乘用车底盘系统开发:车辆动力学原理应用与正向开发工程实践
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2.2.2 前悬架和其他系统的布置关系

前悬架的选型和布置与以下系统有关:动力总成、车身结构、发动机舱盖高度、转向系统、制动系统和轮胎等。横置发动机所需的横向尺寸较大,而麦弗逊悬架的弹簧在车轮之上,在纵梁位置占用宽度较窄,故二者通常一起使用(图2.11)。在横置发动机结构中可以用下式表示轮距之内横向尺寸的叠加关系。

横向发动机尺寸+车身纵梁宽度+弹簧和支柱横向尺寸+轮胎的横向叠加尺寸=轮距

图2.11 横置发动机与纵梁以及转向系统的布置关系

横置发动机的宽度可能迫使车身纵梁外推,限制悬架横向布置空间,包括弹簧和减振器的布置和悬架连杆长度。短连杆在侧向加速度较高时导致侧倾外倾和侧倾转向更大的变化,影响不足转向度。麦弗逊悬架的垂向高度较大,通常需要较高的发动机舱盖位置(图2.12)。

发动机前后尺寸和半轴前后位置影响齿轮齿条式转向器位置和横向稳定杆布置(前置或后置),可能迫使齿轮齿条式转向器后移,增加俯视图中横拉杆角度,使得阿克曼转向几何更加难以实现。车轮中心决定了半轴外铰位置,为保证驱动轴在前视和俯视图中的角度在合理范围内(如±7°),变速器输出轴位置也因此受限。另外变速器或发动机油底壳的离地间隙要求也是变速器输出轴垂向位置的考虑要素。阿克曼转向几何要求内轮转角大于外轮转角,最大车轮转角时车身纵梁限制了内侧车轮转角,进而影响最小转弯半径。对于车身纵梁必须外移的横置发动机布置,最小转弯半径也因此受到影响(图2.13)。

图2.12 麦弗逊悬架需要较小侧向空间但更多垂向空间

图2.13 横置发动机布置影响最小转弯半径

相对而言,纵置发动机的横向尺寸较小,而高双叉臂悬架在车轮和车身之间有弹簧、减振器、上下摆臂和转向节,需要占用较大空间,故二者通常一起使用(图2.14)。因为布置的原因,横向稳定杆与转向器通常需要前置。相比于后置方案,前置转向系统往往有更大的侧向力不足转向趋势。双叉臂悬架的弹簧位置较低,且不受轮胎高度限制,因此发动机舱盖可以较低,通常用于运动车(图2.15)。

图2.14 纵置发动机与车身纵梁以及转向系统的布置关系