汽車懸架設計
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-16
汽車懸架設計的視頻教程
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本視頻教程為基于workbench的汽車懸架瞬態動力學分析，視頻免費無聲音，操作細致，主要包括復雜幾何的前處理，復雜運動副及其載荷的設置，以及最后的后處理，step by step，建議0.5倍速觀看，歡迎私信討論學習，提供附件（需購買）練習。
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ANSYS新能源汽車懸架系統進階培訓課程-國標極端工況-剛度撓度強度超彈性結構疲勞時域法振動分析
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汽車懸架設計的實例教程
摘要：近年來在世界汽車工業中，都在努力改進汽車的操控穩定性和平順性。對于這個領域，懸架的影響力最大。在以往懸架設計中主要根據設計者相關經驗和主觀感知進行懸架設計及性能評價。這樣就需要設計者有豐富的相關經驗，但是往往精度及效率不高難以滿足日益加速的設計需求。然而目前懸架設計研究中，推薦了一種新的設計方法，來代替那種靠設計者的經驗和感覺，這種概念可以用一個簡單的方法來定量地評價懸架系統的設計情況。汽車懸架設計是底盤設計的重點，對于保證整個車體結構的穩定性具有重要意義。因此，對汽車懸架的設計分析、底盤結構優化以及提高整車的操穩性具有指導意義。本文針對當前國產汽車的懸架設計現狀和特性進行分析，探究汽車前懸架的設計走向。
關鍵詞：汽車懸架 設計走向 仿真 設計
1 前言
在人們對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、前懸架的運動學以及動力仿真學分析的作用日益突出，這種新的計算分析方式為汽車前懸架的設計提供了一種新的方法和思路。并對汽車前懸架的集合定位參數、減震器、襯套、扭桿等組成部分進行實驗設計以及對各項參數進行分析，使得汽車車輪的角度、前懸架的垂直剛度得到進一步改善或強化，改善了前懸架的設計。
展開 汽車懸架布置
汽車懸架系統是汽車底盤設計的重要組成部分，懸架系統性能的好壞，直接影響到車輛的行駛平順性、操縱穩定性以及制動轉向性能，因此，懸架系統設計是轎車設計的重要工作。
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度磨損，需要規定所有車輛定位角，包括允許的公差在內。僅僅是把空載狀況作為測量基準。
(1)轉向系統布置方案
由于軸荷的變化,及運動過程中與轉向系統干涉都要檢驗，懸架的元件需作優化, 如減震器、螺旋彈簧校核，調整其阻尼及剛度,下擺臂長度調整, 橫向穩定桿重新布置, 縱向拉或推力桿設計, 副車架需重新設計,懸架常用結構有幾十種,請詳見懸架設計章節。
(2) 懸架布置與設計硬點獲取
汽車總布置設計的目的是為確定汽車懸架設計硬點和相關零部件設計硬點.在滿足汽車懸架設計基本要求情況下先初步布置懸架布置設計,為精確懸架設計及車身等零部件設計提供依據和硬點. 在選定某一懸架平臺基礎上,滿足懸架設計初步定位參數,以便得到設計硬點.懸架主要設計定位參數,可初定待懸架詳細設計時, 再優化最后結果.一般轎車按照空載,半載和滿載三種工況分別進行優化.
在半載狀態(轎車只乘3人),主銷內傾角一般在11~13度公差-0.5~+0.5度, 側偏移距-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)總布置建模時要將沿用件盡力建準,定位面誤差應在-0.25~0.25之間,非定位面誤差應在-1~+1mm,車輪輪輞定位和按裝面建模精度誤差為-0.25~+0.25mm,轉向節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)轉向節球頭坐標定位建模精度空間誤差為-0.25~+0.25mm.
展開 非獨立懸架系統具有結構簡單、成本低、強度高、保養容易、行車中前輪定位變化小的優點，但由于其舒適性及操縱穩定性都相對較差，一般是緊湊型以下級別才會出現的配置（雪鐵龍、標致那是奇葩，另算）。
扭轉梁、扭力梁、拖拽臂，還有所謂的半獨立懸架都是非獨立懸架的一種，無非是企業為了宣傳而美化而弄出的一種稱呼，所以要是看到有：半獨立、扭轉梁、扭力梁字樣，就要知道，這貨就是非獨立懸架，別聽他們瞎吹。
非獨立懸架系統的優點：
1.左右輪在彈跳時會相互牽連，輪胎角度的變化量小使輪胎的磨耗小。
2.在車身高度降低時還不容易改變車輪的角度，使操控的感覺保持一致。
3.構造簡單，制造成本低，容易維修。
4.占用的空間較小，可降低車底板的高度。
非獨立懸架系統的缺點：
左右輪在彈跳時，會相互牽連，而降低乘坐的舒適性及操控的安定性。
2.因構造簡單使設計的自由度小，操控的安定性較差。
這第二個缺點算是中國特色，很多車型的初始設計為獨立懸架，出于成本和利潤考慮，在中國更換為非獨立懸架，但非獨立懸架的空間優勢卻并沒有體現出來，相反可靠性大概因為設計倉促，或是成本控制過度，有可能存在缺陷，加上企業不負責任缺乏足夠的耐久測試，還不如獨立懸架可靠性好（別看了，大眾說你呢）。
9.懸架的調校
其實除了上述這些懸架的基本條件，懸架的性能還取決于車企的調校，往往這一環節會讓類似懸架配置的車型，產生天差地別的性能變化。畢竟如果為了取得良好的舒適性，需要大大緩沖汽車的震動，這樣彈簧就要設計得軟些，但彈簧軟了卻容易使汽車發生剎車“點頭”、加速“抬頭”以及嚴重側傾偏向，不利于汽車的轉向，容易導致汽車操縱不穩定等。
因此說起懸架的構件雖然簡單但參數的確定卻相當的復雜，車企不但要考慮汽車的舒適性，操控穩定性還要考慮到成本問題。
基于這三個問題不同廠家有不同的傾向性策略。
展開 汽車的固有頻率是衡量汽車平順性的重要參數，它由懸架剛度和懸架彈簧支承的質量（簧載質量）所決定。人體所習慣的垂直振動頻率約為1～1.6Hz。車身振動的固有頻率應接近或處于人體適應的頻率范圍，才能滿足舒適性要求。固有頻率按下式計算：
式中：g-重力加速度； f-懸架垂直變形（撓度） M-懸架簧載質量
C(=Mg/f)-懸架剛度是指懸架產生單位垂直壓縮變形所需加于懸架上的垂直載荷 從固有頻率公式可以看出，在懸架垂直載荷 一定時，懸架剛度越小，固有頻率就越低
但懸架剛度越小，載荷一定時懸架垂直變形就越大。這樣若無有足夠大的限位行程，就會使撞擊限位塊的概率增加。若固有頻率選取過低，很可能會出現制動點頭角，轉彎側貨角，空載和滿載車身高度變化過大。一般貨車固有頻率是1.5～2Hz，旅行客車1.2～1.8Hz，高級轎車1～1.3Hz。另外，當懸架剛度一定時，簧載質量越大，懸架垂直變形也愈大，而固有頻率越低。空車時的固有頻率要比滿載時的高。簧載質量變化范圍大，固有頻率變化范圍也大。為了使空載和滿載固有頻率保持一定或很小變化，需要把懸架剛度做成可變或可調的。
影響汽車平順性的另一個懸架指標是簧載質量。簧載質量分為簧上質量與簧下質量兩部分，由彈性元件承載的部分質量，如車身、車架及其它所有彈簧以上的部件和載荷屬于簧上質量。車輪、非獨立懸架的車軸等屬于簧下質量，也叫非簧載質量M。
影響汽車平順性的另一重要指標是阻尼比Ψ，它表達為：
k-代表懸架阻尼元件的阻力系數。
Ψ值取大，能使振動迅速衰減，但會把路面較大的沖擊傳遞到車身，Ψ值取小，振動衰減慢，受沖擊后振動持續時間長，使乘客感到不舒服。為充分發揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比Ψ設計得比伸張小。
展開 舒適性與車身的固有振動特性有關，而車身的固有振動特性又與懸架的特性相關。所以，汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時，汽車懸架做為車架(或車身)與車軸(或車輪)之間作連接的傳力機件，又是保證汽車行駛安全的重要部件。因此，汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術規格表，作為衡量轎車質量的指標之一。
汽車懸架包括彈性元件，減振器和傳力裝置等三部分，這三部分分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。從轎車上來講，彈性元件多指螺旋彈簧，它只承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對車體的沖擊，具有占用空間小，質量小，無需潤滑的優點，但由于本身沒有摩擦而沒有減振作用。減振器指液力減振器，是為了加速衰減車身的振動，它是懸架機構中最精密和復雜的機械件。傳力裝置是指車架的上下擺臂等叉形剛架、轉向節等元件，用來傳遞縱向力，側向力及力矩，并保證車輪相對于車架(或車身)有確定的相對運動規律。
汽車懸架的形式分為非獨立懸架和獨立懸架兩種：非獨立懸架的車輪裝在一根整體車軸的兩端，當一邊車輪跳動時，影響另一側車輪也作相應的跳動，使整個車身振動或傾斜，汽車的平穩性和舒適性較差，但由于構造較簡單，承載力大，目前仍有部分轎車的后懸架采用這種型式。
獨立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨立地安裝在車架(或車身)下面，當一邊車輪發生跳動時，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩性和舒適性好。但這種懸架構造較復雜，承載力小。現代轎車前后懸架大都采用了獨立懸架，并已成為一種發展趨勢。
獨立懸架的結構分有燭式、麥弗遜式、連桿式等多種，其中燭式和麥克弗遜式形狀相似，兩者都是將螺旋彈簧與減振器組合在一起，但因結構不同又有重大區別。燭式采用車輪沿主銷軸方向移動的懸架形式，形狀似燭形而得名。特點是主銷位置和前輪定位角不隨車輪的上下跳動而變化，有利于汽車的操縱性和穩定性。
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首先，用一個表格來概括一下主要的提取方法及其核心特點：
表1 載荷提取方法對比
汽車懸架系統11個月前
汽車懸架系統
這是一個在 SolidWorks 中設計的汽車懸架系統的詳細 3D 模型。它包含所有關鍵部件，例如控制臂、彈簧、減震器、轉向節、輪轂和安裝支架。
# 適合：
– 機械工程專業學生
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基于matlab的汽車懸架（鋼板彈簧，減震器）設計程序ＧＵＩ。根據需求輸入設計參數，包括前橋負荷、簧下質量、彈簧剛度、阻尼等，輸出鋼板彈簧、減震器結果。程序已調通，可直接運行。
摘 要：零件輕量化是機械制造領域的重要研究方向。以中國大學生方程式汽車大賽BTR-X的懸架立柱作為例，在分析其實際受力情況的基礎上，利用Altair inspire form軟件以最大化剛度為目標對其進行了減重設計和拓撲結構優化。得到了帶剎入彎工況條件下兩種不同設計方案的應力、應變值及安全系數，并對比了其優缺點。結果表明，在最佳優化方案中，BTR-X懸架立柱最大有效應力為557.4 MPa，
車輛懸架系統的設計會影響客戶對車輛操縱和乘坐舒適性的感覺。懸架設計的藝術在于權衡取舍，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定性，但同樣會降低汽車的離地高度，進而會限制懸架行程，使得我們必須要用更硬的彈簧，最終降低了乘坐舒適性。
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該示例問題使用模態綜合法（CMS）來生成用于下游線性動態分析的動態超單元。該示例演示了CMS技術如何大大減少計算資源的使用，并在模態和諧波分析中保持與完整模型相似的精度水平。
介紹
汽車懸架系統有助于汽車的操控和制動，以提高安全性，并使車輛乘員舒適地遠離道路噪音、顛簸和振動。當汽車在不平的地形上行駛時，車輪會受到基礎激勵。出于分析目的，可將其近似為諧波激勵。因為懸架是汽車底盤的一部分
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