及其对操纵稳定性影响的研究分析
车辆工程112 徐伟健 30311223
指导教师 李和
摘要： 本文通过查资料得知，朗逸和polo的悬架基本相同，都采用麦弗逊式独立悬架作为前悬，而利用复合扭转梁式半独立悬架作为后悬架。通过对该两种悬架的特性和优缺点进行分析，结合两种车型的实验数据，综合得出该种类悬架对汽车行驶时操控稳定性的影响及其可能的优化空间，并对两车的性能进行对比。 关键词：麦弗逊式独立悬架；复合扭转梁式半独立悬架；操控稳定性；理论与实验；
引言：朗逸和拉深模具
polo的前悬架都采用麦弗逊式独立悬架，具有良好的行驶稳定性。后悬架采用的是德国大众专利技术的复合扭转梁式半独立悬架，刚度高，极限抗冲击能力强，操纵稳定性好，且结构布置紧凑，使车身地析平整，有效扩大了行李箱空间。朗逸所有车型均采用sa chs最先进的双筒双向充气式前后减震器，并配以＂World Ddsig＂阀系结构，能快速吸收路面不平带来的冲击能量，明显提升驾乘舒适性，同时增加了轮胎抓地力，令操控更稳定、灵敏，从而加强了行驶安全性。
1.两车型悬架种类、特点及动力学分析
1．1关于悬架
1.1.1悬架的作用
(1)支撑车身
(2)通过隔离路面对车身的激励以及控制车轮的共振，提供足够的平顺性(舒适性)。 (3)使汽车能够尽量的跟随路面，从而避免车轮与路面间的附着力损失，提供良好的路面操纵性能(稳定性)。
(4)抵消空气阻力、负荷、制动力及转向力的变化。
1.1.2悬架的设计原则：
(1)保证汽车有良好的行驶平顺性。即汽车应有较低的振动频率，乘员在车中承受的振动加速度应不超过国家标准GB2631-78规定的人体承受振动界限值。
(2)遥控机器人有合适的减振性能。它应与悬架的弹性特性很好匹配，保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快，使汽车具有良好的乘坐舒适性。
(3)保证汽车有良好的操纵稳定性。导向机构在车轮跳动时，应不使主销定位参数变化过大，车轮运动与导向机构运动应协调，不出现摆振现象，转向时整车应有一些不足转向特性。
(4)汽车制动和加速时能保持车身稳定，减少车身纵倾(即“点头”或“后仰”)的可能性。
(5)能可靠地传递车身与车轮间的一切力和力矩，零部件质量轻并有足够的强度和寿命，保证车辆的正常行驶和减少轮胎磨损等功能。
(6)通过弹性元件的弹性作用及其对侧倾中心的影响，保证汽车有良好的侧倾稳定性。所以，在悬架的设计中除了要考虑其支承车身及承载物的重量，传递从车轮到车身的各种力和力矩外，还要保证使车辆具有良好的平顺性和稳定性。
1.1.3悬架的种类及特性
二维码支付为了满足对悬架系统提出的各种要求，在近二十年来其发展异常迅速。悬架的结构形式很多，分类方法也不尽相同。按导向机构的形式，可分为独立悬架和非独立悬架两大类。
(1)非独立悬架的结构特点是两侧的车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架(或车身)的下面，这种悬架结构简单，传力可靠，但两轮受冲击震动时互相影响。而且由于非悬架质量较重，悬架的缓冲性能较差，行驶时汽车振动，冲击较大。
(2)独立悬架则是每个车轮单独通过一套悬挂安装于车身或者车桥上，车桥采用断开式，中间一段固定于车架或者车身上，此种悬架两边车轮受冲击时互不影响，而且由于非悬架质量较轻，缓冲与减震能力很强，乘坐舒适。各项指标都优于非独立式悬架，但该悬架结构复杂，而且还会使驱动桥、转向系变得复杂起來。
1．2 麦弗逊式独立悬架
作为汽车安全结构的重要组成部分，一直以来，汽车的行驶操控性和舒适性与底盘结构中
的悬挂系统息息相关，而悬挂结构的简单与复杂也直接决定着汽车制造成本的高低。麦弗逊式独立悬架是众多悬挂系统中的一种，它以结构简单、成本低廉、舒适性尚可的优点赢得了广泛的市场应用。
1微波合成．2．1 冷凝水回收装置麦弗逊式独立悬架的特点
发展至今，悬挂系统已形成独立、半独立以及非独立三大类型。在现代轿车中，大都采用独立式悬架，按结构形式不同，独立悬架又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式等。而在众多种类的独立悬架中，麦弗逊式又以结构简单、成本低廉、舒适性尚可的优点而被最为广泛地运用。自发明之日起，麦弗逊式独立悬架一直沿用至今，不过其结构已发展成为如今可以带横向稳定杆甚至副车架的复杂系统。这种悬架之所以能得到广泛的应用，原因就在于它的结构非常紧凑，占用空间不大，并且制造成本也不高。从耳熟能详的微型代步工具奥托到追求速度和操控极限的宝马M3、保时捷911，无一例外地都在前悬采用了这种结构简单、延伸性好的悬挂系统，只是为了适应各自不同的市场定位和产品诉求，在弹簧阻尼系数调校和结构匹配上各自有所不同。
麦弗逊式独立悬架的车轮也是沿着主销滑动的悬架，但与烛式悬架不完全相同，它的主销
是可以摆动的，麦弗逊式悬架是摆臂式与烛式悬架的结合。与双横臂式悬架相比，麦弗逊式悬架的优点是：结构紧凑，车轮跳动时前轮定位参数变化小，有良好的操纵稳定性，加上由于取消了上横臂，给发动机及转向系统的布置带来方便；与烛式悬架相比，它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。麦弗逊式悬架多应用在中小型轿车的前悬架上，保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬架均为麦弗逊式独立悬架。虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量最高的悬架结构，但它仍是一种经久耐用的独立悬架，具有很强的道路适应能力。
典型的麦弗逊式前悬挂示意图 典型的麦弗逊式悬挂
麦弗逊式独立悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一。麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成，绝大部分车型还会加上横向稳定杆。主要结构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组成，减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象，限制弹簧只能作上下方向的振动，并可以用减震器的行程长短及松紧，来设定悬挂的软硬及性能。 麦弗逊式悬挂结构简单，所以它轻量、响应速度快。并且在一个下摇臂和支柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角，让其能在过弯时自适应路面，让轮胎的接地面积最大化，虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量很高的悬架结构，但麦弗逊式悬挂在行车舒适性上的表现还是令人满意，不过由于其构造为直筒式，对左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗刹车点头作用较差，悬挂刚度较弱，稳定性差，转弯侧倾明显。
1．2.2麦弗逊式独立悬架的优缺点
主要优点：
麦弗逊悬挂拥有良好的响应性和操控性，而且结构简单，占用空间小，成本低，重量轻，适合布置大型发动机以及装配在小型车身上。
麦弗逊式悬架的其他优点是：
a． 由于具有较大的有效距离C，作用在车身连接点E和D处的力较小；
b． 点G和N之间只有很小的距离D；
c． 弹簧行程大；
d． 省去了三处支承；
e． 易于构造前部车底板形状。
缺点：
行驶在不平路面时，车轮容易自动转向，故驾驶者必须用力保持方向盘的方向，当受到剧烈冲击时，滑柱易造成弯曲，因而影响转向性能。稳定性差，抗侧倾和制动点头能力弱，增加稳定杆以后有所缓解但无法从根本上解决问题，耐用性不高，减震器容易漏油需要定期更换。
1．2．3麦弗逊式独立悬架的仿真与动力学分析
A点为麦式悬架下球销点，坐标为(xA，yA， zA); B点为下横臂转动轴点，坐标为(xB，
yB， zB); C点为弹簧下支点，坐标为(xC， yC，zC); D点为悬架上支点，坐标为(xD， yD， zD); E点为转向节臂球销点，坐标为(xE， yE， zE); F点为转向横拉杆断开点，坐标为(xF， yF， zF); G点为车轮接地点，坐标为生物教具制作(xG， yG， zG); H点为车轮轮轴与车轮中心面的交点，坐标为(xH， yH， zH)1FS为弹簧力，与主销轴线同轴; FD为悬架上支点D点除弹簧力外的受力，方向与主销轴线垂直，可分解为(FDX， FDY， FDZ);下横臂转动轴垂直于YZ平面，H为下横臂与XY平面的夹角，为了方便分析将B点与坐标系原点重合;下横臂为二力杆， FA为转向节A点所受的力，可分解为(FAY，FAZ);转向横拉杆为二力杆， FE为转向节E点受力，可分解为(FEX， FEY， FEZ); N为地面垂直反力1取转向节作为隔离体，对转向节作X、Y、Z3个方向上的受力平衡和对转向节上A点作力矩平衡可以得到：
麦氏悬架的非线性变刚度、阻尼特性对行驶平顺性的影响：
车身位移和车轮位移的频响特性仿真结果
1．3 扭力梁式（又称拖曳臂式）半独立悬挂
1．3．1 扭力梁式半独立悬挂特点
扭力梁式（又称拖曳臂式）半独立悬挂。它是用一根粗大的扭力梁把左右两侧的纵向摇臂焊接在一起，这种悬挂的优点是结构简单，左右两侧车轮处所占用的空间很少，同时车身的外倾角没有变化，避震器不发生弯曲应力，所以摩擦小，乘坐性佳。如果调校得当，可以用最少的成本和空间达到最好的效果，所以现在的小型车和紧凑型车多采用这种形式的后悬挂。成本低，占用空间小的优势，在车内空间和性价比上有一定的优势，所以大众朗逸销量也都还不错，可以说是在多连杆半独立悬挂之外比较好的选择。
扭力梁式拖曳臂后悬架作为一种非独立悬架结构是一款在小型车和紧凑级轿车中非常普遍的悬架形式。作为专为后轮而设计的悬架结构，它的结构简单，因此制造成本也相对不高。虽然在舒适性和操控性方面与如多连杆，双叉臂等更复杂的独立悬架存在差距。但是这种结构的后悬架用在小型车和紧凑级轿车上所能达到的性能已经能满足大多数人的需要。
在操控性能方面，尽管拖拽臂后悬架相对多连杆独立悬架的极限来得较早，但是高强度的拖拽臂结构却可以保证后车轮在转向中不会产生不稳定的摆动。不过拖拽臂后悬架的跳动范围较多连杆或双叉臂这样的独立悬架有限，因此不少采用后拖拽臂悬架结构的车型在接近弯道极限时出现单边后轮会离地的情况正是拖拽臂悬架的先天不足。虽然拖拽臂后悬架有不少先天不足，但是在小型车和紧凑级轿车中却应用得最为普遍。实用的性能与成本的平衡是拖拽臂后悬架长盛不衰的根本。加之紧凑的结构使得占用车身空间小，外倾角不变使得轮胎磨损小的优点使之成为小型车和紧凑级轿车悬架结构的绝配。
扭力梁式半独立悬挂模型图
扭力梁式半独立悬架是通过一个平衡杆来使车轮产生倾斜，保持车辆的平稳。其工作原理是将非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端，这样当一边车轮运转跳动时，就会影响另一侧车轮也作出相应的跳动，使整个车身振动或倾斜。
优点：构造简单、承载力大、
缺点：平稳性与舒适性欠缺
拖曳臂式与扭力梁式悬架都可以统称为半独立式悬挂，只是扭力梁式悬挂的扭梁中间横梁和两侧的悬挂是焊死在一起的，而拖曳臂式悬挂拖曳臂中间横梁和两侧的悬挂是活动连接的。
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