淺析汽車懸掛系統(tǒng)的布置設(shè)計研究

張志麗

摘 要：底盤件包括動力總成，前后懸掛系統(tǒng)，燃油系統(tǒng)，制動系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，進(jìn)氣系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都是汽車設(shè)計的核心部分，核心部件是評判一個整車性能的重要指標(biāo)。 例如整車的油耗經(jīng)濟(jì)性，動力性，載重能力，NVH性能，舒適性，操穩(wěn)性，安全性，排放指標(biāo)，維修方便性等都與下車體零件的開發(fā)，布置研究息息相關(guān)。

關(guān)鍵詞：底盤 動力 安全 性能 懸掛

Analysis on the Layout Design of Automobile Suspension System

Zhang Zhili

Abstract：Chassis parts include power train， front and rear suspension system， fuel system， braking system， exhaust system， air intake system， cooling system， transmission system， and steering system， which are all core parts of automobile design， and are important indicators for judging the performance of a complete vehicle. For example， the fuel economy， power， load capacity， NVH performance， comfort， handling stability， safety， emission indicators， and maintenance convenience of the entire vehicle are closely related to the development and layout of the lower body parts.

Key words：chassis， power， safety， performance， suspension

底盤件的布置關(guān)乎整車的性能，如何布置一個更經(jīng)濟(jì)，更安全，更舒適，性能更好的底盤系統(tǒng)是考驗一個團(tuán)隊的整體能力與配合。需要各功能組將零件的布置需求輸入給布置做統(tǒng)籌考慮，布置會在零件布置需求上給零件放一兩個合適的位置做參考，之后再將零件工程師與各相關(guān)工程師召集一起討論方案可行性，可行性包括布置可行性，總裝可行性，售后可行性，零件功能需求可行性。本文以懸掛系統(tǒng)為例，主要介紹麥弗遜懸掛與非獨(dú)立后懸掛（平行片狀彈簧式）。

本文以麥弗遜式獨(dú)立前懸掛，非獨(dú)立后懸掛-（平行片狀彈簧式）為例，要布置一套懸掛系統(tǒng)，首先需要創(chuàng)建一套懸掛的DMU， DMU運(yùn)動機(jī)構(gòu)可以將屬性提供的初步硬點數(shù)據(jù)將零件的運(yùn)動包絡(luò)模擬出來，進(jìn)而可以用DMU來校核零件與周邊件的布置是否滿足間隙要求。創(chuàng)建DMU需要以下系統(tǒng)的輸入：第一節(jié)我們介紹麥弗遜前懸掛系統(tǒng)，第二節(jié)介紹非獨(dú)立后懸掛-（平行片狀彈簧式）系統(tǒng)。

1 前懸麥弗遜系統(tǒng)的布置

1.1 DMU創(chuàng)建

各系統(tǒng)參數(shù)輸入，見表1。

根據(jù)各系統(tǒng)輸入的參數(shù)創(chuàng)建DMU

根據(jù)麥弗遜懸掛運(yùn)動關(guān)系，約束各零件間的運(yùn)動副，完成前懸掛DMU創(chuàng)建。

1.2 車輪運(yùn)動模式

乘用車獨(dú)立前懸掛輪胎運(yùn)動模式

如圖1所示運(yùn)動模式只適用于乘用車（Car和SUV）。乘用車獨(dú)立前懸掛輪胎（不帶防滑鏈）運(yùn)動包絡(luò)創(chuàng)建時，按照圖1描述進(jìn)行運(yùn)動模擬i。其中，前輪上跳極限時，轉(zhuǎn)向機(jī)按轉(zhuǎn)向10°校核（例如XX轉(zhuǎn)向機(jī)轉(zhuǎn)10°時，對應(yīng)的齒條行程為22.76mm）。

乘用車獨(dú)立前懸掛輪胎帶防滑鏈運(yùn)動模式。

創(chuàng)建乘用車獨(dú)立前懸掛輪胎帶防滑鏈的包絡(luò)時，進(jìn)行運(yùn)動模擬。

1.3 穩(wěn)健參數(shù)定義

創(chuàng)建輪胎包絡(luò)時，需考慮不良因素的影響。比如制造導(dǎo)致零件尺寸一致性不好。因此必須考慮如下兩方面，首先要確定哪些不良因素是我們需要考慮;另外分析不良因素影響作用的大小。

外傾角公差。

穩(wěn)健參數(shù)外傾角公差主要對輪胎包絡(luò)的Y軸方向上間隙影響。例如XX車輪已考慮外傾角公差，車輪設(shè)計位置與整車Y0平面夾角為0.566°（偏車內(nèi)）。

轉(zhuǎn)向機(jī)齒條行程公差。

1.4 輪胎包絡(luò)間隙規(guī)范

校核步驟：

（1）用產(chǎn)品到產(chǎn)品測量：輪胎與周邊零件間隙（下面以輪胎與轉(zhuǎn)向拉桿間隙為例）;（2）激活傳感器，顯示測量間隙值;（3）用輪胎運(yùn)動模式，對輪胎與周邊零件進(jìn)行運(yùn)動模擬;（4）根據(jù)運(yùn)動模擬中的最小間隙及對應(yīng)工況，判斷間隙是否滿足布置要求。

1.5 間隙規(guī)范

在前車輪極限跳動的整個過程中（即根據(jù)前輪運(yùn)動模式，創(chuàng)建的輪胎包絡(luò)，如圖1所示），車輪（含平衡塊）與關(guān)聯(lián)零件的最小間隙要求。

在創(chuàng)建前輪包絡(luò)并分析輪胎間隙時，可以同時進(jìn)行前懸掛系統(tǒng)及其周邊零件運(yùn)動間隙分析。

輪胎包絡(luò)間隙規(guī)范（不帶防滑鏈）：單位：mm

輪胎包絡(luò)與前輪罩的間隙要求，在（下跳極限——上跳55%）+全轉(zhuǎn)向與上跳極限+轉(zhuǎn)向10°時輪胎包絡(luò)到前輪罩的間隙要求≥15，在上跳55%——上跳80%）+全轉(zhuǎn)向時輪胎包絡(luò)到前輪罩的間隙要求≥10。

輪胎包絡(luò)與前縱梁總成的間隙要求，在（下跳極限——上跳55%）+全轉(zhuǎn)向與上跳極限+轉(zhuǎn)向10°時輪胎包絡(luò)到前縱梁總成的間隙要求≥23，其中23的間隙分別是輪胎包絡(luò)到前縱梁間隙15+輪罩料厚2+輪罩到縱梁間隙6。

在上跳（55%——上跳80%）+全轉(zhuǎn)向時輪胎包絡(luò)到前縱梁總成的的間隙要求≥18，其中18的間隙分別是輪胎包絡(luò)到前縱梁間隙10+輪罩料厚2+輪罩到縱梁間隙6。

前輪包絡(luò)到前擋泥板的間隙要求≥20

前輪包絡(luò)到前保的間隙要求≥20

前輪包絡(luò)到輪眉的間隙要求≥20

下前輪包絡(luò)到翼子板的間隙要求≥15

前輪包絡(luò)到門檻下飾板的間隙要求≥20

前輪胎包絡(luò)到前減震器的間隙要求≥7

前輪胎包絡(luò)到前轉(zhuǎn)向節(jié)的間隙要求≥10

前輪胎包絡(luò)到制動盤非接觸處間隙要求≥5

前輪胎包絡(luò)到防塵罩的間隙要求≥5

前輪胎包絡(luò)到卡鉗間隙要求≥5

前輪包絡(luò)到前穩(wěn)定桿的間隙要求≥20

前輪包絡(luò)到前懸下擺臂的間隙要求≥15

前輪包絡(luò)到轉(zhuǎn)向拉桿的間隙要求≥15

前輪包絡(luò)到前副車架的間隙要求≥20

2 非獨(dú)立后懸掛-（平行片狀彈簧式）布置

2.1 非獨(dú)立后懸掛（平行片狀彈簧式）輪胎和輪胎帶防滑鏈運(yùn)動模式

2.1.1 創(chuàng)建非獨(dú)立后懸掛（平行片狀彈簧式）輪胎包絡(luò)時：前驅(qū)車型

后懸掛從下跳極限位置到上跳極限位置進(jìn)行運(yùn)動模擬。

后懸處于上極限位置時繞A點（緩沖塊與后橋干涉點）X軸方向旋轉(zhuǎn)6°（詳見圖3）

2.1.2 創(chuàng)建非獨(dú)立后懸掛（平行片狀彈簧式）輪胎帶防滑鏈包絡(luò)時，后驅(qū)車型

后懸掛從下跳極限位置到上跳極限位置進(jìn)行運(yùn)動模擬。

后懸處于上極限位置時繞A點（緩沖塊與后橋干涉點）X軸方向旋轉(zhuǎn)6°（詳見圖2）

2.2 后輪包絡(luò)間隙規(guī)范

2.2.1 校核步驟

后輪間隙校核步驟與前輪一致，其中進(jìn)行運(yùn)動模擬時，需使用后車輪運(yùn)動模式，即后懸掛從下跳極限位置到上跳極限位置加側(cè)傾6°時進(jìn)行運(yùn)動模擬。

2.2.2 間隙規(guī)范

在后車輪極限跳動的整個過程中創(chuàng)建的輪胎包絡(luò)，車輪（含平衡塊）與關(guān)聯(lián)零件的最小間隙要求

在創(chuàng)建后輪包絡(luò)并分析輪胎間隙時，可以同時進(jìn)行后懸掛系統(tǒng)及其周邊零件運(yùn)動間隙分析。

輪胎包絡(luò)間隙規(guī)范（不帶防滑鏈）

后輪胎包絡(luò)到后輪罩的間隙要求≥15

后輪胎包絡(luò)到后擋泥板的間隙要求≥20

后輪胎包絡(luò)到門檻下裝飾板的間隙要求≥20

后輪胎包絡(luò)到后輪眉的間隙要求≥20

后輪胎包絡(luò)到后側(cè)圍外板的間隙要求≥15

后輪胎包絡(luò)到后保的間隙要求≥20

后輪胎包絡(luò)到后制動盤非接觸處的間隙要求≥5

后輪胎包絡(luò)到后防塵罩的間隙要求≥5

后輪胎包絡(luò)到后卡鉗的間隙要求≥5

后輪胎包絡(luò)到后轉(zhuǎn)向節(jié)的間隙要求≥10

后輪胎包絡(luò)到后轉(zhuǎn)向節(jié)的間隙要求≥10

后輪胎包絡(luò)到后減震器的間隙要求≥15

后輪胎包絡(luò)到后拖曳臂的間隙要求≥15

后輪胎包絡(luò)到后懸后下控制臂的間隙要求≥15

后輪胎包絡(luò)到后懸前下控制臂的間隙要求≥15

后輪胎包絡(luò)到后懸上控制臂的間隙要求≥15

后輪胎包絡(luò)到后穩(wěn)定桿的間隙要求≥15

3 結(jié)語

本文主要介紹了懸掛系統(tǒng)的布置，主要涉及到前后懸掛的關(guān)鍵參數(shù)的選型，懸掛DMU的創(chuàng)建以及輪胎包絡(luò)到周邊件的間隙要求。做好前后懸掛，整個底盤的硬點基本確定，硬點確定后才能將周邊的數(shù)據(jù)同步匹配上去。 所以懸掛硬點是整車至關(guān)重要的參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王霄鋒.汽車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計，清華大學(xué)出版社，2015.12.01.

[2]楊玲玲，譚克誠.汽車底盤構(gòu)造與維修，機(jī)械工業(yè)出版社，2018.12.1.

注：上文所述前后輪胎，均為最大使用尺寸輪胎。