0605、06、07第六章 悬架设计第5节导向机构设计第6节减振器第7节悬架的结构元件

第五节 独立悬架导向机构设计一、设计要求1.对前轮独立悬架导向机构的要求是：1)悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过，轮距变化大会引起轮胎早期磨损。2)悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应产生纵向加速度。3)汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在侧向加速度作用下，车身侧倾角不大于6º～7º，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。4)汽车制动时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后仰作用。1第五节 独立悬架导向机构设计

一、设计要求2.对后轮独立悬架导向机构的要求是：1)悬架上的载荷变化时，轮距无显著变化。2)汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小，并使车轮与车身的倾斜反向，以减小过多转向效应。此外，导向机构还应有足够强度，并可靠地传递除垂直力以外的各种力和力矩。目前，汽车上广泛采用上、下臂不等长的双横臂式独立悬架(主要用于前悬架)和滑柱摆臂(麦弗逊)式独立悬架。下面以这两种悬架为例，分别讨论独立悬架导向机构参数的选择方法，分析导向机构参数对前轮定位参数和轮距的影响。2

二、导向机构的布置参数1.侧倾中心

在侧向力的作用下，车身通过左右车轮中心的横向平面内，发生侧倾时相对于地面的瞬时摆动中心。希望侧倾中心接近车质心的位置，不希望太高，太高则侧滑大，轮距变化大，磨损快。

（1）双横臂式独立悬架的侧倾中心：第五节 独立悬架导向机构设计3第五节 独立悬架导向机构设计二、导向机构的布置参数1.侧倾中心（2）麦弗逊式独立悬架的侧倾中心

：4第五节 独立悬架导向机构设计

二、导向机构的布置参数2.侧倾轴线在独立悬架中，前后侧倾中心连线称为侧倾轴线。侧倾轴线应大致与地面平行，且尽可能离地面高些。平行是为了使得在曲线行驶时前、后轴上的轮荷变化接近相等，从而保证中性转向特性；而尽可能高则是为了使车身的侧倾限制在允许范围内。5第五节 独立悬架导向机构设计二、导向机构的布置参数3.纵倾中心（1）双横臂式独立悬架的纵倾中心（2）麦弗逊式独立悬架的纵倾中心6第五节 独立悬架导向机构设计二、导向机构的布置参数4.抗制动纵倾性(抗制动前俯角)抗制动纵倾性使得制动过程中汽车车头的下沉量及车尾的抬高量减小。只有当前、后悬架的纵倾中心位于两根车桥(轴)之间时，这一性能方可实现，如图6-42所示。7第五节 独立悬架导向机构设计二、导向机构的布置参数5.抗驱动纵倾性(抗驱动后仰角)抗驱动纵倾性可减小后轮驱动汽车车尾的下沉量或前轮驱动汽车车头的抬高量。与抗制动纵倾性不同的是，只有当汽车为单桥驱动时，该性能才起作用。对于独立悬架而言，是纵倾中心位置高于驱动桥车轮中心，这一性能方可实现。6．悬架摆臂的定位角独立悬架中的摆臂铰链轴大多为空间倾斜布置。为了描述方便，将摆臂空间定位角定义为：摆臂的水平斜置角α，悬架抗前俯角β，悬架斜置初始角θ，如图6-43所示。8第五节 独立悬架导向机构设计三、双横臂式独立悬架导向机构设计1.纵向平面内上、下横臂轴的布置方案为了提高汽车的制动稳定性和舒适性，一般希望主销后倾角的变化规律为：在悬架弹簧压缩时后倾角增大；在弹簧拉伸时后倾角减小，用以造成制动时因主销后倾角变大而在控制臂支架上产生防止制动前俯的力矩。9第五节 独立悬架导向机构设计三、双横臂式独立悬架导向机构设计2.横向平面内上、下横臂的布置方案比较图6-45a、b、c三图可以清楚地看到，上、下横臂布置不同，所得侧倾中心位置也不同，这样就可根据对侧倾中心位置的要求来设计上、下横臂在横向平面内的布置方案。图6-45上、下横臂在横向平面内的布置方案10第五节 独立悬架导向机构设计三、双横臂式独立悬架导向机构设计3.水平面内上、下横臂轴的布置方案下横臂轴M—M和上横臂轴N—N与纵轴线的夹角，分别用α1和α2来表示，称为导向机构上、下横臂轴的水平斜置角。一般规定，轴线前端远离汽车纵轴线的夹角为正，反之为负，与汽车纵轴线平行者，夹角为零。图6-46水平面内上、下横臂轴的布置方案11第五节 独立悬架导向机构设计三、双横臂式独立悬架导向机构设计4.上、下横臂长度的确定双横臂式悬架的上、下臂长度对车轮上、下跳动时前轮的定位参数影响很大。现代轿车所用的双横臂式前悬架，一般设计成上横臂短、下横臂长。这一方面是考虑到布置发动机方便，另一方面也是为了得到理想的悬架运动特性。图6-48上、下横臂长度之比改变时的悬架运动特性

12第五节 独立悬架导向机构设计四、麦弗逊式独立悬架导向机构设计1.导向机构受力分析13第五节 独立悬架导向机构设计四、麦弗逊式独立悬架导向机构设计1.导向机构受力分析由式(6-35)可知，为了减小力F3，要求尺寸c+b越大越好，或者减小尺寸a。增大尺寸c+b使悬架占用空间增加，在布置上有困难。若采用增加减振器轴线倾斜度的方法，可达到减小尺寸a的目的，但也存在布置困难的问题。为此，在保持减振器轴线不变的条件下，常将图中的G点外伸至车轮内部，既可以达到缩短尺寸a的目的，又可获得较小的甚至是负的主销偏移距，提高制动稳定性。移动G点后的主销轴线不再与减振器轴线重合。有时为了发挥弹簧反力减小横向力的作用，还将弹簧下端布置得尽量靠近车轮，从而造成弹簧轴线及减振器轴线成一角度。这就是麦弗逊式悬架中，主销轴线、滑柱轴线和弹簧轴线不共线的主要原因。

14第五节 独立悬架导向机构设计四、麦弗逊式独立悬架导向机构设计2.摆臂轴线布置方式的选择15第五节 独立悬架导向机构设计四、麦弗逊式独立悬架导向机构设计3.摆臂长度的确定图6-51麦弗逊式悬架运动特性

16第六节 减振器一、分类悬架中用得最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时，减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力，将振动能量转变为热能，并散发到周围空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称之为单向作用式减振器，反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。根据结构形式不同，减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10～20MPa)条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为～5MPa，但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。

筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点，在轿车上得到越来越多的应用。17第六节 减振器二、相对阻尼系数ψ

减振器在卸荷阀打开前，减振器中的阻力F与减振器振动速度v之间有如下关系:F=δvδ为减振器阻尼系数。

减振器的阻尼作用在不同的刚度c和不同的簧上质量ms的悬架相匹配时，会产生不同的阻尼效果，用相对阻尼系数ψ来评定振动衰减的快慢程度。18第六节 减振器二、相对阻尼系数ψ 阻力与减振器振动速度关系 通常情况下，压缩行程的相对阻尼系数ψY小于伸张行程的ψS19双横臂垂直：斜置α角：单横臂斜置：第六节 减振器根据不同的布置形式计算：理论上有：三、减振器阻尼系数的确定因且20第七节 悬架的结构元件一、控制臂和推力杆二、接头三、钢板弹簧叶片端部的形状与卷耳图6-53减振器安装位置21练习题6-1设计悬架和设计独立悬架导向机构时，各应当满足哪些基本要求?6-2汽车悬架分非独立悬架和独立悬架两类，独立悬架又分为几种形式?它们各自有何优缺点?6-3影响选取钢板弹簧长度、片厚、片宽以及片数的因素有哪些?6-4什么是轴转向效应?为什么后悬架采用钢板弹簧结构时，要求钢板弹簧的前铰接点比后铰接点要低些?6-5解释为什么设计麦弗逊式悬架时，它的主销轴线、滑柱轴线和弹簧轴线三条线不在一条线上?22面试复习提纲