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图解汽车（10）汽车悬挂系统结构解析【太平洋汽车网技术频道】悬挂对于汽车的操控性能有着决定性的作用，不同构造的悬挂有着不同的操控性能。
常见的悬挂有麦弗逊式悬挂、双叉臂式悬挂、多连杆悬挂等等，它们的结构是怎样的？对汽车操控性能又有着怎样的影响？下面我们一起来了解下吧。
[url=/images/html/viewpic_pcauto.htm?&channel=6251][/url]阅读提示：PCauto技术频道图解类文章都可以使用全新的高清图解形式进行阅读。
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高清大图面积提升3倍，看着更清晰更爽，赶紧来体验吧！●悬挂的作用汽车悬挂是连接车轮与车身的机构，对车身起支撑和减振的作用。
主要是传递作用在车轮和车架之间的力，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。
[url=/images/html/viewpic_pcauto.htm?&channel=6251][/url]典型的悬挂系统结构主要包括弹性元件、导向机构以及减震器等部分。
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，而现代轿车悬挂系统多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。
[url=/images/html/viewpic_pcauto.htm?&channel=6251][/url]●独立悬挂和非独立悬挂的区别汽车悬挂可以按多种形式来划分，总体上主要分为两大类，独立悬挂和非独立悬挂。
那怎么来区分独立悬挂和非独立悬挂呢？[url=/images/html/viewpic_pcauto.htm?&channel=6251][/url]独立悬挂可以简单理解为，左右两个车轮间没有硬轴进行刚性连接，一侧车轮的悬挂部件全部都只与车身相连。
而非独立悬挂两个车轮间不是相互独立的，之间有硬轴进行刚性连接。
[url=/images/html/viewpic_pcauto.htm?&channel=6251][/url]从结构上看，独立悬挂由于两个车轮间没有干涉，可以有更好的舒适性和操控性。
论当前轿车底盘悬挂摆臂结构设计作者喻云枫湖北省荆州市沙市区 434000摘要：文章以轿车底盘悬挂系统的重要性为出发点，对摆臂设计对质量、价格的影响进行了阐述，进而根据实际情况重点分析了轿车底盘悬挂摆臂结构设计。
关键词：轿车底盘；悬挂摆臂结构；设计1.前言悬挂摆臂系统历来是轿车底盘的重要组成部分，在轿车整体结构中也占据着极为重要的地位，本文就当前轿车底盘悬挂摆臂结构设计进行了讨论。
2.轿车底盘悬挂系统的重要性汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。
汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。
它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。
保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。
3.摆臂设计对质量、价格的影响3.1质量因素：越轻越好由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量（簧载质量）所决定的车身固有频率（亦称振动系统的自由振动频率），是影响汽车行驶平顺性的悬架系统重要性能指标之一。
人体习惯的垂直振动频率是步行时身体上下运动的频率，约为1～1.6Hz。
车身固有频率应当尽可能接近这一频率范围。
当悬架系统刚度一定时，簧载质量越小，则悬架垂直变形越小，而固有频率越高。
当垂直载荷一定时，悬架刚度越小，汽车固有频率越低，同时车轮上下跳动需要的空间越大。
在道路条件和车速相同时，非簧载质量越小，则悬架系统所受到的冲击载荷越小，非簧载质量包括车轮质量，万向节和导向臂质量等。
3.2价格因素：取决于设计方案要求越多，则成本越高。
主动式麦弗逊悬架功能与结构麦弗逊式悬架概述麦弗逊式悬架又称为滑柱摆臂式悬架，是一种比较常用的独立悬架。
它结构相对比较简单，只有下横臂和减震器与弹簧三个部件连接车轮与车身。
麦弗逊式悬架是铰结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减震器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动。
特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，这点与烛式悬架正好相反。
这种悬架构造简单，布置紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。
且具有重量轻，占用空间小，上下行程长等优点，所以，麦弗逊式悬架是目前轿车上使用最多的独立悬架。
图1 麦弗逊式悬架实物图采用此种悬架的轿车、客车及载人车辆，可明显提高乘坐舒适性。
并且在高速行驶时提高汽车的行驶稳定性。
对于越野车辆、军用车辆和矿山车辆，在路面情况较差的情况下，也可保证全部车轮与地面的良好接触，从而增大车辆的牵引力。
此外还可增大汽车的离地间隙，提高汽车轮胎的附着性及通过性，最大限度发挥汽车的性能，广泛地被采用在现代汽车上。
麦弗逊式悬架一般用于轿车的前轮，简单的说，麦弗逊式悬架的主要结构是由螺旋弹簧加上减震器组成，减震器可以避免螺旋弹簧受力时出现向前、后、左、右偏移的现象，限制弹簧只能作上下的振动，并可以用减震器的行程长短及松紧，来设定悬架的软硬及性能。
麦弗逊式悬架系统与其他悬架系统相比，具有结构简单，紧凑，占用空间少，性能优越等特点。
除此之外，该类悬架还具有较为合理的运动特性，能够保证整车的性能要求。
因此麦弗逊悬架在前置驱动的轿车和微型汽车上有着广泛的应用。
麦弗逊式悬架的结构分析在麦弗逊式悬架中，为保证系统的受力更加合理，并满足使用寿命的要求，在布置上采用主销中心线，减震器中心线以及弹簧中心线不共线的形式。
一般的，在其它悬架系统结构中，对应于车轮不同的跳动位置，各点至主销中心的距离保持不变。
而在三线不共线的麦弗逊悬架系统中，对应于车轮不同的跳动位置，各点至主销中心的距离是变化的。
图2是麦弗逊式独立悬架的空间结构[3]。
汽车底盘悬架类型与设计的要点摘要：近年来，我国汽车的普及率逐步提高，而且汽车的销量节节攀升，带动我国汽车相关行业发展，同时也促进我国汽车设计显著提升。
汽车作为日常生活中使用的最频繁的代步工具，现在人民们对汽车的舒适性与稳定性提出更高的要求。
通过优化汽车底盘悬架结构设计，能对汽车行驶的舒适性与安全性有很大提高，能让汽车行业发展更好的满足人民对汽车使用的需求。
基于此，本文主要对汽车底盘悬架结构设计要点进行简要介绍，希望对汽车从业人员或者对此方面感兴趣的人员有参考价值。
关键词：汽车底盘；悬架结构；麦弗逊汽车底盘悬架的工作就是让车辆的轮胎与路面的摩擦力最大限度的增加，这样能够提供良好的车辆操纵性与稳定性。
我们平常开车行驶与路面时，路面不是百分百平整的，经常会是去凹凸不平，这种路面作用在车轮上，从而发生车轮的颠簸。
如果此时车轮直接与车身连接一起，车轮的颠簸直接就会传递到车身，造成很糟糕的驾乘体验。
那么我们可以设计一个车轮与车架的中间结构，就是悬架结构，能够起到了吸收竖直方向的车轮加速动能作用。
车轮的垂直加速力先通过悬架结构一部分的吸收与释放，最后一小部分才传到在传到车架上，这样避免车轮在颠簸的路面上出现车轮离开地面的状态。
通常我们常见的悬架系统主要包含减振器、稳定杆、弹簧、导向连接件等零件组成。
一个良好的悬架设计能够很好匹配路面的隔离性能、轮胎的抓地性能、转弯的性能。
一、汽车底盘悬架结构类型我们按照悬架的刚度与阻尼会随着不同的路面情况而改变，悬架系统可以分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三大类。
主动悬架涉及众多的电子感应装置，能够主动地根据路面信息情况自发地调节悬架的刚度与阻尼。
如果悬架系统按照导向机构来分类，可以分成独立悬架系统和非独立悬架系统两大类。
本文主要介绍的是传统车大多数车型采用的被动悬架中的独立悬架和非独立悬架设计。
(一)非独立悬架系统如图1所示，非独立悬架系统简单的理解就是前轮或者后轮的左右两个轮子会相互作用，左边的轮子会受到右边的轮子的影响。
底盘结构件强度分析报告（后桥、制动器、摆臂、副车架等）⽬录1任务来源 (1)2分析⽬的 (1)3前悬模型分析 (1)3.1模型简化 (1)3.2 前悬模型简介 (1)4前悬分析⼯况介绍 (2)4.1最⼤铅垂⼒⼯况（1.75倍静载） (2)4.2最⼤制动⼯况 (2)4.3最⼤侧向⼒⼯况 (2)5前悬分析结果 (2)6后悬分析模型 (6)6.1后悬分析模型简化 (6)6.2 后桥模型简介 (6)7后悬分析⼯况介绍 (6)7.1最⼤铅垂⼒⼯况（1.75倍静载） (7)7.2最⼤制动⼒⼯况 (7)7.3最⼤侧向⼒⼯况 (7)8后悬分析结果 (7)9 结论 (10)1 任务来源根据**车型设计开发协议书及相关输出要求，**车型要求对其前后悬架进⾏强度分析。
2 分析⽬的**的前后悬架多为借⽤，且**现在已经加重，需要对前后悬架在新设计的**上的强度进⾏计算，分析其强度条件是否满⾜。
3 前悬模型分析3.1模型简化**车前悬是麦弗逊式悬架，根据各部件之间的联接关系对模型进⾏相应的简化。
简化后的前悬模型由以下⼏个部件组成，分别是：左右减震器外筒、转向节、下摆臂、转向横拉杆，纵向推⼒杆，减震器安装⽀架等。
在ABAQUS中建⽴有限元仿真模型（见图1）。
图1 前悬运动学模型3.2 前悬模型简介由于前悬中的部分部件形状较为复杂，⽐如转向节、纵梁推⼒杆等，对于六⾯体分⽹有⼀定难度。
为保证项⽬进度，且⼜不失仿真结果的精确性，对这些部件采⽤了⽐较密集的四⾯体⽹格划分，且在ABAQUS中，赋予C3D10M⼆次四⾯体修正单元。
该类型单元可以⽤于接触等分析类型，且精度较⾼。
其他部件采⽤六⾯体分⽹，赋予C3D8I⾮协调六⾯体单元。
该类型单元同样具有较⾼的仿真精度，同时不存在沙漏现象。
各部件之间的联接关系按照实际情况，同时也参考了ADAMS中麦弗逊悬架各部件间的运动学关系。
4 前悬分析⼯况介绍初始条件：满载前轴载荷：785KG前轴簧下质量：56 KG簧上质量：729 KG轮胎滚动半径：286MM单侧轮胎接地点受⼒：3846.5N4.1最⼤铅垂⼒⼯况（1.75倍静载）最⼤铅垂⼒⼯况模拟在1.75倍的满载状态下前悬的受⼒情况，单侧转向节上的载荷如下：垂向⼒：6731.375N4.2最⼤制动⼯况最⼤制动⼯况模拟了车辆在摩擦系数为0.8的路⾯下的制动情况，且摩擦⼒完全充当制动⼒。
汽车悬挂系统结构原理图解系统结构, 汽车, 原理, 图解, 悬挂汽车悬挂系统结构原理图解教程什么是悬挂系统舒适性是轿车最重要的使用性能之一。
舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。
所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。
同时，汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。
因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。
汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。
汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。
它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。
保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。
悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。
由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。
一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。
弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。
弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。
减振器用来衰减由于弹性系统引起的振，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。
导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。
种类有单杆式或多连杆式的。
轿车底盘悬架摆臂结构设计对比
摆臂通常位于车轮与车身之间,是传递力,减弱振动传导,以及控制方向的涉及驾驶员的安全零部件.
图1 冲压板金摆臂
摆臂通常位于车轮与车身之间，是传递力，减弱振动传导，以及控制方向的涉及驾驶员的安全零部件。
本文介绍了市场上摆臂的常用结构设计，并对比分析了不同结构对工艺、质量和价格等的影响。
轿车底盘悬架大体分为前悬架和后悬架，前、后悬架都有摆臂连接车轮和车身，摆臂通常位于车轮与车身之间。
导向摆臂的作用是连接车轮和车架，传递力，减弱振动传导，以及控制方向，是涉及驾驶员的安全零部件。
悬架系统中有传递力的结构件，使车轮按照一定轨迹相对于车身运动。
结构件传递载荷，整个悬架系统承担汽车的操纵性能。
轿车摆臂的常用功能和结构设计
1. 满足传递载荷的要求，摆臂结构设计与工艺
现代轿车大都是采用独立式悬架系统，按其结构形式的不同，独立悬架系统又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式等。
横臂和纵臂，多连杆中就单个臂来说是二力杆结构，拥有两个连接点。
两个二力杆以一定角度装配在万向节上，连接点的连线构成三角形结构。
麦弗逊式前悬架下摆臂是典型的三点式摆臂，拥有三个连接点。
三个连接点的连线是稳定的三角形结构，可以承受多个方向的载荷。
二力杆摆臂结构简单，常根据各个公司不同的专业特长和加工方便确定结构设计。
例如，冲压板金结构（见图1），设计结构为无焊接的单片钢板，结构型腔多为“工”字形；板金焊接结构（见图2），设计结构为焊接钢板，结构型腔多为“口”字形；或采用局部加强板进行焊接加强危险位置；钢锻机加工结构，结构型腔为实心，外形多根据底盘布置要求调整轮廓；铝锻机加工结构（见图3），结构型腔为实心，外形要求与钢锻类似；钢管结构，结构简单，结构型腔为圆环形。
三点式摆臂结构复杂，常根据整车厂要求确定结构设计。
运动模拟分析中摆臂不能与其他零件干涉，并多数有最小距离要求。
例如，冲压板金结构多与板金焊接结构同时使用，传感器线束孔或稳定杆连接杆连接支架等，会改变摆臂的设计结构；结构型腔依然为“口”
字形，承受载荷时摆臂型腔封闭结构优于不封闭结构。
锻件机加工结构，结构型腔多为“工”字形，具有抗扭抗弯的传统特性；铸件机加工结构，外形和结构型腔根据铸造的特点，多有加强筋、减重孔；板金焊接与锻件的组合结构，由于整车底盘布置空间的要求，球接头集成于锻件中，锻件再与板金件连接；铸－锻铝机加工结构，提供优于锻件的材料利用率和生产率，同时拥有优于铸件的材料强度，这是工艺新技术的应用。
2. 减弱振动传导给车身，摆臂连接点的弹性元件结构设计
由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，因此，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，尤其在坏路面上高速行驶时，这种冲击力还引起驾驶员不舒适，为了缓和冲击，在悬架系统中安装有弹性元件，由刚性连接转化为弹性连接。
弹性元件受到冲击后，产生振动，持续的振动使驾驶员感到不舒适，所以悬架系统需要阻尼元件，使振动振幅迅速减小。
摆臂的结构设计中连接点是弹性元件连接和球关节连接。
弹性元件提供减振阻尼和少量转动和摆动自由度。
轿车中橡胶衬套作为弹性元件使用较多，液压衬套和十字铰链也有应用。
图2 板金焊接摆臂
橡胶衬套结构多为钢管外有橡胶，或钢管－橡胶－钢管的三明治结构。
内钢管要求耐压，有直径要求，两端常见防滑锯齿。
橡胶层根据不同刚度要求，调整材料配方和设计结构。
最外面的钢圈常有导入角要求，利于压装。
液压衬套结构复杂，是衬套类中工艺复杂附加值高的产品。
橡胶内有型腔，腔内有油。
型腔结构设计根据衬套性能要求进行。
如果漏油，则衬套损坏。
液压衬套可以提供更好的刚度曲线，影响整车驾驶性能。
十字铰链结构复杂，是橡胶与球铰链的复合零件。
它可以提供比衬套更好的耐久性能，摆动角度和旋转角度，特殊的刚度曲线，满足整车性能要求。
损坏的十字铰链在车辆运动时会产生噪声传入驾驶室。
3. 随车轮运动，摆臂连接点的摆动元件结构设计
路面不平，引起车轮相对于车身（车架）上下跳动，同时车轮运动，如转向、直行等，要求车轮的运动轨迹符合一定的要求。
摆臂与万向节多通过球铰链连接。
摆臂球铰链可以提供大于±18 °的摆动角度，可以提供360 °的旋转角度。
完全满足车轮跳动和转向要求。
并且球铰链满足整车2年或6万km，3年或8万km质保要求。
根据摆臂与球铰链（球接头）连接方式不同，可以分为螺栓或铆钉连接，球铰链带凸缘；压入过盈连接，球铰链不带凸缘；集成一体式，摆臂与球铰链集成一体。
单片板金结构和多片板金焊接结构，前两种连接应用较多；钢锻、铝锻和铸铁等后一种连接应用较多。
球铰链需要满足承受载荷条件下的耐磨性，由于比衬套更大的工作角度，更高的寿命要求。
所以要求球铰链设计成组合结构，包括摆动的良好润滑和对润滑系统的防尘防水。
图3 铝锻摆臂
摆臂设计对质量、价格的影响
1．质量因素：越轻越好
由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量（簧载质量）所决定的车身固有频率（亦称振动系统的自由振动频率），是影响汽车行驶平顺性的悬架系统重要性能指标之一。
人体习惯的垂直振动频率是步行时身体上下运动的频率，约为1～1.6Hz。
车身固有频率应当尽可能接近这一频率范围。
当悬架系统刚度一定时，簧载质量越小，则悬架垂直变形越小，而固有频率越高。
当垂直载荷一定时，悬架刚度越小，汽车固有频率越低，同时车轮上下跳动需要的空间越大。
在道路条件和车速相同时，非簧载质量越小，则悬架系统所受到的冲击载荷越小，非簧载质量包括车轮质量，万向节和导向臂质量等。
一般清况下，铝摆臂质量最轻，铸铁摆臂质量最大。
其他介于两者之间。
由于一套摆臂质量大都在10kg以下，所以，相对于质量在1000kg以上的整车，摆臂质量大小对油耗影响不大。
2．价格因素：取决于设计方案
要求越多，则成本越高。
摆臂结构强度和刚度满足要求的前提下，制造公差要求高低，制造工艺难易，材料种类和易获取程度，以及表面防腐蚀要求的高低等都直接影响价格。
例如，防腐蚀因素：电镀锌镀层，通过表面钝化等处理，可以做到144h左右；表面保护分为阴极电泳漆镀层，通过镀层厚度和处理手段调整，可以做到240h耐腐蚀；锌－铁或锌－镍镀层，可以达到500h以上的防腐蚀试验要求。
随着防腐蚀试验要求的增加，零件的成本也在增加。
通过摆臂设计结构方案对比，可以降低成本。
众所周知，不同的硬点布置，提供不同的行驶性能。
特别需要指出的是：相同的硬点布置以及不同的连接点设计，都可以提供不同的成本。
结构件与球接头的连接分为三种：通过标准件（螺栓螺母或铆钉）连接式、过盈配合连接式和集成为一体式。
过盈配合连接结构比标准件连接式结构，减少了零件种类，如螺栓螺母，铆钉等零件。
集成一体式比过盈配合连接式结构，减少了零件球铰链接头壳。
结构件与弹性元件的连接上有两种形式：前、后弹性元件轴向平行和轴向垂直。
不同方式决定了不同的装配工艺。
例如，衬套的压装方向同向且垂直于摆臂体，可以采用单工位双头压机，同时压装前、后两个衬套，省人、省设备、省时；衬套压装方向不一致（垂直），可以采用单工位双头压机，分先后压装衬套，省人、省设备；衬套设计从内侧压入时，就需要两个工位，两台压机，先后压装衬套。
