郑钟名

（广汽三菱汽车有限公司，长沙 410100）

前言

悬架是汽车底盘重要的系统之一，是车架（车身）与车桥（车轮）之间的一切传力连接装置的总称，一般由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成[1]。其主要作用是通过导向机构传递车轮与车身之间力和力矩，通过弹性元件缓冲路面传给车身的冲击力，靠减振器衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车行驶时乘员的舒适性。

汽车悬架设计时应遵循以下原因：

1）保证汽车有良好操控稳定性和行驶平顺性。

2）具有合适的衰减振动能力。

3）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适。

4）结构紧凑、占用空间尺寸小。

5）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。

1 悬架的选型原则

1） 悬架设计要贯彻系列化、通用化和标准化的原则，要符合国家有关标准，贯彻有关安全、环保等法规的要求，努力向国际同类水平的汽车产品靠拢。

2）充分利用社会市场的配套能力，采用成熟可靠的总成零部件进行底盘匹配，确保底盘的可靠性和通用性。

3）轴荷、空满载轴荷、悬架刚度、轮距、轴距的变化会对悬架姿态及相关特性产生较大影响，其中可能影响到悬架行程、弹簧刚度、弹簧长度、减震器行程、阻尼比、挂点的几何姿态及悬架的侧倾角刚度、纵倾角刚度、横向稳定杆等相关参数的调整、并对整车平顺性及操纵稳定性产生影响[2]。同时调整后对应的试验周期较长，风险较大，因此悬架的式样与结构尽可能保持与参考车型一致。

2 某车型悬架结构的选型

前悬架采用麦弗逊式独立悬架如图1 所示，弹簧采用螺旋弹簧，麦弗逊悬架优点在于增加了左右两轮之间的空间，对前置前驱车型来说，易于传动轴的布置，减震器上支点与下球点即为主销轴线，其定位角位置易于保证，下摆臂采用三角臂形式可节省纵向推力杆以便于空间布置。麦弗逊式独立悬架结构简单，制造成本低，悬架性能较好。

图1 前悬架结构

后悬架采用双天梯螺旋弹簧独立悬架如图2 所示，该悬架为麦弗逊悬架的变形，下摆臂采用推力杆加双导向杆代替，除了具有麦弗逊式悬架的一些优点外，由于采用多杆代替麦弗逊悬架的单摆（以橡胶衬套代替球铰），使其更能保证悬架姿态，这种多连杆的布置形式可以给设计人员提供较高的设计自由度。

图2 后悬架结构

下面章节利用ADAMS/CAR 软件，建立前、后悬架的仿真模型，进行性能仿真分析[3]，以评估选用悬架的性能是否满足要求。

3 前悬架性能分析

3.1 外倾

外倾角的设计会影响车轮的侧向力和侧偏角的大小，在相同的侧偏角下负外倾角的车轮能比正外倾角的车轮产生更大的过弯侧向力，以提高转向灵敏度[2]。同时汽车拐弯时，载荷会向内侧车轮转移，外侧车轮载荷减少，相当于外侧车轮有上跳的过程，车轮有向内翻转的趋势，负外倾的设计正好抵消车轮跳动造成的倾角变化，负外倾角会向正值变化，车轮与地面更垂直，接触面更大，能提供更大的侧向力，满足车辆过弯能力。因此现在的汽车从动力学性能考虑，外倾角都设计为负外倾，上跳时外倾角向负值变化，下落时向正值变化。某车型前悬架外倾角变化规律如图3 所示：满载时的测量值-0.772 °，车轮上跳50 mm 时为 -0.765 °，下跳50 mm 时为-0.106 5 °，符合理想的悬架外倾特性。

图3 外倾角-轮跳

3.2 前束

某车型前悬架前束角变化规律如图4 所示，在使用范围±50 mm 内，前束角值在0.027 4 ～0.37 °范围内变化（前束值在0.352 mm ～3.876 mm 内变化），较一般的设计值偏大，考虑到前束值的变化趋势符合不足转向性能，变化值设置较大可以提高整车不足转向性能，且前束变化趋势与车轮外倾角协调一致。

图4 前束角-轮跳

3.3 主销内倾、主销后倾

主销内倾角的作用就是因为主销呈外八字，当车轮受外力作用时偏离直线行驶时，车轮会受到侧向力，使轮胎自动回正。同时因为主销偏置距的缩短，使得转向操纵轻便，内倾角不宜过大否则在转向时会使轮胎加快磨损和转向沉重[4]。实际设计时，大致范围为7 ～14 °。某车型主销内倾角变化规律如图5 所示，有效行程内＋50 ～-50 mm 内，主销内倾变化范围在13.635 ～11.494 °内变化，满足设计要求。

图5 主销内倾角-轮跳

主销后倾角的作用就是当车轮偏离直线时，车能在重力的作用下帮助车轮回正，主销后倾角越大，车辆越稳定，但方向越沉重[4]。后倾角在车轮运动过程应变化不应过大，以免出现回正力矩突变情况，使操控性变差。同时为了有较好的抗制动纵倾特性，主销后倾角应车轮上跳时增大，下跳时减小。某车型的主销后倾角变化如图六所示，在有效跳动范围内＋50 ～-50 mm 内，主销后倾值在3.14 ～2.484 °内变化，满足设计要求。

3.4 前轮距

在汽车行驶过程中，轮距变化会导致轮胎异常磨损和破坏行驶稳定性，因此轮距变化较小较好。前悬架轮距变化曲线如图7 所示。在较为频繁的使用范围±25 mm 内，单侧轮距变化小于±5 mm，该变化值在轮胎的弹性范围内，不会造成轮胎的早期磨损，满足设计要求。通过对后悬架的挂点的优化，得到了较好的轮距变化曲线。后悬架跳动（±50 mm）时后轮距的变化量约为10 mm。

图7 前轮距-轮跳

4 后悬架性能分析

4.1 后轮距

通过对后悬架的挂点的优化，得到了较好的轮距变化曲线。后悬架跳动（±50 m）时后轮距的变化量约为10 mm，如图8 所示。

图8 后轮距-轮跳

4.2 车轮外倾、前束

所采用的双天梯式后悬架，如图9 所示，在后悬架的经常工作范围内（±50 mm）后轮外倾变化范围为-1.093 ～0.029 9 °符合理想的悬架外倾特性。

图6 主销后倾角-轮跳

图9 后车轮外倾-轮跳

如图10 所示，后轮前束变化值约为-0.154 7 ～ 0.070 1 °，且呈现不足转向的趋势。比较接近理想的状态。

图10 后车轮前束-轮跳

5 结论

此车型前悬架选用的麦弗逊悬架，由于其结构简单，成本较低，在高中低档车中都有广泛应用，对其性能进行分析，满足整车要求。

后悬架采用双天梯螺旋弹簧独立式后悬架，在现有车型中也得到逐步推广 ，对其性能进行分析，满足整车要求。

根据此车的使用特点及用户群，上面选用的悬架结构型式方案能满足使用要求。