大众轿车前悬架设计
大众轿车前悬架设计[20191208103333]
摘要
双横臂独立悬架是汽车上常见的悬架结构之一，一般应用在轿车前轮上，具有良好的可靠性和稳定性。它突出的优点在于设计的灵活性，通过合理地选择空间导向机构接触点的位置以及合理的选取上下横臂的长度，可以使悬架具有出色的运动特性和一定的越野能力。本设计为大众途锐3.6V6型的前悬架设计。此车前悬架是双横臂独立悬架。通过对悬架的上下横臂尺寸的计算和空间布局的设计，以及双筒式减震器和螺旋弹簧的各种参数的计算，保证轮胎的定位参数在悬架各种摆动的情况下都符合汽车的行驶要求，反复核算来确保汽车在各种行驶状况下都能获得理想的平顺性和操纵稳定性。
关键字:双横臂独立悬架越野车设计
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2 主要研究的课题、方法、内容 2
1.2.1 课题来源及要求 2
第二章 悬架 3
2.1 悬架的功用和组成 3
2.2 汽车悬架的类型 3
2.3 双横臂独立悬架 4
第三章 悬架主要参数的确定 5
3.1 悬架静挠度 5
3.2 悬架的动挠度 6
3.3 悬架的弹性特性 6
第四章 独立悬架导向机构的布置及上下横臂强度校核 9
4.1 设计要求 9
4.2 导向机构的布置参数 9
4.2.1 侧倾中心 9
4.2.2 纵倾中心 10
4.3 双横臂式独立悬架导向机构设计 11
4.3.1 纵向平面内上下横臂轴的布置方案 11
4.3.2 横向平面内的上下横臂布局方案 12
4.3.3 上下横臂长度的确定 12
4.3.4 下横臂结构的强度设计 14
4.4 螺旋弹簧的设计计算 14
4.4.1 螺旋弹簧材料的选择 14
4.4.2 弹簧几何参数的计算 15
4.4.3 弹簧疲劳强度的验算 17
4.5 悬架的连接元件（接头） 17
第五章 减震器类型选择及参数的计算 19
5.1 减震器类型选择 19
5.2 双筒式减震器的工作原理 20
5.3 减震器主要参数的计算 22
5.3.1 相对阻尼系数 22
5.3.2 阻尼系数的确定 23
5.3.3 减震器最大卸荷力的确定 24
5.3.4 减震器工作缸直径的确定 24
第六章 总结 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
在国民经济不断攀升的时代，汽车已经融入到我们生活的每一个细节。普通人也越来越了解汽车，对汽车的操控性也越来越在意。因此汽车厂家们在不断提高汽车经济性和动力性的情况下，也越来越注重对汽车操控性能的提升。这些要求不但体现在轿车上，在越野车上也逐渐体现出来，人们开始提出在整车操控性上稳定性评价体系。分析悬架对汽车操控性能的影响并合理确定悬架系统的性能与结构参数，从而使汽车获得最佳的行驶质感是汽车厂家普遍关心的重要课题[4]。
悬架是当今汽车上不可缺少的一部分，悬架使得车架（车身）与车轮弹性连接。它的作用是传递车轮和车身间的一切力和力矩，缓和来自路面的冲击，减小车身的振动，使汽车获得良好的舒适性和良好的运动特性，所以悬架对于整部汽车来说是十分重要的。因此SUV(Sports utility vehicle)必须重视悬架的设计。因此，对悬架的研究是十分必要的。
悬架有独立悬架和非独立悬架两大类。独立悬架又有以下几种常见的类型，分别是：单横臂独立悬架、双横臂独立悬架、单纵臂式独立悬架、双纵臂式独立悬架、烛式悬架、麦弗逊式悬架、单斜臂式独立悬架等。还有一种是多连杆式独立悬架，目前在轿车的后轮上应用广泛。一些高档车上还开始配备主动悬架[3]。
双横臂独立悬架是一种比较好的结构形式。在一些运动型车，如东本思铂睿，广本雅阁，一汽奔腾，马自达6等车型上均使用的是双横臂独立前悬架。一些高档的SUV的前悬架也常使用双横臂独立悬架，比如大众的途锐。它按照上下横臂长度是否相等可以分为等长和不等长两种类型。等长双横臂独立悬架在工作时可以保持主销后倾角和车轮外倾角不变，但会导致轮距变化大，轮胎会异常磨损严重，所以现在一般不采用。不等长双横臂独立悬架只要合理地布置空间结构，合理地选择结构参数，就能使前轮的定位参数和轮距变化保持在合适的范围内，保证汽车的行驶稳定性。因此这种不等长的双横臂独立悬架在现代一些运动型轿车和高档SUV上广泛使用。
1.2 主要研究的课题、方法、内容
1.2.1 课题来源及要求
本课题来源于生产实际，根据大众途锐3.6V6版本的前悬架进行设计。在本设计中要完成途锐前悬架中重要零部件的设计以及零部件的强度校核、减震器的选取、导向机构的布置等。另外，设计还要求包括悬架系统部分零件的CAD装配图和CATIA三维装配图的绘制。
1.2.2 研究方法
在设计时首先要了解大众途锐的总体空间布局。再由汽车的总体空间布局设计悬架的结构布局。然后根据悬架总体布局，对悬架的各个主要零件进行设计计算，重点计算对悬架性能影响较大的零件，比如：上下横臂，螺旋弹簧，减震器等。最后，对关键零部件进行强度校核。以上就是本设计的研究方法。
1.2.3 研究的主要内容
本文的设计对象是途锐的前悬架，通过对悬架各个部分的分析计算和强度校核，可以检验悬架中关键部件的可靠性，了解悬架的使用条件和范围，保证整车的行驶平顺性和操纵稳定性。
第二章 悬架
2.1 悬架的功用和组成
悬架的作用：当悬架在行驶过程中受到载荷时，传递车轮和车架之间的全部力和力矩，从而使汽车处于最平顺的行驶状态。悬架的功用如下总结：
?缓解路面不平引起的振动；
?传导汽车垂直方向以及其他方向的力和力矩
?确保车轮和车架间的确定的运动关系，使汽车操控稳定
弹性元件、减振器、导向机构是悬架主要的三大机构。还包括一些有特定功能的零件，比如横向稳定杆和橡胶缓冲块等。如今一些高档车上开始装配可控式悬架，比如空气悬架等[3]。
2.2 汽车悬架的类型
汽车悬架通常分为独立悬架和非独立悬架。非独立悬架的特点是左右车轮由一刚性梁或非断开式车桥连接，两边车轮在跳动时会互相影响。而独立悬架的左右车轮是独立地与车架或车身相连的，形成断开式车桥。独立悬架又有：横臂式、纵臂式、斜臂式等等。
依据弹性元件的种类，悬架主要有以下几种：在货车中运用较多的钢板弹簧悬架，在轿车中普遍使用的螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架，以及在在高端车中广泛使用的空气弹簧悬架及油气弹簧悬架等。
根据对悬架的控制方式的不同可分为主动悬架，半主动悬架和被动悬架。
2.3 双横臂独立悬架
双横臂独立悬架构造如下图所示。
上图所示不等长双横臂独立悬架只要合理地布置空间结构，合理地选择结构参数，就能使前轮的定位参数和轮距变化保持在合适的范围内，保证汽车的行驶稳定性。因此这种不等长的双横臂独立悬架在现代一些运动型轿车和高档SUV上广泛使用。
双横臂独立悬架按其所使用的弹性元件不同可分为螺旋弹簧、扭杆弹簧和空气弹簧。本次设计所采用的是螺旋弹簧。
第三章 悬架主要参数的确定
在设计时首先对悬架总体参数进行计算，如悬架的刚度、悬架的挠度等，这样在下文对零部件的计算时，就可以以悬架的总体参数为依据，根据悬架的结构参数求出相关零部件的受力、刚度等参数。下面是针对悬架设计所需要的基本参数：
表3-1 大众途锐尺寸参数
车长 车高/宽 前轮距 后轮距 轴距
4754mm 1726/1928mm 1653mm 1664mm 2855mm
车重 百公里加速时间 最大功率 最大扭矩 最高车速
2238kg 8.6s 206/4850-6250 Kw/rpm 360/2500-5000 N·m/rpm 227km/h
轮胎 轮毂尺寸 最小转弯半径 最小离地间隙
275/40 R19 19 5.95m 160mm
3.1 悬架静挠度
汽车满载静止时悬架所受载荷 与悬架刚度 之比称为悬架静挠度 ：
（3-1）
固有频率（偏频）对汽车的平顺性有着重要的影响。汽车的质量分配系数理论上为 ，可以取 。所以可以看作前后轴上方两点的振动不存在联系。可以认为是单独运动。这时汽车前后部分车身的偏频 可以表示为：
(3-2)
（3-3）
式中， 、 为前后悬架的偏频（Hz）； 、 为前后悬架弹簧刚度（N/cm）； 、 为前后悬架的簧载质量（kg)。
对式（3-2）、（3-3）进行变换，得
（3-4）
（3-5）
其中， 、 为各自簧载质量作用下的静挠度（ )。
可以看出，车身振动偏频与悬架的静挠度成反比。在设计中，应根据所选择的车辆型号来确定偏频 和 ，然后确定前后悬架的静挠度 和 。
现代各类型汽车常用偏频和挠度范围如下表3-2。
表3-2 不同种类汽车常用偏频和挠度范围
车型 偏频 /Hz 静挠度 /cm 动挠度 /cm
货车 1.5～2.2 5～11 6～9
乘用车 0.9～1.6 10～30 7～9
大客车 1.3～1.8 7～15 5～8
越野车 1.4～2.0 6～13 7～13
一般前悬架要求偏频为1～1.45HZ，且汽车级别越高，偏频越小。鉴于本设计选取车型为大众SUV途锐的3.6排量版本，所以选取前悬架偏频 Hz。代入数值得： cm。
3.2 悬架的动挠度
悬架的动挠度 是指汽车悬架从满载静平衡开始压缩到系统允许最大变形量（一般指缓冲块压缩到1/2或2/3时），车轮中心相对于车架（车身）的垂直位移。为了使缓冲块不至于在不平路面上行驶时经常受到冲击，悬架还需要一定的动挠度 。对轿车， 通常为7～9cm；对于客车来说， 一般取5～8cm；对货车， 一般为6～9cm。从越野车（SUV）所需的通过性以及越野性能考虑选择本设计悬架的动挠度为 cm。
3.3 悬架的弹性特性
悬架所受的垂直外力F与车轮中心相对于车身的位移f（悬架的变形）的关系曲线，叫作悬架的弹性特性，其切线的斜率表示悬架刚度。
图3-1 非线性悬架的弹性特性
悬架的弹性特性分为线性和非线性特性。当悬架的变形量和悬架所受垂直外力F之间成固定比例时，弹性特性为一直线，此为线性弹性特性，这时悬架刚度为常数；当悬架的变形量与其受到的外力的比值不定时，即悬架刚度可变的情况，称为非线性弹性特性。
现代汽车的簧载质量变化虽然不大，但为了减小车身所受冲击、转弯时的侧倾、制动时的前倾以及加速时的后仰，都是采用刚度可变的非线性悬架。其特性曲线如上图3-1所示。
悬架的主要参数于下表3-3列出：
表3-3 悬架的主要参数
悬架静挠度 悬架动挠度 悬架弹性特性
17.2cm 9cm 非线性
第四章 独立悬架导向机构的布置及上下横臂强度校核
4.1 设计要求
双横臂独立悬架导向机构的布置一般要求如下：
1） 当悬架载荷发生变化时，轮距变化不得超过±4mm，若变化过大会引起轮胎异常磨损。
2） 当悬架载荷发生变化时，前轮定位参数要在合理范围内变化，车身整体不能产生纵向加速度。
3） 车辆转弯时，侧倾角要尽量小。当侧向加速度为0.4g时，车身侧倾角要≤6°～7°，车轮要与车身同向倾斜，以提高转向不足程度。
4） 制动时车辆抗前俯；加速时车辆抗后仰。
如今，在汽车的前悬架上广泛应用不等长双横臂独立悬架。如表4-1所示的是在汽车静止平衡时轮胎的定位参数：
表4-1 前轮定位参数
前轮前束 外倾角 （°） 主销后倾 （°） 主销内倾 （°） 前轮距变化 后轮距变化
在0°左右 0°～30° 3° 12° 3mm 4mm
4.2 导向机构的布置参数
4.2.1 侧倾中心
双横臂独立悬架侧倾中心的位置沿导向机构的不同而不同。如下图4-1所示即为利用图解法确定独立悬架侧倾中心 的方法。
侧倾中心越高，越接近于汽车质心，就能使转弯时的侧倾力臂变小，从而使侧倾力矩变小，车身侧倾角变小，提高了汽车的操纵稳定性。但是过高的侧倾中心高度会使车身侧倾时两边轮胎的轮距变化较大，轮胎磨损会加重。因此，选择合适的侧倾中心高度是十分必要的。现代乘用车的侧倾中心高度一般推荐在38～90mm范围内。
图 4-1 双横臂独立悬架的侧倾中心
4.2.2 纵倾中心
双横臂独立悬架的纵倾中心 可用作图法求得，如下图4-2所示：
图 4-2 双横臂独立悬架的纵倾中心O
延长上下横臂转动轴 和 ，两条延长线的交点就为纵倾中心。
4.3 双横臂式独立悬架导向机构设计
4.3.1 纵向平面内上下横臂轴的布置方案
摘要
双横臂独立悬架是汽车上常见的悬架结构之一，一般应用在轿车前轮上，具有良好的可靠性和稳定性。它突出的优点在于设计的灵活性，通过合理地选择空间导向机构接触点的位置以及合理的选取上下横臂的长度，可以使悬架具有出色的运动特性和一定的越野能力。本设计为大众途锐3.6V6型的前悬架设计。此车前悬架是双横臂独立悬架。通过对悬架的上下横臂尺寸的计算和空间布局的设计，以及双筒式减震器和螺旋弹簧的各种参数的计算，保证轮胎的定位参数在悬架各种摆动的情况下都符合汽车的行驶要求，反复核算来确保汽车在各种行驶状况下都能获得理想的平顺性和操纵稳定性。
关键字:双横臂独立悬架越野车设计
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2 主要研究的课题、方法、内容 2
1.2.1 课题来源及要求 2
第二章 悬架 3
2.1 悬架的功用和组成 3
2.2 汽车悬架的类型 3
2.3 双横臂独立悬架 4
第三章 悬架主要参数的确定 5
3.1 悬架静挠度 5
3.2 悬架的动挠度 6
3.3 悬架的弹性特性 6
第四章 独立悬架导向机构的布置及上下横臂强度校核 9
4.1 设计要求 9
4.2 导向机构的布置参数 9
4.2.1 侧倾中心 9
4.2.2 纵倾中心 10
4.3 双横臂式独立悬架导向机构设计 11
4.3.1 纵向平面内上下横臂轴的布置方案 11
4.3.2 横向平面内的上下横臂布局方案 12
4.3.3 上下横臂长度的确定 12
4.3.4 下横臂结构的强度设计 14
4.4 螺旋弹簧的设计计算 14
4.4.1 螺旋弹簧材料的选择 14
4.4.2 弹簧几何参数的计算 15
4.4.3 弹簧疲劳强度的验算 17
4.5 悬架的连接元件（接头） 17
第五章 减震器类型选择及参数的计算 19
5.1 减震器类型选择 19
5.2 双筒式减震器的工作原理 20
5.3 减震器主要参数的计算 22
5.3.1 相对阻尼系数 22
5.3.2 阻尼系数的确定 23
5.3.3 减震器最大卸荷力的确定 24
5.3.4 减震器工作缸直径的确定 24
第六章 总结 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
在国民经济不断攀升的时代，汽车已经融入到我们生活的每一个细节。普通人也越来越了解汽车，对汽车的操控性也越来越在意。因此汽车厂家们在不断提高汽车经济性和动力性的情况下，也越来越注重对汽车操控性能的提升。这些要求不但体现在轿车上，在越野车上也逐渐体现出来，人们开始提出在整车操控性上稳定性评价体系。分析悬架对汽车操控性能的影响并合理确定悬架系统的性能与结构参数，从而使汽车获得最佳的行驶质感是汽车厂家普遍关心的重要课题[4]。
悬架是当今汽车上不可缺少的一部分，悬架使得车架（车身）与车轮弹性连接。它的作用是传递车轮和车身间的一切力和力矩，缓和来自路面的冲击，减小车身的振动，使汽车获得良好的舒适性和良好的运动特性，所以悬架对于整部汽车来说是十分重要的。因此SUV(Sports utility vehicle)必须重视悬架的设计。因此，对悬架的研究是十分必要的。
悬架有独立悬架和非独立悬架两大类。独立悬架又有以下几种常见的类型，分别是：单横臂独立悬架、双横臂独立悬架、单纵臂式独立悬架、双纵臂式独立悬架、烛式悬架、麦弗逊式悬架、单斜臂式独立悬架等。还有一种是多连杆式独立悬架，目前在轿车的后轮上应用广泛。一些高档车上还开始配备主动悬架[3]。
双横臂独立悬架是一种比较好的结构形式。在一些运动型车，如东本思铂睿，广本雅阁，一汽奔腾，马自达6等车型上均使用的是双横臂独立前悬架。一些高档的SUV的前悬架也常使用双横臂独立悬架，比如大众的途锐。它按照上下横臂长度是否相等可以分为等长和不等长两种类型。等长双横臂独立悬架在工作时可以保持主销后倾角和车轮外倾角不变，但会导致轮距变化大，轮胎会异常磨损严重，所以现在一般不采用。不等长双横臂独立悬架只要合理地布置空间结构，合理地选择结构参数，就能使前轮的定位参数和轮距变化保持在合适的范围内，保证汽车的行驶稳定性。因此这种不等长的双横臂独立悬架在现代一些运动型轿车和高档SUV上广泛使用。
1.2 主要研究的课题、方法、内容
1.2.1 课题来源及要求
本课题来源于生产实际，根据大众途锐3.6V6版本的前悬架进行设计。在本设计中要完成途锐前悬架中重要零部件的设计以及零部件的强度校核、减震器的选取、导向机构的布置等。另外，设计还要求包括悬架系统部分零件的CAD装配图和CATIA三维装配图的绘制。
1.2.2 研究方法
在设计时首先要了解大众途锐的总体空间布局。再由汽车的总体空间布局设计悬架的结构布局。然后根据悬架总体布局，对悬架的各个主要零件进行设计计算，重点计算对悬架性能影响较大的零件，比如：上下横臂，螺旋弹簧，减震器等。最后，对关键零部件进行强度校核。以上就是本设计的研究方法。
1.2.3 研究的主要内容
本文的设计对象是途锐的前悬架，通过对悬架各个部分的分析计算和强度校核，可以检验悬架中关键部件的可靠性，了解悬架的使用条件和范围，保证整车的行驶平顺性和操纵稳定性。
第二章 悬架
2.1 悬架的功用和组成
悬架的作用：当悬架在行驶过程中受到载荷时，传递车轮和车架之间的全部力和力矩，从而使汽车处于最平顺的行驶状态。悬架的功用如下总结：
?缓解路面不平引起的振动；
?传导汽车垂直方向以及其他方向的力和力矩
?确保车轮和车架间的确定的运动关系，使汽车操控稳定
弹性元件、减振器、导向机构是悬架主要的三大机构。还包括一些有特定功能的零件，比如横向稳定杆和橡胶缓冲块等。如今一些高档车上开始装配可控式悬架，比如空气悬架等[3]。
2.2 汽车悬架的类型
汽车悬架通常分为独立悬架和非独立悬架。非独立悬架的特点是左右车轮由一刚性梁或非断开式车桥连接，两边车轮在跳动时会互相影响。而独立悬架的左右车轮是独立地与车架或车身相连的，形成断开式车桥。独立悬架又有：横臂式、纵臂式、斜臂式等等。
依据弹性元件的种类，悬架主要有以下几种：在货车中运用较多的钢板弹簧悬架，在轿车中普遍使用的螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架，以及在在高端车中广泛使用的空气弹簧悬架及油气弹簧悬架等。
根据对悬架的控制方式的不同可分为主动悬架，半主动悬架和被动悬架。
2.3 双横臂独立悬架
双横臂独立悬架构造如下图所示。
上图所示不等长双横臂独立悬架只要合理地布置空间结构，合理地选择结构参数，就能使前轮的定位参数和轮距变化保持在合适的范围内，保证汽车的行驶稳定性。因此这种不等长的双横臂独立悬架在现代一些运动型轿车和高档SUV上广泛使用。
双横臂独立悬架按其所使用的弹性元件不同可分为螺旋弹簧、扭杆弹簧和空气弹簧。本次设计所采用的是螺旋弹簧。
第三章 悬架主要参数的确定
在设计时首先对悬架总体参数进行计算，如悬架的刚度、悬架的挠度等，这样在下文对零部件的计算时，就可以以悬架的总体参数为依据，根据悬架的结构参数求出相关零部件的受力、刚度等参数。下面是针对悬架设计所需要的基本参数：
表3-1 大众途锐尺寸参数
车长 车高/宽 前轮距 后轮距 轴距
4754mm 1726/1928mm 1653mm 1664mm 2855mm
车重 百公里加速时间 最大功率 最大扭矩 最高车速
2238kg 8.6s 206/4850-6250 Kw/rpm 360/2500-5000 N·m/rpm 227km/h
轮胎 轮毂尺寸 最小转弯半径 最小离地间隙
275/40 R19 19 5.95m 160mm
3.1 悬架静挠度
汽车满载静止时悬架所受载荷 与悬架刚度 之比称为悬架静挠度 ：
（3-1）
固有频率（偏频）对汽车的平顺性有着重要的影响。汽车的质量分配系数理论上为 ，可以取 。所以可以看作前后轴上方两点的振动不存在联系。可以认为是单独运动。这时汽车前后部分车身的偏频 可以表示为：
(3-2)
（3-3）
式中， 、 为前后悬架的偏频（Hz）； 、 为前后悬架弹簧刚度（N/cm）； 、 为前后悬架的簧载质量（kg)。
对式（3-2）、（3-3）进行变换，得
（3-4）
（3-5）
其中， 、 为各自簧载质量作用下的静挠度（ )。
可以看出，车身振动偏频与悬架的静挠度成反比。在设计中，应根据所选择的车辆型号来确定偏频 和 ，然后确定前后悬架的静挠度 和 。
现代各类型汽车常用偏频和挠度范围如下表3-2。
表3-2 不同种类汽车常用偏频和挠度范围
车型 偏频 /Hz 静挠度 /cm 动挠度 /cm
货车 1.5～2.2 5～11 6～9
乘用车 0.9～1.6 10～30 7～9
大客车 1.3～1.8 7～15 5～8
越野车 1.4～2.0 6～13 7～13
一般前悬架要求偏频为1～1.45HZ，且汽车级别越高，偏频越小。鉴于本设计选取车型为大众SUV途锐的3.6排量版本，所以选取前悬架偏频 Hz。代入数值得： cm。
3.2 悬架的动挠度
悬架的动挠度 是指汽车悬架从满载静平衡开始压缩到系统允许最大变形量（一般指缓冲块压缩到1/2或2/3时），车轮中心相对于车架（车身）的垂直位移。为了使缓冲块不至于在不平路面上行驶时经常受到冲击，悬架还需要一定的动挠度 。对轿车， 通常为7～9cm；对于客车来说， 一般取5～8cm；对货车， 一般为6～9cm。从越野车（SUV）所需的通过性以及越野性能考虑选择本设计悬架的动挠度为 cm。
3.3 悬架的弹性特性
悬架所受的垂直外力F与车轮中心相对于车身的位移f（悬架的变形）的关系曲线，叫作悬架的弹性特性，其切线的斜率表示悬架刚度。
图3-1 非线性悬架的弹性特性
悬架的弹性特性分为线性和非线性特性。当悬架的变形量和悬架所受垂直外力F之间成固定比例时，弹性特性为一直线，此为线性弹性特性，这时悬架刚度为常数；当悬架的变形量与其受到的外力的比值不定时，即悬架刚度可变的情况，称为非线性弹性特性。
现代汽车的簧载质量变化虽然不大，但为了减小车身所受冲击、转弯时的侧倾、制动时的前倾以及加速时的后仰，都是采用刚度可变的非线性悬架。其特性曲线如上图3-1所示。
悬架的主要参数于下表3-3列出：
表3-3 悬架的主要参数
悬架静挠度 悬架动挠度 悬架弹性特性
17.2cm 9cm 非线性
第四章 独立悬架导向机构的布置及上下横臂强度校核
4.1 设计要求
双横臂独立悬架导向机构的布置一般要求如下：
1） 当悬架载荷发生变化时，轮距变化不得超过±4mm，若变化过大会引起轮胎异常磨损。
2） 当悬架载荷发生变化时，前轮定位参数要在合理范围内变化，车身整体不能产生纵向加速度。
3） 车辆转弯时，侧倾角要尽量小。当侧向加速度为0.4g时，车身侧倾角要≤6°～7°，车轮要与车身同向倾斜，以提高转向不足程度。
4） 制动时车辆抗前俯；加速时车辆抗后仰。
如今，在汽车的前悬架上广泛应用不等长双横臂独立悬架。如表4-1所示的是在汽车静止平衡时轮胎的定位参数：
表4-1 前轮定位参数
前轮前束 外倾角 （°） 主销后倾 （°） 主销内倾 （°） 前轮距变化 后轮距变化
在0°左右 0°～30° 3° 12° 3mm 4mm
4.2 导向机构的布置参数
4.2.1 侧倾中心
双横臂独立悬架侧倾中心的位置沿导向机构的不同而不同。如下图4-1所示即为利用图解法确定独立悬架侧倾中心 的方法。
侧倾中心越高，越接近于汽车质心，就能使转弯时的侧倾力臂变小，从而使侧倾力矩变小，车身侧倾角变小，提高了汽车的操纵稳定性。但是过高的侧倾中心高度会使车身侧倾时两边轮胎的轮距变化较大，轮胎磨损会加重。因此，选择合适的侧倾中心高度是十分必要的。现代乘用车的侧倾中心高度一般推荐在38～90mm范围内。
图 4-1 双横臂独立悬架的侧倾中心
4.2.2 纵倾中心
双横臂独立悬架的纵倾中心 可用作图法求得，如下图4-2所示：
图 4-2 双横臂独立悬架的纵倾中心O
延长上下横臂转动轴 和 ，两条延长线的交点就为纵倾中心。
4.3 双横臂式独立悬架导向机构设计
4.3.1 纵向平面内上下横臂轴的布置方案
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