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双横臂独立悬架设计毕业设计


华东交通大学毕业设计

双横臂独立悬架设计
摘要
双横臂式独立悬架,是一种车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬架,这种独立悬架被 广泛应用在轿车前轮上。 双横臂式独立悬架按上、下横臂是否等长,又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两 种悬架。等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时,能保持主销倾角不变,但轮距变化大(与单 横臂式相类似),造成轮胎磨损严重,

现已很少用。对于不等长双横臂式悬架,只要适当选 择、优化上下横臂的长度,并通过合理的布置,就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可 接受的限定范围内,这种结构有利于减少轮胎磨损,提高汽车行驶平顺性和方向稳定性, 保证汽车具有良好的行驶稳定性。目前不等长双横臂式悬架已广泛应用在轿车的前后悬架 上,部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这一悬架结构。 本次课题设计根据悬架系统设计的基本要求和给定的参数,完成了双横臂独立悬架的 设计。

关键词: 汽车;双横臂独立悬架;螺旋弹簧;减振器 :

I

何建勋:双横臂独立悬架设计

The design of double-wishbone independent suspension
Abstract
Double wishbone-type independent suspension, of which the wheels swing in a horizontal plane in the car, an independent suspension that has been widely used in cars on the front. Double wishbone-type independent suspension in accordance with the upper and lower arm length, etc. are also divided into equal length double wishbone and a long range two-type double wishbone suspension. Such as long double wishbone suspension in the wheel up and down beat, the kingpin inclination to maintain the same, but changes in Tread large (with a single arm is similar), resulting in severe tire wear, is now seldom used. The length double wishbone suspension, as long as the appropriate choice, to optimize the length of upper and lower arm, and a reasonable layout, you can make Tread and the front wheel alignment parameters are within acceptable limits the scope of this structure helps to reduce tire wear and improve vehicle ride comfort and directional stability, and ensure the car has a good driving stability. The current length double wishbone suspension has been widely used in the front and rear suspension cars, some sports and racing cars of the rear wheel is also used in this suspension structure. The subject of the design of suspension system design complete a double wishboneindependent suspension design in accordance with the basic requirements and the given parameters . Keywords: Vehicle; Double-wishbone suspension; Coil spring; Shock absorbers

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目录
摘要 .................................................................................................................................................................... I Abstract ........................................................................................................................................................ II 绪论 ................................................................................................................................................................... 1 第一章 悬架概述 ...................................................................................................................................... 2 1.1 悬架设计的要求 ...................................................................................................................... 3 1.2 悬架对汽车性能的影响 ...................................................................................................... 3 1.2.1 悬架对汽车行驶平顺性的影响 ......................................................................... 3 1.2.2 悬架对汽车行驶稳定性的影响 ......................................................................... 5 第二章 独立悬架及弹性元件的结构形式与分析 ................................................................. 7 2.1 独立悬架的结构型式与分析 ........................................................................................... 7 2.2 弹性元件的特定分析比较 ................................................................................................. 8 第三章 螺旋弹簧悬架设计............................................................................................................... 10 3.1 悬架基本参数的选定 ......................................................................................................... 10 3.1.1 悬架静挠度 ................................................................................................................. 10 3.1.2 上下横臂长度的确定 .............................................................................................11 3.1.3 簧载质量的确定 ........................................................................................................11 3.1.4 其他参数的确定 ........................................................................................................11 3.2 螺旋弹簧的选择 .................................................................................................................... 12 3.3 减振器的选择 ......................................................................................................................... 14 3.3.1 减振器类型的选择 ................................................................................................. 14 3.3.2 减振器主要参数的选择 ....................................................................................... 15

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3.4 接头 .............................................................................................................................................. 17 谢辞 ................................................................................................................................................................. 19 参考文献 ...................................................................................................................................................... 20 附录 A 外文翻译-原文部分............................................................................................................... 21 附录 B 外文翻译-译文部分 ............................................................................................................. 33 附录 C 实体图........................................................................................................................................... 42

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绪论
随着社会经济和物质文化生活水平的提高,人们对汽车行驶的平顺性、操纵稳定性及 安全性提出了愈来愈高的要求。汽车的悬架系统对以上三种性能有着最直接、最重要的影 响。分析悬架对汽车性能的影响并合理确定悬架系统的性能及结构参数,从而获得最优的 行驶性能是汽车生产厂普遍关心的重要课题。汽车工业发展到现在已有百年历史,人们利 用各种先进的手段对其进行了理论分析和实践验证。本文在进行悬架系统的设计时,首先 应根据整车平顺性和操纵稳定性的要求,确定前悬架的性能参数(刚度和阻尼),然后进行 结构设计。 悬架对汽车的平顺性和操纵稳定性都具有重要的影响。未来满足汽车具有良好的行驶 平顺性,要求由簧上质量和弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段,并尽可 能低。前后悬架频率匹配应合理;对轿车,要求前悬架的固有频率低于后悬架的固有频率, 还要尽量避免悬架碰到车身(或车架)。在簧上质量变化的情况下,车身高度变化要小,因 此,应采用非线性弹性特性悬架。 汽车在不平的路面上行驶,由于悬架的弹性作用,使汽车发生垂直振动。为了迅速衰 减这一振动和抑制车身、车轮的共振,减小车轮的振幅,悬架应装有减振器,并使之具有 合理的阻尼。利用减振器的阻尼的作用,使汽车的振动振幅连续减小,直至振动停止。 悬架根据其导向机构的不同可分为非独立悬架和独立悬架,独立悬架的车桥都做成断 开的,两侧的车轮分别独立地与车架或车身弹性连接。其中独立悬架又分为多种类型,主 要包括:单横臂式独立悬架、双横臂式独立悬架、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、单斜臂式独立悬架以及近些年来刚推出的多连杆式独立悬架; 高档车上有的还应用了主动悬架。 双横臂独立悬架是独立悬架中一种比较典型的结构形式。在本田奥德赛、雅阁前悬、 奔腾前悬、马自达六前悬和瑞风商务车前悬上均使用了这种悬架。按照上、下横臂的长短 可分为等长和不等长两种。等长双横臂悬架在其车轮上下跳动时,虽然可以保持主销的倾 角和车轮外倾角不变,但是轮距变化大,导致轮胎的磨损严重,现在已经很少采用;不等 长双横臂独立悬架只要合理的选择结构参数和适当地布置,就可以将轮距和前轮的定位参 数变化限制在一定的范围之内,保证良好的行驶稳定性,故这种形式的独立悬架在现代高 级轿车中得到了广泛的应用。

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第一章 悬架概述
悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性连接并能传 递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。 悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩, 并缓和汽车 驶过不平路面时所产生的冲击,衰减由此引起的承载系统的振动,以保证汽车的行驶平顺 性。为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性连接,依靠弹性元件来传递车轮或车桥与 车架或车身之间的垂向载荷,并依靠其变形来吸收能量,达到缓冲的目的。采用弹性连接 后,汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(非簧载质量)和弹簧(弹性元件) 组成的振动系统,承载来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减 不必要的振动,悬架中还必须包括阻尼元件,即减振器。此外,悬架中确保车轮与车架或 车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统 称为导向机构。导向机构绝地你了车轮跳动的运动估计和车轮定位岑书的变化,一起汽车 前后侧倾中心及纵倾中心的位置,从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能 力。在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。 根据导向机构的结构特点,汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类,非独立悬 架的鲜明特点是左右车轮之间由一根刚性梁或非断开式车桥连接。 当左边车轮驶过凸起时,会直接影响另一侧车轮。独立悬架中没有这样的刚性梁,左 右车轮各自“独立”地与车身或车架相连构成断开式车桥, 按结构特点又可分细分为横臂式、 纵臂式、斜臂式等等(见图1-1)

图 1-1 各种悬架型式对比
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按照弹性元件的种类,汽车悬架又可分为钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬 架、空气悬架以及油气悬架。按照作用原理分为被动悬架、主动悬架介于二者之间的半主 动悬架。 本次设计的悬架为双横臂螺旋弹簧独立悬架。

1. 1 悬架设计的要求
如前所述,汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成一个振动系统,该振动系统的特性 很大程度上决定了汽车的行驶平顺性,并进一步影响了汽车的行驶车速、燃油经济性,该 振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多部件的动载,并进而影响到这些部件的使用寿 命。此外,悬架对整车操纵性稳定性、抗纵倾能力也有决定性的作用。因而在设计悬架必 须考虑以下几个方面的要求。 1、通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性,即具有较 低的振动频率,较小的振动加速度值和合适的减振性能,并能避免在悬架的压缩或伸张行 程极限点发生硬冲击,同时还要保证轮胎具有足够的接地能力。 2、合理设计导向机构,以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递,保证车 轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大,并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求。 3、导向机构的运动不应与转向杆系的运动干涉,否则可能引发转向摆振。 4、侧倾中心及纵倾中心恰当,汽车具有抗侧倾能力,汽车制动和加速时。能保证车身的 稳定,避免汽车在制动和加速时的车身纵倾(“点头”和“后仰”)。 5、非悬挂质量尽量小。 6、便于布置;零部件具有足够的寿命;制造成本低;便于维修、保养。

1.2 悬架对汽车性能的影响
1.2.1 悬架对汽车行驶平顺性的影响 悬架设计的主要目的之一是保证汽车具有良好的行驶平顺性,良好的汽车行驶平顺性 不仅能保证乘员的舒适与所运货物的完整无损,而且还可以提高汽车的运输生产率,降低 燃料消耗,延长零件使用寿命和提高零件的工作可靠性等。 汽车行驶平顺性的评价方法,通常是根据人体对振动的生理反应及对保持货物完整性 的影响来制订的,并用表征振动的物理量,如频率、振幅、加速度、加速度变化等作为行 驶平顺性的评价指标。 目前常用汽车车身振动的固有频率(低频)和振动加速度来评价汽车的行驶平顺性。 实验 得知,为了汽车具有良好的行驶平顺性,车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时身 振动加速度的极限容许值为3~4m/s2。 体上下运动的频率, 约为60~85 1/min(1Hz~1.6Hz),
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因此,在设计汽车或进行实验分析时,除车身振动固有频率外,还应以车身振动加速 度作为行驶平顺性的评价指标。 1、悬架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 汽车是一个多质量的复杂的振动系统,为 简化计算,可将汽车车身看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的质量,其固有频率n可 由下式确定: n=
1 2π

gc Hz G

(1-1)

式中 g——重力加速度,g=9810mm/s;
c——悬架刚度,N/mm; G——簧载重量,N。

因为G/C=f(f——重量G作用下的悬架的静挠度,mm),则
n= 1 2π

g Hz f

(1-2)

从式(1-1)和(1-22)看出,车身振动的固有频率n,由簧载重量G、悬架刚度c或悬架静挠度f 决定。而这种力和变形(G=c·f)的关系曲线称为悬架的弹性特性。由此可以看出,为了得 到良好的平顺性, 应当采用较软的悬架以降低偏频, 但软的悬架在一定载荷下其变形也大, 对一般轿车而言,悬架的工作行程即静挠度fc与动挠度fd之和应该不小于160mm,这里商务 车悬架可适当减小一些,取150mm左右都可以。 为了同时满足在设计载荷位置附近的低刚度和有限的工作行程的要求,悬架必须设计 成有非线性的弹性特性。一般是靠增加上下行程限位块或辅助弹簧以及增加行程端点的刚 度,非线性的悬架弹性特性可以采用适当的悬架结构(导向机构)或弹性元件(如加辅助弹 簧、调节弹簧、空气弹簧等)来实现。
2、悬架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 当汽车悬架仅有弹性元件而无摩擦或

减振装置时,汽车悬挂质量的振动将会延续很长时间,因此,悬架中一定要有减振的阻尼 力,对于选定的悬架刚度,只有恰当的阻尼力才能发挥悬架的缓冲减振作用。 现代汽车悬架都装有专门的减振装置,即减振器,其减振的阻尼力F可用下公式表达;
F=kv (1-3)

式中: k———减振器阻尼系数;
v———减振器活塞相对缸筒的运动速度。

在悬架系统中,引起振动衰减的阻尼来源很多。例如,在有相对运动的摩擦副中,轮 胎变形时橡胶分子间的摩擦,或在系统中装置减振器等。对于各种悬架结构,以钢板弹簧 悬架系统中的干摩擦最大,钢板弹簧叶片数目越多,摩擦越大。所以,有的汽车采用钢板 弹簧悬架时,可以不装减振器。而采用其他内摩擦很小的弹性元件(如螺旋弹簧、扭杆弹簧 等)的悬架,则需用减振器使自由振动衰减,以提高汽车行驶平顺性。
3、非簧载质量对汽车行驶平顺性的影响 根据是否由悬架弹簧支撑,汽车的总质量可

以分为悬挂质量和非悬挂质量两部分,在非独立悬架中还包括连接左右车轮的从动桥的整
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个刚性梁,或非断开式驱动桥的质量,包括主减速器、差速器以及半轴的质量,还有传动 轴的部分质量。 为了获得良好的平顺性和操纵性,非悬挂质量应当尽量小,可以减少高频共振区车身 振动加速度和减少车轮离开地面的几率。因此,在汽车设计中,为提高汽车行驶平顺性, 采用非簧载质量较小的独立悬架更为有利。 1.2.2 悬架对汽车行驶稳定性的影响 与平顺性相比,操纵稳定性的评价指标要复杂得多,包括稳态、瞬态转向特性及保持 直线行驶的能力。悬架参数通过影响转向时的车轮载荷转移,车轮跳动或车身侧倾时车轮 定位角的变化以及悬架与转向杆的运动干涉和整体桥的轴转向等影响汽车的操纵性。 1、悬架导向机构对车轮侧偏角(偏离角)影响 从《汽车理论》得知,汽车应具有不足转 向性,即前轮侧偏角大于后轮侧偏角(一般希望在向心加速度为 0.4g 时,前轮侧偏角减去 后轮侧偏角=1~3°),以便得到良好的行驶稳定性。侧偏角的大小,不仅与侧向力的大小、 轮胎的机械特性及法向载荷等有关, 而且还与悬架导向机构的型式有关。 汽车转弯行驶时, 在侧向惯性力的作用下,因悬架导向机构型式的不同,将对车轮倾斜角和轴转向有着不同 的影响, 双横臂式、纵置臂式和滑柱摆臂式导向机构的悬架,它们在侧向惯性力 Y 作用下 使车轮与车身向着侧向力方向倾斜,故侧偏角增大。而单横臂式导向机构的悬架则使车轮 的倾斜方向与侧向惯性力方向相反,故侧偏角减小。非独立悬架在侧向惯性力作用下,其 车轮平面可认为未发生倾斜(不考虑轮胎的法向变形所引起的影响),车轮侧偏角数值不变, 为了获得良好的行驶稳定性,在整车设计时,前后悬架应考虑不同型式的导向机构,以便 得到合适的侧偏角关系,使整车具有所需的不足转向性。例如,在前悬架中采用双横臂式、 纵置臂式或滑柱摆臂式等独立悬架,而后悬架中采用非独立悬架或单横臂式独立悬架,就 是一种能满足上述要求,比较满意的比配方案。因而它广泛地应用在轿车设计中。 2、汽车的侧倾 包括汽车车厢的侧倾中心的高度、悬架的侧倾角刚度(悬架的线刚度和 悬架的侧倾角刚度)、车厢的侧倾角刚度。 3、导向机构对前轮定位的影响 前轮定位参数随车轮上下跳动的变化特性,通常是从 满载静平衡位置到车轮跳动40mm范围内的特性,首先应该考虑到车轮外倾角和主销后倾 角的变化特性,车轮跳动时,外倾角的变化包括由车身侧倾产生的车轮外倾变化和车轮相 对车身的跳动而引起的外倾变化两部分,在双横臂悬架中,前者使车轮像车身侧倾的方向 倾斜,外倾角增大,增加不足转向;后者引起的外倾角变化情况,取决于悬架上下横臂运 动的几何关系。 在双横臂悬架中,往往是外倾角随弹簧压缩行程的增大而减小,这种变化与车身侧倾 引起的外倾角变化相反,产生过多转向趋势,所以尽量减少车轮跳动引起的外倾角变化。 一般这里上下横臂的比值为(0.6~0.77)。通常在车轮跳动全行程范围内,其车轮外倾角的 车轮的侧向位移不宜大于4~8mm, 对于越野汽车不宜大于8~10mm 。 变化不大于1~3度。
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此外,悬架对汽车的通过性、燃料经济性等都有很大影响。性能良好的悬架,还可以 保证汽车在较坏的路面上也能以经济车速的速度行驶,从而在某种程度上提高了汽车的燃 料经济性。

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第二章 独立悬架及弹性元件的结构形式与分析
2.1 独立悬架的结构型式与分析
根据导向机构不同的结构特点,独立悬架可分为:双横臂,单横臂,纵臂式,单斜臂, 多杆式及滑柱(杆)连杆(摆臂)式等等。按目前采用较多的有以下三种形式:(1) 双横臂式, (2) 滑柱连杆式,(3)斜置单臂式。按弹性元件采用不同分为:螺旋弹簧式,钢板弹簧式, 扭杆弹簧式,气体弹簧式。采用更多的是螺旋弹簧。 1、双横臂独立悬架 如图2-1所示为双横臂式独立悬架。上下两摆臂不等长,选择长度 比例合适,可使车轮和主销的角度及轮距变化不大。这种独立悬架被广泛应用在轿车前轮 上。双横臂的臂有做成A字形或V字形,如图2-2所示。V形臂的上下2个V形摆臂以一定的 距离,分别安装在车轮上,另一端安装在车架上。

图 2-1 双横臂式独立悬架

不等臂双横臂上臂比下臂短。当汽车车轮上下运动时,上臂比下臂运动弧度小。这将 使轮胎上部轻微地内外移动,而底部影响很小。这种结构有利于减少轮胎磨损,提高汽车 行驶平顺性和方向稳定性。

图 2-2 不等臂式悬架

2、纵臂式独立悬架 其摆臂在汽车纵向平面内摆动。当车轮跳动时,车轮倾角和轮距 保持不变,轴距有明显变化。这种悬架又分为双纵臂式和单纵臂式两种。双纵臂式独立悬

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架的 两个摆臂长度相等。当车轮跳动时,可保持主销后倾角不变,故适用于转向轮。但 由于横向刚度低,易产生摆头现象。单纵臂独立悬架,由于车轮跳动时主销后倾角变化大, 故转向轮不宜采用,但其结构较简单,可用于非转向的后轮。 3、 滑柱摆臂式独立悬架(麦弗逊式或叫支柱式等) 这种悬架目前在轿车中采用很多。 如 图2-3 所示。滑柱摆臂式悬架将减振器作为引导车轮跳动的滑柱,螺旋弹簧与其装于一体。 这种悬架将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承,允许滑柱上端作少许角位移。内侧空间大, 有利于发动机布置,并降低车子的重心。车轮上下运动时,主销轴线的角度会有变化,这 是因为减振器下端支点随横摆臂摆动。以上问题可通过调整杆系设计布置合理得到解决。

图 2-3 麦弗逊式悬架

4、斜置单臂式独立悬架 这种悬架是单横臂和单纵臂独立悬架的折衷方案。其摆臂绕 与汽车纵轴线具有一定交角的轴线摆动,选择合适的交角可以满足汽车操纵稳定性要求。 这种悬架适于做后悬架。 5、多杆式独立悬架 独立悬架中多采用螺旋弹簧,因而对于侧向力,垂直力以及纵向 力需加设导向装置即采用杆件来承受和传递这些力。因而一些轿车上为减轻车重和简化结 构采用多杆式悬架。

2.2 弹性元件的特定分析比较
悬架的弹性元件的种类繁多,如钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧(空气弹簧、 油气弹簧)、橡胶弹簧等,在此不作一一介绍。 弹性元件的选择主要是根据悬架的结构和性能的要求进行。选用不同的弹性元件可以 具有不同的悬架结构形式。同一种悬架结构中也可以采用不同的弹性元件。同一种弹性元 件又可以与不同的导向机构组合成非独立悬架和独立悬架。
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本次商务车悬架结构为前独立悬架,前悬架采用双横臂式独立悬架,圆截面螺旋弹簧,带 横向稳定杆。主要结构如图2-4

图 2-4 双横臂螺旋弹簧独立悬架

该悬架上下横臂均采用V型结构, 这样便于前置发动机的安装及车身的布置。 其主要特 点是主销内倾角(前轮胎外倾角)及前束在车轮上下运动时是随时间变化的,而主销后倾角 在运动中是保持不变的。主销后倾角在运动中保持不变可以使汽车在制动时保持适当的抗 前俯率,另外也可避免前轮摆振及减小转向盘上的变化。

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第三章 螺旋弹簧悬架设计
3.1 悬架基本参数的选定
3.1.1 悬架静挠度
悬架静挠度是指汽车满载时悬架上的载荷与此时悬架刚度之比。汽车前后悬架与其簧载质 量组成的振动系统的固有频率是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。 因现代汽车的质量分配 系数接近1,于是汽车前后轴上方车身两点的振动不存在联系。因此,前后部分的车身的固有 频率为:

n=

1 2π

c

m

(3-1)

此处c为悬架的刚度(N/cm);m为簧上质量(kg)。采用悬架弹性特性为线性变化的悬架 时,前后悬架的静挠度可用下式表示
f c = mg

c

(3-2)

式中,g为重力加速度(g=981cm/s2)。 将式3-2代入式3-1得
n= 5 fc (3-3)

由上式可知,悬架的静挠度直接影响车身振动的偏频。因此,欲保证汽车有良好的行 驶平顺性,必须正确的选取悬架的静挠度。 对乘用车,一般前悬架要求偏频为1~1.45Hz,后悬架为1.17~1.58Hz,且汽车的级别 越高,则n越小。此处取n1=1.2,则fc1=174mm。在选择前、后悬架的静挠度时,应当使之 接近,并希望后悬架的静挠度比前悬架的静挠度小些,这有利于防止车身产生较大的纵向 角振动。对乘用车,一般fc2=(0.8~0.9)fc1。此处取fc2=0.8 fc1=139mm。 一般情况下动挠度fd=(0.5~0.7)fc,取fd=90mm。 降低悬架系统的振动频率和增大悬架的静挠度可以提高汽车行驶的平顺性,但需要说 明的是,增大悬架的静挠度会带来一些新的矛盾,主要有以下几点:
1、静挠度增大后,为使汽车不经常碰撞缓冲块,就要求相应地增加动挠度,这就势必

抬高车架上各总成的高度,提高汽车的重心,同时,在汽车振动时和载荷增减时,汽车高 度将会显著的变化,这些都对汽车行驶稳定性产生不利影响。
2、静挠度增大后,弹簧显得很软,在紧急制动时会产生严重的汽车“点头”现象;在

转弯时,由于悬架侧倾刚度的降低,会使车身产生较大的侧倾角,这些对乘坐舒适性都是 不利的。
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3、静挠度和动挠度增大后,车轮垂直位移增大,对行驶稳定性不利。 4、增大静挠度对纵置钢板弹簧而言,要增大弹簧长度,使布置发生困难,同时增加弹 簧重量。 3.1.2 上下横臂长度的确定 双横臂式独立悬架的上、下臂长度对车轮上、下跳动时前轮的定位参数影响很大。现 代轿车所用的双横臂式前悬架,一般设计成上横臂短、下横臂长。这一方面考虑到布置发 动机方便,另一方面也是为了得到理想的悬架特性。现代轿车设计时,l2/l1取为0.6~1.0之 间。美国克莱斯勒和通用汽车公司分别认为,上下横臂长度之比取0.7和0.66为最佳。根据 我国汽车设计经验,在初选尺寸时,l2/l1取0.65为宜。 下表是国外一些轿车的上下臂长及球销距的尺寸: 表3-1 国外轿车独立悬架的一些参数 车牌名 上臂长 A,mm
奔驰600(西德) 伏尔加(苏) 雷诺(法) 王子(日) 伏克斯豪尔(英) 雪佛兰(美)

下臂长 C,mm
479 445 350 305 380 330

球销距 B,mm
256 250 200 200 200 215

A C 0.702 0.45 0.61 0.80 0.66 0.60

A B 1.29 0.8 1.07 1.22 1.25 0.89

330 200 215 245 250 190

由同类汽车类比,此处取l1=326mm,l2=212mm。上下横臂铰点间距离为200mm。
3.1.3 簧载质量的确定

按照本次设计汽车的参数知:汽车总质量为1430kg,参照《汽车设计》 刘惟信主编 簧 载质量取82% ,约为1172kg.发动机前置前轮驱动的轴荷分配满载时,前轴约占总质量的
45%~50%,本设计中取48%约563千克。 3.1.4 其他参数的确定

主销内倾角β是主销轴线和地面垂直线在汽车横向断面内的夹角,如图3-1所示。主销 内倾角的作用能使前轮自动回正、转向操纵轻便和减小作用在转向盘上的冲击力。过去规 定,一般主销内倾角不大于8°,取值范围6~8°,主销偏移距c一般为40~60mm。而现 代汽车这两个参数的数值变化很大,研究表明,主销偏移距为零或少量的负值是可取的。 所以主销内倾角变化范围有明显增大的趋势,一般取值为2~12°。本文采用的主销内倾
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角为8°。

图3-1 主销内倾角与车轮外倾角

前轮外倾角α是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹 角, 如图3-1所示。 一般α取1°左右, 为了尽量减少车轮相对车身跳动时的外倾角的变化, 希望在常见车轮跳动范围内,其变化量在±1°以内。

3.2 螺旋弹簧的选择
螺旋弹簧(如图3-2所示)广泛应用于独立悬架中,它与钢板弹簧相比,有质量小,无需 润滑,所占纵向空间小,不怕泥污等优点。但它只能承受垂直方向力,而且不足有减振作 用,因此在悬架中必须要有导向机构和减振器。

图3-2 圆柱螺旋弹簧

空载时弹簧受力为F1=2815N。 满载时弹簧受力为F2=3600N。 初选弹簧 查《机械零件手册》选取弹簧的旋绕比C=6,选择簧条截面为圆形的圆柱

压缩螺旋弹簧,材料为热轧弹簧钢。其基本参数如下:

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簧条直径d=5~80mm 切变模量G=78×10 3 Mpa 弹性模量E=197×10 3 Mpa 许用切应力 τ p =590Mpa 由公式

τ=

8 KDF 8 KCF = ≤τ πd 3 πd 2

p

(3-4)

K=

4C ? 1 0.615 + 4C ? 4 C

(3-5) (3-6)



d=1.6

KCF

τP

式中: τ ——切应力,Mpa;
F——工作载荷,N; D——弹簧中径,mm; d——簧条直径,mm; C——旋绕比,C=D/d; K——曲度系数; k——弹簧刚度,N/mm; f——工作载荷下的变形量,mm。

代入数据C=6,F=F 2 =3600N, τ p =590Mpa,得d=15mm,根据表3-2弹簧直径系列选取
d=16mm。
表3-2 普通圆柱螺旋弹簧的尺寸系列

第 一 0 .3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1 25

弹 簧 系列 1.2 1.6 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6 8 12 16 20 30 35 40 45 50 60 70 80 丝直径 d/mm 第 二 0.32 0.55 0.65 1.4 1.8 2.2 2.8 3.2 5.5 6.5 7 系列 9 11 14 18 22 28 32 38 42 55 65

弹簧中 径
D/mm

2 2.2 2.5 2.8 3 3.2 3.5 3.8 4 4.2 4.5 4.8 5 5.5 6 6.5 8 8.5 9 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 35 38 40 42 45 48 50 52 55 58 60 65 70 80 85 90 95 100 105 10 115 120 125 130 135 140 145 150 160 170 180 90 200

压 缩 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.25 4.5 4.75 5 有 效 圈 弹簧 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15 16 18 20 22 25 28 30

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拉 伸 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 n/圈 弹簧 18 19 20 22 25 28 30 35 40 45 50 55 60 65 70 80 90 100 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 自 由 高 压 缩 19 20 22 24 26 28 30 32 35 38 40 42 45 48 90 95 100 度 弹簧 50 52 55 58 60 65 70 75 80 85 105 110 115 120 130 140 150 160 170 180 190 H 0 /mm 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 450 480 500 520 550 580 600 数

根据弹簧直径查《机械设计手册》GB1222选取圆柱螺旋弹簧,其基本参数如下: d=16mm,C=6,D=95mm, τ p =740Mpa,Fs=12529N,fsd=16.81mm,k=745N/mm, Dx=73mm,DT=117mm。 弹簧的有效圈数n=
Gd 4 f 78 × 10 3 × 16 4 × 16.81 = = 3.48 ,取n=4。 8 FD 3 8 × 3600 × 95 3

压缩圈数取为n2=2,则总圈数n1=n+ n2=4+2=6。

3.3 减振器的选择
3.3.1 减振器类型的选择

汽车悬架系统最初采用摇臂式液阻减振器,第二次世界大战期间美军吉普车上采用了 筒式液阻减振器并在战场上获得成功,此后筒式液阻减振器很快成为主流产品。它具有工 艺性好、成本低、寿命长、质量轻等优点,主要零件采用了冲压、粉末冶金及精密拉管等 高效工艺,适于大批量生产。我国在20世纪60年代生产的BJ212、NJ230汽车上开始采用筒 式液阻减振器,70年代初解放牌汽车也改用了筒式液阻减振器。 筒式液阻减振器最初采用双筒式结构,该结构目前仍是悬架减振器中最常见的形式, 其优点是工艺简单、成本低廉,缺点是散热困难,且安装角度受到限制。双筒式减振器发 展初期不在补偿室内设置背压,在复原行程中油液依靠其自身重力和压缩室负压由补偿室 流人压缩室。这类减振器的显著缺点是在高速工况下会出现补偿室向压缩室充油不及时的 问题,从而导致减振器工作特性发生畸变,不但影响减振效果,还会导致冲击和噪声。20 世纪50年代单筒式充气减振器技术蓬勃发展起来,它采用了浮动活塞结构,在浮动活塞与 缸筒的一端之间形成的补偿室内充入一定量的高压(2.0 MPa~2.5 MPa)氮气, 压缩室内油液 体积的变化由这部分气体补偿。 单筒充气式液力减振器与双筒式液力减振器的制造工艺相对比较成熟,所以我在这两 种方案中选择。前者与后者相比,具有以下优点:1.工作缸筒直接暴露在空气中,冷却效 果好;2.在缸筒外径相同的前提下,可采用大直径活塞,活塞面积可增大将近一倍,从而
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降低工作油压;3.在充气压力作用下,油液不会乳化,保证了小振幅高频振动时的减振效 果;4.由于浮动活塞将油、气隔开,因而减振器的布 置与安装方向可以不受限制。其缺点 在于:1.为保证气体密封,要求制造精度高;2.成本高;3.轴向尺寸相对较大;4.由于气体 压力作用,活塞杆上大约承受190N~250N的推出力,当工作温度为100℃时,这一值会高 达450N,因此若与双筒式减振器换装,则最好同时换装不同高度的弹簧。现在市场上比较 流行双向作用的减振器,所以本设计方案也采用双向作用式减振器。 3.3.2 减振器主要参数的选择 1、相对阻尼系数 减振器在卸荷阀打开前,减振器中的阻力F与减振器振动速度v之间有如下关系: F = δv (3-7) 式中,δ为减振器阻尼系数。 图3-3示出减振器的阻力一速度特性图。该图具有如下特点:阻力一速度特性由四段近 似直线线段组成,其中压缩行程和伸张行程的阻力一速度特性各占两段;各段特性线的斜 率是减振器的阻尼系数δ=F/v,所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时,减振器的 阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。 通常压缩行程的阻尼系数δ y =F y /v y 与伸张行 程的阻尼系数疗δs=Fs/vs不等。

图3-3 减振器特性图

(a)阻力-位移特性

(b)阻力-速度特性

汽车悬架有阻尼以后,簧上质量的振动是周期衰减振动,用相对阻尼系数ψ的大小来 评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为:

ψ = δ (2 cm s )
式中,c——悬架系统垂直刚度,N/mm; ms——簧上质量,kg。

(3-8)

式3-8表明,相对阻尼系数ψ的物理意义是:减振器的阻尼作用在与不同刚度c和不同 簧上质量ms的悬架系统匹配时,会产生不同的阻尼效果。ψ值大,振动能迅速衰减,同时
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又能将较大的路面冲击力传到车身;ψ值小则反之。通常情况下,将压缩行程时的相对阻 尼系数ψy取得小些,伸张行程时相对阻尼系数ψs取得大些。两者之间保持中ψy=(0.25~ 0.5)ψs的关系。 对于无内摩擦的弹性元件悬架,取ψ=0.25~0.35;对于有内摩擦的弹性元件悬架,ψ 值取小些。对于行驶路面条件较差的汽车,ψ值应取大些,在本设计中取ψ=0.3。 2、减振器阻尼系数 δ 的确定 减振器阻尼系数 δ = 2ψ cms 。因悬架系统固有振动频率 ω = c ms ,所以理论上

δ = 2ψmsω 。实际上应根据减振器的布置特点确定减振器的阻尼系数。

(a)

(b)
图3-4 减振器安装位置

(c)

例如,如图三种方式安装减振器时,计算公式均不相同,本设计中选择第二种方式。 其阻尼系数 δ 为

δ = 2ψm s ωn 2 (a 2 cos 2 α )
式中, α ——减振器轴线与铅垂线之间的夹角;
a——减振器在下横臂的连接点到下横臂在车身上的铰接点之间的距离; n——双横臂悬架的下臂长。

(3-9)

代入数据得 δ =1320。 分析式3-9可知:在下横臂长度n不变的条件下,改变减振器在下横臂上的固定点位置 或者减振器轴线与铅垂线之间的夹角α,会影响减振器阻尼系数的变化。
3、最大卸荷力F0的确定

为减小传到车身上的冲击力,当减振器活塞振动速度达到一定值时,减振器打开卸荷阀。 此时的活塞速度称为卸荷速度vx。在减振器安装如图3-4b所示时
Vx= Aωa cos α n (3-10)

式中,vx——卸荷速度,一般为0.15~0.30m/s;
A——车身振幅,取±40mm;

ω ——悬架振动固有频率,一般为1~1.6Hz。
最大卸荷力F0=δsvs。
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代入数据得vx=0.15m/s;F0=198N。 4、筒式减振器工作缸直径D的确定 根据伸张行程的最大卸荷力F0计算工作缸直径D为: D=

4F0

π [ p](1 ? λ 2 )

=10.6

式中,[p]——工作缸的最大允许压力,取3~4MPa;

λ ——连杆直径与缸筒直径之比,双筒式减振器取 λ =0.40~0.50。
减振器的工作缸直径D有20mm、30mm、40mm、(45mm)、50mm、65mm等几种,选取 时按标准选取,根据QC/T491-1999《汽车筒式减振器 尺寸系列及技术条件》选取工作缸 直径为20mm的减振器。

3.4 接头
控制臂或推力杆常通过位于它们端部的接头与其他部件实现连接。这些接头应满足下 述要求:应有较小的摩擦;在使用期间不需要进行保养,以减少使用成本和降低劳动强度; 接头应有一定的弹性;具有隔声性能。 根据结构不同,接头有轴销式和球销式接头两种。接头所连接的两部分之间的相对运 动和传力特点将影响接头形式的选择。位于转向轮内侧的双横臂独立悬架上的接头,由于 转向时车轮绕主销轴线回转,同时车轮在垂直面内有位移,因此要求横臂与转向节连接处 接头能够完成空间运动,故在此处选择球销式接头。

图3-5 球销式接头

图3-6 轴销式接头

图 3-5 所示球销式接头的特点是,用塑料制成整体式球碗,利用塑料的弹性将球头 销压入球头碗后再装到球座上,工作时球头销的球面部分在球头碗内滑动。这种球头 能承受各个方向的作用力,在使用中又不需要保养。 接头所连接的两部分,若其中之一仅是绕某一轴线相对另一部分转动时,应该用
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轴销式连接,双横臂独立悬架的上、下横臂靠近汽车中部一段的接头以及减振器两端 处的接头都用这种连接,图 3-6 所示为轴销式接头。

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谢辞
在本论文完成之际,我要向所有帮助过我的老师、同学表示衷心的感谢!我要特别感 谢我的指导老师李刚老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中,李刚老师倾注 了大量的心血和汗水。从开题报告的修改、论文的架构拟定到最终定稿,他给予了殷切的 指导,提出了许多宝贵的意见。无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面,还是在论 文的研究方法以及成文定稿方面,我都得到了李刚老师悉心细致的教诲和无私的帮助,特 别是他广博的学识、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我受益匪浅,在此表示真诚 地感谢和深深的谢意。 感谢所有支持和帮助过我的良师益友。他们为我及时完成论文写作提供了许多支持和 帮助,并定期督促论文写作进度,才使得此论文得以按期保质的完成。在论文的写作过程 中,我得到了刘军、樊聪等同学的帮助,得到了许多同学的宝贵建议,特别是室友的鼓励、 对问题的争执、相关素材的提供,对我来说都是我莫大的财富。 论文的完成是大学四年学术生活的一个句点,回顾四年以来,真是感慨碰到了很好的 老师、很好的同学,你们的指导与帮助我会永远铭记!

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参考文献
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附录 A 外文翻译-原文部分
How Car Suspensions Work
Table of Contents:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Introduction to How Car Suspensions Work Vehicle Dynamics The Chassis Springs Springs: Sprung and Unsprung Mass Dampers: Shock Absorbers Dampers: Struts and Anti-sway Bars Suspension Types: Front Suspension Types: Rear Specialized Suspensions: T Specialized Suspensions: Formula One Racers Specialized Suspensions: Hot Rods The Future of Car Suspensions Lots More Information Compare Prices for Car Suspensions

When people think of automobile performance, they normally think of horsepower, torque and zero-to-60 acceleration. But all of the power generated by a piston engine is useless if the driver can't control the car. That's why automobile engineers turned their attention to the suspension system almost as soon as they had mastered the four-stroke internal combustion engine.

Photo courtesy Honda Motor Co., Ltd. Double-wishbone suspension on Honda Accord 2005 Coupe

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The job of a car suspension is to maximize the friction between the tires and the road surface, to provide steering stability with good handling and to ensure the comfort of the passengers. In this article, we'll explore how car suspensions work, how they've evolved over the years and where the design of suspensions is headed in the future.

Vehicle Dynamics
If a road were perfectly flat, with no irregularities, suspensions wouldn't be necessary. But roads are far from flat. Even freshly paved highways have subtle imperfections that can interact with the wheels of a car. It's these imperfections that apply forces to the wheels. According to Newton's laws of motion, all forces have both magnitude and direction. A bump in the road causes the wheel to move up and down perpendicular to the road surface. The magnitude, of course, depends on whether the wheel is striking a giant bump or a tiny speck. Either way, the car wheel experiences a vertical acceleration as it passes over an imperfection. Without an intervening structure, all of wheel's vertical energy is transferred to the frame, which moves in the same direction. In such a situation, the wheels can lose contact with the road completely. Then, under the downward force of gravity, the wheels can slam back into the road surface. What you need is a system that will absorb the energy of the vertically accelerated wheel, allowing the frame and body to ride undisturbed while the wheels follow bumps in the road. The study of the forces at work on a moving car is called vehicle dynamics, and you need to understand some of these concepts in order to appreciate why a suspension is necessary in the first place. Most automobile engineers consider the dynamics of a moving car from two perspectives:
? ?

Ride - a car's ability to smooth out a bumpy road Handling - a car's ability to safely accelerate, brake and corner

These two characteristics can be further described in three important principles - road isolation, road holding and cornering. The table below describes these principles and how engineers attempt to solve the challenges unique to each. Principle Road Isolation Definition The vehicle's ability to absorb or isolate road shock from the passenger compartment Goal Allow the vehicle body to ride undisturbed while traveling Solution Absorb energy from road bumps and dissipate it without causing
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over rough roads. The degree to which a car maintains contact with the road surface in various types of directional changes and in a straight line (Example: The weight of a car will shift from the rear tires to the front tires during braking. Because the nose of the car dips toward the road, this type of motion is known as "dive." The opposite effect -"squat" -- occurs during acceleration, which shifts the weight of the car from the front tires to the back.)

undue oscillation in the vehicle.

Road Holding

Keep the tires in contact with the ground, because it is the friction between the tires and the road that affects a vehicle's ability to steer, brake and accelerate.

Minimize the transfer of vehicle weight from side to side and front to back, as this transfer of weight reduces the tire's grip on the road.

Cornering

Minimize body roll, which occurs as centrifugal force pushes outward on a The ability of a vehicle car's center of to travel a curved path gravity while cornering, raising one side of the vehicle and lowering the opposite side.

Transfer the weight of the car during cornering from the high side of the vehicle to the low side.

A car's suspension, with its various components, provides all of the solutions described.
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Let's look at the parts of a typical suspension, working from the bigger picture of the chassis down to the individual components that make up the suspension proper. The Chassis The suspension of a car is actually part of the chassis, which comprises all of the important systems located beneath the car's body.

Chassis These systems include:
? ? ? ?

The frame - structural, load-carrying component that supports the car's engine and body, which are in turn supported by the suspension The suspension system - setup that supports weight, absorbs and dampens shock and helps maintain tire contact The steering system - mechanism that enables the driver to guide and direct the vehicle The tires and wheels - components that make vehicle motion possible by way of grip and/or friction with the road

So the suspension is just one of the major systems in any vehicle. With this big-picture overview in mind, it's time to look at the three fundamental components of any suspension: springs, dampers and anti-sway bars.

Springs
Today's springing systems are based on one of four basic designs: Coil springs - This is the most common type of spring and is, in essence, a heavy-duty torsion bar coiled around an axis. Coil springs compress and expand to absorb the motion of the wheels.
?

Leaf springs - This type of spring consists of several layers of metal (called "leaves") bound together to act as a single unit. Leaf springs were first used on horse-drawn carriages and were found on most American automobiles until 1985. They are still used today on most trucks and heavy-duty vehicles.
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?

Torsion bars - Torsion bars use the twisting properties of a steel bar to provide coil-spring-like performance. This is how they work: One end of a bar is anchored to the vehicle frame. The other end is attached to a wishbone, which acts like a lever that moves perpendicular to the torsion bar. When the wheel hits a bump, vertical motion is transferred to the wishbone and then, through the levering action, to the torsion bar. The torsion bar then twists along its axis to provide the spring force. European carmakers used this system extensively, as did Packard and Chrysler in the United States, through the 1950s and 1960s.

Photo courtesy HowStuffWorks Shopper Torsion bar
?

Air springs - Air springs, which consist of a cylindrical chamber of air positioned between the wheel and the car's body, use the compressive qualities of air to absorb wheel vibrations. The concept is actually more than a century old and could be found on horse-drawn buggies. Air springs from this era were made from air-filled, leather diaphragms, much like a bellows; they were replaced with molded-rubber air springs in the 1930s.

Photo courtesy HSW Shopper Air springs

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Based on where springs are located on a car -- i.e., between the wheels and the frame -engineers often find it convenient to talk about the sprung mass and the unsprung mass. Springs: Sprung and Unsprung Mass The sprung mass is the mass of the vehicle supported on the springs, while the unsprung mass is loosely defined as the mass between the road and the suspension springs. The stiffness of the springs affects how the sprung mass responds while the car is being driven. Loosely sprung cars, such as luxury cars (think Lincoln Town Car), can swallow bumps and provide a super-smooth ride; however, such a car is prone to dive and squat during braking and acceleration and tends to experience body sway or roll during cornering. Tightly sprung cars, such as sports cars (think Mazda Miata), are less forgiving on bumpy roads, but they minimize body motion well, which means they can be driven aggressively, even around corners. So, while springs by themselves seem like simple devices, designing and implementing them on a car to balance passenger comfort with handling is a complex task. And to make matters more complex, springs alone can't provide a perfectly smooth ride. Why? Because springs are great at absorbing energy, but not so good at dissipating it. Other structures, known as dampers, are required to do this.

Dampers: Shock Absorbers
Unless a dampening structure is present, a car spring will extend and release the energy it absorbs from a bump at an uncontrolled rate. The spring will continue to bounce at its natural frequency until all of the energy originally put into it is used up. A suspension built on springs alone would make for an extremely bouncy ride and, depending on the terrain, an uncontrollable car. Enter the shock absorber, or snubber, a device that controls unwanted spring motion through a process known as dampening. Shock absorbers slow down and reduce the magnitude of vibratory motions by turning the kinetic energy of suspension movement into heat energy that can be dissipated through hydraulic fluid. To understand how this works, it's best to look inside a shock absorber to see its structure and function.

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A shock absorber is basically an oil pump placed between the frame of the car and the wheels. The upper mount of the shock connects to the frame (i.e., the sprung weight), while the lower mount connects to the axle, near the wheel (i.e., the unsprung weight). In a twin-tube design, one of the most common types of shock absorbers, the upper mount is connected to a piston rod, which in turn is connected to a piston, which in turn sits in a tube filled with hydraulic fluid. The inner tube is known as the pressure tube, and the outer tube is known as the reserve tube. The reserve tube stores excess hydraulic fluid. When the car wheel encounters a bump in the road and causes the spring to coil and uncoil, the energy of the spring is transferred to the shock absorber through the upper mount, down through the piston rod and into the piston. Orifices perforate the piston and allow fluid to leak through as the piston moves up and down in the pressure tube. Because the orifices are relatively tiny, only a small amount of fluid, under great pressure, passes through. This slows down the piston, which in turn slows down the spring. Shock absorbers work in two cycles -- the compression cycle and the extension cycle. The compression cycle occurs as the piston moves downward, compressing the hydraulic fluid in the chamber below the piston. The extension cycle occurs as the piston moves toward the top of the pressure tube, compressing the fluid in the chamber above the piston. A typical car or light truck will have more resistance during its extension cycle than its compression cycle. With that in mind, the compression cycle controls the motion of the vehicle's unsprung weight, while extension controls the heavier, sprung weight. All modern shock absorbers are velocity-sensitive -- the faster the suspension moves, the more resistance the shock absorber provides. This enables shocks to adjust to road conditions and to control all of the unwanted motions that can occur in a moving vehicle, including bounce, sway, brake dive and acceleration squat. Dampers: Struts and Anti-sway Bars Another common dampening structure is the strut -- basically a shock absorber mounted inside a
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coil spring. Struts perform two jobs: They provide a dampening function like shock absorbers, and they provide structural support for the vehicle suspension. That means struts deliver a bit more than shock absorbers, which don't support vehicle weight -- they only control the speed at which weight is transferred in a car, not the weight itself. Because shocks and struts have so much to do with the handling of a car, they can be considered critical safety features. Worn shocks and struts can allow excessive vehicle-weight transfer from side to side and front to back. This reduces the tire's ability to grip the road, as well as handling and braking performance.Anti-sway Bars Anti-sway bars (also known as anti-roll bars) are used along with shock absorbers or struts to give a moving automobile additional stability. An anti-sway bar is a metal rod that spans the entire axle and effectively joins each side of the suspension together.

When the suspension at one wheel moves up and down, the anti-sway bar transfers movement to the other wheel. This creates a more level ride and reduces vehicle sway. In particular, it combats the roll of a car on its suspension as it corners. For this reason, almost all cars today are fitted with anti-sway bars as standard equipment, although if they're not, kits make it easy to install the bars at any time.

Suspension Types: Front
So far, our discussions have focused on how springs and dampers function on any given wheel. But the four wheels of a car work together in two independent systems -- the two wheels connected by the front axle and the two wheels connected by the rear axle. That means that a car can and usually does have a different type of suspension on the front and back. Much is determined by whether a rigid axle binds the wheels or if the wheels are permitted to move independently. The former arrangement is known as a dependent system, while the latter arrangement is known as an independent system. In the following sections, we'll look at some of the common types of front and back suspensions typically used on mainstream cars.
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Front Suspension - Dependent Systems
Dependent front suspensions have a rigid front axle that connects the front wheels. Basically, this looks like a solid bar under the front of the car, kept in place by leaf springs and shock absorbers. Common on trucks, dependent front suspensions haven't been used in mainstream cars for years. Front Suspension - Independent Systems In this setup, the front wheels are allowed to move independently. The MacPherson strut, developed by Earle S. MacPherson of General Motors in 1947, is the most widely used front suspension system, especially in cars of European origin. The MacPherson strut combines a shock absorber and a coil spring into a single unit. This provides a more compact and lighter suspension system that can be used for front-wheel drive vehicles. The double-wishbone suspension, also known as an A-arm suspension, is another common type of front independent suspension.

Double-wishbone suspension on Honda Accord 2005 Coupe While there are several different possible configurations, this design typically uses two wishbone-shaped arms to locate the wheel. Each wishbone, which has two mounting positions to the frame and one at the wheel, bears a shock absorber and a coil spring to absorb vibrations. Double-wishbone suspensions allow for more control over the camber angle of the wheel, which describes the degree to which the wheels tilt in and out. They also help minimize roll or sway and provide for a more consistent steering feel. Because of these characteristics, the double-wishbone suspension is common on the front wheels of larger cars. Now let's look at some common rear suspensions.

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Suspension Types: Rear Rear Suspension - Dependent Systems
If a solid axle connects the rear wheels of a car, then the suspension is usually quite simple -- based either on a leaf spring or a coil spring. In the former design, the leaf springs clamp directly to the drive axle. The ends of the leaf springs attach directly to the frame, and the shock absorber is attached at the clamp that holds the spring to the axle. For many years, American car manufacturers preferred this design because of its simplicity.

Photo courtesy HowStuffWorks Shopper Leaf spring

The same basic design can be achieved with coil springs replacing the leaves. In this case, the spring and shock absorber can be mounted as a single unit or as separate components. When they're separate, the springs can be much smaller, which reduces the amount of space the suspension takes up.

Rear Suspension - Independent Suspensions
If both the front and back suspensions are independent, then all of the wheels are mounted and sprung individually, resulting in what car advertisements tout as "four-wheel independent suspension." Any suspension that can be used on the front of the car can be used on the rear, and versions of the front independent systems described in the previous section can be found on the rear axles. Of course, in the rear of the car, the steering rack -- the assembly that includes the pinion gear wheel and enables the wheels to turn from side to side -- is absent. This means that rear independent suspensions can be simplified versions of front ones, although the basic principles remain the same.

Specialized Suspensions: The Baja Bug
For the most part, this article has focused on the suspensions of mainstream front- and rear-wheel-drive cars -- cars that drive on normal roads in normal driving conditions. But what about the suspensions of specialty cars, such as hot rods, racers or extreme off-road vehicles? Although the suspensions of specialty autos obey the same basic principles, they do provide additional benefits unique to the driving conditions they must navigate. What follows is a brief overview of how suspensions are designed for three types of specialty cars -- Baja Bugs, Formula One racers and American-style hot rods.

Baja Bugs
The Volkswagen Beetle or Bug was destined to become a favorite among off-road enthusiasts. With a low center of gravity and engine placement over the rear axle, the two-wheel-drive Bug handles off-road conditions as well as some four-wheel-drive vehicles. Of course, the VW Bug
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isn't ready for off-road conditions with its factory equipment. Most Bugs require some modifications, or conversions, to get them ready for racing in harsh conditions like the deserts of Baja California.

One of the most important modifications takes place in the suspension. The torsion-bar suspension, standard equipment on the front and back of most Bugs between 1936 and 1977, can be raised to make room for heavy-duty, off-road wheels and tires. Longer shock absorbers replace the standard shocks to lift the body higher and to provide for maximum wheel travel. In some cases, Baja Bug converters remove the torsion bars entirely and replace them with multiple coil-over systems, an aftermarket item that combines both the spring and shock absorber in one adjustable unit. The result of these modifications is a vehicle that allows the wheels to travel vertically 20 inches (50 cm) or more at each end. Such a car can easily navigate rough terrain and often appears to "skip" over desert washboard like a stone over water.

Specialized Suspensions: Formula One Racers
The Formula One racing car represents the pinnacle of automobile innovation and evolution. Lightweight, composite bodies, powerful V10 engines and advanced aerodynamics have led to faster, safer and more reliable cars. To elevate driver skill as the key differentiating factor in a race, stringent rules and requirements govern Formula One racecar design. For example, the rules regulating suspension design say that all Formula One racers must be conventionally sprung, but they don't allow computer-controlled, active suspensions. To accommodate this, the cars feature multi-link suspensions, which use a multi-rod mechanism equivalent to a double-wishbone system. Recall that a double-wishbone design uses two wishbone-shaped control arms to guide each wheel's up-and-down motion. Each arm has three mounting positions -- two at the frame and one at the wheel hub -- and each joint is hinged to guide the wheel's motion. In all cars, the primary benefit of a double-wishbone suspension is control. The geometry of the arms and the elasticity of the joints give engineers ultimate control over the angle of the wheel and other vehicle dynamics, such as lift, squat and dive. Unlike road cars, however, the shock absorbers and coil
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springs of a Formula One racecar don't mount directly to the control arms. Instead, they are oriented along the length of the car and are controlled remotely through a series of pushrods and bell cranks. In such an arrangement, the pushrods and bell cranks translate the up-and-down motions of the wheel to the back-and-forth movement of the spring-and-damper apparatus.

Specialized Suspensions: Hot Rods
The classic American hot rod era lasted from 1945 to about 1965. Like Baja Bugs, classic hot rods required significant modification by their owners. Unlike Bugs, however, which are built on Volkswagen chassis, hot rods were built on a variety of old, often historical, car models: Cars manufactured before 1945 were considered ideal fodder for hot rod transformations because their bodies and frames were often in good shape, while their engines and transmissions needed to be replaced completely. For hot rod enthusiasts, this was exactly what they wanted, for it allowed them to install more reliable and powerful engines, such as the flathead Ford V8 or the Chevrolet V8.

The Future of Car Suspensions
While there have been enhancements and improvements to both springs and shock absorbers, the basic design of car suspensions has not undergone a significant evolution over the years. But all of that's about to change with the introduction of a brand-new suspension design conceived by Bose -- the same Bose known for its innovations in acoustic technologies. Some experts are going so far as to say that the Bose suspension is the biggest advance in automobile suspensions since the introduction of an all-independent design. How does it work? The Bose system uses a linear electromagnetic motor (LEM) at each wheel in lieu of a conventional shock-and-spring setup. Amplifiers provide electricity to the motors in such a way that their power is regenerated with each compression of the system. The main benefit of the motors is that they are not limited by the inertia inherent in conventional fluid-based dampers. As a result, an LEM can extend and compress at a much greater speed, virtually eliminating all vibrations in the passenger cabin. The wheel's motion can be so finely controlled that the body of the car remains level regardless of what's happening at the wheel. The LEM can also counteract the body motion of the car while accelerating, braking and cornering, giving the driver a greater sense of control. Unfortunately, this paradigm-shifting suspension won't be available until 2009, when it will be offered on one or more high-end luxury cars. Until then, drivers will have to rely on the tried-and-true suspension methods that have smoothed out bumpy rides for centuries. For more information on car suspensions and related topics, check out the links on the next page.

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附录 B 外文翻译-译文部分
汽车悬架如何工作
目录列表:
对汽车悬架如何工作的介绍 车辆动力学 底盘 弹簧 弹簧:簧载质量和非簧载质量 减震器:震动吸收装置 减震器:减震器支柱和横向稳定杆 悬架形式:前悬架 悬架形式:后悬架 特种悬架:T 型悬架 特种悬架:一级方程式赛车悬架 特种悬架:改装车悬架 未来汽车悬架 更多信息 汽车悬架的价格比较 当人们提到汽车的性能时,人们通常会想到功率、扭矩和 0 到 60 的加速时间。但是若 驾驶员不能控制汽车时,活塞发动机所发出的所有的功率就毫无用处。这就是为什么在几 乎汽车工程师刚刚掌握了四冲程内燃机后,他们就把注意力转向了悬架系统。

Honda Accord 2005 Couple 上的双叉臂悬架 汽车悬架的功用是最大化轮胎与路面间的摩擦, 提供良好的操控稳定性和乘坐舒适性。 本文中我们将探讨汽车悬架如何工作,在这些年间是如何演变的以及未来悬架的设计方向 在哪里。 车辆动力性
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如果道路是绝对平坦的,那么悬架就是不必要的。但路面远远不是绝对平坦的,即使 是刚铺的高速公路也会有微小的路面不平,这些路面不平会与车轮相互作用。正是这些路 面不平将力传给车轮,根据牛顿的力学定律,任何力都具有大小和方向路面的冲击导致车 轮垂直于路面做上下运动。力的大小当然取决于车轮所撞到障碍物的大小。不论如何,当 车轮经过路面不平时,就会产生垂向加速度。 如果没有一种结构介于车轮与车架之间,车轮的全部垂直方向的能量将传递给车架, 且车架与车轮是在同一个方向运动。在这种情况下,车轮可能会彻底的与路面失去接触。 然后,由于向下的重力的作用,车轮会陷入到地面以下。这样就需要一种系统来吸收车轮 垂直加速的能量,使车轮在遇到路面不平时,车架和车身不受干扰的运行。 用来研究行驶中的汽车受力的学科被称为车辆动力学,你需要了解这些概念来认识为 什么悬架是首要的。大多数的汽车工程师都从以下两个方面来考虑行驶车辆的动力学。 ·行驶性——汽车平稳通过不平路面的能力 ·操控性——汽车安全加速、制动和转弯的能力 这两个特点还可以从三个重要方面来进一步描述——道路隔离性能、着地性能和转向 性能。下面的表格描述了这三项性能和工程师是如何根据某一目标提出特定解决方案的。 性能 定义 目标 解决方案

汽 车 吸 收 或 隔 离 在 不 平 路 面 上 行 吸收由于路面不平 道路隔离 路 面 震 动 来 防 止 驶 时 车 辆 行 驶 不 引起的能量并且在 其 传 入 乘 客 车 厢 受影响。 的能力。 直线行驶或在各 种形式下改变方 向时,汽车保持与 保 持 轮 胎 与 路 面 最小化汽车重量的 路面接触的能力 附着性 (例如: 制动时汽车 的重量会从后轴 响了车辆的转向、 会降低轮胎的抓地 向前轴转移。由于 制动和加速性能。 力。 这时车鼻子向路 面倾斜,这种形式 的运动被称作“前 仰” 于此相反 。 “后 蹲”发生在加速 时,这时车重由前 轴向后轴转移。)
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不引起车辆过分震 动的同时将其释放。

的接触,因为轮胎 左右和前后转移, 因 与 路 面 的 摩 擦 影 为这种重量的转移

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最小化车身的侧 翻,侧翻发生在转 将汽车的重量从高 车 辆 在 弯 曲 路 径 弯 时 离 心 力 使 汽 的一侧向低的一侧 上行驶的能力。 车 的 重 心 向 外 转 转移。 移,导致车辆一侧 升高,另一侧降 低。

转向性

汽车悬架的各种各样的部件,提供了上面所描述的所有解决方案。 下面我们看一种典型悬架的部件,从底盘的大图到组成悬架的各单独部件。 底盘 汽车悬架事实上是汽车底盘的一部分,底盘包含了汽车车身底部所有重要的系统。

底盘 这些系统包括: · 车架——用于支撑汽车发动机和车身的架构性、 承载性部件, 它是由悬架来支撑的。 · 悬架系统——用于承受车重、吸收并减弱震动、保持轮胎与路面接触的装置。 · 转向系统——驾驶员用于引导和操纵车辆的机制。 · 车轮和轮胎——通过与路面抓牢或摩擦使车辆的运动成为可能的部件。 因此,悬架仅仅是汽车上一个主要的部件而已。 看完了底盘的总图,是时候来看一下悬架最基本的三个部件了:弹簧,减震器和横向 稳定杆。

弹簧
现在的弹簧系统主要是基于一下四种基本的设计:
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· 螺旋弹簧——最常见的弹簧形式,在本质上是一个受重载的扭杆弹簧绕一轴线的螺 旋缠绕。螺旋弹簧通过被压缩和伸长来吸收车轮的运动。 · 钢板弹簧——这种弹簧由许多层金属(被称作“叶片”)连接在一起成为一个单独的 单元。钢板弹簧最先被用在马车车厢上,美国 1985 年以前的汽车上都使用了这种弹簧, 现在它依旧被用在大多数的卡车和重载车辆上。 · 扭杆弹簧——扭杆弹簧利用钢杆的扭转特性来获得像螺旋弹簧一样的性能。他们是 这样工作的:扭杆的一段连接在车架上,另一端连接在一个横臂上,就像一个杠杆一样在 扭杆弹簧上做垂直运动。当车轮遇到路面不平,垂直的运动被转移到横臂上并进一步通过 杠杆的作用被传递到扭杆弹簧上,扭杆弹簧就绕轴线产生扭曲来提供弹性力。欧洲的汽车 制造商广泛地应用这种系统,就像美国的帕卡德和克莱斯勒在十九世纪五六十年代一样。

扭杆弹簧

· 空气弹簧——空气弹簧包括一个圆柱形的气室,它被安置在车轮和车身之间,利用 压缩空气的数量来吸收车轮的震动。这种原理已经产生了一个多世纪了,最早被用在轻便 马车上,这个时期的空气弹簧是由充满空气的皮革制成的,就像一个风箱一样;在十九世 纪 30 年代时被模制橡胶空气弹簧所替代。

空气弹簧 基于弹簧的安装位置——例如,在车轮和车架之间——为了方便工程师们常用簧载质 量和非簧载质量来区分。
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弹簧:簧载质量和非簧载质量 簧载质量是指汽车上由弹簧所支撑的质量,非簧载质量简单地被定义为路面和悬架弹 簧之间的质量。汽车行驶时,弹簧的刚度影响簧载质量的响应。安置小刚度弹簧的汽车, 比如豪华轿车(想想林肯 town 汽车),能吸收所有的路面不平,来提供超级平顺的驾驶性; 然而,这样的车更易于刹车前仰和制动后蹲以及转弯时更易发生摇摆或者侧倾。安置大刚 度弹簧的汽车,例如运动型轿车(想想马自达 Maita),吸收路面不平的能力弱一些,但它们 能使车身运动达到最小,这也就意味着它们更具侵略性,即使是在拐角处。 因此,尽管弹簧自身看起来是非常简单的装置,然而设计并将它们安置在汽车上使乘 客操纵舒适却是一个复杂的任务。让问题更加复杂的是,仅仅弹簧还不能提供足够的驾驶 平顺性。为什么呢?因为弹簧能很好地吸收能量,却不能很好地将它释放。被称作减震器 的其他结构就是用来做这件事的。

减震器: 减震器:震动吸收装置
如果没有减震装置,汽车弹簧从路面不平所吸收的能量会以不受控制的速率被放大或 者释放。一旦弹簧所吸收的所有能量全部被释放出来,它就会继续以它的固有频率跳动。 仅仅安置在弹簧上的悬架会造成一台完全根据地形而跳动的不受控制的汽车。 安装震动吸收装置或者缓冲器——一种通过被称作减震的过程来控制不想得到的弹簧 运动的装置。震动吸收装置可以通过将悬架运动的动能转化为热能来减慢震动并降低震动 的振幅,这些热能又可以通过液体的流动被释放出去。为了便于理解它的工作过程,我们 最好看一下震动吸收装置的结构和功能。 震动吸收装置其实就是一个装在车架和车轮之间的油泵,它的上端与车架相连(即簧载 质量),下端与车轴相连,靠近车轮(即非簧载质量)。在一种最常见的震动吸收装置——双 管式设计中,它的上端与一个活塞杆相连,活塞杆与活塞相连,活塞又是装在一个充满了 流体的管子内的。里面的管子被称为压力管,外面的被称作储备管,储备管中储存多余的 流体。 当车轮遇到路面不平时,引起弹簧压缩和伸张,弹簧内的能量就会通过上面的连接传 递到活塞杆并进一步传递到活塞上。活塞上穿有孔,活塞在管中上下运动时液体可以从中 流出,因为孔相对很小,即使在很大的压力下,只有少量的液体可以通过,这减慢了活塞 的运动,并进一步减慢了弹簧的运动。 震动吸收装置有两个工作循环——压缩循环和伸张循环。当活塞向下运动时发生压缩 循环,压缩活塞下的液体。活塞向上运动时发生伸张循环,将活塞上部的液体进行压缩。 了解了这些,压缩循环控制非簧载质量的运动,而伸张循环控制更重的,簧载质量的运动。 所有现代的震动吸收装置都对速度敏感——悬架运动速度越快,减震器提供的阻力越 大。这就确保了震动可以根据路况来进行调节,并且一切在运动着的车辆中会发生的不希 望的运动都可以被控制,包括跳动、摆动、刹车点头和加速后仰。 减震器:减震器支柱和横向稳定杆 另一种常见的减震结构式减震器支柱——其实就是装在螺旋弹簧内部的一种震动吸收
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何建勋:双横臂独立悬架设计

装置。减震器支柱有两个功能:像减震器一样提供减震功能,为车辆悬架提供结构支撑。 这意味着减震器支柱比减震器传递的东西更多,减震器不支撑车重——它们仅仅控制汽车 上重量被传递的速度,而不是重量本身。 因为减震器和减震器支柱对汽车的操控性具有重要的作用,它们可以被认为有重要的安全 特性。磨损的减震器和减震器支柱可以将过多的车重从一侧转移到另一侧,或从前端转移 到后端,这将降低轮胎的附着能力以及操控和制动性能。 横向稳定杆 横向稳定杆(也叫反侧翻杆)与减震器和减震器支柱一起为汽车提供额外的稳定性。 横向 稳定杆是一个金属杆,它跨过整个车轴并将悬架的两侧有效地连接在一起。

当一侧车轮上的悬架上下运动时,横向稳定杆会将运动传递到另一侧车轮,这就 形成了更平衡的行驶性并降低车辆摆动。特别的,当汽车转弯时,它会抵制悬架发生侧倾, 正是由于这个原因,现在大多数汽车都把它作为标配,即便不是,配套元件也可以使横向 稳定杆随时方便地安装。

悬架类型: 悬架类型:前悬架
至此,我们讨论的是弹簧和减震器在任一给定车轮上是如何工作的。但汽车的四个车 轮是由两个相互独立的系统连接而成的——两个车轮由前轴相连,两个车轮由后轴相连。 这就意味着汽车可以也通常有不同形式的前后悬架。这大部分是根据车轮是由刚性轴连接 的,还是要求相互独立运动的来决定的。前者被称作非独立悬架,后者被称作独立悬架。 在下面的部分,我们将看一下汽车上主流的前后悬架形式。

前悬架: 前悬架:非独立系统
非独立前悬架是由一根刚性轴将两个前轮连接在一起。表面上看,这就像在车前部的 下面布置了一根固体杆,由钢板弹簧和减震器固定。非独立前悬架在卡车上比较普遍,在 轿车上已经很多年不用了。 前悬架:独立系统 在这种装配中, 两个前轮是可以相互独立的运动的。 通用公司的麦弗逊在 1947 年发明 的麦弗逊滑柱是应用最广泛的前悬架系统,尤其是在欧洲车上。 麦弗逊滑柱将减震器和螺旋弹簧连接成一个独立的单元,从而提供了一个更加小巧轻
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便的悬架系统,它可以被用在前驱车上。 双横臂独立悬架,也叫 A 式独立悬架,是另一种常用的独立前悬架。

Honda Accord 2005 Coupe 上的双横臂独立悬架 尽管有很多种可能的不同排列形式, 这种设计主要是用两个叉骨式的臂来固定车轮的。 每个叉臂都有两个安装位置与车架相连,一个与车轮相连,并且要支撑一个减震器和一个 螺旋弹簧来吸收震动。双横臂悬架允许更大的车轮倾角,车轮倾角指车轮向内或外倾斜的 角度。它们也能减小侧翻或摇摆,并能提供更连续的转向感。正是因为具备这些特点,双 横臂式悬架在较大的汽车上应用广泛。 现在我们看一下一些常见的后悬架。

悬架形式: 悬架形式:后悬架 后悬架: 后悬架:非独立系统
如果汽车的两个后轮是由一根刚性轴连接的,那么这种悬架就相当的简单——或是建 立于钢板弹簧之上,或是螺旋弹簧之上。在前面一种设计中,钢板弹簧式直接与驱动轴夹 在一起的。钢板弹簧的端部直接连在车架上,减震器连接在固定弹簧的夹子上。由于它的 简洁性,许多年来,美国的汽车制造商一直钟情于这种设计。 用螺旋弹簧代替钢板弹簧叶片可以得到同样的设计,在这种情况下,弹簧和减震器可 以被当做一个单独的单元来安装,也可以作为单独的部件来安装。当它们作为单独部件来 安装时,弹簧可以更小些,这样就减少了悬架占据的空间。

后悬架: 后悬架:独立悬架
如果前悬架和后悬架都是独立悬架,那么所有的轮子和弹簧都是独立安装的,这就是 汽车广告中所说的“四轮独立悬架”。只要能用作前轴的悬架形式都可用在后轴,前面所 描述的独立悬架形式在后轴上都能找到。当然,在汽车的后部,转向齿轮 ——包括齿轮 齿条使车轮从一侧转向另一侧的装置消失了。这就意味着后独立悬架可以比前悬架用更简 单的形式,尽管它们的原理是相同的。 特种悬架:Baja bugs
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何建勋:双横臂独立悬架设计

文章的大部分里我们都在关注主流的前后悬架——在普通道路普通行驶工况下行驶的 汽车。然而特种汽车的悬架又是什么样的呢,比如改装极速跑车,赛车和越野车?尽管特 种汽车的悬架与普通汽车的悬架遵循相同的原理,然而它们的确为特定的工况提供了额外 一级方程式赛车和 的好处。 下面是三种形式的特种汽车的悬架设计的总览——Baja bugs, 美国式改装车。 Baja bugs 大众甲壳虫注定会成为越野爱好者喜欢的对象。 通过较低的重心和后置发动机的设计, 这辆两驱车在越野路况下的表现像四驱车一样好。当然,大众甲壳虫的出厂配置并不是专 门为越野工况设计的。大多数的甲壳虫都需要一些改进或转变,使它们适应在像 Baja California 沙漠似的坏路况下赛车。

最重要的改装之一就是在悬架上进行的。1936 到 1977 年的甲壳虫标配上的前后扭杆 弹簧悬架都可以被提升来为重负荷、越野工况下的车轮和轮胎提供空间。较长的减震器代 替了标配的减震器使车身被举升来为车轮行驶提供最大的空间。许多情况下,甲壳虫转化 器将扭杆弹簧彻底移除并换成螺旋弹簧与减振器同心布置的系统,这种系统是将弹簧和减 震器连接成一个可调的单元的售后市场零件。 这种对车轮的改装使车轮允许在各端发生 20 英寸(50 厘米)以上的移动。这样的汽车可以轻松地通过坏路面就像跳过水中的石头一样。

特种悬架: 特种悬架:F1 赛车
F1 赛车代表了代表了汽车创新和变革的最高峰。轻量化、复合式车身、强悍的 V10 发动机和先进的空气动力学成就了更快、更安全、更可靠的汽车。 提高车手的技术是赛车上关键的区别性因素,严格的规则和要求主导了 F1 赛车的设 计。例如,悬架设计规则要求所有的 F1 赛车手必须由传统的弹簧支撑,但不允许使用电 脑控制的主动悬架。为了适应这个要求,汽车上采用了多连杆悬架,它使用了与双叉臂悬 架等价的多连杆机构。

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再说一下双横臂设计是用叉臂式控制臂来引导每个车轮的上下运动。每个臂都有三个 安装位置——两个与车架相连,一个与车轮轮毂相连——每个铰接都是用来引导车轮的运 动。在所有汽车上,双横臂悬架的主要优点都是控制性。横臂的几何学以及铰接点的弹性 使得工程师对车轮角度和车辆的其他动力性如举升、 后仰和点头得到了做好的控制。 然而, F1 而是沿着车长布 不像公路汽车, 赛车的减震器和螺旋弹簧并不是直接连在控制臂上的, 置的,它们使通过一系列的推杆和曲柄来远程控制的。在这样的布置下,推杆和曲柄将车 轮的上下运动转化成螺旋弹簧和减震器的前后运动。

特种悬架: 特种悬架:改装车悬架
经典的美国改装车从 1945 年持续到 1965 年。就像 Baja Bugs,经典的改装需要车主 做出重大修改。而不像 Bugs 是基于大众车的悬架改装的,美国改装车是基于各种各样的 老的、历史上的模型而改的:1945 年生产的汽车被认为是改装的良好素材,因为它们的车 身和车架保持的很好,而发动机和变速箱则需要彻底移除。对于改装爱好者来说,这就是 他们想要的, 因为它们可以配置更强大、 更可靠的发动机, 就像福特 V8 和雪弗兰 V8 一样。

汽车悬架的未来
尽管弹簧和减震器都取得了重大进展,但是汽车悬架的基本设计却已很多年没有发生 重大演变。但是随着 Bose 所提出的全新悬架设计,所有的这些即将发生改变,Bose 也因 他在声学技术上的创新而闻名。由于 Rose 对全独立悬架设计的提出,很多专家认为 Bose 悬架是汽车悬架历史上最重大的突破。

它是怎样工作的呢?Bose 系统在每个车轮上安装了一个线性电磁马达(LEM)来代替传 统的减震弹簧装置。放大器用一种特定的方式向马达提供电能使得系统每次压缩时能量都 可以再生。马达的一个优势是它不像传统的液体式减震器那样受内部惯性的限制。结果, LEM 可以以更大的速度进行伸张和压缩,从而消除了乘客室的所有震动。车轮被控制的如 此好以至于不管车轮发生什么情况, 车身都能保持平衡。 LEM 还能抵制车身在加速、 制动、 转向时的运动,从而给驾驶员更好的控制感。 不幸的是, 这种范式转换悬架在 2009 年以后才可以得到应用, 那是它将被应用到超豪 华车上。在这之前,驾驶员还得依赖经过几个世纪不平路面考验的悬架。

要想获得有关汽车悬架和相关主题的信息,请查看下页的链接。

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何建勋:双横臂独立悬架设计

附录 C 实体图

上横臂

下横臂

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双横臂独立悬架装配图

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