汽車 懸架 底盤(pán)
關(guān)注創(chuàng)建者：Cappuccino 創(chuàng)建時(shí)間：2015-11-06
汽車 懸架 底盤(pán)的視頻教程
基于workbench的汽車懸架瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，視頻免費(fèi)無(wú)聲音，操作細(xì)致，提供附件（需購(gòu)買）練習(xí)
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ANSYS新能源汽車懸架系統(tǒng)進(jìn)階培訓(xùn)課程-國(guó)標(biāo)極端工況-剛度撓度強(qiáng)度超彈性結(jié)構(gòu)疲勞時(shí)域法振動(dòng)分析
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汽車 懸架 底盤(pán)的實(shí)例教程
摘要：近年來(lái)在世界汽車工業(yè)中，都在努力改進(jìn)汽車的操控穩(wěn)定性和平順性。對(duì)于這個(gè)領(lǐng)域，懸架的影響力最大。在以往懸架設(shè)計(jì)中主要根據(jù)設(shè)計(jì)者相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和主觀感知進(jìn)行懸架設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)。這樣就需要設(shè)計(jì)者有豐富的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，但是往往精度及效率不高難以滿足日益加速的設(shè)計(jì)需求。然而目前懸架設(shè)計(jì)研究中，推薦了一種新的設(shè)計(jì)方法，來(lái)代替那種靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)，這種概念可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的方法來(lái)定量地評(píng)價(jià)懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況。汽車懸架設(shè)計(jì)是底盤(pán)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，對(duì)于保證整個(gè)車體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要意義。因此，對(duì)汽車懸架的設(shè)計(jì)分析、底盤(pán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及提高整車的操穩(wěn)性具有指導(dǎo)意義。本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)產(chǎn)汽車的懸架設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和特性進(jìn)行分析，探究汽車前懸架的設(shè)計(jì)走向。
關(guān)鍵詞：汽車懸架 設(shè)計(jì)走向 仿真 設(shè)計(jì)
1 前言
在人們對(duì)汽車駕駛性能要求日益重視的情況下，汽車前懸架性能分析和研究、前懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力仿真學(xué)分析的作用日益突出，這種新的計(jì)算分析方式為汽車前懸架的設(shè)計(jì)提供了一種新的方法和思路。并對(duì)汽車前懸架的集合定位參數(shù)、減震器、襯套、扭桿等組成部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，使得汽車車輪的角度、前懸架的垂直剛度得到進(jìn)一步改善或強(qiáng)化，改善了前懸架的設(shè)計(jì)。
展開(kāi) 汽車底盤(pán)的電控懸架的元器件和工作原理
懸架主要影響汽車的垂直振動(dòng)。傳統(tǒng)的汽車懸架是不可調(diào)整的，在行車中車身高度的變化取決于彈簧的變形。因此就自然存在了一種現(xiàn)象，當(dāng)汽車空載和滿載的時(shí)候，車身的離地間隙是不一樣的。尤其是一些轎車采用比較柔軟的螺旋彈簧，滿載后彈簧的變形行程會(huì)比較大，導(dǎo)致汽車空載和滿載的時(shí)候離地間隙相差有幾十毫米，使汽車的通過(guò)性受到影響。
汽車不同的行駛狀態(tài)對(duì)懸架有不同的要求。一般行駛時(shí)需要柔軟一點(diǎn)的懸架以求舒適感，當(dāng)急轉(zhuǎn)彎及制動(dòng)時(shí)又需要硬一點(diǎn)的懸架以求穩(wěn)定性，兩者之間有矛盾。另外，汽車行駛的不同環(huán)境對(duì)車身高度的要求也是不一樣的。一成不變的懸架無(wú)法滿足這種矛盾的需求，只能采取折中的方式去解決。在電子技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，工程師設(shè)計(jì)出一種可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整的電子控制懸架來(lái)滿足這種需求，這種懸架稱為電控懸架，目前比較常見(jiàn)的是電控空氣懸架形式。
以前空氣懸架多用于大客車上，停車時(shí)懸架下降汽車離地間隙減少，便于乘客上下車，開(kāi)車時(shí)懸架上升便于通行。這種空氣懸架系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、閥門(mén)、彈簧、氣室（氣囊）、減振器所組成。車輛高度直接靠閥門(mén)控制氣室的空氣流進(jìn)流出來(lái)調(diào)整。
現(xiàn)在轎車用的電控懸架引入空氣懸架原理和電子控制技術(shù)，將兩者結(jié)合在一起。典型的電控懸架由電子控制元件（ECU）、空氣壓縮機(jī)、車高傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、速度傳感器、制動(dòng)傳感器、空氣彈簧元件等組成。
空氣彈簧元件是由電控減振器、閥門(mén)、雙氣室所組成。電控減振器頂部有一個(gè)小型電動(dòng)機(jī)，可通過(guò)它轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)調(diào)整量孔大小的控制桿將阻尼分成多級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)控制阻尼的目的。閥門(mén)也充當(dāng)了一個(gè)調(diào)節(jié)氣流的作用，通常雙氣室是連通的，合起來(lái)的總?cè)莘e起著空氣彈簧的作用，比較柔軟；但當(dāng)關(guān)閉雙氣室之間的閥門(mén)時(shí)，則以一個(gè)氣室的容量來(lái)承擔(dān)空氣彈簧的作用，就會(huì)變得硬，因此閥門(mén)起到控制“彈簧”變軟變硬的作用。
展開(kāi) 1.底盤(pán)懸架概述
底盤(pán)懸架是彈性連接車輪和承載系統(tǒng)的裝置，其作用不僅有衰減振動(dòng)、傳遞載荷，還有緩和沖擊，另外，對(duì)處于行駛狀態(tài)的汽車而言，底盤(pán)懸架往往可用來(lái)調(diào)節(jié)車身位置，避免安全事故出現(xiàn)。
現(xiàn)將其核心功能概括如下：①向車架傳遞車輪受路面作用所產(chǎn)生應(yīng)力，如支承力、制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力和側(cè)向反力，當(dāng)然，上述應(yīng)力帶來(lái)的力矩同樣經(jīng)由底盤(pán)懸架向車架進(jìn)行傳遞，這點(diǎn)易被忽視；②緩沖并吸收不平路面給行駛中汽車帶來(lái)的沖擊、振動(dòng)，為車載貨物的安全性提供保證，乘坐體驗(yàn)也會(huì)得到一定程度優(yōu)化；③確保車輪和車身的關(guān)系始終滿足動(dòng)態(tài)幾何特征，具體來(lái)說(shuō)，就是車輪按照特定規(guī)律跳動(dòng)，車身自然可以按照預(yù)期軌跡運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)有汽車的底盤(pán)懸架，以非獨(dú)立懸架較為常見(jiàn)，該懸架主要分為兩部分，由穩(wěn)定桿、減振器等部件組成的前懸架以及由緩沖塊、平衡軸等部件構(gòu)成的后懸架，其中，后懸架結(jié)構(gòu)以平衡結(jié)構(gòu)為主。
2.輕量化設(shè)計(jì)探究
2.1 優(yōu)化策略
要想使底盤(pán)懸梁達(dá)到輕量化設(shè)計(jì)所提出的要求，有關(guān)人員應(yīng)著重考慮結(jié)構(gòu)、工藝及材料的優(yōu)化，以下將逐一對(duì)其進(jìn)行介紹，希望能夠給人以啟發(fā)。
2.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
對(duì)于底盤(pán)懸架而言，結(jié)構(gòu)優(yōu)化既能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)，又可使零件質(zhì)量與成本處于平衡狀態(tài)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)滲透到各行各業(yè)的當(dāng)下，利用計(jì)算機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)和優(yōu)化成為大勢(shì)所趨。隨著尺寸優(yōu)化及形狀優(yōu)化手段被引入，汽車業(yè)可在成本維持不變的前提下，盡量降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量。經(jīng)由CAE 確定材料密度分布優(yōu)化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過(guò)對(duì)尺寸加以優(yōu)化，掌握結(jié)構(gòu)、管梁厚度的最佳參數(shù)，可使汽車質(zhì)量顯著降低，這也是輕量化設(shè)計(jì)被提出的初衷。
展開(kāi) 汽車懸架布置
汽車懸架系統(tǒng)是汽車底盤(pán)設(shè)計(jì)的重要組成部分，懸架系統(tǒng)性能的好壞，直接影響到車輛的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性以及制動(dòng)轉(zhuǎn)向性能，因此，懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)是轎車設(shè)計(jì)的重要工作。
為了確保所期望的行使特性和直線行使能力以及避免輪胎的過(guò)度磨損，需要規(guī)定所有車輛定位角，包括允許的公差在內(nèi)。僅僅是把空載狀況作為測(cè)量基準(zhǔn)。
(1)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)布置方案
由于軸荷的變化,及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干涉都要檢驗(yàn)，懸架的元件需作優(yōu)化, 如減震器、螺旋彈簧校核，調(diào)整其阻尼及剛度,下擺臂長(zhǎng)度調(diào)整, 橫向穩(wěn)定桿重新布置, 縱向拉或推力桿設(shè)計(jì), 副車架需重新設(shè)計(jì),懸架常用結(jié)構(gòu)有幾十種,請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)懸架設(shè)計(jì)章節(jié)。
(2) 懸架布置與設(shè)計(jì)硬點(diǎn)獲取
汽車總布置設(shè)計(jì)的目的是為確定汽車懸架設(shè)計(jì)硬點(diǎn)和相關(guān)零部件設(shè)計(jì)硬點(diǎn).在滿足汽車懸架設(shè)計(jì)基本要求情況下先初步布置懸架布置設(shè)計(jì),為精確懸架設(shè)計(jì)及車身等零部件設(shè)計(jì)提供依據(jù)和硬點(diǎn). 在選定某一懸架平臺(tái)基礎(chǔ)上,滿足懸架設(shè)計(jì)初步定位參數(shù),以便得到設(shè)計(jì)硬點(diǎn).懸架主要設(shè)計(jì)定位參數(shù),可初定待懸架詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí), 再優(yōu)化最后結(jié)果.一般轎車按照空載,半載和滿載三種工況分別進(jìn)行優(yōu)化.
在半載狀態(tài)(轎車只乘3人),主銷內(nèi)傾角一般在11~13度公差-0.5~+0.5度, 側(cè)偏移距-10~+10mm;主銷后傾角0~+3度公差-0.3~+0.3之間;車輪外傾角+0~+0.5度公差-0.25~+0.25度.
(3) 汽車懸架尺寸布置及建模要求
(a)總布置建模時(shí)要將沿用件盡力建準(zhǔn),定位面誤差應(yīng)在-0.25~0.25之間,非定位面誤差應(yīng)在-1~+1mm,車輪輪輞定位和按裝面建模精度誤差為-0.25~+0.25mm,轉(zhuǎn)向節(jié)或輪軸輪轂及輪輞按裝平面的建模軸向精度誤差為-0.25~+0.25mm.
(b)轉(zhuǎn)向節(jié)球頭坐標(biāo)定位建模精度空間誤差為-0.25~+0.25mm.
展開(kāi) 1.懸架的概念
首先了解一下什么是懸架：
專業(yè)的說(shuō)是車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱。
懸架的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力等，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動(dòng)、保證乘員的舒適性。
典型的汽車懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、減振器以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，這三部分，分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。大多數(shù)懸架都有螺旋彈簧和減振器結(jié)構(gòu)，不過(guò)不同類型的懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)差異卻很大，這也是懸架性能差異的核心構(gòu)件。
2.懸架的分類
根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩種。目前國(guó)內(nèi)的乘用車，前懸架都是獨(dú)立式懸架，只有后懸架才會(huì)出現(xiàn)非獨(dú)立懸架。
3.關(guān)于獨(dú)立懸架
獨(dú)立懸架只要調(diào)教得當(dāng)，在公路性能和操控上是一定會(huì)好于非獨(dú)立懸架。畢竟獨(dú)立懸架每一側(cè)的車輪都是單獨(dú)地通過(guò)彈性懸架系統(tǒng)連接在車架或車身下面的。
優(yōu)點(diǎn)：
質(zhì)量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力；
可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性；
可以使發(fā)動(dòng)機(jī)位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性；
左右車輪單獨(dú)跳動(dòng)，互不相干，能減小車身的傾斜和震動(dòng)。
缺點(diǎn)：
獨(dú)立懸架系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，會(huì)侵占一些車內(nèi)乘坐空間，當(dāng)然像是翼虎斷軸這類，其實(shí)也是獨(dú)立懸架的問(wèn)題之一，因?yàn)槠鋸?fù)雜性，有一個(gè)零部件質(zhì)量不過(guò)關(guān)就會(huì)造成較為嚴(yán)重的問(wèn)題。
獨(dú)立式懸架種類：
按其結(jié)構(gòu)形式的不同，獨(dú)立懸架系統(tǒng)又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式以及麥弗遜式懸架等。
4.麥弗遜
麥弗遜懸架是目前最為常見(jiàn)的前懸架，也是最為成熟的一種懸架類型，其最大的特點(diǎn)就是體積比較小，有利于對(duì)比較緊湊的發(fā)動(dòng)機(jī)艙布局。不過(guò)也正是由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)側(cè)向不能提供足夠的支撐力度，因此轉(zhuǎn)向側(cè)傾以及剎車點(diǎn)頭現(xiàn)象會(huì)比較明顯。
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汽車懸架系統(tǒng)
這是一個(gè)在 SolidWorks 中設(shè)計(jì)的汽車懸架系統(tǒng)的詳細(xì) 3D 模型。它包含所有關(guān)鍵部件，例如控制臂、彈簧、減震器、轉(zhuǎn)向節(jié)、輪轂和安裝支架。
# 適合：
– 機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生
– 汽車設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)者
– 懸架幾何分析
– 仿真和動(dòng)畫(huà)練習(xí)
基于matlab的汽車懸架（鋼板彈簧，減震器）設(shè)計(jì)程序ＧＵＩ。根據(jù)需求輸入設(shè)計(jì)參數(shù)，包括前橋負(fù)荷、簧下質(zhì)量、彈簧剛度、阻尼等，輸出鋼板彈簧、減震器結(jié)果。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
車輛懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)影響客戶對(duì)車輛操縱和乘坐舒適性的感覺(jué)。懸架設(shè)計(jì)的藝術(shù)在于權(quán)衡取舍，并在操作和舒適性之間做出折衷。例如，降低整車重心有助于提高操縱穩(wěn)定性，但同樣會(huì)降低汽車的離地高度，進(jìn)而會(huì)限制懸架行程，使得我們必須要用更硬的彈簧，最終降低了乘坐舒適性。
福特汽車公司致力于為客戶提供駕駛性能和舒適性均世界一流的車輛。這些關(guān)鍵的車輛性能會(huì)受到懸架設(shè)計(jì)的影響。福特最近發(fā)明了一種新型的扭梁式后懸架系統(tǒng)并申請(qǐng)了專利
因?yàn)?em>懸架是汽車底盤(pán)的一部分，所以懸架系統(tǒng)對(duì)諧波位移激勵(lì)的響應(yīng)是分析的關(guān)鍵課題。
Component mode synthesis（CMS）是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中常用的子結(jié)構(gòu)耦合分析形式。CMS使整個(gè)組件的行為能夠從其組成組件派生出來(lái)。首先，制定每個(gè)組件的動(dòng)態(tài)行為。然后，通過(guò)沿組件界面加強(qiáng)平衡和兼容性，形成整個(gè)系統(tǒng)模型的動(dòng)態(tài)特性。
說(shuō)到汽車，懸掛是不可或缺的一部分，它對(duì)汽車的外觀和駕駛性能有很大的影響。汽車有很多種懸掛，比如常見(jiàn)的有：雙叉臂、多連桿、支柱式懸掛等。懸架具有支撐載荷、吸收振動(dòng)和傳遞力的作用。所使用的懸架類型是根據(jù)每個(gè)制造商的理念設(shè)計(jì)的
汽車底盤(pán)懸架作為重要的架構(gòu)零件，在設(shè)計(jì)階段需充分考慮架構(gòu)帶寬對(duì)零件設(shè)計(jì)的影響，滿足在架構(gòu)平臺(tái)上的共用性要求。
引言
隨著汽車電動(dòng)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于底盤(pán)舒適性的要求越來(lái)越高。空氣彈簧和連續(xù)可調(diào)阻尼減振器(CDC)是提高底盤(pán)舒適性的強(qiáng)有力配置，越來(lái)越多主機(jī)廠在新車型的配置上搭載空氣彈簧和CDC。本文主要介紹某供應(yīng)商的CDC系統(tǒng)。
系統(tǒng)架構(gòu)
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Adams建立整車底盤(pán)剛體動(dòng)力學(xué)仿真模型，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)進(jìn)行建模，根據(jù)硬點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)置相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副。整車質(zhì)心位置，設(shè)置整車質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
底盤(pán)部件
運(yùn)動(dòng)副
轉(zhuǎn)向管柱
轉(zhuǎn)動(dòng)副
十字軸萬(wàn)向節(jié)
虎克鉸
轉(zhuǎn)向器齒輪齒條
轉(zhuǎn)動(dòng)副+滑動(dòng)副（設(shè)置傳動(dòng)比）
