微型乘務(wù)車K61001懸架系統(tǒng)設(shè)計計算及運動學(xué)分析報告2010

1、微型乘務(wù)車 K61001 懸架系統(tǒng)設(shè) 計計算及運動學(xué)分析報告 2010編號： AM81-DP-002懸架系統(tǒng)設(shè)計計算及運動學(xué)分析報告項目名稱： K61001 微型乘用車項目代碼： _AM-81 _編制 : 123校對 : 456審核 : 789批準(zhǔn) : 321日期 : 2010-10-07 日期 : 2010-10-08 日期 : 2010-10-09 日期 : 2010-10-10上海同濟同捷科技股份有限公司2010年 10 月懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告目錄一、懸架系統(tǒng)設(shè)計計算 錯. 誤！未定義書簽。1. 概述 錯. 誤！未定義書簽。1.1 任務(wù)來源 錯. 誤！未定義書簽。1.2懸架系統(tǒng)基本介紹

2、錯. 誤！未定義書簽。1.2.1前懸架的結(jié)構(gòu)形式 錯. 誤！未定義書簽。1.2.2后懸架的結(jié)構(gòu)形式 錯. 誤！未定義書簽。1.3 計算目的 錯. 誤！未定義書簽。2. 競品車基本參數(shù) 錯. 誤！未定義書簽。3.競品車懸架系統(tǒng)計算 1.3.1 競品車前懸架彈簧剛度計算 1.3.2 競品車后懸架鋼板彈簧剛度 1.3.3 競品車前懸架剛度計算 2.3.4 競品車后懸架剛度計算 3.3.5 競品車前后懸架偏頻計算 3.3.6 競品車側(cè)傾計算 4.3.6.1 競品車前懸架的側(cè)傾角剛度計算 4.3.6.2 競品車后懸架的側(cè)傾角剛度計算 7.3.6.3 競品車整車的側(cè)傾角剛度計算 7.3.6.4 競品車的側(cè)

3、傾力矩及側(cè)傾角計算 8.3.6.5 競品車前、后懸架輪荷轉(zhuǎn)移量計算 1.13.7 競品車整車的縱傾角剛度及抗點頭率、抗仰率計算 1. 34.設(shè)計車懸架系統(tǒng)計算 1.9.4.1 設(shè)計車前后懸架偏頻和剛度匹配計算 1.94.1.1 設(shè)計車前懸架剛度計算 1.9.4.1.2 設(shè)計車后懸架剛度計算 2.0.4.1.3 設(shè)計車前后懸架偏頻計算 2.1.4.2 設(shè)計車懸架靜撓度的計算 2.1.4.3 設(shè)計車側(cè)傾計算 2.2.懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告4.3.1 設(shè)計車前懸架的側(cè)傾角剛度計算 2.2.4.3.2 設(shè)計車后懸架的側(cè)傾角剛度計算 2.4.4.3.3 設(shè)計車整車的側(cè)傾角剛度計算 2.5.4.3.4 設(shè)計

4、車整車的側(cè)傾力矩計算 2.5.4.3.5 設(shè)計車前、后輪荷轉(zhuǎn)移量計算 2.8.4.4 設(shè)計車縱傾角剛度及抗點頭率、抗仰率計算 2.94.4.1 設(shè)計車縱傾角剛度計算 2.9.4.4.2 設(shè)計車抗點頭率、抗仰率計算 2.9.4.5 整車姿態(tài)角計算 3.2.4.6 設(shè)計車減振器參數(shù)的確定 3.2.5. 設(shè)計車與競品車懸架系參數(shù)對比列表 3.6二、懸架系統(tǒng)動運動學(xué)分析 3.9.1 概述 3.9.2ADAMS 模型的建立及分析內(nèi)容 3.9.3前懸架系統(tǒng)運動學(xué)仿真分析結(jié)果 4.04前懸架系統(tǒng)運動學(xué)仿真分析結(jié)論 4.3上海同濟同援科技匱皤有限公司 TJ nnova Engifteedng & Techno

5、logy Cc.,Ltd,懸架系統(tǒng)設(shè)計計算及運動學(xué)分析報吿、懸架系統(tǒng)設(shè)計計算1 概述1.1任務(wù)來源根據(jù)新車設(shè)計開發(fā)項目協(xié)議書一K6io(n車型設(shè)計開發(fā)內(nèi)容，懸架系統(tǒng)參考樣車進 行優(yōu)化設(shè)計。1.2懸架系統(tǒng)基本介紹該款車型前懸架采用麥弗遜式獨立懸架，后懸架采用縱置鋼板彈簧，前端固定，后端 擺動式。121前懸架的結(jié)構(gòu)形式圖1前懸架結(jié)構(gòu)形式122后懸架的結(jié)構(gòu)形式懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告1前懸架非簧載 質(zhì)量（ kg）68.5后懸架非簧載 質(zhì)量（ kg）132.5懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告3. 競品車懸架系統(tǒng)計算 3.1 競品車前懸架彈簧剛度計算螺旋彈簧為近似圓柱螺旋彈簧，剛度計算公式為：CsGd48D3n式中：G

6、 為彈性剪切模量（按 60Si2Mn），G= 83000N/mm2；d 為螺旋彈簧簧絲直徑， 前螺旋彈簧簧絲直徑 d=12mm；D 為螺旋彈簧中徑， D=106mm 。n 為彈簧有效圈數(shù)。彈簧端部切斷處理，判斷螺旋彈簧有效圈數(shù)為 5.6 圈，即 n=5.6螺旋彈簧剛度：42）Gd 4Cs 3 =32.7（ N/mm）8D 3n3.2 競品車后懸架鋼板彈簧剛度 根據(jù)配套廠提供的鋼板彈簧和技術(shù)數(shù)據(jù)： 主簧剛度： 53 3（N/mm ），在 800N-2400N 范圍內(nèi)測量（夾緊狀態(tài)下） 復(fù)合剛度： 78 6（N/mm ），在 5200N-7000N 范圍內(nèi)測量（夾緊狀態(tài)下）負荷 P（N）自由弧高（

7、 H）撓度（f）0104 80226859 645螺旋彈簧剛度計算公式，參考汽車工程手冊設(shè)計篇懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告394028 676507614 6903.3 競品車前懸架剛度計算競品前懸架為麥弗遜獨立懸架，簡化后如圖 3所示。螺旋彈簧引起的前懸架單側(cè)線剛度 Ck 計算如下：其中： Cs，螺旋彈簧等效到減振器中心線在 YOZ 平面投影線的剛度； ，彈簧中心線與減振器中心線在 YOZ 平面投影線的夾角， 6.03 ； ，車輪中心和瞬心連線與水平面夾角， 8.88 。，下擺臂與水平面夾角， 11.4 ； a，車輪中心至瞬心距離， 2139.1mm； b，減振器上安裝點至瞬心距離， 1974.6

8、mm；L，下擺臂長度， 358.1mm。 根據(jù)簡圖分析可得2Cs =C/scos2 (3)設(shè) F 是地面作用力在車輪中心沿瞬心和車輪中心連線的垂線方向的增量，并且設(shè) x 為瞬心 旋轉(zhuǎn)虛位移，根據(jù)虛功原理：axF=( bx)2Cs 即 (ax)2 Ck*cos2 =( bx)2Cs所以 Ck=Cs*b 2/a2/cos2/cos2=28.9N/mm。圖 3 前懸架簡化示意圖 參考競品車剛度實驗數(shù)據(jù)，前懸架單側(cè)剛度 (399.1-381.1)/2/2 =36.8N/mmC= ( 695-556) 9.8/ ( 400.6-381.6) +懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告擺臂襯套扭轉(zhuǎn)剛度引起的單側(cè)懸架線剛度為

9、C2=C-Ck=36.8-28.94=7.86N/mm擺臂襯套扭轉(zhuǎn)剛度 K= ( C2*Cos2) L2=7.86* Cos211.4 358.1 358.1=9.69 105Nmm/rad其中， 為擺臂和水平線的夾角， L 為擺臂球銷中心到扭轉(zhuǎn)中心線的距離3.4 競品車后懸架剛度計算由配套廠提供的板簧數(shù)據(jù)及競品車實驗數(shù)據(jù)可知：空載狀態(tài)時，后懸架剛度為 106（N/mm ），滿載狀態(tài)時，后懸架剛度為 156（N/mm ）。3.5 競品車前后懸架偏頻計算懸架系統(tǒng)將車身與車輪彈性地連接起來， 由此彈性元件與它所支承的質(zhì)量組成的振動 系統(tǒng)決定了車身的振動頻率，這是影響汽車行駛平順性的重要性能指標(biāo)之一

10、。n 1 C （Hz ） （4）2 m前后懸簧載質(zhì)量如下：前懸架空載簧載質(zhì)量 489.5kg；懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告后懸架空載簧載質(zhì)量 487.5kg；前懸架滿載簧載質(zhì)量 638.5kg；后懸架滿載簧載質(zhì)量 938.5kg； 代入樣車空、滿載前、后軸荷得：前懸空載偏頻 n1e =1.95Hz；后懸空載偏頻 n2e =2.35Hz；前懸滿載偏頻 n1f = 1.71Hz；后懸滿載偏頻 n2f =2.05Hz； 懸架的偏頻直接關(guān)系到靜撓度，影響著整車的行駛平順性。一般希望前后懸架的偏頻 應(yīng)當(dāng)接近，并且兩者之比約為 0.85 0.95，這樣有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動。 依次校核競品車空載時前后

11、懸架的偏頻比為 0.83，滿載時前后懸架的偏頻比為 0.83； 3.6 競品車側(cè)傾計算3.6.1 競品車前懸架的側(cè)傾角剛度計算計算側(cè)傾時，單側(cè)懸架線剛度 Crf由兩部分共同作用， 即螺旋彈簧及擺臂引起的線剛度與橫向穩(wěn)定桿引起的線剛度：rf Cbw Ccf5)式中： Cbw ，橫向穩(wěn)定桿引起的等效單側(cè)線剛度，單位 Nmm/rad；Ccf ，螺旋彈簧及擺臂引起的單側(cè)線剛度，單位 Nmm/rad橫向穩(wěn)定桿的角剛度可用虛功原理計算 , 參數(shù)見下，具體參數(shù)值可見橫向穩(wěn)定桿簡圖：E：材料的彈性模量，取 206000N/mm2；d4I ：穩(wěn)定桿的截面慣性矩， I d mm4；64d：穩(wěn)定桿的直徑， d 18

12、mm；L176.3L294.76L2X51.46L2Y56.324懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告L361.38L3X94.5L3Y125L469.12L4X155.88L4Y125L5122.07L5X112.64L5Y231.43S5X56.63S5Y39.64L6182L6X325L6Y55S6X169.12S6Y70圖 4 前橫向穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)圖對第一段： M=FX T=0U1=L10M 2/2EI dx+0W=1/2F=U3推導(dǎo)得： 1/k1=L 13/3EI=0.000139484mm/N同理可推導(dǎo)：1/k2 =0.00130345411/k4 =0.0026010781/k3 =0.002087

13、6191/k5 =0.0045222431/k6 =0.005750441/k=1/k 1+1/k2+1/k3+1/k4+1/k5+1/k6=0.016404318得 k=60.96N/mm由于連接處橡膠件的變形等，穩(wěn)定桿的線剛度會減小約15 30。 取其中間值懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告22.5，根據(jù)上式計算得到穩(wěn)定桿的單側(cè)線剛度為 Cbf =k(122.5)=47.24N/mm。 前懸架為麥弗遜獨立懸架，簡化后如圖 3 所示。穩(wěn)定桿引起的前懸架單側(cè)線剛度可計算如 下： 其中： Cbw，穩(wěn)定桿引起的懸架單側(cè)線剛度；Cbf ，穩(wěn)定桿等效到減振器中心線在 YOZ 平面投影線的剛度； ，減振器中心線與其在

14、 YOZ 平面投影線的夾角， 3.36 ； ，車輪中心和瞬心連線與水平面夾角， 8.88 。a，車輪中心至瞬心距離， 2139.1mm； b，穩(wěn)定桿拉桿上球銷點在減振器上安裝點和瞬心連線上投影點到瞬心的距離，1922.8 mm；根據(jù)簡圖分析可得2Cbf =Cbf /cos (3)設(shè) F 是地面作用力在車輪中心沿瞬心和車輪中心連線的垂線方向的增量，并且設(shè) x 為瞬心 旋轉(zhuǎn)虛位移，根據(jù)虛功原理：2 2 2 2axF=( bx)2 C bf 即 (ax)2 Cbw*cos2=( bx)2 C bf 所以 Cbw=Cbf *b 2/a2/cos2/cos2 =43N/mm。前懸架側(cè)傾角剛度 C rf

15、可以用下式計算得到：懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告Crf B2 / 2CbwCcf)B2/ 26)式中 Ccf ：螺旋彈簧及擺臂引起的懸架單側(cè)線剛度， Ccf 36.8N/mm；B ：前輪距， B=1386mm；根據(jù)公式( 6)計算得到前懸架的側(cè)傾角剛度 C rf 為：C rf =7.66 107Nmm/rad 。3.6.2競品車后懸架的側(cè)傾角剛度計算后懸架為鋼板彈簧結(jié)構(gòu)。為非獨立的懸架結(jié)構(gòu)，其角剛度可用下式表達：C rr 1Csrb227)式中： Csr ：后鋼板彈簧剛度，單位 ： N/mm；b ：后鋼板彈簧間距， b =1073mm；計算得：空載時 C rr =3.05 107 Nmm/rad；滿載

16、時 C rr =4.49 107 Nmm/rad前后懸架側(cè)傾角剛度比空載為 2.51：1，滿載為 1.71：1 3.6.3競品車整車的側(cè)傾角剛度計算在側(cè)傾角不大的條件下，車身側(cè)傾單位角度所必需的側(cè)傾力矩稱為側(cè)傾角剛度。整車 側(cè)傾角剛度為前、后懸架側(cè)傾角剛度之和。整車側(cè)傾角剛度設(shè)為 C = C rf +C rr ： 其中 C rf 為前懸架側(cè)傾角剛度， C rf =7.66 107 Nmm/rad；C rr 為 后 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 ， 空 載 C rr =3.05 107Nmm/rad ， 滿 載C rr =4.49 107Nmm/rad。計算得：空 載 C = C rf + C r

17、r =1.07 108Nmm/rad滿 載 C =8C rf +C rr =1.22 108Nmm/rad懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告3.6.4競品車的側(cè)傾力矩及側(cè)傾角計算當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時， 車廂側(cè)傾角決定于側(cè)傾力矩 M r與懸架總的角剛度 C 。在 側(cè)向加速度為 0.4g 的情況下。并且假定滿足以下條件： 設(shè)定坐標(biāo)原點為兩前輪接地點中心， 非簧載質(zhì)量的質(zhì)心位于車輛的縱向平面上，并且與車輪中心等高，其高度方向值 hf =292mm。實驗測量得，空載狀態(tài)下， 整車質(zhì)心的高度 hz =695mm，假定簧載質(zhì)量質(zhì)心位于車輛縱向平面上，各個質(zhì)心高度對原點保持力矩的平衡，mshs mf hf mhz （8

18、）式中： m s：簧載質(zhì)量，空載為 977kg，滿載為 1577kg；hs ：簧載質(zhì)量質(zhì)心高，單位 ：mm；mf ：非簧載質(zhì)量為 201kg；hf ：非簧載質(zhì)量質(zhì)心高 292mm；m ：整車質(zhì)量，空載為 1178 kg，滿載 1778kg；hz ：整車質(zhì)心高，空載為 695mm，滿載 700mm。由公式（ 11）可以求得簧載質(zhì)量質(zhì)心高度，空載為 778mm，滿載為 808mm整車側(cè)傾力矩主要由下列三部分組成： 簧載質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩 M rI：M rI ayms hs h0 （9）式中： ay ：側(cè)向加速度， ay取 0.4g；ms ：簧載質(zhì)量，空載為 977kg，滿載 1577 kg；

19、hs： 簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空載 hs 778mm，滿載 hs=808mm；h0 ： 簧載質(zhì)量側(cè)傾中心高，h1(mm)h2(mm)L1(mm)h0(mm)空載2123281340276滿載1993091597272懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告圖 6 前懸架側(cè)傾中心高 圖 7 后懸架側(cè)傾中心高圖 8 整車側(cè)傾中心高 帶入值由上式（ 12）計算得到 M rI ； 空載 M rI = 1.92 106Nmm，滿載 M rI =3.31 106Nmm 簧載質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩 MrII ：懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告M rII =G s hs h0 r （10）式中： r：車廂的側(cè)傾角Gs：簧載質(zhì)量的重力，空載為 95

20、74.6N，滿載為 15454.6N； hs：簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空載為 778mm，滿載為 808mm。 獨立懸架非簧載質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩M rIII ：M rIIIaymf 1 h0f 1 r （11）式中： ay ：側(cè)向加速度， ay取 0.4g；mf 1 ：獨立懸架非簧載質(zhì)量， 68.5kg；h0f 1：獨立懸架非簧載質(zhì)量側(cè)傾中心高，h0 f 1 212mm。由上式計算得到 M rIII ；4M rIII = 2.15 10 Nmm 汽車作穩(wěn)態(tài)圓周運動時，其側(cè)傾力矩為M r M rI+ M rII + M rIII （ 12）當(dāng)側(cè)向加速度為 0.4g車廂側(cè)傾角為 r ，它可以由下式（

21、 15）計算出：13)M rI M rIII C Gs hs h010計算得到的車廂側(cè)傾角，空載為 1.09 ，滿載為 1.68懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告3.6.5 競品車前、后懸架輪荷轉(zhuǎn)移量計算圖 9 汽車左轉(zhuǎn)側(cè)傾時受力分析簡圖圖中 Gu、Gs 分別為非簧質(zhì)量和簧載質(zhì)量的質(zhì)心位置R 為側(cè)傾中心位置Hu 、Hs、h 分別為非簧載質(zhì)量質(zhì)心、簧載質(zhì)量質(zhì)心和側(cè)傾中心高度。Fu、Fs、Wu、Ws 分別為非簧載質(zhì)量和簧載質(zhì)量所受的離心力和重力Ms 為 Fs、Ws 向側(cè)傾中心移動帶來的側(cè)傾力矩FT 為左右輪荷轉(zhuǎn)移量汽車在橫向加速度 ay 的作用下，簧載質(zhì)量的側(cè)傾角為 ，容易得到圖中各力和力 矩的大小為Fu=mu

22、*a y (14)Fs=ms*a y (15)16)17)M s FsdcosWsdsinmsaydcos m sgdsin(Fu* Hu Fs* h Ms)B式中 d=Hs-h，輪距為 B，則muayHu msayh msayd cosmsgd sin11懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告式中 muayHu 為非簧載質(zhì)量離心力引起的輪荷轉(zhuǎn)移， msayh為作用點移至側(cè)傾中心處的簧載 BB質(zhì)量離心力引起的輪荷轉(zhuǎn)移，作用力由懸架中的導(dǎo)向傳力桿系傳遞，msayd cos msgd sin 為作用在側(cè)傾中心處的側(cè)傾力矩所引起的輪荷轉(zhuǎn)移，作用力由懸架B中的彈性元件和橫向穩(wěn)定桿承擔(dān)。將第二項和第三項合并，msayh

23、msayd cos msgd sinmsay(h dcos ) msgd sin18)B B B B 這也就是簧載質(zhì)量離心力及由于側(cè)傾后重力偏離對稱中心面所引起的輪荷轉(zhuǎn)移，若角度足夠小，近似有 cos=1，sin =，0 則19)msayHsFTB20)簧載質(zhì)量質(zhì)心高度計算：mgh msghs mf ghf前后懸所需計算參數(shù)如下：空載前簧載質(zhì)量489.5kg后簧載質(zhì)量487.5 kg前簧載質(zhì)量質(zhì)心高751.4mm后簧載質(zhì)量質(zhì)心高804.5mm滿載前簧載質(zhì)量638.5 kg后簧載質(zhì)量938.5 kg12懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告前簧載質(zhì)量質(zhì)心高799.1mm后簧載質(zhì)量質(zhì)心高814.7mm輪距前1386

24、mm后1408mm計算得， 0.4g 側(cè)向加速度下，輪荷轉(zhuǎn)移量：空載前1040.3 N后1092 N滿載前1443.1N后2128.7 N3.7 競品車整車的縱傾角剛度及抗點頭率、抗仰率計算3.7.1縱傾角剛度計算在制動強度 z0.5 時，當(dāng)車輛發(fā)生縱傾時，前后懸架受力的變化量相當(dāng)于軸荷轉(zhuǎn)移量GGzgmshsL21)式中： z：制動強度 0.5；ms ：簧載質(zhì)量，空載為 977 kg，滿載為 1577kg；h s ：簧載質(zhì)心高，空載為 778mm，滿載為 808mm；L ：整車軸距，值為 2700mm.計算得到軸荷轉(zhuǎn)移量，空載為 1390.5N，滿載為 2312.5N； 前后懸架變形由公式 S

25、G/C可得出：空載時，前懸架 S118.9mm，后懸架 S213 mm整車縱傾角為 S1 S2 360 0.68 /0.5gL2整車縱傾角剛度為 K G L 5.52 106Nmm/deg。 滿載時，前懸架 S131.4mm，后懸架 S214.8mm整車縱傾角為 S1 S2 360 0.98 /0.5gL2 G L6整車縱傾角剛度為 K G L 6.37 106Nmm/deg。 133.7.2抗點頭率、抗仰率計算懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告22)抗點頭率 = C1Lf1 100%hr1抗仰率 = C2Lf 2 100% （23）hr2式中：前、后制動器制動力分別為 F1， F2，令 F=F1+F2，則

26、 f1=F1/F ，f2=F2/F，f1 為制動力 分配系數(shù)；C1，C2分別為前、后縱傾中心離地高度；r1，r2 分別為前、后縱傾中心距前、后輪接地點的水平距離；h 為汽車質(zhì)心高度；L 為汽車軸距。下圖為作圖法得到的前后縱傾中心高度與距前、后輪接地點距離?？蛰d與滿載的 C/r 值變化不大，可認為不變。r1圖 10 前懸架縱傾中心懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告圖 11 后懸架縱傾中心空載項目單位數(shù)值C1mm573.08C2mm274.3r1mm5430.13r2mm569.3hmm695Lmm2700F1N11903F2N3340空載：f1=11903/(11903+3440)=0.776， f2=334

27、0/(11903+3440)=0.224抗點頭率 =C1Lf 1 100%hr1573.08 2700 0.776695 5430.13100% 31.8%項目單位數(shù)值抗仰率= C2Lf 2 100% hr2274.3 2700 0.224695 569.3100% =41.9%滿載15懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告C1mm573.08C2mm274.3r1mm5430.13r2mm569.3hmm750Lmm2700F1N11903F2N5733滿載：f1=11903/(11903+5733)=0.675，f2=5733/(11903+5733)=0.325抗點頭率 =C1Lf1 100%hr1573

28、.08 2700 0.675 100% 25.6%750 5430.13抗仰率=Ch2Lr2f2 100% 274.37502705069.30.325 100% 56.4%16懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告173.8 競品車計算結(jié)果匯總表 2 競品車計算匯總：輸出參數(shù)代 號單位競品車空載前偏頻n1eHz1.95空載后偏頻n2eHz2.35空載前后偏頻比0.83滿載前偏頻n1fHz1.71滿載后偏頻n2fHz2.05滿載前后偏頻比0.83螺旋彈簧計算剛 度sN/m m32.7前懸架剛度C136.8后懸架剛度 （空 載）C2N/m m53后懸架剛度 （滿 載）C3N/m m78空載前懸靜撓度ffkmm65

29、.18滿載前懸靜撓度ffmmm85.02空載后懸架靜撓 度frkmm45.07滿載后懸架靜撓frmmm84.44度前后側(cè)傾角剛度 比（空載 /滿載）2.51/1.710.4g加速度時整 車側(cè)傾角（空載）r1.090.4g加速度時整 車側(cè)傾角（滿載）r1.680.5g加速度時整 車縱傾角（空載）0.680.5g加速度時整 車縱傾角（滿載）0.98整車姿態(tài)角（空 載/滿載）/抗點頭率 （空載 / 滿載）48.3%/39.2%抗仰率 （空載/滿 載）41.8%/56. 5%懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告18懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告4.設(shè)計車懸架系統(tǒng)計算 4.1 設(shè)計車前后懸架偏頻和剛度匹配計算表 3 設(shè)計車整車參

30、數(shù)與競品車對比表參數(shù)K61001競品車質(zhì)心高（ mm）空載700695滿載750750前輪距（ mm）13911386后輪距（ mm）14081408軸距（ mm）27002700空載質(zhì)量（ kg）12021178滿載質(zhì)量（ kg）18021778前軸荷（ kg）空載572558滿載722707后軸荷（ kg）空載630620滿載10801071前懸架非簧載質(zhì)量（ kg）68.5（參照樣車估算）68.5后懸架非簧載質(zhì)量（ kg）132.5（參照樣車估算）132.54.1.1 設(shè)計車前懸架剛度計算為優(yōu)化懸架跳動時輪距變化量，設(shè)計車前懸架在競品車前懸架基礎(chǔ)上擺臂襯套下移50mm，同時懸架整體單邊外

31、移 7.5mm，以增大輪距。前滑柱總成沿用競品車。 螺旋彈簧引起的前懸架單側(cè)線剛度 Ck 計算如下：其中： Cs，螺旋彈簧等效到減振器中心線在 YOZ 平面投影線的剛度； ，彈簧中心線與減振器中心線在 YOZ 平面投影線的夾角， 6.03 ； ，車輪中心和瞬心連線與水平面夾角， 2.04 。19，下擺臂與水平面夾角， 3.34 ； a，車輪中心至瞬心距離， 3967.59mm； b，減振器上安裝點至瞬心距離， 3828.34 mm；懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告L，下擺臂長度， 358.1mm。 根據(jù)簡圖分析可得2x 為瞬心Cs =C/scos2 (3)設(shè) F 是地面作用力在車輪中心沿瞬心和車輪中心連線

32、的垂線方向的增量，并且設(shè) 旋轉(zhuǎn)虛位移，根據(jù)虛功原理：axF=( bx)2Cs 即 (ax)2 Ck*cos2 =( bx)2Cs所以 Ck=Cs*b 2/a2/cos2/cos2=30.85N/mm。20圖 3 前懸架簡化示意圖調(diào)整擺臂襯套扭轉(zhuǎn)剛度，使設(shè)計車剛度與競品車相同。即C=36.8 N/mm擺臂襯套扭轉(zhuǎn)剛度引起的單側(cè)懸架剛度 :C2=C-Ck =36.8-30.85=5.95 N/mm其中， 為擺臂和水平線的夾角， L 為擺臂球銷中心到扭轉(zhuǎn)中心線的距離。2 2 2 5所以，K=(C2*Cos2)L2=5.95* Cos23.34 358.1 358.1=7.62 105 Nmm/rad

33、4.1.2設(shè)計車后懸架剛度計算在競品車板簧基礎(chǔ)上，增加板簧弧高及各片長度，設(shè)計車板簧剛度參數(shù)如下：空載剛度：53 3（ N/mm ）半載剛度：71 3（N/mm）滿載剛度：73 3（ N/mm ）復(fù)合剛度：75.5 3（N/mm ）懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告4.1.3 設(shè)計車前后懸架偏頻計算懸架系統(tǒng)將車身與車輪彈性地連接起來， 由此彈性元件與它所支承的質(zhì)量組成的振動 系統(tǒng)決定了車身的振動頻率，這是影響汽車行駛平順性的重要性能指標(biāo)之一。懸架偏頻計算如下：n 1 C （Hz ）2 m設(shè)計車懸簧載質(zhì)量如下：前懸架空載簧載質(zhì)量 504.5kg；前懸架滿載簧載質(zhì)量 653.5kg；后懸架空載簧載質(zhì)量 496.

34、5kg；后懸架滿載簧載質(zhì)量 947.5kg；代入樣空、滿載軸荷得：前懸空載偏頻 n1e =1.92Hz；后懸空載偏頻 n2e =2.33Hz；前懸滿載偏頻 n1f = 1.69Hz；后懸滿載偏頻 n2f =1.98Hz； 懸架的偏頻直接關(guān)系到靜撓度，影響著整車的行駛平順性。一般希望前后懸架的偏頻 應(yīng)當(dāng)接近，并且兩者之比約為 0.85 0.95，這樣有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動。依次校核競品車空載時前后懸架的偏頻比為 0.83，滿載時前后懸架的偏頻比為 0.85； 4.2 設(shè)計車懸架靜撓度的計算靜撓度也是表征懸架性能的參數(shù)，通過下面公式計算f c mg C式中 fc為靜撓度，單位 mm；m

35、 為簧載質(zhì)量 ,單位 kg； g 為重力加速度，單位 m/s2 通過公式（ 5）（6）計算得到：空載前懸靜撓度：fcfk= m 1 空 g C =67.18mm滿載前懸靜撓度：fcfm= m 1滿 g C =87.01mm21空載后懸架靜撓度： fcrk m2空 g C 2 45.9mm懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告滿載后懸架靜撓度：crm 76 (m2滿g 2 3940) C 2 85.63 mm。4.3 設(shè)計車側(cè)傾計算4.3.1設(shè)計車前懸架的側(cè)傾角剛度計算前懸架的側(cè)傾角剛度 C rf 由兩部分共同作用，即螺旋彈簧引起的側(cè)傾角剛度與橫向穩(wěn)定桿引起的側(cè)傾角剛度：C rf C bw C cf （ 5）式中

36、： C bw ，橫向穩(wěn)定桿引起的等效側(cè)傾角剛度，單位 Nmm/rad ；C cf ，螺旋彈簧引起的側(cè)傾角剛度，單位 Nmm/rad 。橫向穩(wěn)定桿的角剛度可用虛功原理計算 , 參數(shù)見下，具體參數(shù)值可見橫向穩(wěn)定桿簡圖：2E：材料的彈性模量，取 206000N/mm2；d4I ：穩(wěn)定桿的截面慣性矩， I d mm4 ；64d：穩(wěn)定桿的直徑， d 18mm；L156.4L299.7L2X39.9L2Y39.9L365.4L3X70.5L3Y126.9L464.1L4X135.9L4Y126.9L5125.8L5X98.6L5Y215.4S5X53.7S5Y34.9L6179L6X305.5L6Y58.

37、4S6X169.6S6Y68.522懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告圖 12 前橫向穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)圖對第一段： M=FX T=0U1=L10M 2/2EI dx+0W=1/2F=U3推導(dǎo)得： 1/k1=L 13/3EI=0.0000563364mm/N同理可推導(dǎo)： 1/k2 =0.0010268621/k3 =0.0019555031/k4 =0.0021747351/k5 =0.0042737441/k6 =0.0053961941/k=1/k1+1/k2+1/k3+1/k4+1/k5+1/k6=0.014883375得 k=67.19N/mm由于連接處橡膠件的變形等，穩(wěn)定桿的線剛度會減小約15 30。 取

38、其中間值22.5，根據(jù)上式計算得到穩(wěn)定桿的單側(cè)線剛度為 Cbf =k（122.5） =52.07N/mm。 前懸架為麥弗遜獨立懸架，簡化后如圖 3 所示。穩(wěn)定桿引起的前懸架單側(cè)線剛度可計算如 下：其中： Cbw ，穩(wěn)定桿引起的懸架單側(cè)線剛度；Cbf ，穩(wěn)定桿等效到減振器中心線在 YOZ 平面投影線的剛度；，減振器中心線與其在 YOZ 平面投影線的夾角， 3.36 ； ，車輪中心和瞬心連線與水平面夾角， 2.04。a，車輪中心至瞬心距離， 3967.59mm； b，穩(wěn)定桿拉桿上球銷點在減振器上安裝點和瞬心連線上投影點到瞬心的距離，3776.54mm；23懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告3)根據(jù)簡圖分析可得x

39、 為瞬心Cbf =Cbf /cos設(shè) F 是地面作用力在車輪中心沿瞬心和車輪中心連線的垂線方向的增量，并且設(shè) 旋轉(zhuǎn)虛位移，根據(jù)虛功原理：2 2 2 2axF=( bx)2 C bf 即 (ax)2 Cbw*cos2=( bx)2 C bf 2 2 2 2所以 Cbw=Cbf *b 2/a2/cos2/cos2 =47.34N/mm。前懸架側(cè)傾角剛度 C rf 可以用下式計算得到：C rfCrf B2 / 2CbwCcf)B2/ 2 (6)式中 Ccf ：螺旋彈簧及擺臂引起的懸架單側(cè)線剛度， Ccf 36.8N/mm；B ：前輪距， B=1391mm； 根據(jù)公式( 6)計算得到前懸架的側(cè)傾角剛度

40、 C rf 為：7C rf =8.14 10 Nmm/rad。4.3.2設(shè)計車后懸架的側(cè)傾角剛度計算后懸架機構(gòu)同競品車為鋼板彈簧結(jié)構(gòu)。如前所述用下式計算：24懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告Csrb2式中： Csr ：后鋼板彈簧剛度，空載為 53 N/mm，滿載為 73N/mm；b ：后鋼板彈簧間距，為 1073mm。計算得：空載時 C rr =3.05 107 Nmm/rad 滿載時 C rr =4.2 107 Nmm/rad前后懸架側(cè)傾角剛度比空載為為 2.67:1，滿載為 1.94:1。4.3.3設(shè)計車整車的側(cè)傾角剛度計算在側(cè)傾角不大的條件下，車身側(cè)傾單位角度所必需的側(cè)傾力矩稱為側(cè)傾角剛度。整車 側(cè)

41、傾角剛度為前、后懸架側(cè)傾角剛度之和。整車側(cè)傾角剛度設(shè)為 C = C rf +C rr ： 其中 C rf 為前懸架側(cè)傾角剛度， C rf =8.14 107 Nmm/rad ；C rr 為 后 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 ， 空 載 C rr =3.05 107Nmm/rad ， 滿 載 C rr =4.2 107Nmm/rad。計算得：8空 載 C = C rf + C rr =1.12 108Nmm/rad滿 載 C =C rf +C rr =1.23 108Nmm/rad4.3.4設(shè)計車整車的側(cè)傾力矩計算當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時， 車廂側(cè)傾角決定于側(cè)傾力矩 M r與懸架總的角剛度 C 。在

42、 側(cè)向加速度為 0.4g 的情況下。并且假定滿足以下條件： 設(shè)定坐標(biāo)原點為兩前輪接地點中心， 非簧載質(zhì)量的質(zhì)心位于車輛的縱向平面上，并且與車輪中心等高，其高度方向值 hf =292mm。實驗測量得，空載狀態(tài)下， 整車質(zhì)心的高度 hz =700mm，假定簧載質(zhì)量質(zhì)心位 于車輛縱向平面上，各個質(zhì)心高度對原點保持力矩的平衡，mshs mf hf mhz式中： ms ：簧載質(zhì)量，空載為 1001kg，滿載為 1601kg；25懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告hs ：簧載質(zhì)量質(zhì)心高，單位： mm；mf ：非簧載質(zhì)量，空、滿載均為 201kg；hf ：非簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空、滿載均為 292mm；m ：整車質(zhì)量，空載為

43、 1202 kg，滿載為 1802；hz ：整車質(zhì)心高，空載為 700mm，滿載為 750mm。由公式（ 11）可以求得簧載質(zhì)量質(zhì)心高度 hs，空載為 782mm，滿載為 807.5mm整車側(cè)傾力矩主要由下列三部分組成： 簧載質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩 M rI：M rI ayms hs h0式中： ay ：側(cè)向加速度， ay取 0.4g；ms ：簧載質(zhì)量，空載為 1001kg，滿載為 1601kg；hs ： 簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空載為 782mm，滿載為 807.5mm。h0 ： 簧載質(zhì)量側(cè)傾中心高，h1(mm)h2(mm)L1(mm)h0(mm)空載803371340208滿載683191597

44、21626懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告圖 15后懸架側(cè)傾中心高圖 8 整車側(cè)傾中心高圖 14 前懸架側(cè)傾中心高帶入值由上式（ 12）計算得到 M rI ；空載 M rI = 2.25 106Nmm，滿載 M rI =3.71 106Nmm 簧載質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩 MrII ：M rII =G s hs h0 r式中： r：車廂的側(cè)傾角Gs：簧載質(zhì)量的重力，空載為 9809.8N，滿載為 15689.8N；hs ：簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空載為 782mm，滿載為 807.5mm。 獨立懸架非簧載質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩 M rIII ：M rIIIaymf 1 h0f1r式中： ay ：側(cè)向加速度， ay

45、取 0.4g；mf 1 ：獨立懸架非簧載質(zhì)量，空、滿載均為 68.5kg；27h0 f 1 80mm；滿載為 h0 f1懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告h0f 1： 獨立懸架非簧載質(zhì)量側(cè)傾中心高，空載為68mm。由上式計算得到 M rIII ；空載為 M rIII = 5.7 104Nmm；滿載為 M rIII = 6.0 104Nmm。 汽車作穩(wěn)態(tài)圓周運動時，其側(cè)傾力矩為M rMrI+ MrII + M rIII 當(dāng)側(cè)向加速度為 0.4g車廂側(cè)傾角為 r ，它可以由下式（ 15）計算出：M rI M rIII rC Gs hs h0計算得到的車廂側(cè)傾角，空載為 1.24 ，滿載為 1.85 。284.3

46、.5 設(shè)計車前、后輪荷轉(zhuǎn)移量計算由競品車計算可知，輪荷轉(zhuǎn)移量msayHsFTB簧載質(zhì)量質(zhì)心高度計算： mgh msghs mf ghf前后懸所需計算參數(shù)如下：空載前簧載質(zhì)量（ kg）504.5后簧載質(zhì)量（ kg）496.5前簧載質(zhì)量質(zhì)心高 （mm）755.40后簧載質(zhì)量質(zhì)心高 （mm）808.89滿載前簧載質(zhì)量（ kg）653.5后簧載質(zhì)量（ kg）947.5前簧載質(zhì)量質(zhì)心高 （mm）798.00后簧載質(zhì)量質(zhì)心高 （mm）814.05輪距前(mm)1391后(mm)1408計算得， 0.4g 側(cè)向加速度下，輪荷轉(zhuǎn)移量：空載前（ N）1074后（ N）1118.12滿載前（ N）1469.6后（

47、 N）2147.4懸架系統(tǒng)設(shè)計計算報告4.4 設(shè)計車縱傾角剛度及抗點頭率、抗仰率計算4.4.1設(shè)計車縱傾角剛度計算在制動強度 z0.5 時，當(dāng)車輛發(fā)生縱傾時，前后懸架受力的變化量相當(dāng)于軸荷轉(zhuǎn)移量GG zgmLshs式中： z ：制動強度；m s ：簧載質(zhì)量，空載為 1001 kg，滿載為 1601kg；hs ：簧載質(zhì)心高，空載 778mm，滿載為 807.5mm；L ：整車軸距，值為 2700mm.通過公式（ 16）計算得到的軸荷轉(zhuǎn)移量，空載為 1420.6N，滿載為 2346.2N； 前后懸架變形由公式 SG/C可得出：空載時，前懸架 S119.3mm，后懸架 S2 13.4mm整車縱傾角為 S1 S2 360 0.69 /0.5gL2 G