悬架系统与底盘平台的匹配 - 图文

悬架系统与底盘平台的匹配

1． 概言

众所周知，汽车设计的过程实际上是“匹配”而非“拼装”的过程。如果选用世界上最美丽的面部器官，安装在同一个人的脸部后，她不一定是最美丽的。同理，用同样的原材料，由不同的厨师配菜，必然得到不同口味的佳肴，这就是“匹配”的奥秘所在。大自然中的和谐，是造物者神奇“匹配”的杰作。因此，一个优良的汽车底盘平台，必然是由各大总成零部件与整车合理“匹配”的结果，它必然会使汽车各大性能得到最大限度地发挥。一句话，“匹配”是汽车设计的灵魂！

以下是一张《悬架与底盘匹配关系》网络图，它大致说明系统各部件之间的匹配关系，可供参考。 2． 乘用车操纵稳定性的核心是悬架系统

上个世纪中叶，随着汽车行驶速度日益提高，高速公路的飞快发展，乘用车的设计车速已突破200km/h大关。研究汽车理论的科技工作者面临一个全新的复杂课题：如何在汽车高速行驶状态下，抵抗来自路面的不平、坡度、侧风等外界因素的干扰，汽车又能遵循驾驶员的操纵、自动摆脱力图改变其行驶方向的各种干扰、并保持稳定的行驶能力，而不过分地降低车速或造成驾驶员紧张和疲劳，这种能力总称汽车的操纵稳定性。

研究汽车操纵稳定性的方法借助于飞机的操纵稳定性的理论，早在上世纪60年代，我国就已开展汽车操纵稳定性的研究。汽车操纵稳定性的好坏，与整车参数、转向系统、特别是“悬架—轮胎”系统密切相关。对于底盘设计师而言，我们的任务是如何利用其研究成果，正确地确定各结构参数，并体现在各具体结构上而不是“运气设计”，以避免新车型产生先天性的缺陷。既然“悬架—轮胎”系统如此重要，下面将分别对轮胎及悬架的一些有关基础知识做一介绍以备匹配需要。

3. 乘用车的悬架系统

乘用车是现代高速运动的复杂机器，其悬架系统是底盘平台的基础，在汽车结构中，它算不上是复杂的，然而，它对汽车的很多性能，例如操纵性、稳定性、平顺性、舒适性、制动性等等起着决定性的作用。虽然看起来它由几个摆臂、拉杆、弹簧简单零部件组成，但是，其中蕴藏着许多深奥的静力学、动力学、运动学理论，匹配不当，将会导致乘用车设计的失败，设计师决不可掉以轻心！

尽管大家对悬架系统已很了解，但是为了便于讲解，在此我还要对悬架结构唠叨几句。现代乘用车的悬架结构一般分为三大类：独立悬架、非独立悬架和复合式悬架。 3-1独立悬架分为3个类型

1) 麦克菲尔逊支柱型：亦称滑柱式或简称柱式，如图1所示。结构简单，质量轻，占有空间小，适合发

动机前置前轮驱动的布置。

图1

2) 双摆臂型，如图2所示。为了获取最佳的前轮定位及其运动几何学，通常上、下摆臂具有不同的长度和安装角。该结构经常被中型以上的轿车、皮卡及轻型越野车的前悬架上采用。

1

图2

3）三角单摆臂（A型斜摆臂）如图3所示。长适用于乘用车后独立悬架，例如在丰田、奔驰轿车系列后悬架上采用。A型斜摆臂可以获取较理想的外倾及轮距变化，并可通过改变摆臂斜置角，及其在正视图上的倾角，来获得较为理想的侧倾中心位置及侧倾中心高度。

图3

此外，独立悬架还有许多种结构型式，如图4所示

2

图4 独立悬架的特点：

1) 左右车轮在不平路面作上下跳动时，是互相独立的，它们彼此之间不产生耦合关系。因此提高了乘坐

舒适性、轮胎抓地性、操纵稳定性和平顺性。

2) 降低了非悬架质量，使非悬架质量的固有频率提高，远离悬架质量的低固有频率，从而减少它们之间的耦合关系，有利于降噪及舒适性。

3-2 非独立悬架

非独立悬架亦称整体桥式悬架。结构简单、可靠，坚固耐用，适合较大的乘用车车后悬架上采用。左右车轮在不平路面作上下跳动时，会产生互相牵连的，它们彼此之间将产生振动耦合，如果不采取相应措施，这将会降低乘坐的舒适性如图5所示。

图5

3

非独立悬架的型式具有钢板弹簧式、带横向拉臂、螺旋弹簧的纵向拖臂式（简称纵向拖臂式）见图6，7。 3-3复合式悬架

这是一种介于独立悬架及非独立悬架之间的、近代出现流行于乘用车后悬架的紧凑悬架结构，常被人称之为“半

独立悬架”。

在普通非独立悬架中，车桥需在整个弹簧行程范围内运动。为此，必需提供车桥上方的空间，这样一来，就

要减小行李箱空间，并使备胎布置困难。复合式悬架的最大优点就是：它非常节省空间（扭梁运动行程小）而

且能使车身振动柔和，抗侧倾刚度大，大大减少汽车在曲线行驶时的车身侧倾角度。例如花冠、宝来、等乘用车的后悬架即是。图8，9是FC-1的后悬架。

图8

图9

复合式悬架的其它优点还有：构造简单，整个车桥易于装拆；弹簧减震器易安装、省去许多导向铰链和导向杆；车轮至弹簧减震器的传动比合理；非悬架质量轻、运动学性能好；当车轮等幅同向跳动或交叉跳动时几乎不产生前束和轮距变化；侧向力作用下外倾角变化小；由于轴转向效应，整个车桥呈不足转向趋势，而且随载荷而变化；具有制动时车尾不抬高（抗点头）的效应。

其仅有的缺点是在侧向力作用下有过度转向的趋势，横梁上存在扭转应力和剪切应力，使焊缝处应力大，限制了车桥负载能力。 4．乘用车轮胎

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4-1 轮胎分类：1）斜交胎 5.60-13 2) 子午胎 170/65R14

4-2 偏离刚度:汽车正常行驶下，侧向加速度一般不会超过0.3-0.4g,侧偏角不超过4-5°，最大可达到10度，基

本可视为线性关系。当侧偏角到达10°时,侧偏力将达最大值.开始打滑。 影响侧偏刚度K’值的下列因素对汽车操纵稳定性而言至关重要.

1) 垂直载荷：侧偏刚度随垂直载荷的增加而增大

K0=Y/α N/弧度。Y侧偏力N

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