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扭簧设计1. 简介扭簧是一种常见的机械弹性元件，广泛应用于各种机械装置中。
它具有弹性变形能力，能够承受旋转或回转运动时的扭矩，常用于提供力矩或恢复力的作用。
本文将介绍扭簧的设计原理、计算方法和注意事项。
2. 设计原理扭簧的设计需要考虑以下几个关键因素：2.1 材料选择扭簧通常使用优质的弹簧钢材料，如65MN、60SI2MN等。
这些材料具有良好的弹性和硬度，能够确保扭簧的稳定性和耐久性。
2.2 弹性系数扭簧的弹性系数是一项重要的设计参数，用于描述扭簧的刚度。
弹性系数决定了扭簧所能承受的最大扭力和变形程度。
在设计过程中，需要合理选择弹性系数，使得扭簧在工作条件下能够满足所需的扭矩和回弹力。
2.3 螺旋方向扭簧的螺旋方向分为左旋和右旋，具体选择取决于应用需求。
在实际应用中，需要根据装置的运动方式和力矩要求来确定扭簧的螺旋方向，以确保扭簧可以提供所需的扭矩和回弹力。
3. 计算方法扭簧的设计计算需要考虑以下几个方面：3.1 扭矩计算根据应用需求和工作条件，可以通过扭矩计算公式来确定扭簧的设计参数。
一般情况下，扭矩计算公式为：T = K * φ * G式中，T表示扭矩，K表示弹簧的弹性系数，φ表示扭簧的角度变形，G表示扭簧的几何形状参数。
3.2 变形计算扭簧的变形计算需要考虑弹簧材料的弹性模量和几何参数。
一般情况下，变形计算公式为：φ = (T * L) / (G * d^4)式中，φ表示扭簧的角度变形，T表示扭矩，L表示扭簧的长度，G表示扭簧的剪切模量，d表示扭簧的直径。
3.3 弹性系数计算扭簧的弹性系数计算需要考虑弹簧材料的切变模量和几何参数。
一般情况下，弹性系数计算公式为：K = (G * d^4) / (8 * D^3 * n)式中，K表示弹性系数，G表示扭簧的剪切模量，d表示扭簧的直径，D表示扭簧的平均直径，n表示扭簧的总匝数。
4. 注意事项在扭簧设计过程中，需要注意以下几点：•根据应用需求选择合适的弹簧钢材料，确保扭簧的强度和耐久性；•合理选择扭簧的弹性系数，以满足所需的扭矩和回弹力；•在设计过程中考虑扭簧的螺旋方向，以适应装置的运动方式和力矩要求；•使用合适的计算方法，准确计算扭簧的扭矩、变形和弹性系数；•定期检查和维护扭簧，确保其正常工作。
N O T E S 说明A - Com-mon Notes常见的注意事项If not separately named, for vehicles with OE-lowered suspension, the dimension of lowering is reduced by the dimension of lowering carried out by manufacturer.If not separately named, vehicles with OE-lifted suspension (e.g. Offroad-Package, Crossover) are excluded from use of our products.除非单独说明，否则原装降低悬架的车辆，降低的高度根据制造商要求执行的而定。
除非单独说明，否则原装升高悬架 (比如越野套装, 跨界车)的车辆不可以使用我们的产品。
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（字母“K”在您的车辆登记证书或寻找在你的车的铭牌！）Please verify before fitting by means of the approval whether the delivered items (please see marking) are approved for your vehicle (please see area ofuse).You can find the current approval on www.eibach.deIn case of non-conformance the items must not be fitted – please refer to your dealer.在安装之前，请使用认证核实，交付的物品（请参见标记/料号/编号）是否适用于您的汽车（请查看使用位置），你可以在www.eibach.de找到关于当前TÜV的认证。
汽车钢板弹簧悬架设计1.弹簧选用汽车钢板弹簧主要由弹簧片组成，弹簧片之间通过铆钉连接。
在选用弹簧片时，需要根据车辆的重量和使用环境来确定合适的弹簧片数量和材料。
弹簧片的数量越多，弹簧刚度就越高，对于重负荷的车辆，需要选择刚度较高的弹簧片。
弹簧片的材料可以选择高强度钢板，以提高弹簧的寿命和可靠性。
2.弹簧布局汽车钢板弹簧的布局主要包括前后轴的弹簧组织和布置。
为了保证车辆的稳定性和悬挂的平衡性，前后轴的弹簧刚度需要相对均衡，可以根据车辆设计的重心位置和工况来确定各个轴的刚度比例。
同时，在弹簧的布置上，需要考虑到弹簧的有效作用长度，以及与减震器和车架的配合情况，确保弹簧在工作时能够正常运动。
3.减震器选用汽车钢板弹簧悬架中的减震器起到控制弹簧振动和提高行驶平稳性的作用。
减震器的选用需要根据车辆的重量和行驶条件来确定。
一般而言，重负荷的车辆需要选择刚度较高的减震器，而轻负荷的车辆可以选择较为柔软的减震器。
常见的减震器有液压减震器、气压减震器和双作用减震器等。
在实际应用中，需要根据车辆的需求和预算来选择合适的减震器。
4.悬挂系统调校在汽车钢板弹簧悬架的设计中，调校是一个关键的环节。
通过调整弹簧刚度、减震器阻尼、弹簧预紧力等参数，可以实现悬挂系统的理想性能。
悬挂系统的调校需要根据车辆的用途和乘客的需求来进行，例如，运载车辆和越野车辆需要更硬的悬挂系统来增加稳定性和通过性，而乘用车和豪华车则需要更柔软的悬挂系统来提高乘坐舒适性。
在进行悬挂系统的调校时，需要进行一系列的试验和数据分析，以确定最佳的参数组合。
物理试验和计算机仿真是常用的手段。
通过调整参数和验证，最终确定悬挂系统的设计。
总之，汽车钢板弹簧悬架设计需要考虑弹簧选用、弹簧布局、减震器选用和悬挂系统调校等方面。
通过合理的设计和调校，可以实现符合车辆需求和乘客舒适性要求的悬挂系统。
目录第1章绪论 (2)第2章悬架系统的结构与分析 (4)2.1悬架的功能和组成 (4)2.2汽车悬架的分类 (4)2.3悬架的设计要求 (4)2.4悬架主要参数 (5)2.4.1悬架的静挠度cf及刚度c (5)2.4.2悬架的动挠度df (6)2.4.3悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配 (6)2.4.4钢板弹簧结构............................................................................. . (7)第3章前后悬架系统的设计 (8)3.1前悬架系统设计 (8)3.1.1钢板弹簧的设计 (8)3.1.2.钢板弹簧的验算 (10)3.2后悬架系统设计 (13)3.2.1钢板弹簧的设计 (13)3.2.2钢板弹簧的验算 (15)第4章减振器设计 (19)4.1减振器分类 (19)4.2前后悬架减振器计算 (19)4.2.1相对阻尼系数和阻尼系数 (19)4.2.2最大卸荷力 (20)4.2.3工作缸直径 (21)第5章结论 (23)5.1钢板弹簧参数 (23)5.1.1前悬架参数 (23)5.1.2后悬架参数 (23)5.2双筒式减振器参数 (24)5.2.1前减震器参数 (24)5.2.2后减震器参数 (24)参考文献 (25)第1章绪论悬架是汽车的车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。
它的作用是弹性地连接车桥和车架，缓和行驶中车辆受到的冲击力。
保证货物完好和人员舒适，使汽车在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，纵向反力和侧向反力以及这些力所造成的力矩，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。
悬架是汽车中的一个重要组成部分，它把车架与车轮弹性地连接起来，关系到汽车的多种使用性能。
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。
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。
图1图2②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。
华晨汽车工程研究院钢板弹簧设计手册编制：马增辉审核：批准：底盘部门201X-XX-XX发布版本：V0前言本设计手册规定的XXXX产品的要求，和国家有关标准规定而制定。
本设计手册由汽车工程研究院XXXX负责起草；本设计手册由汽车工程研究院XXXX进行管理和解释；本设计手册主要起草人员：变更记录目录1.概述 (1)1.1定义 (1)1.2基本功能和原理 (1)1.3钢板弹簧的布置方案 (3)2.钢板弹簧材质 (4)3.钢板弹簧生产工艺 (4)4.钢板弹簧的参数设计 (4)4.1满载弧高fa (4)4.2钢板弹簧长度L的确定 (5)4.3钢板弹簧断面尺寸及片数的确定 (6)4.4钢板弹簧片数n (8)4.5钢板弹簧各片长度的确定 (8)4.6钢板弹簧刚度的验算 (9)4.7钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 (10)4.8钢板弹簧总成弧高的核算 (11)4.9钢板弹簧的强度验算 (12)5.钢板弹簧设计阶段潜在失效模式 (13)6钢板弹簧台架试验 (13)华晨汽车工程研究院钢板弹簧设计手册1.概述1.1定义钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件，它是由若干片等宽但不等长（厚度可以相等，也可以不相等）的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，作用是支撑车体，缓和由路面传来的振动和冲击载荷。
图1 钢板弹簧1.2基本功能和原理当钢板弹簧安装在汽车悬架中，所承受的垂直载荷为正向时，各弹簧片都受力变形，有向上拱弯的趋势。
这时，车桥和车架便相互靠近。
当车桥与车架互相远离时，钢板弹簧所受的正向垂直载荷和变形便逐渐减小，有时甚至会反向。
图2 钢板弹簧与车桥简图钢板弹簧第一片称为主片，其两端弯成卷耳，内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶金制成的衬套，以便使用弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳作销链连接。
钢板弹簧中部一般用U形螺栓固定在车桥上。
中心螺栓用以连接各弹簧片，并保证装配时各片的相对位置。
中心螺栓距两端卷耳的距离可以相等，（称为对称式钢板弹簧）；也可以不相等（称为非对称式钢板弹簧）。
前、后悬架均为不等长双横臂独立悬架整车空载质量 315kg满载质量 375kg前后轴荷比5：5整车簧下质量初估 120kg前悬架螺旋弹簧设计计算（1）根据总布置要求及悬架的具体结构形式求出需要的弹簧刚度C S1 ，设计载荷时弹簧的受力P i ，弹簧高度H i 及悬架在压缩行程极限位置是的弹簧高度H m由参考资料① 表13-3 汽车悬架的偏频及相对阻尼比 选钢制弹簧，参考轿车，得前悬架偏频 n 1=1.0Hz由参考资料①式（13-4） n 1=12π 1/1ms Cs 得 C S1=(2πn 1)2m S1=(2×3.14×1.0)2×63.75=2515N/m单侧悬架设计簧载质量m S1=375-1204=63.75kg P i =63.75×9.8=624.75NH i =300～400mmH m =150～250mm(2) 初步选择弹簧中径D m ,端部结构形式及所用的材料 参考微型轿车相关数据，由参考资料② 初选D m =150mm端部结构形状：弹簧端部圈面均与邻圈并紧且磨平的YI 型制造工艺包括： a)卷制 b)断面圈的精加工 c)热处理d) 工艺试验及强压处理材料：碳素弹簧钢 C级由参考资料②表16-2 弹簧材料及其许用应力按载荷性质Ⅱ类选择许用切应力 [τ］＝0.4σ B许用弯曲应力[σb]=0.5σ B由参考资料③查得此弹簧材料切变模量 G=7.88×104Mpa（3）参考相关标准确定台架试验时伸张及压缩极限位置相对于设计载荷位置的弹簧变形量f₁,f₂，并确定想达到的寿命nc（循环次数）f₁=25.4mmf₂=25.4mmnc=1×10³~1e+10Mpa（4）初选钢丝直径d=10mm由GB/T 4357-1989查得弹簧钢丝的拉伸强度极限σBσB=1320~1530MPa[τ]=1320×0.4MPa=528MPa[σb]=0.5σB=660MPa(5)由参考资料①式（13-80）解出i Cs=i Dm Gd ∙384 i= 圈6.11384=Cs Dm Gd由参考资料① 表13-10中的相应公式得：总圈数n=i+1.33=12.93圆整n=13弹簧完全并紧时的Hs=1.01d(n+1)=1.01×10×(14+1)=141.4mm（6）由Hs, Pi, Hi 及Cs 可求出弹簧在完全压紧是的载荷Ps ，台架试验伸张，压缩极限位置对应的载荷P1, P2 以及工作压缩极限位置的载荷Pm 分别为:Ps=Pi +Cs ₁ (Hi + Hs)P ₁=Pi-Cs ₁f ₁P ₂= Pi+Cs ₁f ₂Pm =Pi+ Cs ₁( Hi- Hm) Pi=8.9410375⨯-=624.75N Cs ₁=2515N/m由参考资料○2，表16-4 螺旋角d=arctan D P πα一般在5°～9°之间螺距P 41.2mm ～74.6mm考虑安装空间 取P=45mm弹簧自由高度 H 0=45×13=585mm最小工作高度Hn=Hs+δd i =141.4+0.30×10×11.6=176.2mm设计载荷时，弹簧的高度 Hi=585-249=336mm弹簧完全并紧时的高度Hs=141.4mm 空载时弹簧压下mm 190515.248.9)120315(=⨯⨯- 满载时弹簧压下mm 249515.248.9)120375(=⨯⨯-估算螺旋弹簧承受最大冲击载荷为满载设计静载荷的1.5倍（根据经验安全系数取值），此时弹簧压下374mm Hi=585-251575.624=336mm Hm=585-249*1.5=211mmf1=f2=25.4mmP ₁=624.75-2.515*25.4=516NP ₂=624.75-2.575*25.4=689NPm=624.75+2.151(336-211)=940N（7） 按弹簧指数C=Dm/d 及K ′的表达式，求的K ′K ′=15615.0415*4115*4615.04414+--=+--C C C =1.0946 运用参考资料① 式（13-81）求出载荷P ₁,P ₂,Ps 以及Pm 所对应的剪切应力max ,,2,1ττττsτ=2'8dPCK πMPa 2351=τMPa 2892=τ（8） 校核τmaxτmax=2'8d PmCK π=21014.30946.1159408⨯⨯⨯⨯=393.22Mpa τmax<[τ],满足要求(9)校核台驾试验条件下的寿命给定试验条件下的循环次数c n =13.01)808.1(e k Ke=)12(][48.1)12(74.0ττσττ---=)235289(66048.1)235289(74.0+-⨯-=0.08825 c n =1.2181010⨯ ，满足要求（10）稳定性校核λ=0H /Dm= 9.3150585= 相对变形量f/0H 必须如下临界值 (0.10=C ) （0H f cr )=0.811(1+20)(89.61λC -)=0.811(1+2)9.31(89.61-)=1.41后悬架螺旋弹簧设计计算（1）根据总布置要求及悬架的具体结构形式求出需要的弹簧刚度C S ₂ ，设计载荷时弹簧的受力P i ，弹簧高度H i 及悬架在压缩行程极限位置是的弹簧高度H m由参考资料① 表13-3 汽车悬架的偏频及相对阻尼比选钢制弹簧，参考轿车，得后悬架偏频 n ₂=1.2Hz由参考资料①式（13-4） n ₂=12π 2/2ms Cs 得 C S ₂=(2πn ₂)2m S ₂=(2×3.14×1.2)2×63.75=3621N/m单侧悬架设计簧载质量m S ₂=375-1204=63.75kg P i =63.75×9.8=624.75NH i =300～400mmH m =150～250mm(2) 初步选择弹簧中径D m ,端部结构形式及所用的材料 参考微型轿车相关数据，由参考资料② 初选D m =150mm端部结构形状：弹簧端部圈面均与邻圈并紧且磨平的YI 型 制造工艺包括： a)卷制 b)断面圈的精加工 c)热处理d) 工艺试验及强压处理材料：碳素弹簧钢 C 级由参考资料② 表16-2 弹簧材料及其许用应力按载荷性质Ⅱ类选择许用切应力 [τ］＝0.4σB 许用弯曲应力[σb ]=0.5σ B由参考资料③查得此弹簧材料切变模量 G=7.88×104Mpa（3）参考相关标准确定台架试验时伸张及压缩极限位置相对于设计载荷位置的弹簧变形量f ₁ ,f ₂，并确定想达到的寿命nc （循环次数）f ₁=25.4mmf ₂=25.4mmnc=1×10³~1e+6（4）初选钢丝直径d=10mm由GB/T 4357-1989查得弹簧钢丝的拉伸强度极限σB σB=1320~1530MPa[τ]=1320×0.4MPa=528MPa[σb]=0.5σB=660MPa(5)由参考资料①式（13-80）解出i Cs=Dmi Gd8 i=圈06.8384 CsDm Gd 由参考资料① 表13-10中的相应公式得：总圈数n=i+1.33=9.39圆整n=10弹簧完全并紧时的Hs=1.01d(n+1)=1.01×10×(14+1)=111.1mm（6）由Hs, Pi, Hi 及Cs 可求出弹簧在完全压紧是的载荷Ps ，台架试验伸张，压缩极限位置对应的载荷P1, P2 以及工作压缩极限位置的载荷Pm 分别为:Ps=Pi +Cs ₁ (Hi + Hs)P ₁=Pi-Cs ₁f ₁P ₂= Pi+Cs ₁f ₂Pm =Pi+ Cs ₁( Hi- Hm) Pi=8.9410375⨯-=624.75N Cs ₂=3621N/m由参考资料○2，表16-4 螺旋角d=arctan DP π α一般在5°～9°之间。
1 范围本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法3 符号、代号、术语及其定义GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件GB 13094-2017 客车结构安全要求QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
4 悬架系统设计对整车性能的影响悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。
01钢板弹簧悬架设计规范钢板弹簧悬架是一种常见的悬架系统，其设计需要遵循一定的规范和原则，以确保悬架系统的安全可靠性和性能。
以下是钢板弹簧悬架设计的一些规范和要点：1.选择合适的弹簧材料：钢板弹簧通常由高碳钢或合金钢制成。
弹簧材料的选择应考虑到悬架系统的工作条件，例如车辆类型、负荷要求和预计的工作寿命。
2.确定合适的弹簧载荷：弹簧的载荷决定了悬架系统的刚度和荷载能力。
根据车辆的类型和应用，需要计算并确定合适的弹簧载荷，以满足悬架系统的性能需求。
3.弹簧设计参数：弹簧设计参数包括弹簧线圈直径、线圈数、线径、自由长度和工作长度等。
这些参数的选择应根据悬架系统的要求、弹簧载荷和弹簧材料的特性来确定。
4.弹簧尺寸的计算：弹簧尺寸的计算需要考虑弹簧的工作负荷、变形和应力等因素。
通过计算这些参数，可以确定合适的弹簧尺寸，以满足悬架系统的性能要求。
5.弹簧末端设计：弹簧的末端设计决定了其与车辆其他部件的连接方式。
末端设计应考虑到弹簧的载荷传递和安装方式，确保弹簧在工作过程中的稳定性和可靠性。
6.弹簧预紧：弹簧在悬架系统中需要一定的预紧来保证其工作正常。
预紧的选择应根据悬架系统的工作条件、载荷要求和弹簧的特性来确定。
7.弹簧疲劳寿命评估：弹簧在长期使用过程中会产生疲劳，需要对其进行疲劳寿命评估。
通过使用合适的方法和标准，可以评估弹簧的疲劳寿命，以确保悬架系统的稳定性和安全性。
8.弹簧生产和质量控制：钢板弹簧的生产过程需要严格控制和检测，以确保其尺寸和性能的一致性。
在生产过程中，需要采用适当的工艺和设备来制造弹簧，并进行质量检查和测试，以保证其质量符合设计要求。
总之，钢板弹簧悬架设计的规范和原则涵盖了弹簧材料的选择、载荷计算、尺寸设计、末端设计、预紧、疲劳寿命评估和质量控制等方面。
设计者需要综合考虑悬架系统的需求和要求，制定合适的设计方案，并进行必要的验证和测试，以确保悬架系统在实际工作中的可靠性和性能。
设计手册悬架篇—扭杆弹簧独立悬架部份一、概述1、什么是独立悬架2、独立悬架的优缺点二、扭杆悬架1、扭杆悬架的典型结构2、扭杆悬架的特点3、扭杆悬架的刚度特性4、扭杆悬架的运动特性5、悬架与整车的关系三、扭杆悬架设计1、主要性能参数的确定2、悬架刚度（悬架刚度不同于扭杆刚度的概念）3、系统阻尼（系统阻尼不同于减振阻尼的概念）4、悬架设计计算5、扭杆的设计四、装调中的控制要素1、整车姿态的调整与控制2、前轮定位的调整与控制3、轮胎气压的调整与控制五、故障处理案例1、回正性差2、轮胎偏磨第一章概述独立悬架是相对于非独立悬架而言的，其特点是左、右两车轮之间各自“独立”地与车架或车身相联，构成断开式车桥，当单边车轮驶过凸起时，不会影响到另一侧车轮。
独立悬架由于其导向机构措综复杂，结构型式很多，但主流结构主要有：双横臂式，纵臂式，麦弗逊式、多连杆式等。
双横臂式独立悬架又细分为等长双横臂式和不等长双横臂式。
一般用于轿车的前、后悬架，轻型载货汽车的前悬架或要求高通过性的越野车的前、后悬架。
纵臂式独立悬架以平行于汽车行驶方向的纵臂承担导向和传力作用，常用于非驱动桥的后悬架。
麦弗逊式，其突出特点在于将导向机构与减振装置合到一起，将多个元零件集成在一个单元内。
不公简化了结构，减轻了质量，还节省了空间，较多应用于紧凑型轿车的前悬架。
与非独立悬架相比，独立悬架的诸多优点：1、非悬挂质量小，悬架所受到并传给车身的冲击载荷小，有利于提高汽车的行驶平顺性及轮胎接地性能；2、左右车轮的跳动没有直接的相互影响，可减少车身的倾斜和振动；3、占用横向空间小，便于发动机布置可以降低发动机的安装位置，从而降低汽车质心位置，有利于提高汽车行驶稳定性；4、易于实现驱动轮转向。
我公司目前所采用的前独立悬架均为不等长双横臂式扭杆悬架，如BJ1027A皮卡车型、BJ1032小卡车型和BJ6486轻客车型等。
第二章扭杆悬架扭杆式双横臂独立悬架，用扭杆作为弹性元件，简称为扭杆悬架。
2．1 扭杆悬架的典型结构2．1．1悬架的导向机构悬架的导向机构是一种四连杆机构，四连杆机构由上摆臂、下摆臂及主销构成。
图2-1为悬架系统结构简图，三角型DEF为悬架上摆臂，DE为上摆臂轴；三角型ABC为悬架下摆臂，AB为下摆臂轴；F为上球头销、C为下球头销FC构成转向桥的主销车轮跳动过程中，上摆臂、下摆臂各自绕它们的摆臂轴进行摆动。
M、N分别为转向梯型上的两点，M为转向梯型断开点，N为转向节臂与转向拉杆的连接点。
图2-1摆臂结构有两种：A形臂和一字臂，呈A字形或三角形的摆臂为A形臂；呈一字形的摆臂为一字臂。
上摆臂一般都是A形臂。
上下摆臂均为A形臂的称为双A形臂结构，四驱的车辆或四驱平台上的两驱车辆一般采用双A形臂，如：长丰猎豹、BJ2027皮卡；一般SUV车因考虑越野性能，其前悬架大多采用双A形臂，如：长城赛弗、五十铃竞技者、海拉克斯、华泰特拉卡等。
采用双A形臂的车辆不带推力杆。
另一种布置结构为：上摆臂是A形臂，下摆臂为一字臂。
两驱车辆一般采用该种结构。
如BJ1027皮卡、长城皮卡、田野皮卡等。
该种结构因下摆臂为一字臂必须设置推力杆。
2．1．2 上置扭杆与下置扭杆扭杆的安装型式主要有两种，一种为上置扭杆，一种为下置扭杆，见图2-2。
扭杆的上置与下置主要与整车及发动机布置有关，主要看它的布置空间。
采用上置扭杆的有：BJ6486轻客、长城赛弗、金杯海狮等；采用下置扭杆的有：BJ1027皮卡、长城皮卡、江铃皮卡、庆铃皮卡等。
图2-22．。
1。
3 双横臂轴的布置为了获得优良的性能，双横臂轴线在纵平面内和水平面内都有可能布置夹角，双横臂轴线在纵平面内形成的夹角为刹车点头角，在水平面内形成的夹角为斜置角。
图2-3列出了BJ1032、BJ0127、BJ6486的双横臂轴线的布置及其特点：图2-3图中M-M为上摆臂轴线，N-N为下摆臂轴线。
BJ1032采用的布置方式较为简单，双横臂轴线在纵平面内和水平面内均是平行的，该种布置方式在皮卡和SUV车上应用较多，如庆铃皮卡、猎豹SUV、BJ2027皮卡等。
该种布置方式较为简单，在车轮上下运动过程中后倾角变化不大，但抗点头效应较差。
BJ1027采用的布置方式是在纵平面内上摆臂轴线有个5°角，该角度与水平方向的下摆臂轴线上在纵平面内形成了一个刹车点头角，使车辆形成了一定的抗点头效应，使车辆在制动或加减速时显得比较柔和。
BJ1086采用的布置方式比较复杂，上下摆臂轴线不论在纵平面内还是在水平面内都有夹角。
该种布置不仅有一定的抗点头效应，还有一定的抗冲击性。
但在车轮上下运动过程中各种定位角度的变化较大。
具体采用哪种布置结构，要看车辆的性能要求，结合整车的布置以及悬架与车轮的运动特性而定。
2．2扭杆悬架的特点扭杆悬架的特点是车身高度可调。
车辆在设计时，要求有一个整车姿态。
对于扭杆悬架的车辆，为了保证正确的整车姿态，必须进行车身高度调整，即空车高度。
其方法是调整扭杆，使前悬架高度达到一个规定值。
空车高度调整必须在前轮定位调整之前进行，由于车辆在装配以后，前桥、悬架及球销中的各种间隙还没有完全消除，整车姿态仍然处于不稳定状态，这时调出来的前轮定位参数则是不准确的。
所以装车以后一般是先进行一段路程的颠波，然后再将车身用力的晃动几下，调准空车高度后方可进行前轮定位调整。
2．3 扭杆悬架的刚度特性扭杆悬架的刚度特性是悬架刚度为非线性的。
扭杆刚度不等于悬架刚度。
扭杆刚度为线性的，悬架刚度为非线性的。
扭杆刚度取决于扭杆的结构尺寸，而悬架刚度由于其导向机构的缘固而变得较为复杂，悬架刚度指的是车轮的垂向位移与车轮所受的反力之间的关系曲线，由于车轮的垂向位移与扭杆的扭角不呈线性关系，故悬架刚度为非线性的。
如果扭杆刚度为Ct，则悬架刚度为：C = dZds t= Md2θds2t+ Ct (dθds t)2式中: Z——作用在车轮上的垂直反力ds t——车轮在Z作用下的微量垂直位移dθ——扭杆在M作用下的微量转角Ct——扭杆刚度M——作用在扭杆上的扭矩对于双横臂独立悬架其悬架刚度计算比较复杂，现已有计算软件，这里不再熬述。
2．4 扭杆悬架的运动特性由于扭杆悬架的导向机构为四连杆机构，所以，在运动过程中，前轮定位的参数值是变化的。
如何使前轮参数的变化值在合理范围内，以确保车辆性能，这就要看四连杆机构的如何设计。
分析案例1：BJ1032独立悬架设计。
按整车设计要求，选用小东风悬架，看前轮参数值的变化。
已知条件：（参照图2-1）车轮外倾α0°10′主销内倾β9°20′主销后倾γ0°25′下横臂与水平线夹角θ13°15′上横臂长度AD=220 mm下横臂长度BC=363 mm主销长度DC=250 mm主销上段长度DP=149悬架安装点坐标：下摆臂摆动轴线上B点Bx: 50.000 By: 257.000 Bz: -194.000下摆臂摆动轴线上A点Ax: -50.000 Ay: 257.000 Az: -194.000上摆臂摆动轴线上E点Ex: 109.500 Ey: 363.000 Ez: 46.000 上摆臂摆动轴线上D点Dx: -118.500 Dy: 363.000 Dz: 46.000 转向梯形断开点M(mm) Mx: 145.000 My: 260.000 Mz: -182.000悬架平衡位置转向节下球销中心C0(mm) C0x: 0.000 C0y: 611.500 C0z: -276.800悬架平衡位置转向节上球销中心F0(mm) F0x: 4.500 F0y: 571.500 F0z: -30.000 转向梯形断开点M到转向节臂球销中心N的距离MN(mm) MN: 349.000转向节下球销中心C转向节上球销中心F的距离FC(mm) FC: 250.000转向节下球销中心C到转向节臂球销中心N的距离CN(mm) CN: 173.000转向节上球销中心F到转向节臂球销中心N的距离FN(mm) FN: 217.000转向节臂球销中心N到轮胎中心G的距离NG(mm) NG: 173.000主销轴线与转向节轴线交点P到轮胎中心G的距离PG(mm) PG: 105.000P点到转向节上.下球销中心F和C的距离之比FP/CP(定值) FP_PC: 1.463转向节下球销中心C到轮胎中心G的距离CG(mm) CG: 133.000车轮半径R(mm) R: 325.000用软件计算结果（见表2-1）：前束及1/2轮距变化不太理想，其他前轮参数值的变化可以满足要求。
悬架是以已确定的状态为平衡位置进行运动的。
悬架的运动还应考虑缓冲块的合理设置。
分析示例2：BJ1027A皮卡前悬架的运动图2-4为皮卡前悬架空载时的运动图，从图2-5中看出：空载时，上横臂与水平线夹角为0.56°下横臂与水平线夹角为0.21°，上横臂与上缓冲块间隙22 mm,下横臂与下缓冲块间隙16 mm,该状态为悬架在空载时的平衡位置，那么在空载状态下，悬架将以此为平衡位置上下摆动，当车轮上跳42mm时下横臂与下缓冲块接触,车轮回弹56.5mm时上横臂与上缓冲块接触。
满载时,由于轴荷增加,车身高度下降, 悬架的状态发生变化, 平衡位置也随之改变。
对于汽卡柴卡两种机型，满载轴荷不一样，相差90 kg ，车身高度下沉量不一样,因而，平衡位置也略有不同。
表2-2列出了配装两种机型，491机和BJ493Q2机的悬架状态：图2-4表2-2从表2-2中看出：两种机型在满载时,由于车身高度下沉量不一样，与缓冲块接触情况也有所不同，对于汽卡，满载时，车轮上跳 27mm 时，撞击下缓冲块；对于柴卡，满载时，车轮上跳 25mm 时，撞击下缓冲块，相差不大，在车轮上跳 40mm 时，两种机型压缩缓冲块约在10 mm 左右，不到缓冲块压缩量的1/3，符合悬架的运动要求。
相比之下，柴卡撞击缓冲块的机会较汽卡略多。
综上所述，正确的空车高度，可以得到理想的悬架状态，从而保证悬架的运动精度，使车辆有一个比较理想的行驶性能。
轴荷不同，悬架的平衡位置不同，悬架的运动将存在一些差异。
对于不同的车型，可以通过扭杆调整量，使悬架满足不同状态的性能要求。
当然，如果轴荷发生了较大变化，对性能造成较大影响时，则应考虑缓冲块的重新设置或悬架高度的控制尺寸。
2． 5 悬架与整车的动态关系悬架与整车有着密切的联系，悬架状态决定了整车姿态。
车辆是运动的，悬架也是运动的，因而整车姿态是动态的。
在悬架与整车的动态关系中，一个关键要素就是空车高度，空车高度决定了悬架状态，同时也保证了整车姿态，正确的空车高度保证了前轮定位的准确性，保证了了悬架的性能。
2． 5．1空车高度的定义对于扭杆式双横臂独立悬架的车型，在前轮定位调整之前，要进行车身高度调整，以达到整车姿态的设计要求一般是在空车状态下进行车身高度调整，也可称为空车高度。
