浅析汽车悬挂系统的布置设计研究

张志丽

摘 要：底盘件包括动力总成，前后悬挂系统，燃油系统，制动系统，排气系统，进气系统，冷却系统，传动系统，转向系统都是汽车设计的核心部分，核心部件是评判一个整车性能的重要指标。 例如整车的油耗经济性，动力性，载重能力，NVH性能，舒适性，操稳性，安全性，排放指标，维修方便性等都与下车体零件的开发，布置研究息息相关。

关键词：底盘 动力 安全 性能 悬挂

Analysis on the Layout Design of Automobile Suspension System

Zhang Zhili

Abstract：Chassis parts include power train， front and rear suspension system， fuel system， braking system， exhaust system， air intake system， cooling system， transmission system， and steering system， which are all core parts of automobile design， and are important indicators for judging the performance of a complete vehicle. For example， the fuel economy， power， load capacity， NVH performance， comfort， handling stability， safety， emission indicators， and maintenance convenience of the entire vehicle are closely related to the development and layout of the lower body parts.

Key words：chassis， power， safety， performance， suspension

底盘件的布置关乎整车的性能，如何布置一个更经济，更安全，更舒适，性能更好的底盘系统是考验一个团队的整体能力与配合。需要各功能组将零件的布置需求输入给布置做统筹考虑，布置会在零件布置需求上给零件放一两个合适的位置做参考，之后再将零件工程师与各相关工程师召集一起讨论方案可行性，可行性包括布置可行性，总装可行性，售后可行性，零件功能需求可行性。本文以悬挂系统为例，主要介绍麦弗逊悬挂与非独立后悬挂（平行片状弹簧式）。

本文以麦弗逊式独立前悬挂，非独立后悬挂-（平行片状弹簧式）为例，要布置一套悬挂系统，首先需要创建一套悬挂的DMU， DMU运动机构可以将属性提供的初步硬点数据将零件的运动包络模拟出来，进而可以用DMU来校核零件与周边件的布置是否满足间隙要求。创建DMU需要以下系统的输入：第一节我们介绍麦弗逊前悬挂系统，第二节介绍非独立后悬挂-（平行片状弹簧式）系统。

1 前悬麦弗逊系统的布置

1.1 DMU创建

各系统参数输入，见表1。

根据各系统输入的参数创建DMU

根据麦弗逊悬挂运动关系，约束各零件间的运动副，完成前悬挂DMU创建。

1.2 车轮运动模式

乘用车独立前悬挂轮胎运动模式

如图1所示运动模式只适用于乘用车（Car和SUV）。乘用车独立前悬挂轮胎（不带防滑链）运动包络创建时，按照图1描述进行运动模拟i。其中，前轮上跳极限时，转向机按转向10°校核（例如XX转向机转10°时，对应的齿条行程为22.76mm）。

乘用车独立前悬挂轮胎带防滑链运动模式。

创建乘用车独立前悬挂轮胎带防滑链的包络时，进行运动模拟。

1.3 稳健参数定义

创建轮胎包络时，需考虑不良因素的影响。比如制造导致零件尺寸一致性不好。因此必须考虑如下两方面，首先要确定哪些不良因素是我们需要考虑;另外分析不良因素影响作用的大小。

外倾角公差。

稳健参数外倾角公差主要对轮胎包络的Y轴方向上间隙影响。例如XX车轮已考虑外倾角公差，车轮设计位置与整车Y0平面夹角为0.566°（偏车内）。

转向机齿条行程公差。

1.4 輪胎包络间隙规范

校核步骤：

（1）用产品到产品测量：轮胎与周边零件间隙（下面以轮胎与转向拉杆间隙为例）;（2）激活传感器，显示测量间隙值;（3）用轮胎运动模式，对轮胎与周边零件进行运动模拟;（4）根据运动模拟中的最小间隙及对应工况，判断间隙是否满足布置要求。

1.5 间隙规范

在前车轮极限跳动的整个过程中（即根据前轮运动模式，创建的轮胎包络，如图1所示），车轮（含平衡块）与关联零件的最小间隙要求。

在创建前轮包络并分析轮胎间隙时，可以同时进行前悬挂系统及其周边零件运动间隙分析。

轮胎包络间隙规范（不带防滑链）：单位：mm

轮胎包络与前轮罩的间隙要求，在（下跳极限——上跳55%）+全转向与上跳极限+转向10°时轮胎包络到前轮罩的间隙要求≥15，在上跳55%——上跳80%）+全转向时轮胎包络到前轮罩的间隙要求≥10。

轮胎包络与前纵梁总成的间隙要求，在（下跳极限——上跳55%）+全转向与上跳极限+转向10°时轮胎包络到前纵梁总成的间隙要求≥23，其中23的间隙分别是轮胎包络到前纵梁间隙15+轮罩料厚2+轮罩到纵梁间隙6。

在上跳（55%——上跳80%）+全转向时轮胎包络到前纵梁总成的的间隙要求≥18，其中18的间隙分别是轮胎包络到前纵梁间隙10+轮罩料厚2+轮罩到纵梁间隙6。

前轮包络到前挡泥板的间隙要求≥20

前轮包络到前保的间隙要求≥20

前轮包络到轮眉的间隙要求≥20

下前轮包络到翼子板的间隙要求≥15

前轮包络到门槛下饰板的间隙要求≥20

前轮胎包络到前减震器的间隙要求≥7

前轮胎包络到前转向节的间隙要求≥10

前轮胎包络到制动盘非接触处间隙要求≥5

前轮胎包络到防尘罩的间隙要求≥5

前轮胎包络到卡钳间隙要求≥5

前轮包络到前稳定杆的间隙要求≥20

前轮包络到前悬下摆臂的间隙要求≥15

前轮包络到转向拉杆的间隙要求≥15

前轮包络到前副车架的间隙要求≥20

2 非独立后悬挂-（平行片状弹簧式）布置

2.1 非独立后悬挂（平行片状弹簧式）轮胎和轮胎带防滑链运动模式

2.1.1 创建非独立后悬挂（平行片状弹簧式）轮胎包络时：前驱车型

后悬挂从下跳极限位置到上跳极限位置进行运动模拟。

后悬处于上极限位置时绕A点（缓冲块与后桥干涉点）X轴方向旋转6°（详见图3）

2.1.2 创建非独立后悬挂（平行片状弹簧式）轮胎带防滑链包络时，后驱车型

后悬挂从下跳极限位置到上跳极限位置进行运动模拟。

后悬处于上极限位置时绕A点（缓冲块与后桥干涉点）X轴方向旋转6°（详见图2）

2.2 后轮包络间隙规范

2.2.1 校核步骤

后轮间隙校核步骤与前轮一致，其中进行运动模拟时，需使用后车轮运动模式，即后悬挂从下跳极限位置到上跳极限位置加侧倾6°时进行运动模拟。

2.2.2 间隙规范

在后车轮极限跳动的整个过程中创建的轮胎包络，车轮（含平衡块）与关联零件的最小间隙要求

在创建后轮包络并分析轮胎间隙时，可以同时进行后悬挂系统及其周边零件运动间隙分析。

轮胎包络间隙规范（不带防滑链）

后轮胎包络到后轮罩的间隙要求≥15

后轮胎包络到后挡泥板的间隙要求≥20

后輪胎包络到门槛下装饰板的间隙要求≥20

后轮胎包络到后轮眉的间隙要求≥20

后轮胎包络到后侧围外板的间隙要求≥15

后轮胎包络到后保的间隙要求≥20

后轮胎包络到后制动盘非接触处的间隙要求≥5

后轮胎包络到后防尘罩的间隙要求≥5

后轮胎包络到后卡钳的间隙要求≥5

后轮胎包络到后转向节的间隙要求≥10

后轮胎包络到后转向节的间隙要求≥10

后轮胎包络到后减震器的间隙要求≥15

后轮胎包络到后拖曳臂的间隙要求≥15

后轮胎包络到后悬后下控制臂的间隙要求≥15

后轮胎包络到后悬前下控制臂的间隙要求≥15

后轮胎包络到后悬上控制臂的间隙要求≥15

后轮胎包络到后稳定杆的间隙要求≥15

3 结语

本文主要介绍了悬挂系统的布置，主要涉及到前后悬挂的关键参数的选型，悬挂DMU的创建以及轮胎包络到周边件的间隙要求。做好前后悬挂，整个底盘的硬点基本确定，硬点确定后才能将周边的数据同步匹配上去。 所以悬挂硬点是整车至关重要的参数。

参考文献：

[1]王霄锋.汽车悬架和转向系统设计，清华大学出版社，2015.12.01.

[2]杨玲玲，谭克诚.汽车底盘构造与维修，机械工业出版社，2018.12.1.

注：上文所述前后轮胎，均为最大使用尺寸轮胎。