悬架技术简介

1、悬架技术简介悬架技术简介 2008.4TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 悬架简介悬架简介 悬架的分类悬架的分类 悬架性能的评价指标悬架性能的评价指标 麦弗逊悬架的运动模型麦弗逊悬架的运动模型 麦弗逊悬架空间运动计算麦弗逊悬架空间运动计算内容提要内容提要TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD悬架的定义悬架的定义 悬架装

2、置是连接车身和车轮之间全部零件和部件的总称，主要由弹簧(如板簧、螺旋弹簧、扭杆等)、减振器、导向机构以及相应的控制系统组成。 悬架简介悬架简介TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD悬架的作用悬架的作用 弹性地连接车身与车轮，传递力和力矩，缓冲和吸振。 悬架系统的性能对车辆行驶平顺性、通过性和操作稳定性有非常重要的影响。 悬架简介悬架简介TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE S

3、USPENSION SYSTEMS CO., LTD 悬架结构图悬架结构图1. 1. 弹性元件；弹性元件；2. 2. 阻尼元件；阻尼元件；3. 3. 导向杆系导向杆系 悬架简介悬架简介TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 弹性元件弹性元件 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等。 悬架简介悬架简介TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION

4、SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD弹性元件参数对悬架评价指标的影响弹性元件参数对悬架评价指标的影响 弹簧刚度大，弹簧刚度大，动挠度小，从而使车体重心的变动引起的轮胎负荷变化小；车辆的操作稳定性好；但是硬的弹簧将导致汽车对路面干扰很敏感，而且在好路面上行驶时乘员承受的车体加速度大，使得车辆的平顺性变差。 弹簧刚度小，弹簧刚度小，车辆的振动隔离性好；车体加速度减少，轮胎负荷变化的增加，对操纵稳定性产生不良影响。还容易增加悬架击穿的概率。TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO.

5、, LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 阻尼元件阻尼元件阻尼元件通常指减振器，用来衰减由于弹性系统引起的振动。 按结构分：筒式减振器、叶片式减振器； 按工作原理分：液压减振器，摩擦减振器,电磁阻尼减振器等； 按阻尼是否可调分：阻尼可调式和不可调式减振器； 悬架简介悬架简介TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 按照悬架参数的可控性分：被动悬架、主动悬架和半主动悬架； 按照悬架导向机构的结构分：独立悬

6、架和非独立悬架； 悬架的分类悬架的分类TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 非独立悬架非独立悬架 两侧车轮安装在一个整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响另一侧车轮，当车轮上下跳动时定位参数变化小。 悬架的分类悬架的分类TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 独立悬架独立悬架两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地

7、连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮。 悬架的分类悬架的分类TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 悬架的分类悬架的分类TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 非独立悬架的特点非独立悬架的特点 车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。非独立悬架由于

8、非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。 悬架的特点分析悬架的特点分析TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 独立悬架的特点独立悬架的特点 独立悬架所采用的车桥是断开式的。可使发动机放低安装，降低汽车重心，结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。 悬架的特点分析悬架的特点分析TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYST

9、EMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 非独立和独立悬架的应用非独立和独立悬架的应用 非独立悬架主要用于货车和大客车 独立悬架主要用于轿车和越野车辆TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 独立悬架的分类独立悬架的分类 单横臂式 双横臂式（等长双横臂、不等长双横臂） 单纵臂式、双纵臂式 滑柱连杆式（烛式、麦弗逊式） 斜置臂式 多连杆式悬架 悬架的特点分析悬架的特点分析TIAN JIN T

10、IAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 悬架结构简图悬架结构简图双横臂悬架双横臂悬架TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 悬架结构简图悬架结构简图斜置臂悬架斜置臂悬架熊猫后悬熊猫后悬结构简图结构简图TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION

11、SYSTEMS CO., LTD 1- 1-前悬架横梁前悬架横梁 2-2-前稳定杆前稳定杆 3-3-拉杆支架拉杆支架 4-4-粘滞式拉杆粘滞式拉杆 5-5-下连杆下连杆6-6-轮毂转向节总成轮毂转向节总成 7-7-第三连杆第三连杆 8-8-减振器减振器 9-9-上连杆上连杆 10-10-螺旋弹簧螺旋弹簧 11-11-上连杆支架上连杆支架 12-12-减振器隔振块减振器隔振块 悬架结构简图悬架结构简图多连杆悬架简图多连杆悬架简图TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO.,

12、LTD 悬架性能的评价指标悬架性能的评价指标 簧上质量加速度 悬架系统动挠度 车轮动载 减振器发热功率TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 悬架性能的评价指标悬架性能的评价指标簧上质量加速度簧上质量加速度 乘员的舒适性指标，该值越小，舒适性越好。 通常用加速度的均方根值表示，对于民用车辆，不能超过0.3gTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTE

13、MS CO., LTD减振器阻尼对簧上质量加速度的影响减振器阻尼对簧上质量加速度的影响 对于簧上质量加速度，存在最优阻尼，使簧上质量加速度最小。00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.522.533.544.55悬 挂 阻 尼 比质心加速度 m/s2质 心 加 速 度 -悬 挂 阻 尼 比 曲 线TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 悬架性能的评价指标悬架性能的评价指标悬架系统的动挠度悬架系统的动挠度 悬架占用空间=许用动挠度+静挠度

14、，受限制； 静挠度增加，降低系统的固有频率，有利于隔离振动；但会减少许用动挠度； 许用动挠度增加，可以提高车辆在不平路面的通过性能，同样会减少静挠度，从而使振动隔离性差。 悬架动挠度不能超过车辆设计许用动挠度，否则会造成悬架击穿，发生限位器撞击。 对于轿车，静挠度许用动挠度,提高舒适性； 对于越野车辆：静挠度许用动挠度,提高越野性；TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD减振器阻尼对悬架动行程的影响减振器阻尼对悬架动行程的影响00.10.20.30.40.50

15、.60.70.80.9100.511.522.533.544.55悬 挂 阻 尼 比悬挂动挠度 m悬 挂 动 挠 度 -悬 挂 阻 尼 比 曲 线TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 悬架性能的评价指标悬架性能的评价指标车轮动载车轮动载 该指标影响车辆的附着性，该值大，意味着附着性差（当车轮动载超过车轮的静负荷，车轮会出现离地现象）。 过大动载导致过大的车轮胶胎变形，严重影响车轮胶胎的寿命。TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTE

16、MS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 悬架性能的评价指标悬架性能的评价指标 减振器发热功率减振器发热功率 减振器的发热功率也是一个限制性指标，当减振器的发热功率超过减振器的最大散热功率（减振器在最高许用温度下的散热功率）时，减振器中的橡胶密封件会因过热而损坏。TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD下摆臂转向节支柱总成橡胶隔振垫（外连接套） 麦弗逊悬架的结构麦弗逊悬架的结构TIAN JI

17、N TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 将减振器作为引导车轮跳动的滑柱，通常又称其为滑柱连杆式悬架，螺旋弹簧与其装于一体。 零件少，造价低，有利于发动机布置，并降低车辆的重心。车轮上下运动时，主销轴线的角度会有所变化。 麦弗逊悬架的特点麦弗逊悬架的特点TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD大到宝马M3，保时捷911这类高性能车，小到菲亚

18、特STILO，福特FOCUS，甚至国产的哈飞面包车前悬架都是采用的麦弗逊式设计。 麦弗逊悬架的应用麦弗逊悬架的应用TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDAB：支柱总成BCD：转向节DE：前下摆臂DF：后下摆臂A：减震器轴线与车体的球铰连接点D：下摆臂与转向节的球铰连接点E、F：下摆臂轴线与车体的球铰连接点G：车轮中点K：车轮接地点 麦弗逊悬架运动简图麦弗逊悬架运动简图HoEFDCBAGKzyxTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTE

19、MS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD 投影后的运动简图投影后的运动简图HODCBAGK as ws f 将坐标系进行旋转，使EF和x轴平行，其中x轴旋转角，y轴旋转角，z轴旋转角。旋转后EF将投影为一个点O。TIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD坐标变换矩阵坐标变换矩阵 当坐标轴按，顺序转动时，坐标变换矩阵P为cos coscos sin sinsin coscos sin cossi

20、n sinsin cossin sin sincos cossin sin coscos sinsincos sincos cosTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD车轮跳动距离与减振器车轮跳动距离与减振器运动行程的关系运动行程的关系EF投影后将简化成一点O，下摆臂的运动轨迹（即D点的运动轨迹）如上图示。通过分析可知，车轮跳动位移Sw、减振器运动行程Sf均为下摆臂摆角的函数，即 wwSS ffSSTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD车轮跳动距离与减振器车轮跳动距离与减振器运动行程的关系运动行程的关系通过中间变量可以得到Sw与Sf 的关系曲线如下图示。S wS fTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTDTIAN JIN TIAN DE SUSPENSION SYSTEMS CO., LTD由上述关系曲线，可以得到悬架系统减振器的安装杠杆比。且当给定车轮跳