）平衡轴承
（1）轴承
（2）止推垫片与锁紧螺母
（3）润滑与密封
4．钢板弹簧的紧固与定位
1）钢板弹簧根部的紧固
2）平衡轴承毂
3）钢板弹簧端部支承座
（1）端座侧板的不对称布置
（2）滑板设计
（3）端座侧板设计
（4）反向限位
前言
采用倒置半椭圆钢板弹簧做为弹性元件、纵置四连杆机构做为导向杆系的平衡悬架，因其结构简单、可靠，性能良好，长期以来成为6×6越野汽车、6×4自卸汽车和牵引汽车后悬架的传统结构。尽管近年来为了提高平顺性和解决门对门运输中保持车高不变的问题，一些重型牵引汽车采用了空气悬架，但使用在路面条件苛刻的军用车辆和自卸汽车，这种平衡悬架仍有明显的优势和强大生命力。
我国从上世纪60年代就自主研发了具有独立自主产权的板簧平衡悬架，并且生产了三十几年。与国外车型对比，我们也有许多独有的设计经验和优势。撰写本文的目的就是为了总结这些设计经验，供有关的悬架设计师参考借鉴。
1． 四连杆机构的布置
1） 推力杆外端头的位置
要求对平衡轴对称，对中、后桥相关点位置相同，见
图1。
要求对称于平衡轴：21δδ=
要求对中、后桥相关位置相同：21γγ=
从图中可知： 22δγβ+= （1）
11δγα-= （2）
将12γγ= ， 12δδ= ， 代入式（1），得
11δγβ+= ， 11γβδ-= ， 代入式（2），得
βγγβγα-=+-=1112 ， ∴2
21β
αγγ+==
2221αββαβδδ-=+-== 式中 α、β为中、后桥倾角（设αβ>）。
1γ、2γ为端头连线与中、后桥中垂线的夹角
1δ、2δ为端头连线与车架垂线的夹角
2） 推力杆的高度
推力杆在中、后桥上的外端头高低，按下列步骤布
置：
（1） 根据桥壳琵琶圆的大小，确定上推力杆端头位置，则确
定了其离地高度a ，见图1；
（2） 按b ≈2
a
布置下推力杆位置，并核对离地间隙是否满足要求。
对于一根上杆、两根下杆的常规设计，这种布置使上、下杆受力基本相同。
3） 推力杆的斜度
（1）下推力杆斜角
2θ决定轴转向效应，即 ε2tan θ=
式中εφψ
d d =为轴转向效应系数，而
ψ为轴转向角，φ为侧倾角。
一般纵置的中、后桥布置，稳态转向特性往往具有偏
大的不足转应效应。将
2θ设计成如图1所示的布置，可减小不足转向，使转向灵活些，减少轮胎磨损，同时，簧载质体的离地间隙也高一些。
（2）上推力杆斜角
1θ的布置，应结合2θ的状态，决定中、后桥的瞬时转动中心位置和倾角变化。
若1θ<2θ，即上、下推力杆延线交点（瞬心）在平衡轴
中心线一侧，这样当车桥跳动时，中、后桥间的那根传动轴的运动干涉（花键窜动量和夹角变化）会比较小。反之，1θ>2θ，则对中桥前的那一根传动轴的干涉较有利。因
为一般设计，中、后桥间传动轴较短，所以较常采用
1θ<2θ。若采用1
θ＝2θ，为平行四连杆机构，中、后桥作平移运动，跳动时无倾角变化。
4） 推力杆的长度
在平衡轴支架及横梁结构允许条件下，推力杆应尽量
选长一些，这样可减小车轮跳动时的纵向窜动量。最好选取优先数作为长度值。
除非结构布置上的原因，绝大多数设计都选取上、下
杆等长。不等长上、下杆往往造成中、后桥跳动时有倾角变化。纵置四连杆机构不像双横臂独立悬架，一般不采用
不等长上、下臂结构。但是，国外也有少数厂家采用上短下长的推力杆，以适度的倾角变化来换取轮胎接地点在纵向的移动量（轴距变化）达到最小，减少了轮胎磨损量。
5） 推力杆在横向平面的布置
（1） 上推力杆的布置
上推力杆的布置往往与中、后桥壳中心线对汽车
中心线的偏置量1c 、2c 有关，一般有两种布置方案：
① 令上推力杆尽量靠近纵梁，使横梁受力分散，如图2中1A 、1B 所示。这时应令21e e =，则桥壳上的支座成为
对称件，横梁上支座可以是通用件。因两支座分置，
在其横梁背面应贴加强板。
② 令中、后桥上推力杆摆在一条直线上，如图2中2A 、
2B 所示，这时221d f f ==，d 为中、后桥中心线的偏距。这种布置横梁受力集中，支座可通用且对置固
定，桥上支座仍为对称件。这种布置的优点仅是给车
架内侧让出一些空间。
当然，也可以采用1A 、2B 或2A 、1B 的布置，视总
体布置对空间的要求来确定，这时桥壳上支座可以是
通用件。
当设计成通用件或对称件时，支座与销轴的定位
搭接相关面应同向。
有些贯通桥往往使中、后桥壳中心线对齐，即
o d =。这时仍可以按上述两种方案中的一种来布置，
也就是，分散布置（对称）或集中布置（通用）。
（2） 下推力杆的布置
一般布置在中、后桥两侧尽量宽的位置，应注意到
与轮胎（考虑装防滑链），制动气室等之间要留有间
隙。
6） 关于通用件的处理方法 按照上述方法来布置四连杆机构，其重要目的之一是
可以将中、后桥对应的推力杆上、下支座设计成通用件。这对于允许同轴扭转的球头销和带有滑动衬套的橡胶铰接头是毫无问题的，但对于不产生相对滑动的粘结式或压入式橡胶铰接头，若要求在设计位置橡胶处于自由状态，则各个铰接头芯轴定位平面互不相同，零件就不是完全通用的。从图1可见，若
1θ≠2θ，且内端头芯轴定位平面垂直于推力杆向，则上、下支座螺孔要倾斜且不等斜。反之，若芯轴定位平面平行于支座底面，则它对于推力杆而言要偏转1θ和2θ。对于外端头：在中桥上，其上推力杆芯轴定
位面对桥垂线偏斜1θα+，其下推力杆芯轴定位面偏斜2θα+；在后桥上，其上推力杆芯轴定位面偏斜
1θβ-，而下杆偏斜2
θβ-。当然，如果令 11θβθα-=+ ，
112δαβθ=-= ，则上推力杆在中、后桥的支座完全通用；同理，令22θβθα-=+ ，122θαβθ=-= ，下杆的支座也可通用。这就是说，只要选择上、下推力杆互相平行，而且都垂直于外端头连线，则上、下支座均可制成通用件。
然而，如上文已述，推力杆倾斜角的选择有其他考虑
因素，不一定能满足这个条件，那么，处理这个问题的比较好的方法可以有：
（1） 如果设计时选择的相关角度，
α、β、1θ、2θ都不大，即可令芯轴定位平面垂直于推力杆，而上、下支座的定位面都选择与其底面平行或垂直，这样的零件既通用，工艺性又好。虽然在设计位置上，橡胶铰接头有预扭，
但只要在极限跳动时，扭转角不超过许用值，则是好设
计。
（2）如果超过许用值，就应选取在设计位置上没有预扭角，处理的方法有两种：
①将支座设计成通用件，橡胶铰接头压入推力杆头时偏转
一个角度。这样，推力杆成为非通用件，但其基本元
件仍是通用件。应注意对推力杆要加注标记，以免装
错。
②将推力杆设计成通用件，一般是令芯轴定位平面垂直于
杆向，而支座的相关定位面按上述公式倾斜，这样的
支座就不通用，但仅是局部不通用。
2．推力杆铰接头
推力杆做为平衡悬架的导向机构，除了起到导向作用外，还要承受很大的杆向力。而且，当车桥垂直跳动时，铰接头要发生同轴扭转；当车桥相对车身侧向倾斜时，要发生斜摆。所以，推力杆铰接头的功能是承受沿杆向的径向负荷，同时，要允许有扭转和斜摆两个自由度的运动，见图3。
早期的铰接头多数采用球头球销结构，除了球碗采用聚胺脂橡胶、并有较好的密封措施的，可以获得较长的使用寿命外，其余如金属球碗、聚甲醛球碗等，可靠性和寿命都不理想。近代的推力杆，多数采用橡胶铰接头结构，销轴也从悬臂锥销改为贯通两点固定（简支梁）。橡胶铰接头的结构型式很多，大体可以分为两大类：
1）以橡胶体的变形来满足扭转和斜摆运动要求的铰接头具体结构有下列3种：
（1）硫化粘结式
橡胶硫化后直接与内、外圈金属件的贴合面粘结在一起，见图4。
这种结构的最大缺点是粘结后在橡胶体内产生收缩应力（拉应力），对于自由面远比约束面小很多的衬
套，收缩应力很大。当铰接头承受负荷产生径向拉压，
或扭转、斜摆角度很大时，衬套内的工作拉应力叠加收
缩应力，使衬套工况更恶劣，缩短其使用寿命。此外，
一旦出现疲劳起因点（裂纹），由于一直存在拉应力，
就促使裂纹迅速扩展，导致迅速损坏。
当然，若技术上可以达到高粘接强度，又有低收缩率和高强度的橡胶，这种结构也是可以使用的。
（2）组装压入式
为了消除收缩拉应力，而且改变成为压应力，可以将橡胶体压入内、外圈之中，借助橡胶的回弹力，在橡
胶与金属表面之间产生很大摩擦力，以阻止相对滑动。
由于一直存在残余压应力，可大大减低合成工作应力，
且延长裂纹扩展时间。
组装压入式橡胶铰接头有两种结构：
①径向压缩型
制成的橡胶圈的内、外径与金属芯轴、外套均有一定过盈量（预压量），利用一套专用工具把橡胶圈挤入芯轴与外套之间。根据铰接头受力情况，可以设计成单胶圈压入式或双胶圈压入式，见图5与图6。后者的优点是在扭转和斜摆刚度相同的条件下，可增大径向刚度，从而降低了承受径向载荷时的应力，提高使用寿命。
采用拔细工艺，也可以达到径向压缩的目的。即，制成的橡胶圈内、外径相对芯轴或套管，外圈皆无过盈量。外圈的半成品为一根钢管，先将橡胶圈套在芯轴或套管上，再成串地装入钢管内，然后用拔丝机把钢管拔细，形成了对橡胶的压缩，最后在车床上切割就得到成品。采用内套管可避免浪费外圈钢管。
径向压缩型铰接头的要害问题是胶圈的不稳定性，也就是说，铰接头工作时，受到径向拉压，或同轴扭转，或斜摆，当载荷去掉后，不能恢复到原来状态。稳定性问题主要取决于橡胶圈的厚宽比。由于推力杆铰接头工作时扭转和斜摆角比较大，胶圈的厚宽比一般都大于0.25。在这种条件下，经多次试验证明，推力杆铰接头的胶圈不能维持稳定，工作后不能复原甚至脱落。
结论是径向压缩型橡胶圈不能用于推力杆铰接头，只能用于厚宽比很小的零部件，例如，钢板弹簧销的橡胶衬套。
②轴向压缩型
将推力杆头的内圆加工成相对的两个锥孔，橡胶圈也制成两个锥圈，装入后靠端面挡板压紧，并用螺栓紧固，见图7。
也可以采用相反的结构，芯轴中部制成球形，外圈为柱形，两半胶圈制成相似形状，装入后用挡板压紧，
然后用挡圈或螺栓固定。
这种结构简单可靠，但若推力杆扭转角很大，往往其压缩后的摩擦力不足以防止滑转。所以，这种结构较
多用在扭转角较小的部件，如减振器吊环。
（3）粘结压缩式
单纯的硫化粘结式和组装压入式都有其致命的弱点，所以近年来人们广泛采用两者结合的方法，即，芯
轴部分（扭转应力高，容易滑转）采用硫化粘接，外圈
不粘接，套入之后靠端面挡板压缩，产生很大压应力和
表面摩擦力，阻止外圈滑转，最后用挡圈或螺栓固紧。
芯轴中部加工成球形或桶形，可使胶圈压应力较容易形
成，而且均匀，见图8。
还有另一种结构，即采用两半球碗，芯轴和球碗均硫化粘结，两球碗沿轴向拉开一定距离，橡胶圈断面类似楔形。当压入推力杆头之后，两球碗并紧，胶圈断面成了同心圆，橡胶体就产生预压缩。这种结构比较简
单，但产生的压应力不均匀，且不可能太大，见图9。
也可以采用径向压缩的方法，即，内外圈均与橡胶圈硫化粘结。让外圈直径较大，硫化后切开三个槽，使剩余的周长与推力杆头内圆周长相等，并有一定过盈。
利用锥形导套将它压入，就可产生很大的预压缩量，见图10。
2）橡胶体与滑动衬套并用的铰接头
有两种不同结构：
（1）粘接复合衬套
推力杆铰接头要承受很大的径向拉压并发生较大的同轴扭转，同时还有一定的斜摆运动。要设计成这
三种工况的应力或疲劳寿命相同或相近是很困难的。
随着新材料的发展，人们可以在橡胶圈内圆处粘接一
个复合衬套（DU轴承＝钢背聚四氟乙烯衬套），并用
橡胶密封圈对芯轴密封。橡胶圈外圆用压缩或硫化粘
接的方法与外圈结合。这样，橡胶圈可以设计得比较
薄，承受径向负荷能力大大提高，又可满足不大的斜
摆角要求。同轴扭转对滑动轴承而言不受限制。许多
重型车采用这种结构，达到很长的使用寿命。
（2）聚胺脂衬套
近年来，由于聚胺脂橡胶成本大幅度下降，有的铰接头采用整块聚胺脂橡胶压入。利用该材料具有很
高的强度及很好的耐磨性，同轴扭转工况在小角度时
由胶体变形实现，大角度时则产生相对滑动。聚胺脂
橡胶硬度较高，一般选取较大厚度，以满足斜摆要
求，同时径向拉压时变形又不太大。若材料中添加润
滑剂，就使耐磨性更好。实践证明，这种衬套可达到
相当长的使用寿命。除了推力杆，有些不易密封的衬
套，如横向稳定杆衬套，也可以采用聚胺脂橡胶。
实心橡胶材料是一种体积不可压缩，但形状可以改变（变形）的固体。设计橡胶衬套时有两个基本点
要掌握住：一是橡胶体应填满容积内的全部空间，除
非为了减小某方向的刚度，有意挖空一部分胶体；二
是掌握自由面积和约束面积的比例，同时控制好过盈
量，使预压后自由面适度变形，内腔产生合适的压缩
内应力。
3．平衡轴总成
1）平衡轴
根据结构要求和生产条件，平衡轴分为整体式和断开式两种：
（1）整体式平衡轴
左、右轴连为一体，与支架用热压配合连接，大大改善横梁的受力状态。但因中、后桥间传动轴的干涉问
题，该轴一般都要锻成弯梁，制造成本高，又需有大型
设备。这种结构可靠性好，多数重型车采用。
（2）断开式平衡轴
左、右轴分别与左、右支架连接，可采用锥体紧配或柱体过盈配合固接。断开式平衡轴又分为左、右支架
连接与不连接两种：
①左、右支架连接
用另一根钢管或棒料将左、右支架固接起来，这样可改善横梁及相关连接螺栓的受力状况，提高可靠
性，但结构复杂，零件数量增多。
②左、右支架不连接
这时支架要设计得强一些，与横梁的连接尺寸要尽量宽，螺栓要增多，横梁也要设计得强一些。这种
结构最简单，重量轻，一般在中、轻型汽车采用。2）平衡轴承
（1）轴承
本轴承的工况是低速摆动，而且摆动角度很小，又不要求低摩擦，所以，这种轴承不宜采用滚动轴承。这
是由于垂直负荷只由1～2个滚子承受，容易造成压印
损坏。诚然，国外有个别车型采用大号滚锥轴承，施加
很大的预紧力，使滚子的预紧径向力远远大于垂直负
荷，从而各滚子受力相对均匀。针对我国条件，还是采
用滑动轴承为宜，一般用锌铝合金材料，加开油槽。
（2）止推垫片与锁紧螺母
采用滑动轴承结构就应配有止推垫片，用低碳钢片表面渗碳加开油槽就可以。该垫片要用销钉与相邻件固
定，以保证非工作面没有相对运动。
平衡轴端头用大螺母调整并固紧，固接的方式应使该结构尽量不削弱螺纹为原则，采用厚螺母切开口，用
拧紧螺栓夹紧切口的方法最为可靠，见图11。
若采用双螺母和锁片固紧，应采用轴头螺纹铣
槽，这样，对螺纹削弱较少，尽量不要采用铣平的结
构，见图12。
（3）润滑与密封
建议采用稀油，即齿轮油润滑，而不要用润滑脂。
对于平衡轴承毂没有专门开油道的，为保证内侧轴承
（衬套）短时间内得到润滑，总装后初次加油最好采用
压力注油。这样，结构上就要装有滑脂嘴和排油阀。当
然，轴承毂盖上要有加油孔，以便使用过程中无压添
油。
由于稀油润滑，就要采用相适应的油封。建议采用橡胶刃口油封，再加一道油毛毡防尘密封。这种油封要
求偏心小于0.20mm条件下才能可靠密封，因此平衡轴
承间隙不能太大。
4．钢板弹簧的紧固与定位
1）钢板弹簧根部的紧固
由于平衡轴占有比较大的直径，所以平衡轴承毂及相应的U形螺栓跨距就比较宽。为了有效地将钢板弹簧根部
压平固紧，推荐采取下列措施：
（1）选用直径较大的U形螺栓，施加较大的拧紧力矩；
（2）采用双曲率钢板弹簧，即，根部选用曲率半径较大，甚至是平直的形状，然后往两侧延伸，相切上另一段曲率
半径较小的端部，共同达到所要求的弧高。
（3）装配时将板簧压平，再拧紧U形螺栓。如有条件，利用压机将板簧往复压振几次再压平拧紧。
2）平衡轴承毂
（1）平衡轴承毂除了安装轴承衬套之外，还是钢板弹簧根部的支承紧固件。由于U形螺栓拧紧力矩非常大，平衡轴
承毂必须有足够大的刚度，否则会因变形而失圆，甚至将轴承咬死。
（2）汽车转弯时钢板弹簧承受很大的横向偏转力矩（即错位力矩），只靠U形螺栓夹紧的摩擦力还不足以防止板簧相对轴承毂的偏转，还要靠轴承毂端头两个凸台在侧面上挡靠，才能保证紧固可靠，不发生中、后桥错位，见图13。
因为板簧宽度公差很大，所以要将挡台设计成横向有一定弹性（悬臂长一点），再用螺栓夹紧，以消除间隙，保证两侧都靠上。由于板簧工作时有变形，所以，该接触部位会有微小的相对滑动，因此，挡台内侧应硬化处理。可采用高频淬火，也可以镶上渗碳钢片。挡台高度以能挡靠2片板簧为宜。
为消除板簧宽度偏差而带来的不利影响，有的重型汽车对板簧与挡台接触的部位进行磨削，达到很高的宽度精度，再压入轴承毂内。个别车型取消了横向螺栓夹紧。
轴承毂支承底面的两端必须制成圆弧形，避免板簧工作变形时被尖角磕磨，造成承受拉应力的表面损伤而断裂。
（3） U形螺栓将板簧和轴承毂紧固在一起，可以是上置式或下置式，即螺母置于下方压在轴承毂台面或置于上方
压在盖板上。后者在使用中拧螺母较方便，不必拆轮胎
就可装卸。将U形螺栓布置成斜置的，可以减小板簧的
无效长度，是一种合理的设计，采用上置式布置较易实
现。
3）钢板弹簧端部支承座
（1）端座侧板的不对称布置
钢板弹簧工作时，无论是绕平衡轴摆动或是自身变形，因其侧弯刚度很大，其端部基本上只在垂直方向移
动。当侧倾时，固定在车桥上的两端座支承板簧中心的
连线成为三角形斜边，而左、右板簧跨距成为底边。这
样，端座的内、外侧板都要往内靠，使内侧板与板簧的
侧向间隙变大，而外侧间隙变小，见图14。
为了避免运动干涉，外侧板间隙必须留大，而内侧板就没有必要留同样的间隙。否则，在汽车转弯
时，由于错位力矩的作用，中、后桥因端座侧板存在
间隙，就要产生两倍间隙的错位量。
建议采用不对称布置，即内侧板在车桥水平位置时，选很小间隙。例如，按尺寸链计算的极值公差，
约2.5mm。而外侧板要留有较大间隙，按最大侧倾时
外侧板与板簧靠紧来确定（可以有少量干涉），约
15mm，见图15。
这样，汽车转弯时中、后桥的间隙错位量不会超过5mm。此外，采用不对称布置，只有内侧板单边可
以靠上板簧，也就是说，只有单侧板簧传力给平衡轴
承，左、右两个轴承受力反而均匀且变小。比起对称
布置的端座，后者由于制造误差可能引起内、外侧端
座都传力给单侧板簧，反而使轴承毂承受的力矩加
大，更不利于结构的可靠性。
（2）滑板设计
平衡悬架倒置钢板弹簧的工作由两部分运动所合成，即板簧绕平衡轴的摆动和板簧自身的弯曲变形。
其合成的运动极为复杂，理论上极难找出其规律。与
板簧端部对磨的滑板，其轮廓线应怎样设计，才能使
磨损最小？从理论上讲，如果能找到一种轮廓线，使
大部分工况下，两者的相对运动是“只滚不滑”或相
对滑动量最小，则该轮廓线属理想曲线。然而至今人
们似乎还没有找到该理想曲线。在这种情况下，还有
一种实用的设计方法，即在样车经严格的可靠性试验
或运用试验之后，按该滑板磨损后的轮廓线，留出一
定余量后，做为新滑板的设计轮廓线。笔者曾用这种
方法设计了多种车型的滑板，均取得很好效果。
滑板的材料，无论是铸钢件或球铁件，都应采用高频淬火处理（HRC达60以上），与板簧硬对硬对
磨，结果两者的磨损量都很小。滑板座都和车桥焊接
在一起，不可拆卸，所以最好将滑板设计成可更换
件，以免磨损后更换桥壳或不得已用堆焊修补。
（3）端座侧板设计
板簧端部侧面与端座侧板的相对运动很频繁，接触面积小，往往磨损厉害。所以，端座侧板都应高频
淬火，与板簧硬对硬对磨，减少磨损量。
在可能条件下，侧板最好设计成镶块可换件。如果端座设计成为内侧限位，只设置内侧板即可。不过
为了固定可拆式滑板，往往还需有外侧板定位。
（4）反向限位
端座上方的横挡，或可拆式滑板的上方螺栓，起到车桥下落时的反向限位作用。它们和滑板之间的距
离（即方孔高度），决定了反向限位的多少。如果限
位范围太大，可以将板簧第二片（或第三片）弯成勾
状，强制勾住限位螺栓，以缩短限位量。如果簧下质
量很大，可另加钢丝绳做为反向限位。
参考资料
1.陈耀明：三轴越野汽车的稳态转弯及中、后桥错位问题的分析。《汽车技术》1981年第11、12期。
2.黄虎、陈耀明：汽车推力杆橡胶铰接头的设计。《汽车技术》1982年第10期。
汽车悬架的发展历程 汽车的悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统，而这个结构系统包含了避震器、悬架弹簧、防倾杆、悬吊副梁、下控臂、纵向杆、转向节臂、橡皮衬套和连杆等部件。当汽车行驶在路面上时因地面的变化而受到震动及冲击，这些冲击的力量其中一部份会由轮胎吸收，但绝大部分是依靠轮胎与车身间的悬架装置来吸收的。 在汽车的行驶过程中，悬架的作用是弹性的连接车桥和车架，减缓行驶中车辆受到由路面不平引起的冲击力，保证乘坐舒适和货物完好，迅速衰减由于弹性系统引起的振动，传递垂直、纵向、侧向反力及其力矩，并起导向作用，使车轮按照一定轨迹相对车身运动。悬架决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性，是现代汽车十分重要的部件之一。 典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，高档豪华大客车则使用空气弹簧。 悬架的种类和工作原理 根据悬架的阻尼和刚度是否随行驶条件的变化而变化，可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架，半主动悬架还可以按阻尼分为有级式和无级式两类。传统的悬架系统的刚度和阻尼系数，是按经验设计或优化设计方法选择的，一经选定后，在车辆行驶过程中，就无法进行调节，因此其减震性能的进一步提高受到限制，这种悬架成为被动悬架。为了克服被动悬架的缺陷，20世纪60年代提出了主动悬架的概念，主动悬架就是由在悬架系统中采用有源或无源可控制的元件组成。它是一个闭环控制系统，根据车辆的运动状态和路面状况主动作出反应，以抑制车体的运动，使悬架始终处于最优减震状态。所以主动悬架的特点就是能根据外界输入或车辆本身状态的变化进行动态自适应调节。因此系统必须是有源的。半主动悬架则由无源但可控制的阻尼元件组成。 在车辆悬架中，弹性元件除了吸收和贮存能量外，还得承受车身重量及载荷，因此半主动悬架不考虑改变悬架的刚度而只考虑改变悬架的阻尼。由于半主动悬架结构简单，在工作时，几乎不消耗车辆动力，又能获得与主动悬架相近的性能，故应用较广。 由于路面输入的随机性，车辆悬架阻尼的控制属于自适应控制，即所设计的系统在输入或干扰发生大范围的变化时，能自适应环境，调节系统参数，使输出仍能被有效控制，达到设计要求。它不同于一般的反馈控制系统，因为它处理的具有“不确定性”的反馈信息。 自适应控制系统按其原理不同，可分为校正调节器和模型参考自适应控制系统两大类，由于要建立一个精确的“车辆-底面”系统模型还很困难，故目前的主动悬架，多采用自校正调节器。 虽然现代汽车的种类较多，结构差异较大，但一般由弹性元件、减振元件和导向构件组成。工作原理是：当汽车轮胎受到冲击时，弹性元件对冲击进行缓冲，防止对汽车构件和人员造成损伤。但弹性件受到冲击时会产生长时间持续的振动，容易使驾驶员疲劳。故减振元件应快速衰减振动。当车轮受到冲击而跳动时，应使其运动轨迹符合一定的要求，否则会降低汽车行驶时的平顺性和操纵稳定性。导向构件在传力的同时，必须对方向进行控制。
本科毕业设计(论文)手册 （理工科类专业用） 毕业设计(论文)题目＿＿工程自卸车底盘悬架系统设计＿＿＿＿＿专题题目＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 设计(论文)起止日期：年月日至年月日 ＿＿学院＿＿专业＿＿年级＿＿班 学生姓名＿＿＿＿＿＿ 指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 教研室(系)主任＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 教学院长＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 年月日＿＿＿＿2012.2.26 ＿＿＿
须知 一、本手册第1页是毕业设计（论文）任务书，由指导教师填写；第2页是开题报告；第3页是答辩申请事项。答辩时学生须向答辩委员会（或答辩小组）提交本手册，作为答辩评分的参考材料，没有本手册不得参加答辩。本手册可以使用电子版打印，但签署姓名和日期处必须手工填写。本手册最后装入学生毕业设计（论文）档案袋。 二、毕业设计（论文）期间，要求学生每天出勤不少于6小时，在校外进行毕业设计（论文）或实习（调研）者，应遵守有关单位的作息时间，学生如事假（病假）必须按规定的程序办理请假手续，凡未获准请假擅自停止工作者，按旷课论处。 三、学生在毕业设计（论文）中，要严格遵守纪律、服从领导、爱护仪器设备，遵守操作规程和各项规章制度；自觉保持工作场所的肃静和清洁，不做与毕业设计（论文）工作无关的事情。 四、学生要尊敬指导教师、虚心请教，并主动接受老师的随时检查。 五、学生要独立完成毕业设计（论文）任务，在毕业设计（论文）过程中要有严谨的科学态度和朴实的工作作风，严禁抄袭和弄虚作假。 六、毕业设计（论文）成绩评定标准按五级：优秀（90分以上）、良好（80分以上）、中等（70分～79分）、及格（60分～69分）、不及格（59分以下）。
4.4.4主销内倾角的优化 (23) 4.4.5轮距优化 (23) 4.4.6各定位参数同时优化 (24) 4.4.6.1前束优化后的图形 (25) 4.4.6.2车轮外倾角优化后的图形 (25) 4.4.6.3主销后倾角优化后的图形 (25) 4.4.6.4主销内倾角优化后的图形 (25) 4.4.6.5轮距变化优化后的图形 (26) 4.4.6.6各参数优化前后的数值表 (26) 4.4.6.7小结 (27) 结论 (27) 致谢 (27) 参考文献 (27)
引言 汽车悬架是汽车一个非常重要的部件。汽车悬架是汽车的车架与车桥或车 轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和 力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动， 以保证汽车能平顺地行驶。另外，悬架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。所以，悬架是汽车底盘中最重要、也是汽车改型设计中经常需要进行 重新设计的部件。汽车行驶中路面的不平坦、凸起和凹坑使车身在车轮的垂直作 用力下起伏波动，产生振动与冲击；加减速及制动和转弯使车身产生俯仰和侧倾 振动。这些振动与冲击会严重影响车辆的平顺性和操纵稳定性等重要性能。悬架作为上述各种力和力矩的传动装置，其传递特性能的好坏是影响汽车行驶平顺性 和操纵稳定性最重要、最直接的因素。只有当汽车底盘配备了性能优良的悬架， 才会得到整车性能优良的汽车。 悬架按照结构分大体可以分为独立式悬架和非独立式悬架。非独立悬架具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点，但由 于其舒适性及操纵稳定性都较差，在现代轿车中基本上已不再使用，多用在货车和大客车上。独立悬架是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架悬挂在车架或车 身下面的。其优点是：质量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附 着力；可用刚度小的较软弹簧，改善汽车的舒适性；可以使发动机位置降低，汽 车重心也得到降低，从而提高汽车的行驶稳定性；左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动。不过，独立悬架存在着结构复杂、成本高、维修不便 的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬架，按其结构形式的不同，独立悬架又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬架等。麦弗逊悬架因为其 结构简单、制造成本低、节省空间方便发动机布置等优点被广泛地运用。大到宝马M3，保时捷911这类高性能车，小到菲亚特STILO，福特FOCUS，甚至国产的哈飞面包车前悬挂都是采用的麦弗逊式设计。 当前，中国汽车企业大多侧重于汽车整车的研发，而忽视了汽车主要零部件和相关配套产业的提供。然而从某种意义上讲，整车对于汽车产业不是最重要的，最重要的还是汽车关键零部件的创新和发展。关键零部件的科技含量综合体现汽车整车的创新能力和品牌建设能力。我国在底盘的集成设计及开发领域开发 设计起步较晚，设计和制造水平远远落后于国外发达国家。国内大多数整车及零部件制造企业都没有掌握悬架系统的自主设计和开发技术，大多数为引进外国技术进行复制开发和生产，几乎可以说国内企业的底盘技术基本上都是照搬过外 的，没有任何自己的技术。 在现代的工程研究领域，计算机仿真己成为热门研究课题。借助计算机的快速计算能力，人们不仅可以求出所需要的数值结果，还可以模拟出工程中的具体情况，以便人们可以直观的进行分析研究，我们称为计算机仿真技术。今天的机械系统仿真技术研究中，大多以多体系统理论作为研究上的理论基础。计算多体系统动力学的产生极大地改变了传统机构动力学分析的面貌，使工程师从传统的手工计算中解放了出来，只需根据实际情况建立合适的模型，就可由计算机自动求解，并可提供丰富的结果分析和利用手段；对于原来不可能求解或求解极为困 难的大型复杂问题，现可利用计算机的强大计算功能顺利求解；而且现在的动力学分析软件提供了与其它工程辅助设计或分析软件的强大接口功能，它与其它工
摘要 随着汽车工业技术的发展，人们对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高。汽车行驶平顺性反映了人们的乘坐舒适性，而舒适性则与悬架密切相关。因此，悬架系统的开发与设计具有很大的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度及选择出弹簧的各部分尺寸，并且通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸，最后进行了横向稳定杆的设计以及汽车平顺性能的分析。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减，后悬则采用半拖曳臂式独立悬架振器。这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和部分主要零件图。 关键词：悬架；平顺性；弹性元件；阻尼器；
Abstract With the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance. The main design of the study is BYD F3 car front and rear the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal stabilizer. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans. Key words: suspension; ride comfort; elastic element;buffer;
汽车悬架设计毕业论文 目录 摘要............................................ 错误!未定义书签。目录............................................................ I 绪论 (1) 1.1汽车悬架概述 (1) 1.2论文研究的背景及意义 (2) 1.3 毕业论文研究容 (2) 第2章汽车悬架概述 (3) 2.1悬架基本概念 (3) 2.1.1悬架概念 (3) 2.1.2悬架最主要的功能 (3) 2.1.3悬架基本组成 (3) 2.1.4悬架类型 (4) 2.2悬架系统研究与设计的领域 (4) 2.3悬架设计要求 (4) 2.4悬架的主要特性 (5) 2.4.1 悬架的垂直弹性特性 (5) 2.4.2 减振器的特性 (6) 2.5 本章小结 (6) 第3章悬架对汽车主要性能的影响 (7) 3.1悬架对汽车平顺性的影响 (7) 3.1.1悬架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 (7) 3.1.2悬架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 (10) 3.1.3非簧载质量对汽车行驶平顺性的影响 (11) 3.1.4改善平顺性的主要措施 (12) 3.2悬架与汽车操纵稳定性 (12) 3.2.1 汽车的侧倾 (12) 3.2.2侧倾时垂直载荷对稳态响应的影响 (14) 3.3本章小结 (16) 第4章悬架主要参数的确定 (16) 4.1 悬架静挠度的计算 (17) 4.2 悬架动挠度的计算 (17)
第5章双横臂独立悬架导向机构的设计 (19) 5.1 导向机构设计要求 (19) 5.2导向机构的布置参数 (19) 5.2.1侧倾中心 (19) 5.2.2侧倾轴线 (20) 5.2.3纵倾中心 (20) 5.2.4悬架横臂的定位角 (21) 5.2.5纵向平面上、下横臂的布置方案 (21) 5.2.6横向平面上、下横臂的布置方案 (22) 5.2.7水平面上、下横臂摆动轴线的布置方案 (23) 5.2.8上、下横臂长度的确定 (24) 5.3 前轮定位参数与主销轴的布置 (25) 5.3.1主销偏移距 (25) 5.3.2四个前轮定位参数的初步选取 (26) 第6章弹性元件的计算 (28) 6.1 螺旋弹簧的刚度 (28) 6.1.1螺旋弹簧的刚度 (28) 6.1.3弹簧校核 (31) 6.2 小结 (31) 第7章振器的结构类型与主要参数的选择 (32) 7.1 减振器的分类 (32) 7.2 双筒式液力减振器工作原理 (32) 7.3 减震器参数的设计计算 (35) 7.3.1相对阻尼系数的确定 (35) 7.3.2减震器阻尼系数的确定 (35) 7.3.3减震器最大卸荷力的确定 (36) 7.3.4减震器工作缸直径的确定 (37) 第8章横向稳定杆设计计算 (39) 8.1 横向稳定杆的作用 (39) 8.2 横向稳定杆参数的选择 (39) 第9章导向机构的仿真设计 (41) 9.1 仿真设计及分析 (41) 9.1.2前轮外倾角（camber）变化 (43) 9.1.3前轮前束角（toe）的变化 (43) 9.1.4主销倾角（kingpin）的变化 (44)
轿车动力总成悬置系统优化设计研究 摘要 随着社会的日益进步和科学技术的不断发展，人们对汽车舒适性的要求也越来越高，良好的平顺性和低噪声是现代汽车的一个重要标志。NVH已经成为衡量汽车质量水平的重要指标之一。而动力总成是汽车最重要的振源之一。如何合理设计动力总成悬置系统能明显降低汽车动力总成和车体的振动已经成为一个重要的课题。 本课题研究的目的是在现有动力总成悬置系统的基础上，优化动力总成悬置系统参数，达到提高整车平顺性和降低噪声的目的。 对动力总成悬置系统进行优化仿真，通过比较优化前的性能可知，优化后悬置系统隔振性能明显改善。 关键词：动力总成；悬置系统；优化
Investigation on Optimization Design of Plant Mounting System of a Passenger Car Abstract With the increasing social progress and the continuous development of science and technology, people on the requirements of automotive comfort become more sophisticated and good ride comfort and low noise is an important sign of the modern automobile. NVH levels have become an important measure of vehicle quality indicator. The vehicle powertrain is one of the most important vibration source. How to design mounting system can significantly reduce the vehicle powertrain and body vibration has become an important issue. This study is aimed at existing powertrain mounting system, based on parameters optimization of powertrain mounting system, to improve vehicle ride comfort and reduce noise. On the optimization of powertrain mounting system simulation, the performance by comparing the known before the optimization, the optimized mounting system significantly improved. Key words: Powertrain;Mounting system;Optimization
摘要 随着汽车工业技术的发展对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高，汽车行驶平顺性又与悬架密切相关。因此，对悬架系统的设计具有一定的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度。通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸。最后进行了横向稳定杆的设计。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架，后悬则采用拖曳臂式悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减振器。这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。、采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和零件图。 关键词：家庭轿车；悬架；平顺性；弹性元件
Abstract With the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance. The main design of the study is BYD F3 car before and after the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal Wending Gan. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans. Key words: family sedan; suspension; ride; flexible components
汽车钢板弹簧悬架设计 （１）、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外,还兼起导向作用,而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧,如图1-ａ所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-ａ所不,呈线性特性。 变形 载荷变形 载荷变形载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧，如图1-ｂ所不,为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-ａ。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧，如图１-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2－b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧,如图1-d 所示,这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下,副簧随汽车载荷变化逐渐起作用,弹簧特性呈非线性特性,如图2-c 所示。
多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下,根据汽车对悬架性能(频率)要求,确定弹簧刚度,求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时,根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴,车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1／４弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求,由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下,尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比,因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说,主销后倾角变化小,有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅,从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数,并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求,应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时,希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ,并且两值最好接近,一般推荐：
轻型悬架汽车设计论文 轻型汽车悬架设计 THE DESIGN OF A LIGHT TRUCK`S SUSPENSION 2009 年6月 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第?页 摘要 首先根据设计给定的四个参数对整车进行总体设计，包括整车的尺寸参数、质量参数和性 能参数，在选择这些参数的时候可以通过国家标准以及相关的经验参数得到，在选择之后进 行了相关的验证，保证各参数能达到各项性能的基本要求。在总体设计完成之后，对前后悬 架进行方案的选择，本设计前悬架采用麦弗逊独立悬架，后悬架采用纵置钢板弹簧。然后对 悬架的性能参数进行选择，包括前后悬架的偏频、相对阻尼系数、非簧载质量以及影响操稳 性的侧倾中心高度和侧倾刚度，还有影响纵向稳定性的纵倾中心高度等。在选择完基本参数 后，对悬架的弹性元件(前悬架为螺旋弹簧。后悬架为钢板弹簧)进行设计计算，包括刚度 和强度等的校核，使设计的弹簧能满足设计的偏频要求。之后设计前独立悬架的导向机构，
设计包括侧倾中心、纵倾中心以及下控制臂的位置等。为前、后悬架匹配减振器，计算减振 器的尺寸，并且验算减振器是否满足强度要求。由于麦弗逊悬架的侧倾刚度较小，为了满足 汽车不足转向性能要求，设计时，为前悬架匹配了一个横向稳定杆，提高它的侧倾刚度，满 足不足转向性能要求。 由于悬架结构的运动学特性关系到汽车操纵稳定性、转向轻便性、行驶舒适性、轮胎寿命 以及汽车布置设计中的运动干涉等诸多方面，是汽车设计过程中十分重要的问题，欲设计合 乎需要的悬架结构,必须准确分析悬架结构的运动特性。所以为了研究悬架结 构的运动学特 性， 关键词: 麦弗逊悬架动态特性 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第V页 Abstract This article is mainly about to study the method of designing a light truck’s front and back suspension, also the article analyze the relation between suspension movement and front wheel alignment parameters. First, it designs the scheme of whole car based on the four parameters whic h was already been given, this including the whole car’s size parameters, weight parameters, and property parameters. we may
第1章前言 车架和悬架系统是汽车设计的重要部分，因为它们的好坏直接关系到汽车各个方面（操控、性能、安全、舒适）性能。 现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架。汽车绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的，如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内、外的各种载荷，所以在车辆总体设计中车架要有足够的强度和刚度，以使装在其上面的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小，车架的刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。过去对车辆车架的设计与计算主要考虑静强度。当今，对车辆轻量化和降低成本的要求越来越高，于是对车架的结构形式设计有高的要求。首先要满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多边的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；车架布置的离地面近一些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。[]1 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。在进行设计时，要满足以下几点要求： a．规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理。 b．保证整车良好的平顺性能。 c．工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。 d．尽量使用通用件，以便降低制造成本。 e．在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。 f．其它有关产品技术规范和标准。[]2 目前，农用运输车不能满足“三农”市场需求，突出表现为一般产品生产能力过剩，技术水平低，质量和维修服务水平差，价格较高，而市场急需的高质量经济型产品不能满足需求。结合生产实际，在农用运输车基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。
汽车悬架构件的设计计算 前言 第一章汽车悬架的基本知识 第一节汽车悬架构件 一、导向机构 二、弹性元件 三、梯形机构 四、阻尼元件 五、稳定装置 第二节汽车悬架型式 一、悬架的基本要求 二、悬架的分类 (一)按功能原理划分 (二)按导向机构划分 (三)按弹性元件划分 第三节汽车悬架型式的发展 一、导向机构悬架型式的发展 (一)单臂悬架的发展 (二)从单臂到双臂 (三)麦弗逊悬架 (四)平衡悬架 二、弹性元件悬架型式的发展 (一)钢板弹簧悬架 (二)螺旋弹簧悬架 (三)扭杆弹簧悬架 (四)空气弹簧悬架 (五)油气弹簧悬架 第二章汽车悬架的基础理论 第一节汽车悬架术语和力矩中心 一、特定术语 二、力矩中心 (一)定义 (二)相关定理 (三)悬架的侧倾力矩中心 (四)悬架的纵倾力矩中心 第二节多轴汽车的特性参数 一、特性参数 (一)外心距 (二)组合线刚度 (三)中性面 (四)内心距 (五)换算线刚度
二、角刚度与角刚度比 (一)角刚度 (二)角刚度比 第三节汽车平顺性的评价指标 一、IS0263l标准 二、常用评价指标 第四节汽车操纵稳定性的评价指标 一、定义及研究对象 二、评价指标 三、车身稳定性 第三章汽车悬架构件的设计计算 第一节汽车导向机构 一、车轮定位参数 (一)轮距 (二)车轮外倾角 (三)前束 二、麦弗逊悬架的导向机构 (一)悬架中心和力矩中心 (二)换算线刚度和角刚度 (三)受力分析 三、半拖臂悬架的导向机构 (一)相关参数 (二)线刚度与角刚度 (三)设计要点 四、双横臂悬架的导向机构 (一)空间模型 (二)运动学特性 (三)弹性元件受力 (四)换算线刚度与角刚度 (五)摆臂临界角 五、单纵臂悬架的导向机构 六、钢板弹簧悬架的导向机构 (一)对称板簧的运动特性 (二)非对称板簧的运动特性 (三)中心扩展法的作图步骤及其修正方法 (四)两点偏转法的作图步骤及其修正方法第二节汽车弹性元件 一、钢板弹簧 (一)普通钢板弹簧 (二)变断面钢板弹簧 (三)渐变刚度钢板弹簧 (四)非对称钢板弹簧 二、螺旋弹簧 (一)普通压缩螺旋弹簧
（汽车行业）汽车悬架设计 论文
轻型汽车悬架设计 THE DESIGN OF A LIGHT TRUCK`S SUSPENSION 2009 年6月
摘要 本文主要研究轻型货车的前后悬架设计分析方法，以及悬架运动与前轮定位参数的变化关系。 首先根据设计给定的四个参数对整车进行总体设计，包括整车的尺寸参数、质量参数和性能参数，在选择这些参数的时候可以通过国家标准以及相关的经验参数得到，在选择之后进行了相关的验证，保证各参数能达到各项性能的基本要求。在总体设计完成之后，对前后悬架进行方案的选择，本设计前悬架采用麦弗逊独立悬架，后悬架采用纵置钢板弹簧。然后对悬架的性能参数进行选择，包括前后悬架的偏频、相对阻尼系数、非簧载质量以及影响操稳性的侧倾中心高度和侧倾刚度，还有影响纵向稳定性的纵倾中心高度等。在选择完基本参数后，对悬架的弹性元件（前悬架为螺旋弹簧。后悬架为钢板弹簧）进行设计计算，包括刚度和强度等的校核，使设计的弹簧能满足设计的偏频要求。之后设计前独立悬架的导向机构，设计包括侧倾中心、纵倾中心以及下控制臂的位置等。为前、后悬架匹配减振器，计算减振器的尺寸，并且验算减振器是否满足强度要求。由于麦弗逊悬架的侧倾刚度较小，为了满足汽车不足转向性能要求，设计时，为前悬架匹配了一个横向稳定杆，提高它的侧倾刚度，满足不足转向性能要求。 由于悬架结构的运动学特性关系到汽车操纵稳定性、转向轻便性、行驶舒适性、轮胎寿命以及汽车布置设计中的运动干涉等诸多方面，是汽车设计过程中十分重要的问题，欲设计合乎需要的悬架结构,必须准确分析悬架结构的运动特性。所以为了研究悬架结构的运动学特性，本文采用了空间解析几何的方法，探讨分析了麦弗逊式悬架的运动学特性，由于该方法能够直接使用整车布置设计坐标系,无需进行坐标转换,
麦弗逊前独立悬架汽车的操纵稳定性研究作者：张俊伟学号：0802020407 摘要 20世纪80年代以来，汽车作为极其重要的交通工具，在交通运输领域和人民日常生活中的地位日益突出。国内、国际汽车市场的竞争变得空前激烈，用户对汽车安全性、行驶平顺性、操纵稳定性的要求越来越高。汽车悬架系统是影响车辆动态特性最为关键的子系统，其中由悬架所决定的汽车车轮定位参数对整车操纵动特性有着直接的影响。悬架的运动学/动力学仿真分析在汽车悬架系统的设计和开发中占有重要的地位。 由于汽车悬架系统是一个复杂的多体系统，其构件之间的运动关系十分复杂，这就给通过传统的计算方法分析悬架的各种特性带来许多的困难。 本论文以机械CAD设计、虚拟样机仿真技术为前题。提出运用虚拟样机仿真软件ADAMS里的CAR模块分析并进行优化汽车悬架的设计方法。 首先，根据悬架各部件之间的相对运动关系和各部件的参数在ADAMS\CAR中建立某轿车的麦弗逊前悬架的三维CAD模型，再加上路面激励，分析悬架参数在汽车行驶中的变化规律。然后利用ADAMS\Jnsight对建立的悬架模型进行结构优化，得到悬架系统结构的优化解。 在上述基础上建立了包括前后悬架、发动机、转向系、前后轮胎等在内的整车虚拟样机仿真模型，并根据我国现行整车操纵稳定性试验标准GB/T6323.1.94～GB/T6323.6-94的要求，编写了用于整车操纵稳定性仿真分析的驱动控制文件(DriverControl Files，缩写为DCF)和驱动控制数据文件(DriverControl Da切Rles，缩写为DCD)，进行了转向盘转角阶跃输入试验、转向回正试验、稳态回转试验、蛇行试验和转向轻便性试验等整车操纵稳定性试验仿真分析，并参照GB/T113047-9l《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》对该轿车的操纵稳定性进行了评价计分。 关键词：汽车悬架，建模，ADAMS，操纵稳定性
目录 摘要 (1) 前言 (2) 1.双筒式减振器国内外发展状况和发展趋势 (2) 2.研究的主要内容及方法 (2) 3.减振器的类型和工作原理 (2) 3.1 减振器的类型 (2) 3.2 减振器的工作原理 (2) 3.3双向作用筒式液力减振器的工作原理及优点 (3) 4双向作用筒式液力减振器的设计 (3) 4.1双向作用筒式液力减振器的设计总体要求 (3) 4.2双向作用筒式液力减振器的外特性与设计的原则 (4) 4.2.1汽车悬架与减震器的匹配与减震器的放置 (4) 4.2.2悬架减振器的外特性 (4) 4.3双向作用筒式液力减振器参数和尺寸的确定 (4) 结论 (5) 参考文献 (6)
汽车悬架系统优化设计 摘要：随着我国经济的迅速发展，人民生活水平日渐提高，汽车已经成为人们的生活中必不可少的交通工具，并且对乘车的安全性和舒适性也有了更高的要求，本文对双筒液压减振器的优化。 关键词:汽车悬架减震优化
前言：世界上第一个有记载、比较简单的减振器是1897年由两个姓吉明的人发明的。他们把橡胶块与叶片弹簧的端部相连，当悬架被完全压缩时，橡胶减振块就碰到连接在汽车大梁上的一个螺栓，产生止动。这种减振器在很多现代汽车悬架上仍有使用，但其减振效果很小。 减振器的结构发展主要经历了以下几种发展形式：加布里埃尔减振器， 平衡弹簧式减振器，空气弹簧减振器，液压减振器，麦弗逊支柱式减振器，充气式减振器 1.双筒式减振器国内外发展状况和发展趋势 目前国内汽车减振器大部分是筒式液阻减振器，其阻尼力主要通过油液流经空隙的节流作用产生。减振器的设计开发也由基于经验设计加实验修整的传统方法向基于CAD/CAE技术的现代优化设计方法转变。20世纪50年代发展起来了液压减振器技术，在双筒式减振器内充入油液（0.3～0.5MPa）减振器的临界工作速度相应提高，后来又发展了双筒式减振器，它采用活塞阀体与底阀相配合的结构，在浮动活塞在缸筒间的一端形成的补偿室内充入一定量的高压气体（2.0～2.5MPa）氮气。与双筒式减振器比，单筒充气式减振器质量显著减轻，安装角度不受限制，但其制造精度要求和成本较高。 2研究的主要内容及方法 通过对减振器的参数和结构上的优化，设计一种用于微型汽车并且符合技术要求，具有良好经济性与实用性的减振器。通过大量的查阅资料，设计计算以及老师的指导下，按照任务书的要求最终完成设计工作。在设计的过程中参考国内外相关的文献资料以及借鉴相关的产品的信息，使预期的设计产品能够符合理论设计要求，各项技术指标符合要求。 3减振器的类型和工作原理 3.1减振器的类型 减振器大体上分为两大类，即摩擦式减振器和液力减振器。摩擦式减振器利用两个紧压在一起的盘片之间相对运动时的摩擦力提供阻尼。但是由于库仑摩擦力随相对运动速度的提高而减小，并且很容易受到油、水等的影响，无法正常工作，无法满足平顺性的要求，因此虽然具有质量小、造价低、容易调整等优点，但现在汽车上已经不再采用这类减振器。 3.2减振器的工作原理 悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器用来衰减振动。液力减振器在汽车悬架系统中广泛应用，其作用原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量。当车架与车桥相对运动时，活塞在缸筒内上下移动，减振器壳体内的油压便反复地从一个内腔通过一
汽车设计悬架系统
目录第一章悬架的结构形式的选择 第一节悬架的构成和类型--------------------- 第二节独立悬架结构形式分析 第三节前后悬架的选择 第二章悬架主要参数的选择 第一节悬架性能参数的选择 第二节悬架的自振频率 第三节侧倾角刚度 第四节悬架的静动挠度的选择 第三章弹性元件的设计分析及计算 第一节前悬架弹簧 第二节后悬架弹簧 第四章独立悬架导向机构的设计分析及计算第一节导向机构设计要求 第二节麦弗逊独立悬架示意图 第三节导向机构受力分析 第四节横臂轴线布置方式 第五节导向机构的布置参数 第五章减震器的设计分析及计算 第一节
第一章悬架的结构形式的选择 1.1悬架的构成和类型 1.1.1构成 （1）弹性元件 具有传递垂直力和缓和冲击的作用。常见的弹性元件有：钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。 （2）导向装置 其作用是传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。常见的导向装置 有：斜置单臂式、单横臂式、双横臂式、双纵臂式、麦弗逊式等。 （3）减震器 具有衰减振动的作用。常见的减震器有：简式减震器、充气式减震器、阻力可调式减震器等。 （4）缓冲块 其作用是减轻车轴对车架的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。 （5）横向稳定器 其作用是减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。 1.1.2 类型 悬架可分为非独立悬架和独立悬架。 （1）非独立悬架 非独立悬架的特点是：左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架连接。
优点是：结构简单、制造容易、维修方便、工作可靠 缺点是：①由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差。 ②簧下质量较大。 ③在不平路面上行驶时，左、右车轮相互影响，并使车轴和车身倾斜。 ④当两侧车轮不同步跳动，车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振。 ⑤前轮跳动时，悬架易与转向传动机构产生运动干涉。 ⑥汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性。 ⑦车轴上方要求有与弹簧行程相适应的空间。 然而由于非独立悬架结构简单、易于维护以及可以使用多种类型的弹性元件等优点，非独立悬架多用于载货汽车和大客车的前、后悬架。 （2）独立悬架 独立悬架的特点是：左、右车轮通过各自的悬架与车架连接。 优点是：①簧下质量小。 ②悬架占用的空间小 ③弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶的平顺性。 ④由于采用了断开式车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，改善了汽车行驶的稳定性。 ⑤左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在好的路面上能获得良好的地面附着能力。 缺点是：结构复杂、成本较高、维修困难
CAD/CAE课程设计汽车前悬架优化设计 姓名 _____________ 学号 _____________ 专业 _____________ 班级 _____________ 指导教师 _____________ 年月日
CAE课程设计任务书 第一组：参照ADAMS实例教程出版社:北京理工大学出社。作者:李军等编。建立第三章第二节汽车前悬架模型。数据可以是参考书上（主销长度330mm，主销内倾角10°，主销后倾角2.5°，上横臂长350mm，上横臂在汽车横向平面内的倾角11°，上横臂轴水平斜置角-5°，下横臂长500mm，下横臂在汽车横向平面内的倾角9.5°，下横臂轴水平斜置角10°，车轮前束角0.2°）。同时要测试、细化和优化前悬架模型（目标函数：车轮接地点侧向滑移量）。
目录 一、基础资料 (4) 1.软件简介 (4) 2.悬架介绍 (5) 3.汽车使用性能 (6) 二、创建前悬架模型 (8) 1.创建新模型 (8) 2.创建设计点 (8) 3.创建主销 (9) 4.创建上横臂 (9) 5.创建下横臂 (9) 6.创建拉臂 (9) 7.创建转向拉杆 (9) 8.创建转向节 (10) 9.创建车轮 (10) 10.创建测试平台 (10) 11.创建弹簧 (10) 12.创建球副 (11) 13.创建固定副 (11) 14.创建旋转副 (12) 15.创建移动副 (13) 16.创建点—面约束副 (13) 17.保存模型 (13) 二．测量车轮接地点侧向滑移量 (14) 1.添加驱动 (14) 2.测量车轮接地点侧向滑移量 (16) 三.细化前悬架模型 (17) 1.创建设计变量 (17)