汽车悬挂系统位置的确定是一个涉及多学科知识、经过精密计算和反复验证的复杂工程过程。其核心目标是确保车轮能够以最优的姿态与地面接触,从而保证车辆的操控稳定性、乘坐舒适性及安全性。位置的确定并非单一环节,而是贯穿于整车开发的全过程。

确定悬挂位置的核心流程与考量因素如下:
一、硬点确定
悬挂系统的几何布局是由一系列硬点决定的。硬点是指在悬挂系统中,各个连杆与车身(或副车架)以及与其他连杆连接点的空间三维坐标。这些点的位置是设计的基石,一旦确定,在量产车上便不可调整。
确定硬点的主要步骤包括:
1. 整车架构与包络定义:首先需要根据整车总布置方案,确定发动机、底盘、车身等部件的空间边界。悬挂必须在有限的空间内进行布置,同时要避开转向系统、驱动半轴、制动管路等部件。
2. 性能目标设定:根据车型定位(如运动型、舒适型、越野型),设定关键的K&C特性目标。K&C是Kinematics(运动学)和Compliance(柔顺性)的缩写,是悬挂设计的核心评价指标。
3. 运动学与载荷分析:通过计算机辅助工程软件(如Adams/Car、SIMPACK)建立悬挂的多体动力学模型。工程师通过调整硬点位置,模拟车轮在跳动、转向时的运动轨迹,分析其对以下关键参数的影响。
二、关键定位参数
悬挂位置最终会体现为一组决定车辆动态性能的关键参数:
| 参数名称 | 定义与作用 | 设计考量 |
|---|---|---|
| 主销后倾角 | 转向主销轴线在车辆侧视图上的投影与垂直线的夹角。 | 提供直线行驶稳定性与转向回正力。角度越大,稳定性越强,但转向力也越重。 |
| 主销内倾角 | 转向主销轴线在车辆正视图上的投影与垂直线的夹角。 | 与后倾角共同作用提供回正力,同时影响转向轻便性和车轮摆正后的抬升效应。 |
| 车轮外倾角 | 车轮中心平面与垂直线的夹角。 | 在过弯时,通过预设负外倾角,使轮胎胎面更好地与地面接触,提升弯道抓地力。 |
| 前束角 | 从车辆上方看,两个前轮前端距离与后端距离的差值(通常以角度表示)。 | 抵消因摩擦和行驶阻力导致的车轮轻微外张,保证直线行驶稳定性,并影响轮胎磨损。 |
| 侧倾中心 | 车身在侧倾时,围绕其旋转的瞬时中心点。 | 其高度影响车身侧倾的幅度和姿态。较高的侧倾中心可减少侧倾,但可能影响舒适性。 |
| 抗俯仰/抗点头几何 | 悬挂连杆的特殊布置,能在制动或加速时产生抵抗车身俯仰的力。 | 提升刹车和加速时的车身稳定性,改善乘客舒适度。 |
三、验证与调校
当虚拟模型中的悬挂位置初步确定后,会进入实物验证阶段。
1. 原型车制作与K&C测试:制造出原型车,并在专门的K&C试验台上进行测试。通过测量车轮在受控力与位移下的响应,验证虚拟模型的准确性,并发现潜在的兼容性问题。
2. 实车道路测试:经验丰富的调校工程师会在各种路况(高速、弯道、颠簸路面等)下驾驶原型车,对悬挂的弹簧刚度、减震器阻尼以及防倾杆强度等进行精细化匹配调校,以最终达成预设的性能目标。
四、相关扩展:悬挂类型对位置确定的影响
不同的悬挂结构类型,其位置确定的方式和复杂程度也不同。
• 麦弗逊式悬挂:结构简单紧凑,硬点数量较少。其位置主要由减震器上座、下控制臂与车身连接点等决定。设计相对直接,但运动学特性调整范围有限。
• 双叉臂/多连杆式悬挂:结构复杂,硬点数量多。通过多个连杆的精确布置,可以更独立、更精细地控制车轮的定位参数和运动轨迹,实现更优的性能,但设计和优化过程也更为复杂。
综上所述,汽车悬挂位置的确定是一个从整车总布置出发,以性能目标为导向,通过多体动力学仿真进行虚拟开发,并最终通过实物测试与调校来验证和优化的系统工程。其每一个硬点的坐标都凝聚着深厚的理论知识和大量的工程实践。

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