【正文】 2 章 懸架 懸架的功用和組成 懸架是現(xiàn)代汽車(chē)上的重要總成之一，它把車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)輪彈性地連接起來(lái)。懸架需要傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)身之間的一切力和力矩，緩和路面?zhèn)鹘o車(chē)身的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證保證汽車(chē)的行駛平順性；保證車(chē)輪在路面不平在和載荷變化是有理想的運(yùn)動(dòng)特性，使汽車(chē)獲得高速的行駛能力和理想的運(yùn)動(dòng)特性。 汽車(chē)懸架的功用 總結(jié)如下： ① 抑制、緩和由不平路面引起的振動(dòng)和沖擊； ② 傳遞汽車(chē)垂直力以外，還傳遞其它個(gè)方向的力和力矩； ③ 保證車(chē)輪和車(chē)身（或車(chē)架）之間有確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使汽車(chē)具有良好的駕駛性能。 汽車(chē)懸架是車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)橋（或車(chē)輪）之間彈性連接的部件。汽車(chē)懸架主要由彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成。此外還包括一些特殊功能的部件，如穩(wěn)定器和緩沖塊等?，F(xiàn)代汽車(chē)還采用了控制機(jī)構(gòu)，形成可控式懸架，如半主動(dòng)懸架和全主動(dòng)懸架等。 彈性元件使車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)橋（或車(chē)輪） 之間實(shí)現(xiàn)彈性連接，用來(lái)承受并傳遞垂直載荷，緩和不 平路面、緊急制動(dòng)、加速和轉(zhuǎn)彎引起的沖擊。減振器用來(lái)衰減由于彈性系統(tǒng)受到?jīng)_擊后引起的振動(dòng)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是用來(lái)使車(chē)輪 (特別是轉(zhuǎn)向輪 )按一定運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)于車(chē)身運(yùn)動(dòng)。同時(shí)以上三者兼有傳遞力的作用。若鋼板彈簧作為彈性元件時(shí)，它本身兼有導(dǎo)向作用，可不另設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。在多數(shù)的轎車(chē)和客車(chē)上，為防止車(chē)身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件 — 橫向穩(wěn)定器，用以提高側(cè)傾的剛度，使汽車(chē)具有不足轉(zhuǎn)向特性，改善汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和行駛的平順性。 要保持車(chē)身自然振動(dòng)頻率不變或變化很小，在汽車(chē)空載到滿(mǎn)載的范圍內(nèi)變化，就需要將 懸架剛度做成可變的。如懸架中的有些彈性元件本身的剛度就是可變的，例如氣體彈簧；有些彈性元件的剛度雖是不變的，但如果其結(jié)構(gòu)中采取某些措施，也可使整個(gè)懸架具有可變的剛度，例如漸變剛度鋼板彈簧。這樣就使汽車(chē)空車(chē)對(duì)懸架剛度小，而載荷增加時(shí)，懸架剛度隨之增加。改善了汽車(chē)行駛時(shí)的平順性。 汽車(chē)懸架的類(lèi)型 根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，汽車(chē)懸架可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩大類(lèi)。非獨(dú)立懸架的鮮明特色是左、右車(chē)輪之間由一剛性梁或非斷開(kāi)式車(chē)橋聯(lián)接，當(dāng)單邊車(chē)輪駛過(guò)凸起時(shí)，會(huì)直接影響另一側(cè)車(chē)輪。獨(dú)立懸架中沒(méi)有這樣的剛性 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 梁，左 右車(chē)輪各自“獨(dú)立”地與車(chē)架或車(chē)身相連或構(gòu)成斷開(kāi)式車(chē)橋，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可細(xì)分為橫臂式、縱臂式、斜臂式等等，各種懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將在以下章節(jié)中進(jìn)一步討論。 除上述非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架外，還有一種近似半獨(dú)立懸架，它與近似半剛性的非斷開(kāi)式后支持橋相匹配。當(dāng)左右車(chē)輪跳動(dòng)幅度不一致時(shí)，后支持橋中呈 V 形斷面并與左右縱臂固結(jié)在一起的橫梁受扭，由于其具有一定的扭轉(zhuǎn)彈性，故此種懸架既不同于非獨(dú)立懸架，也與獨(dú)立懸架有別。該彈性橫梁還兼起橫向穩(wěn)定桿的作用。 按照彈性元件的種類(lèi)，汽車(chē)懸架又可以分為鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸 架、空氣懸架以及油氣懸架等 [4]。 按照作用原理，可以分為被動(dòng)懸架、主動(dòng)懸架和介于二者之間的半主動(dòng)懸架。 雙橫臂獨(dú)立懸架 雙橫臂式獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 21 雙橫臂式獨(dú)立懸架 1－下橫臂； 2－球頭節(jié)； 3外球籠； 4－橡膠襯套； 5－球頭 6－下橫臂； 7－上橡膠襯套； 8－下橡膠襯套 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 按其上下橫臂的長(zhǎng)短可分為等長(zhǎng)雙橫臂和不等長(zhǎng)雙橫臂兩種。等長(zhǎng)雙橫臂懸架在其車(chē)輪做上下跳動(dòng)時(shí)，可保持主銷(xiāo)傾角不變，但輪距卻有較大的變化，會(huì)使輪胎磨損嚴(yán)重，多為不等長(zhǎng)雙擺臂懸架代替，后一種懸架在其車(chē)輪上下 跳動(dòng)時(shí)候只需要適當(dāng)?shù)倪x擇上下橫臂的長(zhǎng)度并合理布置，即可使輪距及車(chē)輪定位參數(shù)的變化限定在一定的范圍之內(nèi)，這種不大的輪距的改變，不應(yīng)引起車(chē)輪沿路面的滑移，而為輪胎的彈性變形所補(bǔ)償，因此其保持了汽車(chē)良好的行使平順性，雙橫臂懸架的突出優(yōu)點(diǎn)在于其設(shè)計(jì)的靈活性，可以通過(guò)合理選擇空間桿系的鉸接點(diǎn)的位置及導(dǎo)向臂的長(zhǎng)度，使得懸架具有合適的運(yùn)動(dòng)特性，并且形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。 這種不等臂懸架的優(yōu)點(diǎn)是改善了汽車(chē)的乘坐舒適性和平順性，保證了輪胎的使用壽命 ,雙橫臂式獨(dú)立懸架在轎車(chē)的前輪上應(yīng)用得較廣泛。 雙橫臂式獨(dú)立懸架按所使 用的彈性元件可分為螺旋彈簧、扭桿彈簧和空氣彈簧。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 3 章 懸架主要參數(shù)的確定 在設(shè)計(jì)時(shí)首先對(duì)懸架總體參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，如懸架的剛度、懸架的撓度等，這樣在下文對(duì)零部件的計(jì)算時(shí)，就可以以懸架的總體參數(shù)為依據(jù)，根據(jù)懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)求出相關(guān)零部件的受力、剛度等參數(shù)。下面是針對(duì)懸架設(shè)計(jì)所需要的基本參數(shù)： 表 31 越野車(chē)的基本參數(shù) 車(chē)長(zhǎng) 車(chē)高 /寬 前輪距 后輪距 軸距 4629mm 1653/1880mm 1617mm 1613mm 2807mm 車(chē)身重量 加速時(shí)間 最大功率 最大扭矩 最高速度 1900 kg 秒（ 0100km/h） 155/43006000 KW/rpm 350/15004200 Nm/rpm km/h 輪胎 輪轂尺寸 最小轉(zhuǎn)彎半徑 最小離地間隙 235/65 R17 17 m 185 mm 懸架靜撓度 懸架靜擾度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 是指汽車(chē)滿(mǎn)載靜止時(shí)懸架的載荷 Fw 與此時(shí)懸架剛度 c 之 比 ， 即 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 =Fw/c 。 （ ） 汽車(chē)彈簧與簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車(chē)平順性的主要參數(shù)之一。而汽車(chē)部分車(chē)身的固有頻率 n（亦稱(chēng)偏頻）可以用式表示： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ ） 式中： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 指汽車(chē)前懸架的剛度， N/mm錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 指前懸架的簧上質(zhì)量， Kg； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 指前懸架偏頻，Ｈｚ； 汽車(chē)的前懸架的靜繞度可以下式表示： 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 () 所以，懸架的靜撓度 1cf 和懸架剛度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 之間有如下關(guān)系： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 （ ） 車(chē)用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)排量越大，懸架的偏頻應(yīng)越小，滿(mǎn)載情況下前懸架偏頻在～ 之間取 ,后懸架要求在 ～ 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。= Hz 代入數(shù)值得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 懸架的動(dòng)撓度 懸架的動(dòng)繞度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 是指從滿(mǎn)載靜平衡位置開(kāi)始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)充許 的最大變形 (通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的 1/2 或 1/3)時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架（或車(chē)身）的垂直位移。乘用車(chē) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 取 7～ 9cm，貨車(chē) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 取 6～ 9cm，客車(chē) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 取 5～ 8cm。 從越野車(chē)的通過(guò)性越野性能出發(fā)選此懸架的動(dòng)撓度 mmfd 90? 懸架彈性特性 懸架受到的垂直外力 F 由此引起的車(chē)輪中心相對(duì)于車(chē)身位移 f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為懸架的彈性特性 ,其切線(xiàn)的斜率式懸架的剛度。如圖 所示： 懸架的彈性特性有 線(xiàn)性和非線(xiàn)性特性?xún)煞N。當(dāng)懸架變形和受垂直外力 F之間成固定的比例關(guān)系時(shí)，彈性特性是一條直線(xiàn)，稱(chēng)為線(xiàn)性彈性特性，此時(shí)懸架剛度為常數(shù)；當(dāng)懸架變形和受垂直外力 F 之間不成固定的比例關(guān)系時(shí)，稱(chēng)為成為非彈性特性 [6]。 乘用車(chē)的簧上質(zhì)量雖然變化不大，但是為了減少車(chē)軸對(duì)車(chē)架的沖擊，減少轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾與制動(dòng)時(shí)的前傾角和加速時(shí)的后仰角，因該采用剛度了變得非線(xiàn)性懸架，如圖 所示： 圖 31 懸架特性曲線(xiàn) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 懸架的主要參數(shù)總結(jié)如下表 32： 表 32 懸架的主要參數(shù) 懸架靜擾動(dòng) 1cf 懸架動(dòng)撓度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 懸架彈性特性 189mm 90mm 非線(xiàn)性 小結(jié) 本章通過(guò)利用通用公式計(jì)算確定了懸架的主要參數(shù)，為懸架下一步的設(shè)計(jì)確定了最主要的依據(jù)，確定懸架的主要技術(shù)標(biāo)要求。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 4 章 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)要求 針對(duì)前雙橫臂對(duì)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求： 1） 懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過(guò) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 mm，輪距變化會(huì)引起輪胎的早期磨損。 2） 懸架上載荷變化時(shí)，前輪定位參數(shù) 要有合理的變化特性，車(chē)輪不應(yīng)該產(chǎn)生縱向加速度。 3） 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)該車(chē)身側(cè)傾角小。在 側(cè)加速度作用下，車(chē)身側(cè)傾角 ≤ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ～ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，并使車(chē)輪與車(chē)身的傾斜同向，以增強(qiáng)轉(zhuǎn)向不足效應(yīng)。 4） 制動(dòng)時(shí)，因該有車(chē)身的抗前俯作用；加速時(shí)，應(yīng)該有抗后仰作用。 目前，汽車(chē)上廣泛采用上下不等臂長(zhǎng)的雙橫臂獨(dú)立懸架且主要應(yīng)用前懸架。 靜止平衡的時(shí)候輪胎的定位參數(shù)如下表 ： 表 41 前輪定位參數(shù) 前輪前束 外傾角（ 176。 ） 主銷(xiāo)后傾 (176。 ) 主銷(xiāo)內(nèi)傾（ 176。 ） 前輪距變化 后輪距變化 在 0176。 左右 0176。 30` 3176。 12176。 3mm 4mm 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 側(cè)傾中心 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 雙 橫臂的獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心，如圖 所示方式得出； 圖 41 雙橫臂式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心 W的確定 將上下橫臂內(nèi)外轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的連線(xiàn)延長(zhǎng)，以得到極點(diǎn) P，比且得到 P 的高度。將P點(diǎn)與車(chē)輪接地點(diǎn) N 連接，即可得到汽車(chē)軸線(xiàn)上的側(cè)傾中心 W點(diǎn) [10]。雙橫臂式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的高度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ ） 式中： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ ） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ ） 其中： C=397mm， α =7176。 ， β =5176。 ， ??=12176。 代入（ ）得： k=