文中主要研究了轿车被动独立悬架系统中变形元件——弹簧、减振器和橡胶 弹性衬套的非线性特性。介绍了悬架系统发展历程，总结了轿车被动独立悬架系 统的一般设计思想、步骤和常用方法，并使用近似数值解法分析了空间五连杆悬 架虚主销轴线的确定方法。将主要工作集中在推导非线性螺旋弹簧设计计算方 法、基于强厚度叠层板壳的精确理论的减振器阀片建模、基于经典弹性理论的弹 性橡胶衬套刚度计算公式推导和获得衬套弯曲刚度间接方法的推导工作上。 由于车辆悬架系统性能的不断提高和弹簧加工水平的不断发展，为悬架设计 者提供了通过改变弹簧刚度的方法替代改变减振器阻尼的方法来局部改良被动 悬架系统性能的可能。这也要求我们能够根掘给定的弹簧刚度非线性要求，获得 实现这种性能要求的螺旋弹簧具体的设计方法。本文中通过考虑弹簧螺旋角的影 响，在原有弹簧设计理论的基础上，通过同时改变弹簧中径、簧丝直径和螺旋角 三个螺旋弹簧设计参数的方法，得到了满足刚度性能要求的“三变”螺旋弹簧的 设计方法，并在三维CAD软件UGII中成功的实现了这种弹簧的三维实体数据模 型的建立工作。 在目前已有的各种减振器仿真设计方法都存在仿真精度不足的问题，汽车用 双简液压减振器仿真分析建模的最重要工作集中在减振器阀片建模、油液假设、 油液流经所有孔隙情况下的流体力学建模及方程的求解等问题上。在这些问题 中，减振器阀片挠曲变形量的计算对仿真结果的影响很大。本文引入固体力学成 果——强厚度叠层板壳的精确理论替代前人的仿真分析中的材料力学简支梁假 设和薄板理论，精确分析了减振器阀片在受到局部油液压应力作用下的各个力学 分量的计算理论及具体应用方法，由于这种理论考虑了叠层板壳之间的剪切作 用，其仿真结果与试验结果的对比证明该方法改善了减振器仿真的精度，并为以 后的减振器具体零部件的参数优化提供了有力的支持。 在总结了已有弹性橡胶衬套的计算方法的基础上，使用经典的弹性理论推导 了橡胶弹性衬套轴向刚度的计算公式，并结合几种橡胶衬套的具体试验数掘，综 合分析了这几种计算方法的效果。结合实际试验过程中的具体困难，推导出了根 据橡胶衬套径向刚度试验间接计算出橡胶衬套的弯曲刚度的方法，并结合一个实 例验证了其可行性。 利用通过试验验证的某轿车前悬架系统运动学和刚度分析虚拟样机，借助 Adams软件分析了此轿车前悬架系统中下摆臂与车架联接处两个弹性衬套各向 刚度特性对悬架系统各运动学参数的影响，并得出了在悬架系统弹性运动学分析 中，改变悬架系统摆臂处衬套刚度特性，对车轮外倾角、主销内倾角、主销后倾 角和车轮前束角都会产生影响，衬套的轴向刚度、径向刚度和弯曲刚度对车轮外 倾角、主销内倾角和主销后倾角的影响很小，而衬套的扭转刚度对车轮外倾角、 主销内倾角、主销后倾角和车轮前束角的影响明显的结论。 最后，对结合上述工作完成的相应软件进行了简单的介绍。 关键词：悬架 五连杆悬架 虚主销轴线 非线性螺旋弹簧 强厚度叠层板壳精确理论 减振器 阀片建模 橡胶衬套 运动学参数