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底盘平台设计的灵魂 —悬架与相关技术 郭 孔 辉 2003 年 2 月 底盘平台设计的灵魂 —悬架与相关技术 一、悬架的运动学、车身的侧倾与纵倾 二、轮荷转移 三、侧倾转向 四、侧向力转向 五、纵向力转向 六、车轮定位 七、轮胎特性与稳态转向特性 八、汽车操纵的瞬态响应 一、悬架的运动学 §1. 传统的侧倾中心(R.C.)概念及其局限性 “单摆”模型不能解释车身 的垂向运动（Jacking effect） 非独悬架的R.C. 纵倾是否也有“摆动中心”？ §2. 车身稳态位移的一般分析 §2. 车身侧倾 二、轮荷转移分析 三、侧倾转向 §1.非独立悬架的侧 倾转向 ?钣簧的侧倾转向 ?非独立悬架纵向单臂 ?非独立四连杆悬架 ━ 求轮心轨迹和 三杆机构需求三点座标 §6. 其它导向机构 ━ 等效纵臂概念 §7. 钣簧的导向作用 §8. 结构比较与案例分析 §2.独立悬架的侧倾转向 ? 主销拖距 ? 高速回正原理 ? 载荷变化（制动）与车轮跳动 的变化 ? 主销拖距与撒手稳定性 ? 与前轮摆振 ? 高速回正原理定位参数必须足以克服干摩擦 (残余横摆角速度与转向盘转角） ? 转向逆效率要低吗？ ? 减小转向系干磨擦，减小定位角，加转向阻 尼器是近代趋势 ? 减小 （地面主销侧偏距）的意义和“负偏 距”的优点 ? 盘式制动的必要性 七、轮胎特性与稳态转向特性 临界车速 开环增益 八、汽车操纵动态响应的基本分析 二自由度角输入运动 （线性模型） 运动模型与座标 二自由度角输入运动 xk k tan R D + = x §5．主销内倾与侧偏距 ? 低速回正性 作用的消失 ? 重力弹簧 ? 回正力距与 还是 成比例？ ? 计算方法 §4．主销后倾与纵偏距 ky D r y F k b g §6．主销定位参数的选择与近代趋势 * y a 1 da ) ( d . L v G y 2 1 2 0 - ? d - d = k V y 2 1 2 c da ) ( d / L v d - d - = L 1 2 1 d - d 2 V R 1 d e d 2 1 d - d y a 中性转向点 1 d 2 d 1 d - 时 不稳定: - U.S y 2 1 a d - d 过度转向区 影响稳态转向特性的因素 轮胎特性与稳态转向特性 稳态转向特性转折的原因 – 侧倾刚度比 – 侧倾力矩中心高度 – 随 的 而 – 轮胎侧偏特性的饱和 – 驱动力对饱和的影响 – 制动力分配 改善稳态转向特性的措施 轮胎特性与稳态转向特性 – 前置横向稳定器 – 后非独立悬架 Bs2 – 后非独立悬架板簧下置 – 后板簧前低后高 – 后非独立中心弹簧 – 老Benz的后悬架： h2,中心弹簧 – “随动转向” – 后悬架的反稳定杆 轮胎特性与稳态转向特性 轮向 油门 制动 离合器 变速杆 汽车 m个 刚体 弹性耦合 几何耦合 气动 反馈 几个 轮胎 操纵指令 6n个 轮胎运动 轮胎 附加 运动 6n个 轮 胎 力 6m个 运动参数 空气六分力 风扰 v XYZ固定于汽车重心 ) r ( + b ? 侧偏角： 2 v v 2 y P b 绝对座标 d 1 y 1 y P y 2 d L b a j 1 d Y X v x v * 车身受有三种力（达朗贝尔概念） 1. 重心处的重力与惯性力 2. 导向杆系的导向力 3. 弹性元件的弹簧力 P2 P1 N N1 N2 等效系统,将弹簧力简化 到车轮接地点(杠杆比为 1) 处,目的: ━ 便于确定有效导向力的 方向与大小 ━ 初始弹簧力与重力抵消 ━ 便于由弹簧变形和轮距 (轴距)来确定车身位移 N 弹簧力的确定 三种力相平衡 弹簧力必等于惯性力与导向力 的总和 对于等效系统确定了导向力 就等于确定了弹簧力 确定了弹簧力就等于确定了 车身倾角 导向力的分解与“力矩中心” 导向力合力未必水平 在“中性面”处分解的意义： 车身的垂向