畢業(yè)設(shè)計(jì)汽車懸架設(shè)計(jì)

2023年畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目：電動汽車多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（懸架設(shè)計(jì)）學(xué)生：專業(yè)：車輛工程班級：學(xué)號：指導(dǎo)老師：目錄摘要 （滿載時車上5名成員，60kg/名）。表2-1軸荷分派表前懸架剛度：后懸架剛度：第三章彈性元件設(shè)計(jì)3.1螺旋彈簧的剛度由于存在懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的關(guān)系，懸架剛度C與彈簧剛度是不相等的，其區(qū)別在于懸架剛度C是指車輪處單位撓度所需的力；而彈簧剛度僅指彈簧自身單位撓度所需的力。但兩者可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（懸架剛度=彈簧剛度/杠桿比的平方）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，杠桿比的取值范圍為（0—1），本設(shè)計(jì)中取為1，使彈簧剛度的校核值為最大值。故：3.2計(jì)算螺旋彈簧的直徑根據(jù)公式(3-1)可以計(jì)算：(3-1)式中i——彈簧有效工作圈數(shù)，先取8G——彈簧材料的剪切彈性模量，取Mpa——彈簧中徑，取110mm可得初擬定螺旋彈簧直徑為，彈簧外徑D=123mm，彈簧有效工作圈數(shù)n=83.3螺旋彈簧校核3.3.1螺旋彈簧剛度校核彈簧剛度的計(jì)算公式為：(3-2)代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得彈簧剛度為：所以彈簧選擇符合剛度規(guī)定。3.3.2彈簧表面剪切應(yīng)力校核彈簧在壓縮時其工作方式與扭桿類似，都是靠材料的剪切變形吸取能量，彈簧鋼絲表面的剪應(yīng)力為：(3-3)式中C——彈簧指數(shù)（旋繞比），——曲度系數(shù)，為考慮簧圈曲率對強(qiáng)度影響的系數(shù)，P——彈簧軸向載荷

已知=110mm，d=13mm，可以算出彈簧指數(shù)C和曲度系數(shù)：P=則彈簧表面剪切應(yīng)力為：[τ]=0.63[σ]=0.63×1000Mpa，由于τ<[τ]，所以彈簧滿足規(guī)定。綜上可以最終選定彈簧的參數(shù)為：彈簧鋼絲直徑d=13mm，彈簧外徑D=123mm，彈簧有效工作圈數(shù)n=8。第四章減振器設(shè)計(jì)4.1減振器結(jié)構(gòu)類型的選擇減振器作為阻尼元件是懸架的重要組成元件之一，其作用是迅速衰減汽車振動，改善汽車行駛平順性，增強(qiáng)車輪與路面附著性能，減少汽車因慣性力引起的車身傾角變化，提高汽車操縱性和穩(wěn)定性。此外減振器可以減少車身部分動載荷，延長汽車使用壽命。減振器大體上可以分為兩大類，即摩擦式減振器和液力減振器。目前汽車上使用的減振器重要是筒式液力減振器，筒式減振器最常用的三種結(jié)構(gòu)型式涉及:雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式，本次設(shè)計(jì)為雙筒充氣式減振器。雙筒充氣式減振器的優(yōu)點(diǎn)有:①在小振幅時閥的響應(yīng)也比較敏感;②改善了壞路上的阻尼特性;③提高了行駛平順性;④氣壓損失時，仍可發(fā)揮減振功能;⑤與單筒充氣式減振器相比，占用軸向尺寸小，由于沒有浮動活塞，摩擦也較小。圖4-3雙筒充氣式減振器用于麥克弗遜懸架時的結(jié)構(gòu)圖1六方;2蓋板;3導(dǎo)向座;4貯油缸筒;5補(bǔ)償腔;6活塞桿;7彈簧托架;8限位塊;9壓縮閥;10密封環(huán);11閥片;12活塞緊固螺母;13活塞桿小端;14底閥4.2減振器參數(shù)的設(shè)計(jì)4.2.1相對阻尼系數(shù)ψ相對阻尼系數(shù)ψ的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度C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。ψ值大，振動能迅速衰減，同時又能將較大的路面沖擊力傳到車身；ψ值小則反之，通常情況下，將壓縮行程時的相對阻尼系數(shù)取小些，伸張行程時的相對阻尼系數(shù)取得大些，兩者之間保持=（0.25-0.50）的關(guān)系。設(shè)計(jì)時，先選取與的平均值ψ。相對無摩擦的彈性元件懸架，取ψ=0.25-0.35；對有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，ψ值取的小些，為避免懸架碰撞車架，取=0.5取ψ=0.3，則有：，計(jì)算得：=0.4，=0.24.2.2減振器阻尼系數(shù)的擬定減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有頻率，所以理論上。事實(shí)上，應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)擬定減振器的阻尼系數(shù)。根據(jù)下圖的安裝形式，則阻尼系數(shù)為：圖4-4減振器布置簡圖根據(jù)公式，可得出：滿載時計(jì)算前懸剛度代入數(shù)據(jù)得：=6.3Hz，取,按滿載計(jì)算有：簧上質(zhì)量kg，代入數(shù)據(jù)得減振器的阻尼系數(shù)為：4.2.3減振器最大卸荷力的擬定為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動速度達(dá)成一定值時，減振器打開卸荷閥。此時的活塞速度稱為卸荷速度，按上圖安裝形式時有：式中，為卸荷速度，一般為0.15~0.3m/s，A為車身振幅，??；為懸架振動固有頻率。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得卸荷速度為：符合在0.15~0.3m/s之間范圍規(guī)定。根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式：式中，c是沖擊載荷系數(shù)，取c=1.5；代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力為：4.2.4減振器工作缸直徑D的擬定根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計(jì)算工作缸直徑D為：(4-1)其中，——工作缸最大壓力，在3Mpa~4Mpa,取=3Mpa；——連桿直徑與工作缸直徑比值，=0.4~0.5，取=0.4。代入公式（4-1）計(jì)算得工作缸直徑D為：減振器的工作缸直徑D有20mm，30mm，40mm，45mm，50mm，65mm，等幾種。選取時按照標(biāo)準(zhǔn)選用，按下表選擇。表4-1工作缸直徑D基長L貯油直徑吊環(huán)直徑φ吊環(huán)直徑寬度B活塞行程S30110（120）44（47）2924230、240、250、260、270、28040140（150）543932120、130、140、150、270、28050170（180）70（75）4740120、130、140、150、160、170、180652102106250120、130、140、150、160、170、180、190所以選擇工作缸直徑D=30mm的減振器，對照上表選擇相關(guān)參數(shù)：考慮到需要減少導(dǎo)向套上的橫向力以及整個懸架的布置空間規(guī)定，選取活塞行程S=240mm，基長L=110mm，則：（最小行程）（最大行程）取貯油缸直徑=44mm，壁厚取2mm。4.3橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì)4.3.1橫向穩(wěn)定桿的作用橫向穩(wěn)定桿是一根擁有一定剛度的扭桿彈簧，它和左右懸掛的下托臂或減震器滑柱相連。當(dāng)左右懸掛都處在顛簸路面時，兩邊的懸掛同時上下運(yùn)動，穩(wěn)定桿不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)彎時，由于外側(cè)懸掛承受的力量較大，車身發(fā)生一定得側(cè)傾。此時外側(cè)懸掛收縮，內(nèi)側(cè)懸掛舒張，那么橫向穩(wěn)定桿就會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定的彈力，阻止車輛側(cè)傾。從而提高車輛行駛穩(wěn)定性。4.3.2橫向穩(wěn)定桿參數(shù)的選擇橫向穩(wěn)定桿的重要參數(shù)由懸架的空間布置尺寸來定，具體尺寸如下：桿的直徑d=20mm，桿長L=1200mm，圓角半徑R=26mm。圖4-5橫向穩(wěn)定桿第五章麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)5.1.1麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由如圖5-1所示方式得出。從懸架與車身的固定連接點(diǎn)E作活塞桿運(yùn)動方向的垂直線并將下橫臂線延長。兩條線的交點(diǎn)即為極點(diǎn)P。將P點(diǎn)與車輪接地點(diǎn)N的連線交在汽車軸線上，交點(diǎn)W即為側(cè)傾中心。圖5-1麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的擬定各數(shù)據(jù)為：，，，，d=300mm，麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的高度為（5-1）式中代入公式（5-1）得前懸架的側(cè)傾中心高度受到允許的輪距變化限制，并且?guī)缀醪灰苍S超過150mm。此外，在前輪前驅(qū)的汽車上，由于前橋軸荷大，且為驅(qū)動橋，故因盡也許使前輪輪荷變化小。因此，在獨(dú)立懸架中，側(cè)傾中心高度為：前懸0～120mm，后懸80～150mm。本次設(shè)計(jì)的前懸側(cè)傾中心高度為66mm，因而設(shè)計(jì)符合規(guī)定。5.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析圖5-2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力圖分析麥佛遜式獨(dú)立懸架受力簡圖（圖5-2）：作用在導(dǎo)向套上的橫向力得：式中,F1前輪上的靜載荷F1'減去前軸簧下質(zhì)量的1/2。橫向力越大，則作用在導(dǎo)向套上的摩擦力越大（為摩擦因數(shù)），這對汽車平順性有不良影響。為了減小摩擦力，在導(dǎo)向套和活塞表面應(yīng)用了減摩材料和特殊工藝。由上式可知，為了減小，規(guī)定尺寸c+b越大越好，或者減小尺寸a。增大c+b使懸架占用空間增長，在布置上有困難；若采用增長減振器軸線傾斜度的方法，可達(dá)成減小a的目的，但也存在布置困難的問題。為此，在保持減振器軸線不變的條件下，常將圖中的G點(diǎn)外伸至車輪內(nèi)部，既可以達(dá)成縮短尺寸a的目的，又可以獲得小、較小的甚至是負(fù)的主銷偏移距，提高制動穩(wěn)定性能。移動G點(diǎn)后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。本次設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)對象車型的布置空間前提下通過外伸G點(diǎn)至車輪內(nèi)部達(dá)成減少橫向力的效果。5.3下橫臂軸線布置方式的選擇麥弗遜式獨(dú)立懸架的下橫臂軸線與主銷后傾角的匹配，影響汽車的縱傾穩(wěn)定性。如圖5-3所示。其中O點(diǎn)為汽車縱向平面內(nèi)懸架相對于車身跳動的運(yùn)動瞬心。當(dāng)下橫臂的抗俯角-β′等于靜平衡位置的主銷后傾角γ時，下橫臂軸線正好與主銷軸線垂直，運(yùn)動瞬心交于無窮遠(yuǎn)處，主銷軸線在懸架跳動時作平動。因此，γ值保持不變。當(dāng)-β′與γ的匹配使運(yùn)動瞬心O交于前輪后方時，在懸架壓縮行程，γ角有增大的趨勢。當(dāng)-β′與γ的匹配使運(yùn)動瞬心O交于前輪前方時，在懸架壓縮行程，γ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γ有增長的趨勢。因此，在設(shè)計(jì)麥弗遜式獨(dú)立懸架時，應(yīng)當(dāng)選擇參數(shù)β′能使運(yùn)動瞬心O交于前輪后方。圖5-3γ角變化示意圖本次設(shè)計(jì)的麥佛遜式獨(dú)立懸架下橫臂軸線布置方式如下：圖5-4麥佛遜式獨(dú)立懸架下橫臂軸線布置圖5.4下橫擺臂重要參數(shù)下圖為某乘用車采用的麥弗遜式前懸架的實(shí)測參數(shù)為輸入數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果。圖中的幾組曲線是下橫臂L取不同值時的懸架運(yùn)動特性。由圖可以看出，下橫臂越長，By曲線越平緩，即車輪跳動時輪距變化越小，有助于提高輪胎壽命。主銷內(nèi)傾角β、車輪外傾角α和主銷后傾角γ曲線的變化規(guī)律也都與yB類似，說明擺臂越長，前輪定位角度的變化越小，將有助于提高汽車的操縱穩(wěn)定性。具體設(shè)計(jì)時，在滿足布置規(guī)定的前提下，應(yīng)盡量加長橫臂長度。圖5-5麥弗遜式獨(dú)立懸架運(yùn)動特性本次設(shè)計(jì)的下橫臂長度參數(shù)如下圖所示：圖5-6下橫臂

第六章論文總結(jié)本次設(shè)計(jì)重要內(nèi)容有：（1）汽車的操縱穩(wěn)定性在汽車性能中的重要地位及研究歷史、現(xiàn)狀。（2）CATIA軟件的建模仿真。（3）依據(jù)本文選用的樣車比亞迪ET，通過度析計(jì)算，設(shè)計(jì)一款既能滿足汽車特殊轉(zhuǎn)向又能滿足汽車穩(wěn)定性及操縱性的麥佛遜式獨(dú)立懸架。（4）運(yùn)用CATIA對懸架進(jìn)行部分的3D建模與干涉分析。本文的研究工作取得了一定的成果，初步達(dá)成課題研究目的。課題研究建立了大量的數(shù)據(jù)、較為可靠的模型，為此后的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。然而，對比汽車生產(chǎn)商在汽車獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)上，無論是車輛模型還是操縱性都尚有一定距離，因此為更好地提高整車的操縱穩(wěn)定性，下一步的研究重點(diǎn)應(yīng)專注在以下幾個方面：(1)對整車的操縱平順性進(jìn)行進(jìn)一步的分析與優(yōu)化，運(yùn)用如ADMAS仿真軟件進(jìn)行相關(guān)的仿真，根據(jù)國標(biāo)中關(guān)于汽車操縱穩(wěn)定性指標(biāo)限值與評價(jià)方法進(jìn)行各實(shí)驗(yàn)的計(jì)算評分，得出量化評價(jià)，使整車操縱穩(wěn)定性評價(jià)結(jié)果更為客觀標(biāo)準(zhǔn)。(2)對懸架的關(guān)鍵零部件進(jìn)行更具體的應(yīng)力分析及優(yōu)化，如應(yīng)力分析，有限元分析及干涉分析等，進(jìn)一步優(yōu)化懸架的重要零部件，從而提高整車的平順性。致謝四年福建工程學(xué)院的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。這四年是我人生中的一段重要路程，我的師長、我的老師、我的同學(xué)給予我的關(guān)心和幫助，使我終身收益，我真心地感謝他們。在論文即將完畢之際，我要感謝我的導(dǎo)師葉盛老師，他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，視野廣闊，為我營造了一種良好的學(xué)術(shù)氛圍，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,經(jīng)常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”，正是由于您在百忙之中多次審閱全文，對細(xì)節(jié)進(jìn)行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯并且寶貴的意見，本文才得以成型。尚有我的同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我真摯謝意！同時也感謝學(xué)校為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境，感謝所有老師四年來對我的栽培和教育，最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。由于本人的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有局限性之處，懇請各位老師和學(xué)友批評和指正！參考文獻(xiàn)[1]王望予主編．汽車設(shè)計(jì)．第４版．機(jī)械工業(yè)出版社．2023