独立悬架结构分析及定位参数对整车性能的影响

1、 一一 汽车悬架系统总述汽车悬架系统总述 二二 独立悬架分类独立悬架分类 麦克弗逊式独立悬架结构特点麦克弗逊式独立悬架结构特点 四四 转向轮定位及其对整车性能的影响转向轮定位及其对整车性能的影响 一、汽车悬架系统总述一、汽车悬架系统总述 1.1.悬架系统概述悬架系统概述 1）定义： 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。 2）作用： (1)缓和、抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，保证车辆行驶平顺性； (2)迅速衰减车身和车桥（或车轮）的振动； (3)传递作用在车轮和车架（或车身）之间的各种力（驱动力、制动力、横向力、 力矩和反作用力矩）； (4)保证汽车行驶

2、稳定性。 3）系统组成及其各自功用： 一般汽车的悬架系统主要由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。 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。主 要包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等种类。 减振器：用来衰减由于弹性系统引起的振动。主要有筒式减振器，阻力可调式新式 减振器，充气式减振器等。 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。可分为单杆式或多连杆式的。 悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬挂系统既要满 足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的

3、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。 2.2.悬架的分类悬架的分类 按控制形式不同可分为：被动式悬架和主动式悬架。 目前多数汽车上都采用被动悬架。该类悬架装置的汽车姿态（状态）只能被动地 取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。 自20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用，但目前还在进一步研究 和开发中。所谓主动悬架就是其可以能动地控制垂直振动和车身姿态

4、，并能根据路面 和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。 根据汽车导向机构不同悬架种类又可分为：独立悬架（半独立悬架）、非 独立悬架。 a.非独立悬架 b. 独立悬架 非独立悬架独立悬架 优 点 1 1、结构简单、性能可靠、成本低、维修保养方便、结构简单、性能可靠、成本低、维修保养方便 优 点 1 1、非簧载质量小，有利用行驶平顺性。同时，、非簧载质量小，有利用行驶平顺性。同时， 车轮接地性好，有利于操纵稳定性车轮接地性好，有利于操纵稳定性 2 2、车轮上下跳动时，引起的前轮定位参数变化小，、车轮上下跳动时，引起的前轮定位参数变化小， 轮胎磨损小轮胎磨损小 2 2、当用于车轮转向时，左右前轮由于不在

5、同一、当用于车轮转向时，左右前轮由于不在同一 根轴上，通过合理布置，可使悬架与转向杆系运根轴上，通过合理布置，可使悬架与转向杆系运 动干涉减小，同时不易产生跳摆动干涉减小，同时不易产生跳摆 缺 点 1 1、非簧载质量大、降低了平顺性、非簧载质量大、降低了平顺性。同时车轮接地同时车轮接地 性变差，影响高速时的操纵稳定性性变差，影响高速时的操纵稳定性 3 3、同用较软的弹簧，改善汽车平顺性、同用较软的弹簧，改善汽车平顺性 2 2、弹簧难以设计得较软、弹簧难以设计得较软 4 4、有效弹簧距等于轮距，有利于提高横向角刚、有效弹簧距等于轮距，有利于提高横向角刚 度，减小侧倾度，减小侧倾 3 3、用于前轮

6、时，由于车轴的上、下跳动和车轮陀、用于前轮时，由于车轴的上、下跳动和车轮陀 螺效应的影响，易产生跳摆螺效应的影响，易产生跳摆 5 5、 在不平路面行驶时，容易获得较大的动行程，在不平路面行驶时，容易获得较大的动行程， 减少悬架减少悬架 “ “击穿击穿” ” 的几率的几率 4 4、左右钢板弹簧托距较小，悬架的侧倾刚度受限，、左右钢板弹簧托距较小，悬架的侧倾刚度受限， 侧倾稳定性不好侧倾稳定性不好 6 6、由于没有车轴，能够降低发动机和驾驶室高、由于没有车轴，能够降低发动机和驾驶室高 度，降低了质心高度度，降低了质心高度 5 5、悬架结构和转向结构的连接方式，制动时易产、悬架结构和转向结构的连接方

7、式，制动时易产 生跑偏现象生跑偏现象 缺 点 1 1、结构复杂，制造成本高、结构复杂，制造成本高 2 2、一般情况下，车轮上下跳动时，因为车轮的、一般情况下，车轮上下跳动时，因为车轮的 外倾角和轮距变化较大，轮胎磨损较大外倾角和轮距变化较大，轮胎磨损较大 3.3.独立悬挂与非独立悬挂的优缺点分析独立悬挂与非独立悬挂的优缺点分析 二、独立悬架分类二、独立悬架分类 1.1.麦弗逊式悬挂麦弗逊式悬挂 2.2.拖拽臂式半独立悬挂（扭力梁式、纵向拖拽臂、纵向横臂式）拖拽臂式半独立悬挂（扭力梁式、纵向拖拽臂、纵向横臂式） 3.3.横臂式独立悬挂（单横臂式、双横臂式横臂式独立悬挂（单横臂式、双横臂式不等同，

8、但基本一致不等同，但基本一致双叉臂式）双叉臂式） 4.4.纵臂式独立悬挂（单纵臂、双纵臂）纵臂式独立悬挂（单纵臂、双纵臂） 5.5.多连杆式独立悬挂多连杆式独立悬挂 6.6.烛式独立悬挂烛式独立悬挂 7.7.斜置单臂式独立悬挂斜置单臂式独立悬挂 8.8.电子空气悬挂电子空气悬挂 9.9.电磁悬挂电磁悬挂 10.10.液压式可调悬挂液压式可调悬挂 三、麦克弗逊式独立悬架结构特点三、麦克弗逊式独立悬架结构特点 麦弗逊式悬挂麦弗逊式悬挂滑柱摆臂式独立悬挂或支柱式独立悬挂滑柱摆臂式独立悬挂或支柱式独立悬挂 1.麦弗逊悬挂起源麦弗逊悬挂起源 关于麦弗逊悬架，车坛历史上还有这么一段记载。麦弗逊（Mcphe

9、rson）是美 国伊利诺斯州人，1891年生。大学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机，并 于1924年加入了通用汽车公司的工程中心。30年代，通用的雪佛兰分部想设计一 种真正的小型汽车，总设计师就是麦弗逊。他对设计小型轿车非常感兴趣，目标 是将这种四座轿车的质量控制在0.9吨以内，轴距控制在2.74米以内，设计的关键 是悬架。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式，创造性地将减振 器和螺旋弹簧组合在一起，装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简单，占 用空间小，而且操纵性很好。后来，麦弗逊跳槽到福特，1950年福特在英国的子 公司生产的两款车，是世界上首次使用麦弗逊悬架的商品车。麦弗

10、逊悬架由于构 造简单，性能优越的缘故，被行家誉为经典的设计。 2.2.代表车型：代表车型：驭菱、帕萨特、世嘉、迈腾、凯美瑞、保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、 夏利、富康 3.3.优点：优点：结构简单、紧凑，由于取消了上横臂的设计，为发动机和转向系统的布置 提供了方便，减小了发动机的空间，提供了更大的驾乘空间，在发动机前置的车型 中尤其具有优势。过弯时可以自适应路面有不错的舒适性。 4.缺点：缺点：由于直筒式构造，对左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗刹车点头作用较差， 刚度与稳定性较差，过弯时侧倾明显。由于质量较轻，麦克弗逊式悬架的响应速度 很快，车轮的主销可以摆动，外倾角度可以调整，这样在车辆转弯时

11、，轮胎的接地 面积可以达到最大化。但简单的结构也使得悬架刚性较弱，稳定受到影响，转弯时 侧倾会略微明显。 5.5.麦弗逊式悬挂结构图麦弗逊式悬挂结构图 麦弗逊式悬挂是目前应用 非常广的轿车前悬挂之一，主 要由螺旋弹簧、减震器、三角 形下摆臂组成。 6.6.结构特点结构特点 麦弗逊是结构最简单的，也是制造成本最低用途最广的。虽然麦弗逊式悬挂系统 并不是技术含量最高的悬挂系统结构，但它仍是一种经久耐用的独立悬挂系统，具有 很强的道路适应能力。它主要用在大多数中小型车的前桥上。它以简单独霸天下。 麦弗逊式悬挂系统的车轮也是沿着主销滑动的悬挂系统，但与烛式悬挂系统不完 全相同，它的主销是可以摆动的，麦

12、弗逊式悬挂系统是摆臂式与烛式悬挂系统的结合。 与双横臂式悬挂系统相比。 为了提高轿车的舒适性，现代轿车悬架的垂直刚度值设计得较低，用通俗话来讲 就是很“软”，这样虽然乘坐舒适了，但轿车在转弯时，由于离心力的作用会产生较 大的车身倾斜角，直接影响到操纵的稳定性。为了改善这一状态，许多轿车的前后悬 架增添横向稳定杆，当车身倾斜时，两侧悬架变形不等，横向稳定杆就会起到类似杠 杆作用，使左右两边的弹簧变形接近一致，以减少车身的倾斜和振动，提高轿车行驶 的稳定性。 7.目前主流车型麦弗逊悬挂应用目前主流车型麦弗逊悬挂应用 四、转向轮定位及其对整车性能的影响四、转向轮定位及其对整车性能的影响 1、转向轮定

13、位参数种类及作用、转向轮定位参数种类及作用 有主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角、前轮前束； 作用： 主销后倾角：使前轮转向自动回正； 主销内倾角：使车轮转向轻便，转向轮自动回正； 车轮外倾角：防止轮胎内倾，与拱形路面相适应，转向轻便。缺点是同时造 成了轮边磨损。 前轮前束：减轻和消除了由于车轮外倾而产生的不良后果。 主销后倾角示意图 主销内倾角、车轮外倾角示意图 前束示意图 独立悬挂前轮定位参数 参数标准备注 前轮外倾角0.8545左右外倾角不超过0.5 主销内倾角13.39 主销后倾角2.421 前束04mm左右前束不超过2mm 2、独悬驭菱前轮定位参数值、独悬驭菱前轮定位参数值 从驭菱前

14、悬结构知，前轮外倾角、主销内倾角及主销后倾角三个参数 为前悬结构所定，无需调整，只有前束值车辆出厂前必须100%调整。 2、前轮定位参数对整车性能的影响、前轮定位参数对整车性能的影响 （1）轮胎磨损 前轮定位任何一个参数不符合要求，都会导致轮胎的不正常磨损，尤其 前轮外倾角和前轮前束两参数不正确时，对轮胎的影响更为严重。 前轮外倾角是为了防止在负荷作用下悬挂变形可能引起车轮内倾而设置 的，目的是使轮胎磨损均匀。如果前轮外倾角不正确就会加速轮胎磨损，当 前轮外倾角过大时，轮胎外侧磨损严重；过小时内测胎肩加速磨损。当两前 轮的外倾角不相等时，会引起前轮向外倾较大的一边拖曳，产生前轮摇摆， 从而加剧轮胎的磨损。 前轮前束的作用主要是消除前轮外倾带来的不良后果，以保证前轮正直 滚动，提高操纵稳定性，减小轮胎与地面的拖磨现象。前束如果不正确就会 使前轮边滚边磨，前束过大时，胎面发生外侧向内测的横向磨损，胎面外侧 磨损严重，内测花纹沟起毛；前束过小时，情况整好相反。前束值不正确对 轮胎磨损的共同特点是胎面磨的很平，磨损速度很快。 主销后倾角和主销内倾角的作用都是保证汽车稳定直线行驶，并使转向 轻便，减小轮胎磨损。如果主销后倾角和主销内倾角过大或过小，都会使前 轮产生摇摆和振动，使冲击符合增大，加剧轮胎磨损。 （2）行驶稳定性和操纵的轻便性变差 主销后倾角