車輛懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選型與目標(biāo)設(shè)定

劉艷菊

摘 要：懸架系統(tǒng)是車輛底盤系統(tǒng)最重要的子系統(tǒng)之一，懸架系統(tǒng)的優(yōu)劣決定著整車操縱穩(wěn)定性及舒適性的優(yōu)劣，所以在整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中，懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選型及目標(biāo)設(shè)定非常重要，也需要非常慎重。如果前期選型及設(shè)定的目標(biāo)不合適，車輛就不可能得到很好的性能，也不會(huì)有多大的競(jìng)爭(zhēng)力。本論文的目的，就是給懸架設(shè)計(jì)工程師提供一種懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選型及目標(biāo)設(shè)定的方法及流程。

關(guān)鍵詞：懸架系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)選型 目標(biāo)設(shè)定 懸架結(jié)構(gòu)

1 懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

根據(jù)懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，懸架系統(tǒng)可分為非獨(dú)立懸架、獨(dú)立懸架以及半獨(dú)立懸架。

常見(jiàn)的非獨(dú)立懸架如：對(duì)稱板簧式懸架、非對(duì)稱板簧式懸架、縱橫桿螺簧式懸架、單縱臂螺簧式懸架等;

常見(jiàn)的獨(dú)立懸架如：水平單橫臂式、斜置單橫臂式、水平單縱臂式、雙橫臂式、麥弗遜式以及多連桿式等;

常見(jiàn)的半獨(dú)立懸架如：扭轉(zhuǎn)梁式半獨(dú)立懸架。

不管是哪種結(jié)構(gòu)形式，都可把它看成空間多連桿機(jī)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)的自由度只有一個(gè)，即車輪的跳動(dòng)。

2 懸架系統(tǒng)概述

汽車懸架是車輪（或車橋）與車架（或車身）之間彈性連接的部件，并傳遞載荷，緩和沖擊，衰減振動(dòng)以及調(diào)節(jié)汽車行駛過(guò)程中車身位置等裝置的總稱。它主要由彈性元件、阻尼元件以及導(dǎo)向裝置組成，此外還包含一些特殊功能的部件，如緩沖塊（或限位塊）和橫向穩(wěn)定桿等，現(xiàn)代汽車還采用主動(dòng)控制機(jī)構(gòu)行程可控式懸架。

懸架的作用如下：

一、緩和、抑制由路面不平引起的振動(dòng)和沖擊，保證乘員乘坐舒適和所運(yùn)貨物完好;

二、除傳遞垂直力以外還傳遞各個(gè)方向的力和力矩，并保證車輪和車身（或車架）之間有確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使汽車具有良好的操控性能。

汽車懸架和懸架質(zhì)量、非懸架質(zhì)量構(gòu)成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的振動(dòng)特性很大程度上決定汽車的行駛平順性，并進(jìn)一步影響汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性;該振動(dòng)系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動(dòng)載，進(jìn)而影響這些零件的使用壽命。此外，懸架對(duì)整車的操縱穩(wěn)定性起著決定性的作用，因而在設(shè)計(jì)懸架時(shí)必須考慮以下幾個(gè)方面的要求：

一、通過(guò)合理的設(shè)計(jì)懸架彈性特性和阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，即具有較低的振動(dòng)頻率、較小的振動(dòng)加速度和合適的減振系統(tǒng)，并能避免在懸架的伸張和壓縮極限點(diǎn)發(fā)生硬沖擊，同時(shí)保證輪胎具有足夠的接地能力;

二、合理的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，確保車輪與車架或者車身之間所有力和力矩的可靠性傳遞，保證車輪跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)具有合理的變化，并能保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性的要求;

三、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，否則可能回導(dǎo)致轉(zhuǎn)向輪擺振，同時(shí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)確保具有合理的轉(zhuǎn)向幾何參數(shù);

四、側(cè)傾中心和縱傾中心位置合適，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)具有抗側(cè)傾能力，汽車制動(dòng)或者加速時(shí)能保證車身穩(wěn)定，即汽車制動(dòng)時(shí)具有抗點(diǎn)頭能力，汽車加速時(shí)具有抗抬頭能力;

五、懸架質(zhì)量要小，特別是非懸架部分的質(zhì)量要盡量小，保證車輪與路面具有較小的相對(duì)動(dòng)載，提高整車舒適性和車輛安全性;

六、便于布置，在轎車設(shè)計(jì)中特別要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)及行李箱留出足夠的空間;輪心坐標(biāo)、整車姿態(tài)以及輪邊造型要綜合考慮;

七、所有零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度以及使用壽命;

八、制造成本要低;

九、要有利于生產(chǎn)線裝配（生產(chǎn)節(jié)拍），便于維修和保養(yǎng)。

3 懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選型

懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式的選擇取決于所要開(kāi)發(fā)的車輛的定位，諸如是運(yùn)動(dòng)型，還是舒適型，是SUV還是轎車等，以及它的競(jìng)爭(zhēng)車型的懸架的結(jié)構(gòu)型式，這個(gè)車要達(dá)到什么樣的性能等。因?yàn)閼壹芙Y(jié)構(gòu)形式一旦確定，這個(gè)車的R&H的水平基本上也就確定，即因?yàn)樗诤艽蟪潭壬蠜Q定整車的操縱穩(wěn)定性和平順性。懸架結(jié)構(gòu)型式的選擇，同時(shí)也需要考慮平臺(tái)化通用化、整車總體布置、整車成本以及裝配工藝性等。具體總結(jié)如下：

4 懸架系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)定

懸架系統(tǒng)的最初設(shè)計(jì)目標(biāo)一般由競(jìng)爭(zhēng)車型而來(lái)，并在開(kāi)發(fā)過(guò)程中不斷的迭代更新，以便達(dá)成所要開(kāi)發(fā)車輛的整車的目標(biāo)，使得開(kāi)發(fā)的整車比競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品更有競(jìng)爭(zhēng)力。

懸架系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)定一般如下：

就懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中來(lái)說(shuō)，Benchmark車型試驗(yàn)一般包括整車性能主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)和客觀測(cè)量試驗(yàn)，如穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、中間位置操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)、移線行駛試驗(yàn)以及橫擺角速度增益試驗(yàn)等;系統(tǒng)層級(jí)的試驗(yàn)要進(jìn)行懸架系統(tǒng)KC測(cè)試等，同時(shí)要進(jìn)行整車拆解分析，對(duì)零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的剖解，對(duì)彈性阻尼件進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量等，以便深刻了解競(jìng)爭(zhēng)車型的性能。

Benchmark分析如下：

對(duì)競(jìng)爭(zhēng)車型進(jìn)行完整的分析后，并根據(jù)開(kāi)發(fā)車輛所要達(dá)到的性能，制定懸架系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)目標(biāo)，如下例子某車型的前懸架系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)表：

前懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)書，見(jiàn)表1：

初步目標(biāo)設(shè)定后，在懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中不斷的更新迭代，逐步達(dá)成整車所要的性能。

5 總結(jié)

本論文介紹了懸架系統(tǒng)有關(guān)的結(jié)構(gòu)形式，并介紹了采用對(duì)標(biāo)競(jìng)品車型的方法，在車輛開(kāi)發(fā)初期，對(duì)車輛的懸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)選型，并制定懸架系統(tǒng)的相關(guān)性能目標(biāo)。這也是懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選型和目標(biāo)設(shè)定的一種常用的系統(tǒng)的方法，可以給懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師提供指導(dǎo)，也可以為整車操縱穩(wěn)定性和舒適性的開(kāi)發(fā)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉唯信主編.汽車設(shè)計(jì).清華大學(xué)出版社.2001年.