中级轿车多连杆后悬架设计.docx
《中级轿车多连杆后悬架设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中级轿车多连杆后悬架设计.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
中级轿车多连杆后悬架设计
中级轿车多连杆后悬架设计-王昱昕-20070306
中级轿车多连杆后悬架设计
--------几何学定义GEOMETRY
二零零七年三月六日
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
序言
本文档主要从整车总布置角度出发在总体概念设计阶段进行悬架的
选型硬点几何定义设计从而确定悬架各相关部件的详细结构设计边
界和输入信息
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
后悬架常见类型
多连杆优缺点详细分析
预备信息
多连杆后悬架几何详细定义步骤
悬架目标设定
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
常见后悬架类型
1拖曳臂TRAILINGARM
2扭曲梁TWISTAXLE
3多连杆MULTILINK
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
拖曳臂TRAILINGARM后悬架
优点
沿Y和Z方向的尺寸较小因此对于后部车厢布置非常有利能有较好的空间利用率尤其是轮罩之间的宽
度较大和容易布置备胎和油箱
悬架和车身容易装配
悬架结构简单零部件少容易分装
由于没有衬套滞后性较小
容易保护后驱
Compatibilitywithtraction
缺点
在沿着车身与拖曳臂的旋转轴拖曳臂的长度和宽度有比较大的杠杆比因此当存在侧向载荷有不利
的前束
在车身的横向翻转有不利的车轮外倾角如果有一个比较合适的悬转轴有可能纠正外倾角但这样会影
响轮罩之间的宽度
不好的调整潜能所有的几何特征和相应变形参数都是相关联的
由于缺少衬套不能进行有效的衰减震动
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
扭曲梁TWISTAXLE后悬架
优点
悬架和车身容易装配
悬架结构简单零部件少容易分装
垂直尺寸较小
水平方向尺寸较小有利于布置备胎和油箱
在车轮上下跳动不同可以进行自动调整车轮外倾角
当车身有横向倾斜可以进行前束自动调整
有好的操纵性能尤其是在光滑路面
当存在障碍物有增大轮距的能力
如果设计要求拉焊有比较大的抗误操作强度
缺点SkodaFabia
对横向和纵向的梁的拉焊工艺有比较严格的质量要求
不利于进行驱动
对车辆动态最小化比较敏感–轴上的满载变化
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
多连杆MULTILINK后悬架
多连杆悬架具有下列优点
有良好的操纵稳定性和平顺性这一良好的潜在性能是由下列主要的几何特性所决定
当存在横向载荷前束将自动纠正Toe-inrecovery
当存在纵向载荷前束将自动纠正Toe-inrecovery
在车轮跳动行程中外倾角自动纠正Camberrecovery
当碰到障碍物轮距适当增大
与后轮驱动有很好的兼容性
当后轮驱动有很好的转向力矩控制
多连杆通常有下列缺点
有较多的零部件加工制造复杂
调教实验比较复杂而且与其他车型共用平台适应性研究比较复杂THREE-LINKAUDIA3NEWGOLF
对悬架几何参数和弹性元件特性有较高的敏感性
承载能力和悬架重量比值不合理需要副车架
误操纵容易损坏
悬架整体尺寸较大降低后部车厢的空间利用率影响后底板布置
在欧美市场工业制造有较高的成本
Onlyonearchetypeisadoptedbyallmakersalongitudinalarmguidedbytransverselinks
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
前束将自动纠正Toe-inrecovery
大多数多连杆独立后悬架都只是某种传统悬架的变体最大的改进应该就在于toecontrol
arm不管具体形式再千奇百怪用到的toecontrol原理大多都是图中所示的平行连杆原理实
际的toecontrolarm不一定非要和某横摆臂平行它也可能平行于某半拖曳臂甚至悬架总成中
也可能根本没有标准的横摆臂但是因为半拖曳臂实际上可以分解为一条横摆臂和一条拖曳臂
的组合这里面的控制原理都没有改变有的实际甚至不一定出现单独的toecontrolarm比如
Audi的形连杆后悬架其形连杆实际上就相当于两条不等长半拖曳臂合二为一原理还是
万变不离其宗
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
前束将自动纠正Toe-inrecovery
前束控制臂
下控制臂
等长平行连杆前束控制连杆和下控制臂
上图所示的是前束控制臂和下控制臂等长的情况情况当车轮上下跳动下控制臂和前束控
制臂末端的运动轨迹是半径相同的圆弧所以车轮在正常的平衡位置下设定的前束不会改变
过弯也一样尽管侧倾导致悬架动作但两侧后轮的前束都能保持稳定
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
前束将自动纠正Toe-inrecovery
前束控制臂
下控制臂
如果平行连杆不等长实际上就组成了所谓形连杆如上图所示如果正常的平衡位置是
图中画的那样当车轮上下跳动由于两条连杆末端运动轨迹是半径不同的圆弧假设前束控制
连杆较短则无论车轮如何跳动前束都会比平衡位置时增加
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
前束将自动纠正Toe-inrecovery
前束控制臂
下控制臂
如果改变平衡位置的设定比如象上图所示平衡位置两条连杆的组合就不再是严格的平
行连杆了从图中可见车轮上跳就会倾向于前展向下跳则会倾向于前束考虑转弯的状
况重心向外侧移动车身出现侧倾外侧后轮就相当于向上摆内侧后轮则相当于下摆于是
外侧前展内侧前束减弱了转向不足倾向弯道越急入弯速度越快侧倾也就越大后轮的
前束变化也会越明显或者说后悬架对转向不足的自动补偿也越强从而改善了弯道性能其实
两条连杆如果不在同一平面内如上图那样倒也不非得是不等长的不可
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
前束将自动纠正Toe-inrecovery向载荷
Toein
Toein
Front
Frontward
FYward
转弯
上跳正横向力
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
前束将自动纠正Toe-inrecovery纵向载荷FrontToein
ward
Front
ward
FX
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
外倾角自动纠正Camberrecovery车轮跳动侧向力
CamberCamber
dZ
Fy
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
当碰到障碍物时轮距适当增大Front
ward
FX
dX
这一段位移能吸收来自碰到障碍物的
冲击
GolfV
M11
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
后部车厢的空间利用率
2
0
2
W
W202后轮辋之间的最小距离
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
附
后部车厢的空间利用率
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
预备信息
A汽车轮廓图及相关尺寸信息
B车轮上下跳行程compressionrebound
C需要布置传动轴或不需要传动轴或需要传动轴保护定义
D轮辋轮胎尺寸型号
ELoadingcapability承载能力定义
F基于整车布置的硬点
G一些关于沿用件的约束
H操稳平顺性目标设定
IFeaturesofthefrontsuspension前悬架的特征
L连杆制造工艺的可行性
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
几何学定义程序步骤
1-选择多连杆类型两连杆三连杆和梯形结构
2-选择哪些点固定在副车架上哪些不是
3-定义纵向拖臂的长度和倾度
4-定义主销轴
5-定义下控制臂长度和方向
6-定义上控制臂长度和方向
7定义减震器和弹簧的布置型式
8-定义前束控制臂Toecontrolarm的长度和方向
9定义衬套刚度stiffnesscurves
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Step1-选择多连杆类型两连杆三连杆和梯形结构
A-有两根横向臂叫两连杆Two-linkB-有三根横向臂叫三连杆Three-link
C-多连杆的变体就是梯形结构多连杆Trapezoidal形连杆实际上就相当于两条不等长半拖曳臂合
二为一很多日系车广泛使用
注给定连杆数目可以用衬套刚度来进一步控制悬架变形但如果采用这一方式就有由于公差问题引起
的风险
两连杆Two-link三连杆Three-link梯形结构Trapezoidal
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
TWO-LINKLOTUSCONCEPTULSAS
Two-link
只有外倾角可以通横向控制臂进行几何调节
前束控制有时也可以通前衬套的弹性实现但
这使由于公差引起的悬架变形要比三连杆的大
前衬套
TWO-LINKS
VAUXALLOPELVECTRA
TWO-LINKBMWMINI
200mm
Welooseroughly200mmbecausethemovementof
theupperlowertransversallinkscombinedwith
thepresenceofthesparewheeldeterminemultiple
curvesintheexhaustlinetogofromthecentreto
theside
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Three-link
Camberlink
外倾角和前束控制可以单独进行分别有一个控制臂
连杆因此在这种基本的结构下性能的实现要
Trailingarmwith更少依赖于衬套的调教
knuckle
前衬套仅仅起纵向弹性和震动过滤的作用那么实际
上一些衬套刚度相互影响的设计是为了能达到一个更
高的性能
Maintransverse
Toelinklink
FordFocusandC
VWGolfVTouran
AudiA3
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
ToyotaAvensis梯形结构Trapezoidal
一根梯形臂两根连杆
梯形臂具有纵向拖臂和横向臂的双重功能另外再加两个横向
臂如AvensisA4或者一根横向臂如Civic
这种结构有比较大的外倾角前束和舒适性的弹性控制范围但
这一良好的潜在性能决定于有良好的高精度设计和高精度的衬套
生产工艺以及一个非常复杂的梯形纵向拖曳臂此臂需具备一
额外的横向臂连杆功能
很小的设计问题会造成非常艰难的性能调教很小的公差问题会
产生直接的动态品质
注就因为这些由于公差等因素的不可避免的敏感性很多中
级车设计时不考虑这种结构类型
HondaCivic
一根梯形臂两根连杆
Honda
Civic
Honda
Civic
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
ToyotaAvensis的梯形结构多连杆后悬架
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
ToyotaAvensis的梯形结构多连杆后悬架
外倾角控制臂
连接副车架连接转向节
连接弹簧和减震器
前束控梯形臂
制臂
通一个复杂的衬com
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
ToyotaAvensis的梯形结构多连杆后悬架
连接外倾角控制臂
连接制动
连接前束控制臂
连接提醒臂
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Step2-选择哪些点固定在副车架上哪些不是
固定在底板上固定在副车架上
将硬点固定在副车架上
-能降低重量和成本
-增加前束和外倾角的控制精度
-增强动态力的过滤如果它的惯量高于BIW如果它是通衬套固定在BIW上
对于一个中级车而言仅仅外倾角控制臂和前束控制臂固定在副车架上
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Step2-选择哪些点固定在副车架上哪些不是
固定在底板上固定在副车架上
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Step3-定义纵向拖臂的长度和倾度
相关的点是点1和点16
-抗俯仰角看下边几页anti-riseandanti-squatangles
-1点位置要考虑BIW的约束
-四驱保护保持臂的轴线与XZ平面平行在这一臂连杆的牵引载荷要低而且这一点是非常重要的因为这一连
杆必须要瘦象个刀片
沿用于四驱的SUV
-如果在一般的轿车上增大离地间隙可以减小下跳行程增加上跳行程来实现
-如果点1的Z坐标远大于点16的Z坐标
-如果前后轴之间有稳定的牵引力分配即后轴有稳定的牵引力
整个车身的运动角度需要校核避免在启动候后部车身的过分抬高
同样是这个原因BMW在设计X3的候没有采用3连杆因为他的两根连杆不允许抬高车身来增加离地间隙
因此它沿用了X5的5连杆悬架这样X3的后悬架成本和X5完一样大X5比3X大很多
REARSUSPENSION
XYZ
12086-58850
22730-1875-318
5526729-6781-739
442462-4526662
1524717-6178507
62570-3375156
1025827-65331481
4268435699-1056
10026868-56762912
162551-742276
1926865-56792407
172685-5693214
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
制动antidiveantirise分析
制动antidiveantirise分析
Caseofbrakingwithoutboardbrakes
前后轴50-50的制动分配
G
pitchcentre
a
ica
gr
fgric
r
a
DFagf
gfb
bb
zbgr
gfgr
gf
FxfFxr
DF
antidiveindexz
tanbgf
bantidiveangleI100
bgfad
gf
tana
gf
antiriseindex
tanbgr
bantiriseangleI100
bgrar
grtana
gr
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
制动antidiveantirise分析
制动antidiveantirise分析
Caseofbrakingwithinboardbrakes
前后轴50-50的制动分配
G
pitchcentre
a
a
gr
agr
DFzacf
cf
icficFxr
r
b
bcf
Fcfb
xfbcr
crDF
z
antidiveindextanb
bantidiveangleI100cf
bcfad
cf
tana
cf
antiriseindex
tanbcr
bantiriseangleI100
bcrar
crtana
cr
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
驱动antiliftantisquat分析
驱动antiliftantisquat分析
G
pitchcentre
a
a
gr
agr
acf
cfDF
Fxficficz
r
b
bcfF
cfbxr
DFbcr
zcr
antiliftindextanb
bantiliftangleI100cf
bcfal
cf
tana
cf
antisquatindextanb
bantisquatangleI100cr
bcras
crtana
cr
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
纵倾分析前麦弗逊后多连杆
前后轴50-50的制动分配
某些车型在悬架拖曳臂上的铰接点处具有旋转心
ic
icf
f
ic
ic
r
r
bpitchcenter
bgf
gf
b
bgr
gr
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
纵倾分析大的主销后倾角和后多连杆
前后轴50-50的制动分配
大主销后倾角可以抬高在制动时的纵倾心但在驱动时它会增大升高的行程因此不适合用在前
驱车上大主销后倾角是BMW麦弗逊悬架的主要特征
pitchcenteric
icf
f
ic
icf
fic
ic
r
r
bpitchcenter
bgf
gf
b
bgr
gr
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Antiliftantidive分析麦弗逊悬架
Antiliftantidive分析麦弗逊悬架
ShockabsorberaxisOrthogonalaxis
Rotationaxisofthearm
ANTI-LIFT
Centreofinstantaneous
90°rotation
b
Straightparalleltogroundandpassinginwheelcenter
Groundline
ANTI-DIVE
Centreofinstantaneous
90°
rotation
b
Groundline
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Step3-定义纵向拖臂的长度和倾度
根据纵倾分析可以得到纵倾中心从而得到纵向臂的旋转中心可以得到其长度通常情
况将臂的轴线方向与XZ平面平行
XZ平面
长度纵倾分析
方向
BLADE
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Step4-定义主销轴
主销轴线是下列黄色平面和绿色平面的交线
黄色平面垂直于拖曳臂纵连杆衬套轴线拖曳臂平面应在此平面内
绿色平面应包含上控制臂和下控制臂轴线
考虑到衬套的弹性变形可以不完全严格按照上述方法定义的几何结构
Camberlink
Trailingarm
withknuckle
Main
Toelinktransverse
link
前束控制臂有转向控制连杆的
功能
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
主销定义范例参
定义连杆和主销偏距scrubradius
五连杆和双叉臂悬架的主销
B
制动盘边界
B
动力总成及纵
梁边界
A
A
主销偏置距影响
转向回正力距的大小主销主销偏置距越大回正力距也越大
转弯制动时方向盘力矩的大小主销偏置距通常取－18－－＋30mm
轮胎的根换对主销偏置距也有影响所有的德国车均采用了负的主销偏置距
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Step4-定义主销轴
主销主销
前视图侧视图
Step3里已经得到了纵向臂因此可以得到7页所提到的黄色平面再根据上页所描述
的主销偏距等相关约束条件就可以将主销确定
PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建comcn
Step5-定义下控制臂长度和方向
长度只要能满足布置要求越长越好
方向是根据整个悬架的几何运动及变形来调整确定根据悬架
升级会员 