悬架设计及试验评价方法

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1、悬架系统设计及试验评价方法Suspension & Driveline Section主要内容一.悬架的概述二.悬架的分类三.悬架的设计流程四.R&H试验内容及方法一、概述 悬架定义：悬架定义： 车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。 悬架的作用：悬架的作用： 把作用于车轮的垂直反力、纵向反力和侧向力以及这些反力引起力矩传递到车架，并使车辆具有良好的乘坐舒适性、平顺性和稳定性。悬架的组成：悬架的组成： 汽车悬架一般都由：弹性元件、阻尼元件（减振器、导向杆系）三部分组成。在一些车辆上还要加装横向稳定器。螺旋弹簧减振器 滑柱总成稳定杆下控制臂上控制臂双横

2、臂式独立悬架1.1 悬架组成部分悬架组成部分悬架作用演示 弹性元件：弹性元件： 使车架与车桥的连接具有弹性，吸收、缓和路面冲击和振动。 阻尼元件：阻尼元件： 衰减弹性元件的振动，吸收并散发振动能量。 导向杆系：导向杆系： 约束车轮按一定的轨迹运动，承受并传递各方向的力和力矩。 横向稳定器：横向稳定器： 在汽车转向时，减小车身的倾斜和横向角振动。弹性元件弹性元件阻尼元件阻尼元件横向稳定器横向稳定器悬架系统的自然振动频率悬架系统的自然振动频率 汽车自然振动频率是影响汽车平顺性的重要性能指标之一，一般称之为车辆的偏频。其取值范围一般在11.6Hz之间。 汽车自然振动频率由汽车簧载质量和悬架刚度决定。

3、计算公式如下：悬架的垂直变形。悬架的簧载质量；悬架刚度；其中：fMKMKn21因为车辆的载荷一直是变化的，因此需要悬架具有变刚度特性，因为车辆的载荷一直是变化的，因此需要悬架具有变刚度特性，以保证车辆在不同的载荷情况下具有相当的行驶平顺性。以保证车辆在不同的载荷情况下具有相当的行驶平顺性。簧载质量一定，悬架刚度越小，偏频越小。簧载质量一定，悬架刚度越小，偏频越小。悬架刚度一定，簧载质量越大，偏频越小。悬架刚度一定，簧载质量越大，偏频越小。1.3 悬架类型悬架类型p 按汽车悬架的结构特点分为：按汽车悬架的结构特点分为： 非独立悬架：两侧车轮刚性的连接在一起，只能共同运动的悬架。广泛应用于货车、客

4、车和轿车后桥。 独立悬架：两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬架于车架连接，可以单独跳动。广泛应用于轿车前悬架。p 按汽车悬架的性能是否可控分为：按汽车悬架的性能是否可控分为： 被动悬架：悬架刚度、阻尼在行驶中不可调整的悬架。 主动悬架：悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同，可以自动调节的悬架。 半主动悬架：只有悬架阻尼可以自动调节的悬架。 非独立悬架 独立悬架非独立悬架非独立悬架 优点优点 纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置 结构简单制造容易维修方便工作可靠 缺点缺点 汽车平顺性较差高速行驶时操稳性差轿车不利于发动机、行李舱的布置应用应用 ：货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬架货车、

5、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬架独立悬架独立悬架 优点优点 簧下质量小；悬架占用的空间小；可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性；由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下 降，又改善了汽车的行驶稳定性；左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和 振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。 缺点缺点 结构复杂成本较高维修困难应用应用 ：轿车和部分轻型货车、客车及越野车轿车和部分轻型货车、客车及越野车 二、独立悬架定义：定义： 两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬架于车架连接，可以单独跳动。广泛应用于轿车前悬架。2.1 2.1 独立悬架结构形式分析独立悬架结构

6、形式分析 分类分类双横臂式单横臂式双纵臂式单纵臂式单斜臂式麦弗逊式和扭转梁随动臂式叉型臂-长度相等轮距变化大，定位参数变化小叉型臂-长度不等轮距变化很小，定位参数变化大 1）侧倾中心高度）侧倾中心高度 侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，可使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车身的侧倾角也会减小。但侧倾中心过高，会使车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎的磨损。2）车轮定位参数的变化）车轮定位参数的变化 若主销后倾角变化大，容易使转向轮产生摆振；若车轮外倾角变化大，会影响汽车直线行驶稳定性，同时也会影响轮距的变化和轮胎的磨损速度。2.2 2.2 评价指标评价指标 5 5）悬架占用的空间尺寸）悬架占用的空间尺

7、寸 占用横向尺寸大的悬架影响发动机的布置和从车上拆装发动机的困难程度； 占用高度空间小的悬架，则允许行李箱宽敞，而且底部平整，布置油箱容易。 3 3）悬架侧倾角刚度）悬架侧倾角刚度 车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度大小有关，并影响汽车的操纵稳定性和平顺性。4 4）横向刚度）横向刚度悬架的横向刚度影响操纵稳定性。若用于转向轴上的悬架横向刚度小，则容易造成转向轮发生摆振现象。Roll Center Height（ ）图一 悬架系统设计流程三、悬架系统的设计整车参数硬点设定目标参数K&C分析零部件设计图二 后减振器总成尺寸设计Mule-car性能验证主要做操稳的主客观评价部分试验内容

8、试制、调校 操控性主观评价 SUBJECTIVE EVALUATION OF HANDLING 转向系统主观评价 SUBJECTIVE EVALUATION OF STEERING 舒适性主观评价 SUBJECTIVE EVALUATION OF COMFORTRide&Handling 试验内容及方法试验内容及方法汽车试验的两种评价方法 汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中的性能评价有客观评价和主观评价两种方法。客观评价：通过测试仪器测出表征性能的物理量如横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力等来评价操纵稳定性的方法。主观评价：感觉评价，其方法是让试验评价人员根据试验时自己

9、的感觉来评价。并按规定的项目和评分办法进行评分。客观评价1蛇行试验，按GB/T 6323.1-1994进行；2转向盘转角阶跃输入试验，按GB/T 6323.2-1994进行；3转向盘转角脉冲输入试验，按GB/T 6323.3-1994进行；4转向回正性能试验，按GB/T 6323.4-1994进行；5转向轻便性试验，按GB/T 6323.5-1994进行；6稳态回转试验，按GB/T 6323.6-1994进行；一、蛇形试验 平均转向盘转角 ( )平均横摆角速度r ( /s)平均车身侧倾角 ( )平均侧向加速度ay (m/s2)通过测量以上四个参数与平均车速的关系进行评价试验汽车以近似基准车速（

10、65）二分之一的稳定车速直线行驶，在进入试验区段之前，记录各测量变量的零线，然后蛇行通过试验路段，同时记录各测量变量的时间历程曲线及通过有效标桩区的时间。提高车速(车速间隔自行选择)，重复过程，共进行10次(撞倒标桩的次数不计在内)。最高车速不超过80km/h二、转向盘转角阶跃输入试验1.横摆角速度响应时间（s）2.侧向加速度响应时间(s)3.横摆角速度总方差(s)4.侧向加速度总方差(s)以上四个参数与稳态侧向加速度的关系1.横摆角速度稳态响应(/s)2.侧向加速度稳态响应（m/s2）以及这两个参数与转向盘转角之间的关系汽车以试验车速直线行驶，先按输入方向轻轻靠紧转向盘，消除转向盘自由行程并

11、开始记录各测量变量的零线，经过。.2-0.5s，以尽快的速度(起跃时间不大于0.2s 或起跃速度不低于2000/s)转动转向盘，使其达到预先选好的位置并固定数秒钟(待所测变量过渡到新稳态值)，停止记录。记录过程中保持车速不变三、转向盘转角脉冲输入试验测量变量1.汽车前进车速2. 转向盘转角3. 汽车侧向加速度4. 汽车横摆角速度汽车以试验车速直线行驶，使其横摆角速度为0士0.5/s。作一标记，记下转向盘中间位置(直线行驶位置)。然后给转向盘一个三角脉冲转角精入(见图1)。试验时向左(或向右)转动转向盘，并迅速转回原处(允许及时修正)保持不动，记录全部过程，直至汽车回复到直线行驶位置转向盘转角输