底盘各系统布置二

底盘系统布置（二）

赖赣明2023/9/28底盘总体概示2023/9/28四、底盘系统布置2023/9/281，悬架系统布置：(1)布置形式麦弗逊式前悬架；

双横臂式（螺旋弹簧、扭杆弹簧）;钢板弹簧（非独立）;空气弹簧（非独立）;

2023/9/28（2）悬架系统零部件的作用：

组成：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。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。

2023/9/28四、底盘系统布置（3）悬架系统的布置要素：在某一标杆车型悬架平台基础上,满足悬架设计初步定位参数,以便得到设计硬点、悬架主要设计定位参数。在满足悬架设计基本要求情况下先初步布置悬架布置设计,为精确悬架设计及车身等零部件设计提供依据和硬点可初定待悬架详细设计时,优化最后结果。一般轿车按照空载,半载和满载三种工况分别进行优化。满足整车姿态、整车尺寸、接近角、离去角、最小离地间隙等方面的要求保证汽车有良好的行驶平顺性。（前后偏频的匹配）具有合适的衰减振动能力。（合理的阻尼）保证汽车具有良好的操纵稳定性。（具有一定的不足转向特性、避免四轮定位参数变化过大、避免车轮摆振、保证车身稳定）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适。可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。悬架运动各杆系部件不得有干涉，包含转向运动状态及驱动轴等情况。且应留有足够的间隙；悬架运动同时要考虑轮胎包络空间，寒冷地区要考虑防滑链装配；应考虑维护的方便性和操作空间；

2023/9/28四、底盘系统布置（4）各种悬架系统的特点：

2023/9/28悬架形式及特点双横臂式单纵臂式单斜臂式麦弗逊式扭转梁随动臂式侧倾中心高比较低比较低居单横臂和单纵臂之间比较高比较低车轮定位参数的变化车轮外倾角与主销内倾角均有变化主销后倾角变化大有变化变化小左、右轮同时跳动时不变轮距变化小，轮胎磨损速度慢不变变化不大变化较小不变悬架侧倾角刚度较小，需用横向稳定器较小，需用横向稳定器居单横臂式和单纵臂式之间较小，需要横向稳定杆具备横向稳定功能横向刚度横向刚度大横向刚度小横向刚度较小横向刚度大占用空间尺寸占用较多几乎不占用高度空间占用中部的空间小，但暂居高度其它结构复杂前悬架用得较多结构简单、成本低结构简单、紧凑，轿车上用得较多结构简单，用于发动机前置前轮驱动轿车后悬架四、底盘系统布置（5）悬架布置对悬架运动特性的影响：轮距:在几乎所有的独立悬架中，车轮的上下跳动都会导致轮距发生变化。轮距变化的缺点是会引起滚动轮胎的侧偏。从而（特别是轮胎断面扁平时）产生侧向力、较大的滚动阻力和使直线行使能力下降。此外，轮距变化还对转向系有影响。在独立悬架设计布置中，尽可能地减小悬架跳动引起轮距的变化，从而减小轮胎产生侧偏角可能，使车轮保持直线行使的能力。

车轮外倾角：为了获得良好的轮胎转弯侧偏性能，目前所取得外倾角大都偏离了理想制值。轿车空载时外倾角基本上在理想值附近，而加载状况下车轮则取有轻微的负值外倾角。为了提高轮胎的侧偏性能，车轮外倾角常设计成负值。但是研究表明，当外倾角γ=+5’～+10’时，轮胎的磨损最均匀。更大的正值外倾角会使轮胎外侧胎肩磨损加剧。而更大的负值外倾角则加剧内侧胎肩的磨损。满载情况严重，加剧轮胎发热、胎面剥离、爆胎。若车轮外倾角变化大，会影响汽车直线行驶稳定性，同时也会影响轮距的变化和轮胎的磨损速度。悬架运动若引起主销后倾角变化大，容易使转向轮产生摆振；因为路面不平度在车轮接地点上引起交变的侧向力，通过力臂产生绕转向节轴的力矩，力矩作用在转向横拉杆上并会引起转向冲击及转向不稳定。同时，会使汽车的侧风敏感性升高。

2023/9/28四、底盘系统布置（6）悬架布置对悬架运动特性的影响：2023/9/28轮距变化外倾角变化（6）悬架布置对悬架运动特性的影响：前束在曲线行使时，上跳的车身外侧车轮产生后束，而下落的内侧车轮产生前束。在车身侧倾的影响下，前轮转向轮转角轻微的回转，从而实现侧倾不足转向性。后桥在侧倾时产生侧向力过度转向-并非没有危险性。它可能在换道行使时引起二次转向。理想状态是，无论在车轮下落还是上跳都不应出现前束值的变化。侧倾中心：位置高，到车身质心的距离缩短，有利于使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车身的侧倾角也会减小。但侧倾中心过高，会使车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎的磨损。而侧倾中心位置低时，轮距变化小，也有利于车轮负外倾提高抗侧向能力。但过小会引起侧倾角变化过大，造成过度转向，同时会减小车轮上跳行程。2023/9/28非独立悬架特点①前、后悬架均采用纵置钢板弹簧非独立悬架的汽车转向行驶时，内侧悬架处于减载而外侧悬架处于加载状态，于是内侧悬架受拉抻，外侧悬架受压缩，结果与悬架固定连接的车轴（桥）的轴线相对汽车纵向中心线偏转一角度α。如图a前轴，汽车不足转向趋势增加后桥，则增加了汽车过多转向趋势

将后悬架纵置钢板弹簧的前部吊耳位置布置得比后边吊耳低，外侧受压时，处于外侧悬架与车桥连接处的运动轨迹是oa段，这样可以减轻后桥轴线的偏离过大，使汽车过多转向的趋势削弱。这样的布置要考虑空间局限，以及空载整车姿态角的影响等综合因素。四、底盘系统布置转向系的布置转向系的布置（1）转向系统的主要功能：主要是保证驾驶员操纵轻便、舒适，并使汽车具有较高的机动性和灵敏度，转弯时减少车轮的侧滑，减轻转向盘上的反冲力和有自动回正作用。（2）转向系统形式

独立悬架断开式拉杆布置：多数乘用车和中小车辆转向系统采用齿轮齿条转向器.其结构简单,一般采用两端出力式,采用断开式横拉杆。优点：结构紧凑，易于布置,直接驱动，机械效率高,零件数量少，成本低。非独立悬架纵向直拉杆布置：多用于卡车和公交车等商用车辆居多。采用转向垂臂、转向纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂及转向横拉杆等杆系传递力给车轮，实现转向功能。优点：占据中间空间部位较少，便于动力总成布置。四、底盘系统布置2.转向系的布置（3）基本转向基本组成：

方向盘、转向管柱、万向节、转向下轴、万向节、转向器、转向拉杆和转向节等HPS转向系统增加：转向油泵、转向油管、转向油壶EPS转向系统增加：分为电机助力转向管柱或电机助力转向器EHPS:电控液压转向：电机控制转向油泵，对发动机功率无损耗SBW电子转向系统：电子转向系统(Steer-By-Wire)是汽车转向方面最为先进和前沿的技术之一。或叫“线控转向技术”2.转向系的布置(4)转向系统布置要素：转向系统布置的关键要保证转向传动装置及拉杆系统有足够的刚度和传动比较小的变化量。转向管柱角度及转向盘的高度位置应保证驾驶员操作舒适性和灵便性，满足人机关系及视野需要。在前轮左右最大转弯区间内，各节点不能出现发卡，摩擦现象，拉杆之间不能出现死角，在转向过程中传动比的变化量尽量小。转向梯形断开点位置考虑，使转向系和悬架之间的运动干涉尽可能减少。尽量减小对前轮定位参数的影响。因此转向系统布置应当与悬架系统综合考虑。满足前悬架系统的运动操稳需要：即当车轮上跳时前束角减小，车轮向外侧转动，当车轮下跳时前束角变大，车轮向内侧转动，符合整车操纵稳定性中所要求的转向不足的特性。结合CAE的动力学操纵稳定性分析，优化的转向梯形相关的设计硬点。转向传动布置：应尽量使转向传动下轴的与上下轴之间的夹角差减小，避免操纵波动过大

，控制5~7%以下。转向设计应结合国家引用的技术标准，符合相关法规。四、底盘系统布置2.转向系的布置(4)转向系统布置要素：四、底盘系统布置转向管柱设计时边界条件：转向器的输入轴位置及连接型式、转向盘中心位置及其安装角度、安装位置、前围板等。转向管柱设计时应考虑以下几个方面：角度、高度可调范围；转向管柱安装的初始位置；点火锁开关与管柱之间的连接关系；组合开关的固定型式；转向下轴护罩与周边可能出现的干涉（如与离合踏板、制动踏板等）。满足运动需要。转向回油管应尽量长，满足回油的冷却。转向油管的走向布置和固定保护。转向油壶的布置：高度应高于转向油泵，同时满足加注方便需求，避免遮挡。拆装方便。转向系统传动机构刚度不能太低，否则会出现转向不足，受到冲击作用时引起振动周期加长，不利于高速行驶的稳定性。设计过程中应当注意各部件之间的配合，铰接球点、锥面等重要装配不得有间隙。3.制动系统的布置四、底盘系统布置3.制动系统的布置

在汽车行驶中，汽车制动性能好坏，是安全行车最重要的因素之一，因此也是汽车检测诊断的重点。汽车具有良好的制动性能，遇到紧急情况，可以化险为夷；在正常行驶时，可以提高平均行驶速度，从而提高效率。（1）制动系统的主要功能：汽车制动系应具有行车制动、应急制动和驻车制动三大基本功能。

①行车制动系必须使驾驶员能控制车辆行驶，使其安全、有效地减速和停车。行车制动装置的作用应能在各轴之间合理分配，以充分利用各轴的垂直载荷。应急制动必须在行车制动系有一处失效的情况下，在规定的距离内将车辆停住。应急制动可以是行车制动系统具有应急特性或是同行车制动分开的独立系统（注意应急制动不是行车制动中的急速踩下制动踏板）。驻车制动应能使车辆即使在没有驾驶员的情况下，也能停放在上、下坡道上。

②制动时汽车的方向稳定性，即制动时不发生跑偏、侧滑及失去转向的能力。

③制动平稳。制动时制动力应迅速平稳地增加;在放松制动踏板时，制动应迅速消失，不拖滞。

④操纵轻便。施加于制动踏板和停车杠杆上的力不应过大，以免造成驾驶员疲劳。

⑤在车辆运行过程中，不应有自行制动现象。

⑥抗热衰退能力。汽车在高速或下长坡连续制动时，由于制动器温度过高导致摩擦系数降低的现象称为热衰退。要求制动系的热稳定性好，不易衰退，衰退后能较快地恢复。

⑦水湿恢复能力。汽车涉水，制动器被水浸湿后，应能迅速恢复制动的能力。四、底盘系统布置3.制动系统的布置（2）制动系统的组成和形式四、底盘系统布置制动系统主要部件：前后制动器、制动踏板机构、真空助力器、制动管路、驻车操纵机构、驻车拉索等；制动系统分类：液压、气压、电控结合；制动器形式和制动管路布置种类（盘、蹄式，又分领从蹄方式；管路分I、X、H、L等方式。具体可参考书籍)3.制动系统的布置（2）常见制动器形式四、底盘系统布置领蹄（增势蹄）从蹄（减势蹄）制动轮缸车桥导向销进油口活塞制动钳制动块制动盘3.制动系的布置(3)制动系统布置要素：所有运动范围内，制动卡钳及管路、ABS轮速传感器线束及各球销点不能出现发卡，摩擦现象，比如摆臂球销与挡尘盘的间隙；制动管路、驻车拉索的固定和运动行程需要的控制。制动时的操纵力大小和行程应符合法规需要；踏板全行程内不得碰到地板；行车制动在产生最大制动效能时的踏板力，对于乘用车不应大于500N；液压行车制动在达到规定的制动效能时，踏板行程不应大于踏板全行程的四分之三；制动器装有自动调整间隙装置的机动车的踏板行程不应大于踏板全行程的五分之四，且乘用车不应大于120mm，其它机动车不应大于150mm。制动踏板和驻车手柄的位置应符合人机工程学的要求四、底盘系统布置3.制动系的布置(3)制动系统布置要素：制动