悬架设计作业指导书

悬架系统设计作业指导书编制：日期：审核：日期：批准：日期：发布日期：年月日实施日期：年月日I前言为使本中心悬架系统设计规范化，参考国内外汽车设计的技术规范，结合公司标准和已开发车型的经验，编制本作业指导书。意在对本公司设计人员在设计过程中起到一种指导操作的作用，让一些相关设计经验不够丰富的员工有所依据，提高设计的效率和成效。本作业指导书将在本中心所有车型开发设计中贯彻，并在实践中进一步提高完善。本标准于201X年XX月XX日起实施。本标准由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院提出。本标准由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院负责归口管理。本标准主要起草人：蔡礼刚II目录1悬架系统概述....................................................11.1悬架系统功能..................................................11.2悬架系统构成..................................................11.2.1独立悬架结构型式...........................................11.2.2复合式悬架结构型式.........................................31.3悬架的发展趋势................................................41.3.1液压调控悬架系统...........................................41.3.2空气悬架系统...............................................51.3.3电控磁性液体悬架系统.......................................61.4主要零部件介绍................................................71.4.1弹性元件...................................................71.4.2减振器.....................................................81.4.3缓冲块....................................................101.4.4横向稳定杆................................................111.4.5控制臂和推力杆............................................122悬架系统的主要设计流程及要求...................................132.1悬架系统的主要设计流程......................................132.2悬架系统设计要求.............................................162.3相关设计标准.................................................163悬架系统设计过程...............................................173.1设计输入及标杆车对比分析.....................................173.1.1设计输入..................................................173.1.2标杆车对比分析............................................173.1.3设计构想..................................................243.1.4相关试验..................................................253.2匹配计算.....................................................273.3开发方案确认.................................................27III3.4系统总成的设计...............................................283.4.1四轮定位参数的确定........................................283.4.2悬架刚度的确定............................................303.4.3减振器的匹配..............................................313.4.4悬架系统的对比分析及借用..................................333.5紧固件选取及拧紧力矩确定.....................................353.6CAE分析.....................................................363.6.1悬架强度分析..............................................363.6.2CAE分析内容列表..........................................403.7DMU校核.....................................................403.7.1拆装性校核................................................403.7.2悬架运动校核..............................................413.8悬架系统对称性检查...........................................423.9技术文件的编制...............................................424设计问题横展...................................................434.1运动件周边间隙问题...........................................434.2悬架匹配问题.................................................444.3后续项目必须检查的内容.......................................44参考文献..........................................................451悬架系统设计作业指导书1悬架系统概述1.1悬架系统功能悬架昀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，并缓和汽车行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。1.2悬架系统构成汽车悬架通常由弹性元件、导向机构及减振器组成。弹性元件用来传递垂直力和缓解冲击，当汽车横向角刚度较小时，还需要增加横向稳定杆以减小车身的侧倾；导向机构用来控制车轮相对于车身的运动特性，以保证必要的稳定性，同时传递除垂直力以外的力和力矩；减振器仅用来衰减车身和车桥（或车轮）的振动振幅，它并不能改变悬架的“硬软”程度。根据导向机构的特点,汽车悬架可分为独立悬架、非独立悬架以及介于两者之间的复合式悬架。按照弹性元件的分类，汽车悬架可以分为钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架、空气悬架以及油气悬架等。按照作用原理，可以分为被动悬架、主动悬架和介于二者之间的半主动悬架。轿车上常用独立悬架与复合式悬架。1.2.1独立悬架结构型式独立悬架有多种结构型式，比较常见的有:1）双横臂式独立悬架双横臂式独立悬架的主要结构特点是悬架每侧均有两根横臂分别铰接在车身或副车架上，如果是用作前悬架，则横臂外端通过球铰与转向节连接。如图1-1所示：2图1-1双横臂式独立悬架2）麦弗逊式独立悬架麦弗逊式独立悬架是双横臂式独立悬架的发展，汽车轮罩上的铰接点代替了上横臂，其主要结构特点是所有承担弹性元件功能和车轮导向功能的零件组合在一个结构单元里，如图1-2所示：图1-2麦弗逊式独立悬架3）多连杆独立悬架多连杆式独立悬架是用多根拉杆（通常4~5根）代替双横臂式悬架上、下两个A型臂的悬架结构。其结构和双横臂式独立悬架没有很大区别，但结构种类比较多，几乎每个车型都不相同。如图1-3所示：上摆臂下摆臂转向节减震器副车架转向节减震器下摆臂副车架3图1-3多连杆独立悬架上图为CHC011后悬架结构，为多连杆式独立悬架，其上摆臂相当于将上臂、及导向臂合并在一起。其原型如图1-4所示：图1-4多连杆独立悬架1.2.2复合式悬架结构型式复合式悬架昀常见的型式为纵臂扭转梁式，左右车轮通过单纵臂与车架（车身）铰接，并用一根扭转梁连接起来，如图1-5所示，一般用于前置前驱动汽车的后悬架上。转向节减震器下臂牵引臂上摆臂控制臂4图1-5纵臂扭转梁式复合式悬架1.3悬架的发展趋势对于一款好车而言，良好的舒适性及操纵性一直是衡量汽车性能的两大核心标准。悬架系统的发展趋势就是通过各种手段控制底盘的高度和软硬程度，达到舒适与运动的统一和谐。如今汽车底盘可变系统按控制类型可分为三大类：液压调控悬架系统、空气悬架系统和电控磁性液体悬架系统。1.3.1液压调控悬架系统装备液压调控悬架系统的汽车，在整车重心附近安装有纵向、横向加速度传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元ECU，ECU根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作。通过增减液压油的方式实现车身高度的升或降，也就是根据车速和路况自动调整离地间隙，从而提高汽车的平顺性和操纵稳定性，代表车型：宝马7系。如图1-6所示：减震器纵臂螺旋弹簧扭转梁5图1-6主动液压悬挂1.3.2空气悬架系统与传统钢制汽车悬挂系统相比较，空气悬挂具有很多优势，昀重要的一点就是弹簧的弹性系数也就是弹簧的软硬能根据需要自动调节。例如，高速行驶时悬挂可以变硬，以提高车身稳定性，长时间低速行驶时，控制单元会认为正在经过颠簸路面，将悬挂变软来提高减震舒适性。另外，车轮受到地面冲击产生的加速度也是空气弹簧自动调节时考虑的参数之一。例如高速过弯时，外侧车轮的空气弹簧和减振器就会自动变硬，以减小车身的侧倾，在紧急制动时电子模块也会对前轮的弹簧和减振器硬度进行加强以减小车身的惯性前倾。因此，装有空气弹簧的车型比其它汽车拥有更高的操控极限和舒适度,代表车型：奔驰S350。如图1-7所示：6图1-7空气悬挂系统1.3.3电控磁性液体悬架系统利用电磁反应的一种新型独立悬挂系统，它可以针对路面情况，在1毫秒时间内作出反应，抑制振动，保持车身稳定，特别是在车速很高又突遇障碍时更能显出它的优势。它的反应速度比传统的悬挂快5倍，即使是在昀颠簸的路面，也能保证车辆平稳行驶。电磁悬挂系统是由车载控制系统、车轮位移传感器、电磁液压杆和直筒减振器组成。在每个车轮和车身连接处都有一个车轮位移传感器，传感器与车载控制系统相连，控制系统与电磁液压杆和直筒减振器相连。直筒减振器有别于传统的液压减振器，没有细小的阀门结构，不是通过液体的流动阻力达到减振的目的。电磁减振器中也有减振液，但是，那是一种被称为电磁液的特殊液体(Magneto-rheologicalFluid)，是由合成的碳氢化合物和微小的铁