麦弗逊式悬架车轮外倾角偏差的分析_贾红伟
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摆臂连接转向节 摆臂连接副车架 图 4 影响前轮外倾角的各总成零部件
从 3D 数模上分别测量了相关硬点连线在 YZ 平 面上的投影尺寸， 按照图 2 和图 3 可以得到上述各零 部件的位置度公差（±T/2） 对外倾角的影响量为：
P=±arctan T/2 LZ
式中：P———外倾角偏差值，（′）； LZ— ——零件几何尺寸主销轴线在 YZ 平面内的投
前摆臂总成影响外倾角的尺寸为（311.7±0.5） mm，
投影在 YZ 平面后，其对外倾角的影响量（P 摆臂（ / ′））为：
P
摆臂=arctan
±0.5 2LZ
=2.76′
3.3 副车架总成
副车架对外倾角的影响主要体现在安装到车身的
4 个孔位和安装前摆臂的 4 个孔位上。
安装到车身上的 4 个孔位的位置度公差均为 Φ1 mm，
1 外倾角概念
根据 DIN 70000 标准规定， 外倾角是指车轮中心 平面和道路平面垂直线之间的夹角， 定义为由车前方 看轮胎中心线与垂直线所成的角度，向外为正，向内为 负，如图 1 所示。 其角度的不同能改变轮胎与地面的接 触点及施力点，直接影响轮胎的抓地力及磨耗状况，并 改变了车身质量在车轴上的受力分布， 避免轴承产生 - 32 -
麦弗逊式（McPherson）悬架系统与其他悬架系统 相比，具有结构简单紧凑、占用空间少以及车轮外倾 角与主销内倾角变化小的特点，易于保证整车性能要 求，近年来在轻型汽车、轿车尤其是前置前驱动轿车 上得到了广泛应用。 但是在现代汽车制造过程中，存 在多种影响因素导致外倾角变化， 使其偏离设计值。 因此， 分析悬架结构部件的设计尺寸和制造过程，对 影响外倾角的各个因素进行深入研究和探讨具有一 定的实际意义。
在已知硬点的点坐标（x，y，z）的基础上，基于空间 解析几何方法的汽车麦弗逊式悬架运动学分析理论， 车轮外倾角的计算公式[4-5]可以简化为：
γ=arctan（yБайду номын сангаас-yg） （zp-zg）
式中：yp— —— P 点 y 向坐标值，mm； zp— ——P 点 z 向坐标值，mm； γ— ——外倾角，（′）。
3 结语
1） 汽车维护与保养应加强对安全气囊的检查，注
意检查线路接头连接是否牢靠，以及插头是否腐蚀。 汽 车前部受损修复以及转向系检测维修时， 应注意安全 气囊系统相关部件与线路， 不使其发生接触不良或断 路等故障。
2） 安全气囊检修需要深刻理解其原理，会使用相 关检测设备和仪器，另外应重视维修资料，特别是目前 进口车品牌多，原厂维修资料几乎都是英文版本，需要 维修人员透彻地理解维修资料的具体内容， 不能忽视 任何技术上的细微差别。 总之，要想提高维修水平，就 需要不断学习，不断充实自己。
E
F
ED
F
A c 俯视图
Y X
Z
YA
X d 轴侧图
图 2 下摆臂各空间点示意图
Z
Y XN
B M
G
P
K
C
E
D
A F
H
图 3 麦弗逊悬架结构示意图
FOCUS 技术聚焦
由硬点设定上可以看出，A，B，D 点的相互位置决 定了轮胎上下跳过程中轮距的变化和外倾角的回正性[6]。 从外倾角计算公式得出，P 点和 G 点的位置是影响前 轮外倾角的主要因素。 其中 A，B，D，P，G 各点分别是下 摆臂、减振器及转向节等零件的安装连接点，而 B，E，F 点在汽车运动过程中是不会变化的， 因此分析影响因 素时， 需要考虑这些零件本身的制造质量以及连接装 配这些零件的对手件的质量， 同时还要考虑装配连接 时的装配误差。
中红色线段所示。
图 5 转向节与支柱式减振器连接处
4.3 摆臂连接到转向节
摆臂与转向节连接采用螺栓加紧方式固定， 摆臂
孔位尺寸为：Φ18-00.043 mm， 转向节摆臂连接孔尺寸为： Φ18.1++00..0073 mm，其位置度公差为 Φ0.2 mm，则摆臂与转
向节引起的偏差为±（±0.02±0.1）=±0.12 mm， 计算得出
P
副车架=±arctan
姨0.52+0.52 2LZ
=3.89′
3.4 白车身
悬架部分有 2 个总成是与白车身相连的， 一是副
车架，二是前减振器总成。
根据白车身总成的技术图纸， 其对副车架安装孔
关于 X 轴有左右对称度 1.0 mm 的要求，左右孔跨距尺
寸公差是±1 mm 的要求，根据对称度的定义，计算一边
综上，前轮外倾角就是在汽车横向平面内，车轮向 远离主销上部方向倾斜一个角度， 与之相关且影响其 变化的零件主要是减振器、转向节、下摆臂、副车架和 白车身。 因此，需要先分析计算上述各总成静态尺寸对 外倾角的影响， 再分析装配过程中产生的装配调整对 外倾角的影响 （主要是螺栓与各安装孔的配合间隙对 外倾角的影响），最后得出所有相关总成对整车外倾角 的影响。
2011（10）
FOC2U0S1技1 术年聚10焦月
设计·创新
麦弗逊式悬架车轮外倾角 偏差的分析
贾红伟 章骏 （上海汽车技术中心（南京））
摘要：为保证车轮外倾角在制造和装配过程中的设计误差满足设计公差要求，文章基于空间几何方法简化的外倾角计算 公式，以国内某车型为基础，从零件设计尺寸公差和总装装配过程出发，对麦弗逊式悬架形式的汽车制造过程中零部件 偏差与装配过程进行分析。 确定了各影响因素对外倾角的影响范围，为整车制造过程中控制外倾角偏差以及提高整车质 量提供了参考。 关键词：麦弗逊；外倾角；影响因素
影，mm； T— ——硬点位置度公差值，mm。
3.1 前减振器总成 前减振器弹簧总成对外倾角的影响主要是前螺旋
- 33 -
技术聚焦 FOCUS
弹簧的刚度公差引起的。 空载时弹簧的高度会有不同
的压缩变形，考虑此特殊情况，主机厂一般都会要求供
应商分组供货， 这样前减振器弹簧总成对外倾角的影
响可忽略。
3.2 前摆臂总成
上的孔位为 Φ11+00.1 mm，则前支柱由于装配引起的左右 偏移量为±0.55 mm， 计算得出该装配环节对外倾角的
影响量（P1（ / ′））为：
P1=arctan
±0.55 2LZ
=3.03′
但是因为前支柱外连接套本身是橡胶球座， 其上
方其实是个球铰连接， 此处装配引起的误差在整车着
地状态时会得到一定的补偿， 所以上述计算的结果还
该处装配环节对外倾角的影响量（P3（ / ′））为：
P3=arctan
±0.12 2LZ
=0.66′
4.4 摆臂装配到副车架
摆臂的螺栓为 M12 ， 而副车架上的连接孔为一个
垂直孔和一个水平孔， 则摆臂与副车架装配引起的左
右偏移量为±（0.5/2+0.5/2）/2=±0.25 mm, 计算得出该装
配环节对外倾角的影响量（P4（ / ′））为：
2第01110（期10）
Design-Innovation 和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化[2]，图 2 示出下 摆臂各空间点示意图，图 3 示出麦弗逊悬架结构示意图。
转向轴线 B
B
减振器轴线
C A
Z D
Y
减振器与主销 的轴线
C Z
E
A X
F 下摆臂
a 主视图
b 侧视图
下摆臂回转轴
下摆臂回转轴
孔的公差其偏离理论位置只能是±1 mm。 白车身总成
的技术图纸对安装左减振支柱的孔的位置度公差为
Φ1 mm，则其对外倾角的影响量（P 车身（ / ′））为：
P
车身=arctan
±0.5±0.1 2LZ
=3.3′
4 装配环节对外倾角的影响
4.1 前减振器装配到车身
理论上计算：前减振器上的螺栓为 M10，而白车身
3 零部件本身制造偏差对外倾角的影响
图 4 示出影响前轮外倾角的各总成零部件示意 图，该悬架结构设计为左右对称，且设计时关于外倾角 的组成环也基本为正态分布，因此，以左边为基础，对 零件的静态尺寸影响进行计算。
副车架连接车身
连接车身
减振器连 接转向节
设计人员在主销的几何尺寸确定以后，结合轮胎、 副车架及轮胎转角的几何约束确定悬架的设计硬点。 一般来说，首先定义主销上的 A 点（下球头销的中心）[3]； B 点为主销上控制点；AB 点连线即是主销轴线；E 点和 F 点分别为下摆臂的前后点；D 点是下摆臂旋转轴线和 通过 A 点与 YZ 平面的交点；G 点为车轮中心；K 点为 车轮轴线与减振器轴线的交点；P 点为车轮轴线与主 销轴线在后视图上的交点。
则转向节与减振器装配引起的左右偏移量为：±（0.1+
0.1+0.2+0.1/2+0.1/2）=±0.5 mm。 因此，计算得出该装配
环节对外倾角的影响量（P2（ / ′））为：
P2=arctan
±0.5 2LZ1
=12.27′
式中：LZ1— ——零件几何尺寸在 YZ 平面内投影，此处取
值 70 mm，为转向节与减振器连接孔直线投影，如图 5
P4=arctan
±0.25 2LZ
=1.37′
4.5 副车架装配到白车身
白车身上装配副车架的定位孔为 Φ25+-00..22 mm，副车
架的衬套孔为 Φ25+00.1 mm，则计算得出该装配环节对外
倾角的影响量（P5（ / ′））为：
（下转第 62 页）
使用·维修 USE·SERVICE
2011 年 10 月
异常磨损。 外倾角可用来抵消车身负荷后，悬挂系统机 件变形及活动面间隙所产生的角度变化。 同时也会影 响汽车的行进方向，如果左右轮的外倾角不相等，经常 会出现汽车行驶跑偏的问题。
