紅旗轎車懸架設(shè)計

1、摘 要如今汽車技術(shù)的發(fā)展越來越快，人們對汽車舒適性的要求也越來越高，而汽車的這一方面性能需要靠懸架系統(tǒng)予以保證。根據(jù)當前轎車懸架的發(fā)展情況，本設(shè)計的轎車前后懸架均采用獨立懸架的形式。并且前后懸均采用比較流行的雙橫臂懸架。根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)選取懸架的自振頻率，從而可以計算出懸架的剛度、靜撓度和動撓度。采用以上數(shù)據(jù)計算彈性元件尺寸并且進行應(yīng)力校核。在設(shè)計減振器時，根據(jù)阻尼系數(shù)和最大卸荷力來計算選取減振器的主要尺寸。然后再依次確定導(dǎo)向機構(gòu)和橫向穩(wěn)定桿。在所有結(jié)構(gòu)尺寸確定后采用CAXA軟件繪制前后懸架的裝配圖和零件圖。在對樣車懸架進行平順性分析中，建立了兩自由度的平順性分析模型，分別繪制車身加速度幅頻特性

2、曲線、相對動載幅頻特性曲線、彈簧動撓度幅頻特性曲線分析了懸架參數(shù)對汽車平順性的影響。文章最后討論汽車的操縱穩(wěn)定性，進行運動學(xué)分析，總結(jié)了影響汽車操縱穩(wěn)定性因素。本文所做工作可為轎車的懸架系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)，具有一定的實際應(yīng)用意義。關(guān)鍵詞：汽車；懸架；平順性；運動學(xué)分析AbstractNow the development of automobile technology more and more rapidly, people on car comfort requirements are also increasing, and this aspect of performance ca

3、rs on the need to ensure that suspension system. Based on the current developments in the car suspension, the design of the car before and after the suspension are used in the form of independent suspension. Before and after the hanging and are used more popular double withbone arm type suspension.

4、According to determine the structure of the selected suspension natural frequency, which can calculate the stiffness of the suspension, static and dynamic deflection deflection. More flexible use of data of components and size of a stress check. In the design of shock absorber, in accordance with th

5、e largest damping and unloading of the terms of the main shock absorber selected size. Then bodies were identified and horizontal orientation Wending Gan. In all structure size is determined by CAXA mapping software before and after the suspension of the assembly and parts plans.In the car-like susp

6、ension of a ride, a two degree of freedom of the ride analysis model, were drawn body acceleration of the rate of frequency, the relative frequency of dynamic curve, moving spring deflection increase the frequency of a hanging curve analysis - Parameters on the car ride impact. The article discussed

7、 the car handling and stability, kinematics analysis, summed up the impact of vehicle handling and stability factors. In this paper, for the work done by Hong Qi cars suspension system design provide a theoretical basis, the practical application of a certain significance. Key words: Car; Suspension

8、; Ride; Kinematics analysis TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc233453410 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc233453410 h 1 HYPERLINK l _Toc233453411 懸架簡介 PAGEREF _Toc233453411 h 1 HYPERLINK l _Toc233453412 設(shè)計要求： PAGEREF _Toc233453412 h 2 HYPERLINK l _Toc233453413 第2章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇 PAGEREF _Toc233453413 h 3 HYPERLINK l _T

9、oc233453414 獨立懸架結(jié)構(gòu)特點 PAGEREF _Toc233453414 h 3 HYPERLINK l _Toc233453415 獨立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 PAGEREF _Toc233453415 h 3 HYPERLINK l _Toc233453416 前后懸架結(jié)構(gòu)方案 PAGEREF _Toc233453416 h 4 HYPERLINK l _Toc233453417 輔助元件 PAGEREF _Toc233453417 h 5 HYPERLINK l _Toc233453418 橫向穩(wěn)定器 PAGEREF _Toc233453418 h 5 HYPERLINK l _T

10、oc233453419 導(dǎo)向機構(gòu) PAGEREF _Toc233453419 h 5 HYPERLINK l _Toc233453420 第3章 技術(shù)參數(shù)確定與計算 PAGEREF _Toc233453420 h 6 HYPERLINK l _Toc233453421 自振頻率 PAGEREF _Toc233453421 h 6 HYPERLINK l _Toc233453422 懸架剛度 PAGEREF _Toc233453422 h 6 HYPERLINK l _Toc233453423 懸架靜撓度 PAGEREF _Toc233453423 h 6 HYPERLINK l _Toc233

11、453424 懸架動撓度 PAGEREF _Toc233453424 h 7 HYPERLINK l _Toc233453425 懸架彈性特性曲線 PAGEREF _Toc233453425 h 7 HYPERLINK l _Toc233453426 第4章 彈性元件的設(shè)計計算 PAGEREF _Toc233453426 h 9 HYPERLINK l _Toc233453427 前懸架彈簧 PAGEREF _Toc233453427 h 9 HYPERLINK l _Toc233453428 后懸架彈簧 PAGEREF _Toc233453428 h 10 HYPERLINK l _Toc2

12、33453429 第5章 懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 PAGEREF _Toc233453429 h 11 HYPERLINK l _Toc233453430 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計要求 PAGEREF _Toc233453430 h 11 HYPERLINK l _Toc233453431 雙橫臂獨立懸架示意圖 PAGEREF _Toc233453431 h 13 HYPERLINK l _Toc233453432 橫臂軸線布置方式 PAGEREF _Toc233453432 h 14 HYPERLINK l _Toc233453433 導(dǎo)向機構(gòu)的布置參數(shù) PAGEREF _Toc233453433 h 14

13、 HYPERLINK l _Toc233453434 5.4.1 側(cè)傾中心 PAGEREF _Toc233453434 h 14 HYPERLINK l _Toc233453435 縱傾中心 PAGEREF _Toc233453435 h 15 HYPERLINK l _Toc233453436 抗制動縱傾性（抗制動前俯角） PAGEREF _Toc233453436 h 16 HYPERLINK l _Toc233453437 抗驅(qū)動縱傾性（抗驅(qū)動后仰角） PAGEREF _Toc233453437 h 17 HYPERLINK l _Toc233453438 懸架橫臂的定位角 PAGERE

14、F _Toc233453438 h 17 HYPERLINK l _Toc233453439 第6章 減振器設(shè)計 PAGEREF _Toc233453439 h 18 HYPERLINK l _Toc233453440 減振器概述 PAGEREF _Toc233453440 h 18 HYPERLINK l _Toc233453441 減振器分類 PAGEREF _Toc233453441 h 19 HYPERLINK l _Toc233453442 減振器主要性能參數(shù) PAGEREF _Toc233453442 h 19 HYPERLINK l _Toc233453443 相對阻尼系數(shù) PA

15、GEREF _Toc233453443 h 19 HYPERLINK l _Toc233453444 減振器阻尼系數(shù) PAGEREF _Toc233453444 h 21 HYPERLINK l _Toc233453445 最大卸荷力 PAGEREF _Toc233453445 h 22 HYPERLINK l _Toc233453447 筒式減振器主要尺寸 PAGEREF _Toc233453447 h 23 HYPERLINK l _Toc233453448 筒式減振器工作直徑 PAGEREF _Toc233453448 h 23 HYPERLINK l _Toc233453449 油筒直

16、徑 PAGEREF _Toc233453449 h 24 HYPERLINK l _Toc233453450 第7章 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計 PAGEREF _Toc233453450 h 25 HYPERLINK l _Toc233453451 第8章 平順性分析 PAGEREF _Toc233453451 h 27 HYPERLINK l _Toc233453452 平順性概念 PAGEREF _Toc233453452 h 27 HYPERLINK l _Toc233453453 汽車的等效振動分析 PAGEREF _Toc233453453 h 27 HYPERLINK l _Toc23345

17、3454 車身加速度的幅頻特性 PAGEREF _Toc233453454 h 29 HYPERLINK l _Toc233453455 相對動載的幅頻特性 PAGEREF _Toc233453455 h 31 HYPERLINK l _Toc233453456 懸架動撓度的幅頻特性 PAGEREF _Toc233453456 h 32 HYPERLINK l _Toc233453457 影響平順性的因素 PAGEREF _Toc233453457 h 34 HYPERLINK l _Toc233453458 結(jié)構(gòu)參數(shù)對平順性的影響 PAGEREF _Toc233453458 h 34 HYP

18、ERLINK l _Toc233453459 使用因素對平順性的影響 PAGEREF _Toc233453459 h 35 HYPERLINK l _Toc233453460 第9章 結(jié) 論 PAGEREF _Toc233453460 h 36 HYPERLINK l _Toc233453461 參考文獻 PAGEREF _Toc233453461 h 37 HYPERLINK l _Toc233453462 致 謝 PAGEREF _Toc233453462 h 38 HYPERLINK l _Toc233453463 附 錄 PAGEREF _Toc233453463 h 39 HYPER

19、LINK l _Toc233453464 Car Suspension Parts PAGEREF _Toc233453464 h 40 HYPERLINK l _Toc233453465 Dampers: Shock Absorbers PAGEREF _Toc233453465 h 43 HYPERLINK l _Toc233453466 附錄II PAGEREF _Toc233453466 h 51第1章 緒 論懸架簡介懸架是汽車的重要組成部件，它把車架（或車身）與車軸（或輪胎）彈性的連接起來。它的作用是傳遞車架與車橋（或車身）之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰

20、減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車的行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運動特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車高速行駛。汽車懸架包括彈性元件，減振器和傳力裝置等三部分，這三部分分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。從轎車上來講，彈性元件多指螺旋彈簧，它承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對車體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小，無需潤滑的優(yōu)點，但沒有減振作用。減振器多指液力減振器，作用是加速衰減車身的振動。傳力裝置是指車架的上下擺臂等叉形剛架、轉(zhuǎn)向節(jié)等元件，用來傳遞縱向力，側(cè)向力及力矩，并保證車輪相對于車架(或車身)有確定的相對運動規(guī)律。按結(jié)構(gòu)特點分，懸架主要分為兩大類，獨立懸架和非獨立懸架

21、。本設(shè)計主要介紹獨立懸架。非獨立懸架的車輪裝在一根整體車軸的兩端，當一邊車輪跳動時，影響另一側(cè)車輪也作相應(yīng)的跳動，使整個車身振動或傾斜，汽車的平穩(wěn)性和舒適性較差，但由于構(gòu)造較簡單，承載力大，目前仍有部分轎車的后懸架采用這種型式。獨立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨立地安裝在車架(或車身)下面，當一邊車輪發(fā)生跳動時，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好。但這種懸架構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小。現(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢。設(shè)計要求：1）通過合理選擇懸架固有頻率保證具有良好的行駛平順性；2）根據(jù)紅旗高級轎車的對舒適性要求很高，通過選擇減振器阻尼比等參數(shù)使其具有合適

22、的衰減振動的能力；3）通過導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計保證紅旗轎車在高速行駛時具有良好的操縱穩(wěn)定性4）選擇多連桿懸架要保證結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間尺寸要小；5）通過強度計算能可靠地傳遞車身與車輪之間各種力和力矩，還要保證有足夠的強度和壽命。為了滿足汽車具有良好的行駛平順性，要求簧上質(zhì)量與彈性元件組成的振系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)在合適的頻段，并盡可能低。前、后懸架固有頻率的匹配應(yīng)合理，對于轎車，要求前懸架的固有頻率略低于后懸架的固有頻率，還要盡量避免懸架撞擊車架（或車身）。汽車在不平路面行駛時，由于懸架的彈性作用，使汽車產(chǎn)生垂直振動。為了迅速衰減這種振動和抑制車身、車輪的共振，減小車輪的振幅，懸架應(yīng)裝有減振器，并使之具有合理

23、的阻尼。阻尼值取大，能使振動迅速衰減，但會把路面較大沖擊傳遞到車身，阻尼值取小，振動衰減慢，受沖擊后振動持續(xù)時間長，使乘客感到不舒服。為充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比設(shè)計得比伸張行程小。 利用減振器的阻尼作用，使汽車振動的振幅減小，直至振動停止。適當?shù)剡x擇懸架方案和參數(shù)，在車輪上、下跳動時，使主銷定位角變化不大、車輪運動與導(dǎo)向機構(gòu)運動要協(xié)調(diào)，避免前輪擺振；汽車轉(zhuǎn)向時，應(yīng)使之稍有不足轉(zhuǎn)向特性。獨立懸架導(dǎo)向桿系鉸接處多采用橡膠襯套，能隔絕車輪所受來自路面的沖擊向車身的傳遞。第2章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇獨立懸架結(jié)構(gòu)特點獨立懸架：是兩側(cè)車輪分別獨立地與車架（或車身）彈性地連接，當一

24、側(cè)車輪受沖擊，其運動不直接影響到另一側(cè)車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷開式的。轎車和載重量1t以下的貨車前懸架廣為采用獨立懸架，轎車后懸架上也在逐漸采用獨立懸架，越野車、礦用車和大客車的前懸架也有一些采用獨立懸架。 獨立懸架的優(yōu)點是：簧下質(zhì)量??；懸架占用的空間??；彈性元件只承受垂直力，所以可以用剛度小的彈簧，使車身振動頻率降低，改善了汽車行駛平順性；由于采用斷開式車軸，所以能降低發(fā)動機的位置高度，使整車的質(zhì)心高度下降，改善了汽車的行駛穩(wěn)定性；左、右車輪獨自運動互不影響，可減少車身的傾斜和振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力；獨立懸架可提供多種方案供設(shè)計人員選用，以滿足不同設(shè)計要求。獨

25、立懸架的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修困難。這種懸架主要用于乘用車和部分質(zhì)量不大的商用車上。獨立懸架結(jié)構(gòu)形式分析根據(jù)導(dǎo)向機構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)特點，獨立懸架可分為：雙橫臂，單橫臂，縱臂式，單斜臂，多桿式及滑柱（桿）連桿（擺臂）式等等。按目前采用較多的有以下三種形式：雙橫臂式，滑柱連桿式，斜置單臂式。按彈性元件采用不同分為：螺旋彈簧式，鋼板彈簧式，扭桿彈簧式，氣體彈簧式，中級轎車目前采用最多的是螺旋彈簧懸架。 評價時常從以下幾個方面進行：（1）側(cè)傾中心高度 汽車在側(cè)向力作用下，車身在通過左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時，相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心，稱為側(cè)傾中心。側(cè)傾中心到地面的距離，稱為側(cè)傾中心高

26、度。側(cè)傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)向力臂及側(cè)傾力矩小些，車身的側(cè)傾角也會減小。但側(cè)傾中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大，加快輪胎的磨損。（2）車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對車身上、下跳動時，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數(shù)會發(fā)生變化。若主銷內(nèi)傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車輪外傾角變化大，會影響汽車的直線行駛穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。（3）懸架側(cè)傾角剛度 當汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時，在側(cè)向力作用下，車廂繞側(cè)傾軸線轉(zhuǎn)動，并將此轉(zhuǎn)動角稱之為車廂側(cè)傾角。車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度大小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。（4）

27、橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。懸架不同占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機的布置和從車上拆裝發(fā)動機的困難程度。占用空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評價指標之一。前后懸架結(jié)構(gòu)方案目前汽車的前、后懸架采用的方案有：前輪和后輪均采用非獨立懸架；前輪采用獨立懸架，后輪采用非獨立懸架；前輪和后輪均采用獨立懸架等幾種。參考相關(guān)資料，本設(shè)計的前、后懸架均采用獨立懸架。并參照各式懸架的特點前懸架采用雙橫臂，后懸架采用多連桿。輔助元件橫向穩(wěn)定器近代汽車的懸架一般都很

28、軟，而且螺旋彈簧作為彈性元件只能承受垂直載荷，在高速行駛中轉(zhuǎn)向時，車身會產(chǎn)生很大的橫向傾斜和橫向角振動。為了減少這種橫向傾斜，往往在懸架中添置橫向穩(wěn)定器來加大懸架的側(cè)傾角剛度以改善汽車的行駛穩(wěn)定性。當左右車輪有垂向的相對位移時，穩(wěn)定桿受扭，發(fā)揮作用。它除了可增加懸架的側(cè)傾角剛度，從而減小汽車轉(zhuǎn)向時車身的側(cè)傾角外，也有助于使汽車獲得所需要的不足轉(zhuǎn)向。導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向機構(gòu)的作用是傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動軌跡相對車身跳動，它由導(dǎo)向機構(gòu)由控制擺臂式桿件組成。出于對中級轎車的考慮為了在原有獨立懸架的基礎(chǔ)上添加導(dǎo)向機構(gòu)又不使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，決定采用單桿式導(dǎo)向機構(gòu)。 第3章 技術(shù)參數(shù)確定與計

29、算自振頻率對于普通級以下轎車滿載的情況,前懸架偏頻(車身的固有頻率)要求在,后懸架偏頻要求在。對于高級轎車滿載的情況, 前懸架偏頻要求在,后懸架偏頻要求在。原則上轎車的級別越高,懸架的偏頻越小。因此?。呵皯壹芷l為 后懸架偏頻為 懸架剛度滿載時 前后承載的質(zhì)量 1160kg 1120kg m11160551105kg m21120601060kgc1（）2 （）2mc2（）2 （）21060/230100m懸架靜撓度 g為重力加速度，gmms 前、后懸架的靜撓度和應(yīng)當接近，并使后懸架靜撓度比前懸架的靜撓度小些，這樣有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動。懸架動撓度為了防止在不平路面上行駛時經(jīng)常沖擊

30、緩沖塊，懸架還必須具備足夠的動撓度。前、后懸架的動撓度常按其相應(yīng)的靜撓度來選取。前、后懸架自振頻率的不同，決定了他們撓度數(shù)值不同。各類汽車動靜撓度取值范圍如下： 貨車 越野車 大客車 轎車 所以，123.36mm 懸架彈性特性曲線 圖 3-1懸架彈性特性曲線1-緩沖塊復(fù)原點 2-復(fù)原行程緩沖塊脫離支架3-主彈簧彈性特性曲線 4-復(fù)原行程5-壓縮行程 6-緩沖塊壓縮期懸架特性曲線 7-緩沖塊壓縮時開始接觸彈性支架 8-額定載荷第4章 彈性元件的設(shè)計計算前懸架彈簧：汽車滿載靜止時懸架上的載荷 10829N材料名稱：硅錳合金彈簧鋼絲(60Si2MnA) 標準號：GB 4361查機械設(shè)計手冊得 則 彈

31、簧指數(shù)，設(shè)計中一般推薦取，常用的初選范圍為C=58 所以，初選C=5曲度系數(shù)彈簧絲直徑設(shè)計： =11.07 取d=12mm D=8d=96mm i=67 取 i=6螺旋彈簧的靜撓度： 后懸架彈簧10308N材料名稱：硅錳合金彈簧鋼絲(60Si2MnA) 標準號：GB 4361查機械設(shè)計手冊得 則 彈簧指數(shù)，設(shè)計中一般推薦取，常用的初選范圍為C=58所以，初選C=5曲度系數(shù)彈簧絲直徑設(shè)計： =10.8 取d=12mm D=7d=84mm i=67 取 i=6螺旋彈簧的靜撓度： 第5章 懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計5.1導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計要求 1）懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過，輪距變化大會引起輪胎早期磨損

32、。 2）懸架上載荷變化時，前輪定位參數(shù)有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。 3）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在側(cè)加速度下，車身側(cè)傾角不大于，并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 4）汽車制動時，應(yīng)使車身有抗前俯作用，加速時有抗后仰作用。 前懸架彈簧剛度的計算： 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，選定從懸架支撐點到螺旋彈簧中心之間的距離m=320mm，從懸架支撐點到輪胎中心之間的距離n=470mm。因此，前懸架每個彈簧的剛度為： 后懸架彈簧剛度的計算： 選定從懸架支撐點到螺旋彈簧中心之間的距離m=320mm，從懸架支撐點到輪胎中心之間的距離n=470mm。因此，后懸架每個彈簧的剛度為： 前懸架

33、的側(cè)傾角剛度為：后懸架的側(cè)傾角剛度為：由則式中 E材料的彈性模量， I穩(wěn)定桿的截面慣性矩， d穩(wěn)定桿的直徑，mm P端點作用力，N f端點位移，mm式中 曲度系數(shù)， C彈簧指數(shù)，后懸架穩(wěn)定桿的角剛度 雙橫臂獨立懸架示意圖圖5-1 雙橫臂式獨立懸架適用彈簧：螺旋彈簧主要使用車型：轎車前輪；車輪上下振動時前輪定位的變化：輪距、外傾角的變化比稍小；拉桿布置可在某種程度上進行調(diào)整。側(cè)擺剛度：很高、不需穩(wěn)定器；操縱穩(wěn)定性：橫向剛度高；在某種程度上可由調(diào)整外傾角的變化對操縱穩(wěn)定性進行調(diào)整。橫臂軸線布置方式雙橫臂式獨立懸架的擺臂軸線與主銷后傾角的匹配影響到汽車的側(cè)傾穩(wěn)定性。當擺臂軸的抗前傾俯角等于靜平衡位置

34、的主銷后傾角時，擺臂軸線正好與主銷軸線垂直，運動瞬心交于無窮遠處，主銷軸線在懸架跳動作平動。因此，主銷后傾角保持不變。當抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運動瞬心交于前輪后方時，在懸架壓縮行程，主銷后傾角有增大的趨勢。當抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運動瞬心交于前輪前方時，在懸架壓縮行程，主銷后傾角有減小的趨勢。為了減少汽車制動時的縱傾，一般希望在懸架壓縮行程主銷后傾角有增加的趨勢。因此，在設(shè)計雙橫臂式獨立懸架時，應(yīng)選擇參數(shù)抗前傾俯角能使運動瞬心交于前輪后方。5.4導(dǎo)向機構(gòu)的布置參數(shù).1 側(cè)傾中心 雙橫臂式獨立懸架側(cè)傾中心的高度為 式中 5-4雙橫臂式懸架側(cè)傾中心的確定獨立懸架的側(cè)傾高度為前懸架；

35、后懸架。 5. 4.2縱傾中心 雙橫臂式獨立懸架的縱傾中心，可由用作圖法得出，作兩橫臂轉(zhuǎn)動軸C和D的延長線，兩線的交點即為縱傾中心，如圖5-5所示。圖5-5 雙橫臂式獨立懸架的縱傾中心5. 4.3抗制動縱傾性（抗制動前俯角）抗制動縱傾性使得制動過程中汽車車頭的下沉量與車尾的抬高量減小。只有當前、后懸架的縱傾中心位于兩根車橋（軸）之間時，這一性能方可實現(xiàn)，如圖5-6所示。圖5-6 抗制動縱傾性5. 4.4抗驅(qū)動縱傾性（抗驅(qū)動后仰角）抗驅(qū)動縱傾性可減小后輪驅(qū)動汽車車尾的下沉量或前驅(qū)動汽車車頭的抬高量。與抗制動縱傾性不同的是，只有當汽車為單橋驅(qū)動時，該性能才起作用。對于獨立懸架而言，當縱傾中心位置高

36、于驅(qū)動橋車輪中心時，這一性能方可實現(xiàn)。5. 4.5懸架橫臂的定位角圖5-7 的定義如圖5-7為橫臂軸的水平斜置角 、懸架抗前俯角 、懸架斜置初始角的定義第6章 減振器設(shè)計減振器概述 為加速車架與車身的振動的衰減，以改善汽車的行使平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部裝有減振器。在麥弗遜懸架中，減振器與彈性元件是串聯(lián)安裝。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛的采用液力減振器。液力減振器的工作原理是，當車架和車橋作往復(fù)的相對運動而活塞在鋼筒內(nèi)作往復(fù)運動時，減振器殼底內(nèi)的油液便反復(fù)的通過一些狹小的空隙流入另一內(nèi)腔。此時孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對振動的阻力，使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)化成為熱能被油液和減振器殼

37、體所吸收，然后釋放到大氣中。減振器的阻尼力的大小隨車架和車橋相對速度的增減而增減，并且與油液的黏度有關(guān)。要求油液的黏度受溫度變化的影響近可能的小，且具有抗氧化抗汽化性及對各種金屬和非金屬零件不起腐蝕作用等性能。減振器的阻尼力越大，振動消除的越快，但卻使串聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時，過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架的損壞。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對減振器提出如下的要求：1）在懸架的壓縮行程內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)該小，以充分利用彈性元件來緩和沖擊；2）在懸架的伸張行程內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)該大，以要求迅速的減振；3）當車橋與車架的相對速度較大時，減振器能自動加大液流通

38、道的面積，使阻尼力始終保持在一定的限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。減振器分類減振器按結(jié)構(gòu)形式不同，分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能在比較大的工作壓力 條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度變化的影響大而遭淘汰。筒式減振器工作壓力雖然僅為 ，但是因為工作性能穩(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛的應(yīng)用。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪聲低、總長度短等優(yōu)點，在乘用車上得到越來越多的應(yīng)用。減振器按作用方式不同，可分為單向作用減振器和雙向作用減振器。僅在伸張行程起作用的減振器稱為單向作用減振器；在壓縮和伸張行程都能起到作用的

39、減振器稱為雙向作用減振器。雙向作用筒式減振器具有工作性能穩(wěn)定、干燥摩擦阻力小、噪音低總長度短等優(yōu)點在高級轎車上廣泛應(yīng)用。減振器主要性能參數(shù)相對阻尼系數(shù) 減振器的性能通常用阻力-速度特性圖來表示。該圖具有如下特點：阻力速度特性由四段近似的直線線段組成，其中的壓縮行程和伸張行程的阻力速度各占兩段；各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù)，所以減振器有四個阻尼系數(shù)。在沒有特別指明時，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)。通常壓縮行程的阻尼系數(shù)與伸張行程的阻尼系數(shù)不等。 圖6-1 減振器特性（阻力-速度特性）圖 汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼系數(shù)的大小來評定振動衰減的快慢

40、程度。的表達式為 式中 阻尼系數(shù)懸架系統(tǒng)的垂直剛度 簧上質(zhì)量上式表明，相對阻尼系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度和不同簧上質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配時，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動能迅速衰減，同時又能將較大的路面沖擊傳到車身；值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時的相對阻尼系數(shù)取得小些，伸張行程的相對阻尼系數(shù)取得大些。兩者之間保持的關(guān)系 設(shè)計時，先選取與的平均值。對于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，??；對于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，值取小些。對于行使路面條件較差的汽車，值應(yīng)取大些，一般取；為避免懸架碰撞車架，取 對于本設(shè)計選用的懸架，取 減振器阻尼系數(shù)前懸架，伸張行程時的相對阻尼系數(shù)，壓縮行程時的

41、相對阻相對阻尼比： 式中 懸架系統(tǒng)的垂直剛度； 懸掛部分的質(zhì)量前懸架，壓縮行程時減振器阻尼伸張行程時減振器阻尼后懸架，伸張行程時的相對阻尼系數(shù)，壓縮行程時的相對后懸架，壓縮行程時減振器阻尼伸張行程時減振器阻尼圖6-2 減振器安裝位置 在下擺臂長度不變的條件下，改變減振器下橫臂的上固定點位置或者減振器軸線與鉛直線之間的夾角，會影響減振器阻尼系數(shù)的變化。6.4最大卸荷力為減小傳到車身上的沖擊力，當減振器活塞振動速度達到一定值時，減振器打開卸荷閥，此時的活塞速度稱為卸荷速度。在減振器安裝如圖6-2所示時。懸架系統(tǒng)固有振動頻率 前懸架：后懸架：為減振器軸線與鉛垂線之間的夾角前懸架，A為車身振幅，取 卸

42、荷速度 一般為最大卸荷力伸張行程時的最大卸荷力壓縮行程時的最大卸荷力最大卸荷力伸張行程時的最大卸荷力壓縮行程時的最大卸荷力筒式減振器主要尺寸筒式減振器工作直徑可根據(jù)最大卸荷力和缸內(nèi)最大壓力強度來近似的求工作缸的直徑 式中 P工作缸內(nèi)最大允許壓力,取 連桿直徑與缸筒直徑之比,雙筒式取 由汽車筒式減振器尺寸系列及技術(shù)條件可知:減振器的工作缸直徑 有等幾種。所以筒式減振器工作直徑可?。呵皯壹軠p振器的工作缸直徑為30mm后懸架減振器的工作缸直徑為30mm 油筒直徑貯油筒直徑，壁厚取，材料可取鋼 前貯油筒直徑 取后貯油筒直徑 取連桿直徑的選擇：；第7章 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計 前懸架彈簧剛度的計算： 根據(jù)結(jié)構(gòu)需

43、要，選定從懸架支撐點到螺旋彈簧中心之間的距離m=320mm，從懸架支撐點到輪胎中心之間的距離n=470mm。因此，前懸架每個彈簧的剛度為： 后懸架彈簧剛度的計算： 選定從懸架支撐點到螺旋彈簧中心之間的距離m=320mm，從懸架支撐點到輪胎中心之間的距離n=470mm。因此，后懸架每個彈簧的剛度為： 前懸架的側(cè)傾角剛度為：后懸架的側(cè)傾角剛度為：由則式中 E材料的彈性模量， I穩(wěn)定桿的截面慣性矩， d穩(wěn)定桿的直徑，mm P端點作用力，N f端點位移，mm式中 曲度系數(shù)， C彈簧指數(shù)，后懸架穩(wěn)定桿的角剛度 第8章 平順性分析平順性概念汽車行駛時，路面凹凸不平和發(fā)動機、傳動系、車輪等旋轉(zhuǎn)部件振動均激發(fā)

44、汽車的振動。當振動達到一定的劇烈程度，將使汽車內(nèi)乘員感到不舒適、疲勞甚至危及人體健康。在同一路面上以相同車速行駛的不同汽車，由于隔振和減振性能不同，引起的振動劇烈程度會不同。通常把汽車緩和振動，減少對乘員影響的性能以汽車的“行駛平順性”來描述，汽車的平順性主要是保持汽車在行駛過程中產(chǎn)生的振動和沖擊環(huán)境對乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)。因此平順性主要根據(jù)乘員主觀感覺的舒適性來評價，對于載貨汽車還包括保持貨物完好的性能，它是現(xiàn)代汽車的主要性能之一。 汽車的等效振動分析為增強車內(nèi)乘員的舒適感，必須降低汽車行駛中的振動，即提高汽車的行駛平順性能。汽車在一定路面上行駛時，其振動量（振幅、振動速度及加速度

45、）的大小取決于汽車的質(zhì)量、懸架剛度、輪胎剛度和阻尼等結(jié)構(gòu)參數(shù)。但是，汽車振動是一個極為復(fù)雜的空間多自由度振動系統(tǒng)。為便于分析，需把復(fù)雜的實際汽車在某些假設(shè)條件下，簡化為等效振動系統(tǒng)。本設(shè)計采用汽車振動系統(tǒng)模型。如圖8-1。圖8-1 汽車振動系統(tǒng)模型根據(jù)力學(xué)定理，可列出圖7-1所示系統(tǒng)的振動微分方程： 式中，為簧載質(zhì)量；為非簧載質(zhì)量； 為左右兩側(cè)懸架的合成剛度；為左右兩側(cè)懸架的合成當量阻尼系數(shù)；為左右兩側(cè)懸架的合成輪胎剛度；為簧載質(zhì)量的垂直位移；為簧載質(zhì)量的垂直位移；為路面不平度賦值函數(shù)，即路面不平度對汽車的實際激勵。解式（1）可得該系統(tǒng)振動的兩個主頻率： 式中，。由上式可知，汽車振動存在兩個主

46、頻和，它們僅為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)而與外界的激勵條件無關(guān)，是表征系統(tǒng)特征的固有參數(shù)。一般地說，其中較小值的一階主頻，且接近由彈簧質(zhì)量和懸架剛度所決定的頻率，而較大值的二階主頻率，較接近主要由輪胎剛度和非簧載質(zhì)量所決定的頻率。方程的解是由自由振動齊次方程的解與非齊次方程特解之和組成。令，則齊次方程為 式中的稱為系統(tǒng)固有頻率，而阻尼對運動的影響取決于和的比值變化，稱為阻尼比 汽車懸架系統(tǒng)阻尼比的數(shù)值通常在0.25左右，屬于小阻尼，此時微分方程的通解為 8.3車身加速度的幅頻特性雙質(zhì)量系統(tǒng)在，質(zhì)量比剛度比，阻尼比兩種情況下的幅頻特性曲線。由四個參數(shù)可按下式確定車輪部分的固有頻率和阻尼比 （一階阻尼比）

47、 （二階阻尼比）2 車身加速度的幅頻特性曲線圖圖8-2雙質(zhì)量系統(tǒng)，車輪部分的具體參數(shù)為 ， ，共振時，增大而幅頻減小，在第一共振峰和第二共振峰之間的高頻區(qū)，增大幅頻也增大，在高頻共振區(qū)，雙質(zhì)量系統(tǒng)出現(xiàn)第二共振峰，在之后，幅頻按一定斜率衰減，也減小，所以對共振與高頻段的效果相反，綜合考慮，取比較合適。相對動載的幅頻特性車輪動載 ，頻率響應(yīng)函數(shù) 將 代入上式，得： 式中 圖8-3的參數(shù)采用與圖8-2所示雙質(zhì)量系統(tǒng)同樣的參數(shù)。相對動載的幅頻特性曲線在低頻共振區(qū)，與車身加速度的幅頻特性曲線趨勢不同，；在高頻共振區(qū)， 阻尼比對相對動載的幅頻特性曲線的峰值影響很大；在之間的幅頻，阻尼比越大幅頻就越大；在之

48、后，相對動載幅頻特性曲線按一定斜率衰減，越大幅頻衰減越快。綜合考慮，取比較合適。 圖8-3 相對動載的幅頻特性曲線圖懸架動撓度的幅頻特性圖8-4 限位行程的示意圖由圖7-4所示，由車身平衡位置起，懸架允許的最大壓縮行程就是其限位行程。彈簧動撓度與限位行程應(yīng)適當配合，否則會增加行駛中撞擊限位的概率，使平順性變壞。頻率響應(yīng)函數(shù)為 將 與 代入上式，得： 懸架系統(tǒng)對于車身位移來說，是將高頻輸入衰減的低通濾波器；對于動撓度來說，是將低頻輸入衰減的高通濾波器。阻尼比對只在共振區(qū)起作用，而且當時已不呈現(xiàn)峰值。且阻尼比與幅頻值成反比，如圖7-5所示。圖8-5 懸架動撓度的幅頻特性曲線圖通過分析，當阻尼比時，

49、本懸架系統(tǒng)的平順性特性較好，符合ISO02631-1：1997 （E）標準。影響平順性的因素8結(jié)構(gòu)參數(shù)對平順性的影響（1）懸架剛度彈性元件是汽車懸架的主要組成部分，彈性元件的剛度或懸架等效剛度及其特性是影響平順性的主要因素。當簧載質(zhì)量一定時，減小可降低車體固有振動頻率，但值過小會使車體振動過程中的懸架動行程增大，并使非簧載質(zhì)量的振動位移也增大，甚至導(dǎo)致車輪離開地面，對汽車操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生不利后果。汽車在實際使用中，簧載質(zhì)量隨汽車的裝載情況而變，當值一定時，將隨減小而增大。因此，理想的懸架彈性特性應(yīng)具有變剛度或非線性特性，即隨汽車載荷的變化，懸架剛度能自動增大或減小，以減小懸架限位塊碰撞車身的機率

50、，使車體免遭撞擊。（2）懸架阻尼汽車懸架系統(tǒng)中裝有減振器。減振器阻尼對車體固有頻率的影響不大，但卻能使車體振動迅速衰減，改善車內(nèi)乘員的舒適感。研究表明，懸架阻尼的大小還對操縱穩(wěn)定性和制動方向穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。輪胎輪胎徑向剛度與輪胎結(jié)構(gòu)、尺寸和氣壓有關(guān)，若以與懸架剛度之比來表示，則可見，對于一定型號的輪胎，降低胎內(nèi)氣壓（即剛度減?。┛筛纳破巾樞?，但也將增加車輪的側(cè)向偏離，以惡化操縱穩(wěn)定性，應(yīng)予以注意。非簧載質(zhì)量在整車質(zhì)量一定時，減小非簧載質(zhì)量可改善平順性。目前多數(shù)轎車采用獨立懸架結(jié)構(gòu)，優(yōu)點之一可在一定總質(zhì)量下減小非簧載質(zhì)量，改善平順性。8使用因素對平順性的影響道路不平是引起汽車振動的主要原因，當汽

51、車在不平路面行駛時，前、后車橋和車體都經(jīng)常受來自道路的沖擊。路面越惡劣，行駛速度越高，車體加速度均方根值越大。當激勵頻率與車輛系統(tǒng)的一階主頻率或二階主頻率重和時，將產(chǎn)生車體的共振，加速車體的振動。路面的激勵頻率由路面譜的頻率分量和車速決定，因此對應(yīng)一定的路面必有某一引起車體共振的車速，行駛時應(yīng)遠離共振車速。此外，汽車的技術(shù)狀況不正常，如減振器油液黏度過大或漏油及密封失效等故障，均將導(dǎo)致車體振動加劇、沖擊頻繁、平順性惡化。第9章 結(jié) 論本次設(shè)計為轎車懸架系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計的基本步驟為根據(jù)給定車型的各項基本參數(shù)計算出懸架的剛度，靜撓度，動撓度，以及減振器的阻尼系數(shù)，最大卸荷力，再經(jīng)過校核應(yīng)力及平順性分

52、析，運動學(xué)分析后選取適當尺寸進行裝配圖和零件圖的繪制。在基本形式的選取中選擇獨立式懸架，其特點為當一邊車論發(fā)生跳動時，另一邊車輪不受干擾，這樣提高了汽車的平穩(wěn)性和舒適性。并且現(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢。在平順性分析中，建立兩自由度的平順性分析模型，取值繪制影響平順性的特性曲線。最后針對汽車的操縱穩(wěn)定性，編寫車輪橫向運動和車輪外傾角分析程序，總結(jié)了影響汽車操縱穩(wěn)定性因素。這些工作使數(shù)據(jù)的選取更加適當，使所設(shè)計的汽車懸架系統(tǒng)的性能得到改善。有一定的實際應(yīng)用意義。參考文獻1 余志生.汽車理論.機械出版社,2001年6月2 劉惟信.汽車設(shè)計.清華大學(xué)出版社,2001年3

53、陳家瑞主編汽車構(gòu)造，人民交通出版社，2000年4 崔心存主編.現(xiàn)代汽車新技術(shù). 北京:人民交通出版社,20015 吳宗澤主編.機械設(shè)計師手冊. 北京:機械工程出版社,20026 細川武志編.魏朗譯.汽車構(gòu)造圖冊.北京:人民交通出版社,20047 陳家瑞.汽車構(gòu)造.北京：人民交通出版社，20028 9 10 孟翼.中國汽車畫報.中國汽車畫報社，200211 1215 曾慶東.機動車減振器設(shè)計.機械工業(yè)出版社，1999，1116 Yu F., Crolla D.A., A State Observer Design for an AdaptiveVehicle Suspension, Vehicl

54、e Suspension Dynamic, 1998 17 Geoferey Howard.Chassis Suspension Engineering,London: Osprey Publishing Limited,1987致 謝本畢業(yè)設(shè)計是在導(dǎo)師XXX教授的指導(dǎo)下完成的。在本次設(shè)計過程中，我遇到過很多問題，每次遇到問題的時候我就去找老師，每次導(dǎo)師都是給我耐心的解答，從涉及到的每一個知識點一直講到我明白為止，從來沒有厭煩過。XXX導(dǎo)師治學(xué)嚴謹，在汽車方面的的知識和經(jīng)驗非常豐厚，他對我的悉心教導(dǎo)和對工作的負責(zé)態(tài)度令我非常感動。在本次設(shè)計中，導(dǎo)師非常關(guān)注我的設(shè)計工作，給我提出了很多寶貴的意見

55、，也對我的設(shè)計給予了很大的支持，對我完成此次設(shè)計給予了非常大的幫助。因此，在此畢業(yè)設(shè)計即將完成之際，首先我要對我的導(dǎo)師表示衷心的感謝！對我們來講，雖然以前進行過一些簡單的機械方面的課程設(shè)計，但都是零件的設(shè)計，而這次進行的是汽車懸架設(shè)計，是一項艱難的任務(wù)，同時對我們也是一種考驗。其次，在設(shè)計過程中我還得到許多其他老師與同學(xué)的幫助，在此我也要對他們表示深深的謝意。附 錄 Suspension systemsWhen people think of automobile performance, they normally think of HYPERLINK :/auto.howstuffwork

56、s /horsepower.htm horsepower, torque and zero-to-60 acceleration. But all of the power generated by a HYPERLINK :/auto.howstuffworks /engine.htm piston engine is useless if the driver cant control the car. Thats why automobile engineers turned their attention to the suspension system almost as soon

57、as they had mastered the four-stroke internal combustion engine. Double-wishbone suspension on Honda Accord 2005 CoupeThe job of a car suspension is to maximize the friction between the HYPERLINK :/auto.howstuffworks /tire.htm tires and the road surface, to provide steering stability with good handl

58、ing and to ensure the comfort of the passengers. In this article, well explore how car suspensions work, how theyve evolved over the years and where the design of suspensions is headed in the future. If a road were perfectly flat, with no irregularities, suspensions wouldnt be necessary. But roads a

59、re far from flat. Even freshly paved highways have subtle imperfections that can interact with the wheels of a car. Its these imperfections that apply forces to the wheels. According to Newtons laws of motion, all forces have both magnitude and direction. A bump in the road causes the wheel to move

60、up and down perpendicular to the road surface. The magnitude, of course, depends on whether the wheel is striking a giant bump or a tiny speck. Without an intervening structure, all of wheels vertical energy is transferred to the frame, which moves in the same direction. In such a situation, the whe