《(畢業(yè)設(shè)計(jì))比亞迪F3轎車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《(畢業(yè)設(shè)計(jì))比亞迪F3轎車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書（55頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 摘 要 隨著汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)汽車的行駛平順性，操縱穩(wěn)定性以及乘坐舒適性和安全性的要求越來越高。汽車行駛平順性反映了人們的乘坐舒適性，而舒適性則與懸架密切相關(guān)。因此，懸架系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)具有很大的實(shí)際意義。 本次設(shè)計(jì)主要研究的是比亞迪F3轎車的前、后懸架系統(tǒng)的硬件選擇設(shè)計(jì)，計(jì)算出懸架的剛度、靜撓度和動(dòng)撓度及選擇出彈簧的各部分尺寸，并且通過阻尼系數(shù)和最大卸荷力確定了減振器的主要尺寸，最后進(jìn)行了橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì)以及汽車平順性能的分析。本設(shè)計(jì)在轎車前后懸架的選型中均采用獨(dú)立懸架。其中前懸架采用當(dāng)前家庭轎車前懸流行的麥弗遜懸架。前、后懸架的減振器均采

2、用雙向作用式筒式減，后懸則采用半拖曳臂式獨(dú)立懸架振器。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，有效的提高了乘座的舒適性和駕駛穩(wěn)定性。采用CAXA軟件分別繪制前后懸架的裝配圖和部分主要零件圖。 關(guān)鍵詞：懸架；平順性；彈性元件；阻尼器； Abstract With the development of the automobile industry of motor vehicles on ride

3、comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance. The main design of the study is BYD F3 car front and rear the suspension

4、system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal stabilizer. The design of the car before and after the suspension

5、are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. Th

6、e design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans. Key words: suspension; ride comfort; elastic element;buffer; 目 錄 摘 要 I Abstract II

7、 目 錄 III 第1章 緒 論 1 1.1懸架系統(tǒng)概述 1 1.2懸架的構(gòu)成和類型 3 1.2.1構(gòu)成 3 1.2.2類型 3 1.3課題研究的目的及意義 4 第2章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇 5 2.1懸架的結(jié)構(gòu)形式 5 2.2非獨(dú)立懸架 5 2.3獨(dú)立懸架 6 2.4 前后懸架方案的選擇 7 2.5主要元件 8 2.5.1彈性元件 8 2.5.2減振器 9 2.6輔助元件 9 2.6.1橫向穩(wěn)定器 9 2.6.2緩沖塊 10 第3章 技術(shù)參數(shù)確定與計(jì)算 11 3.1懸架性能參數(shù)的選擇 11 3.2懸架的自振頻率 11 3.3側(cè)傾角剛度 12

8、 3.4懸架的動(dòng)、靜撓度選擇 12 第4章 彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 4.1前懸架彈簧 14 4.2后懸架彈簧 15 第5章 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 5.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 17 5.2麥弗遜獨(dú)立懸架示意圖 17 5.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析 18 5.4橫臂軸線布置方式 20 5.5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 20 5.5.1 側(cè)傾中心 20 第6章減振器設(shè)計(jì) 22 6.1減振器的概述 22 6.2減振器的分類 22 6.3減振器參數(shù)選取 23 6.4減振器阻尼系數(shù) 23 6.5最大卸荷力 24 6.6筒式減振器主要尺寸 24 6.6.1筒式減振器工作直徑 24 6

9、.6.2油筒直徑 25 第7章橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì) 26 第8章 平順性分析 27 8.1平順性概念 27 8.2汽車的等效振動(dòng)分析 27 8.3車身加速度的幅頻特性 28 8.4相對(duì)動(dòng)載的幅頻特性 29 8.5懸架動(dòng)撓度的幅頻特性 31 8.5影響平順性的因數(shù) 32 8.5.1結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平順性的影響 32 8.5.2使用因素對(duì)平順性的影響 33 第9章 總結(jié) 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 36 附錄Ⅰ 37 Suspension Principle Of Work 37 附錄Ⅱ 48 IV 第1章 緒 論 1.1懸架系統(tǒng)概述 自十九世紀(jì)末期出現(xiàn)第

10、一輛汽車以來，汽車工業(yè)經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展過程。由于汽車設(shè)計(jì)在社會(huì)需求的不斷增長(zhǎng)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下其運(yùn)輸生產(chǎn)率和各項(xiàng)性能都有很大的提高。因此，現(xiàn)代汽車已成為世界各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活中不可缺少的一種運(yùn)輸工具。汽車工業(yè)的規(guī)模和其產(chǎn)品的品質(zhì)也成為衡量一個(gè)國(guó)家技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。 近年來,舒適性問題對(duì)于汽車企業(yè)的要求逐年提高,影響舒適性的主要因素有操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性對(duì)于這些因素,起著主要作用. 作為懸架的基本性能,首先是為了保護(hù)車輛、乘員、貨物等,防止由于路面的凸凹不平而引起的振動(dòng)和噪聲。其次,為了把車輪和路面間產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力、橫向力等的前后、左右載荷有效地傳遞給車體,用最佳的

11、狀態(tài)使輪胎與路面接地,達(dá)到理想的汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 并且現(xiàn)代汽車懸架是重要總成之一，它把懸架（或車身）與車軸（或輪胎）彈性的連接在一起。其作用為：保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)(車架或承載式車身)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷遞載荷、緩和沖擊、衰減振動(dòng)以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。 懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架(或車身)之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車的行駛平順性。保證車輪在路面不平和載荷變化有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車的操作穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。為此，必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性

12、元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠其變形來吸收能量，達(dá)到緩沖的目的。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量(即簧載質(zhì)量)、非懸掛質(zhì)量(即非簧載質(zhì)量)和彈簧（彈性元件)組成的振動(dòng)系統(tǒng)，承受來自不平路面、空氣動(dòng)力及傳動(dòng)系、發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)。為了迅速衰減不必要的振動(dòng)，懸架中還必須包括阻尼元件，即減振器。此外．懸架中確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對(duì)于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定了車輪跳動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡和車輪定位參數(shù)的變化，以及汽車前后側(cè)傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。在有些懸架中還有緩沖

13、塊和橫向穩(wěn)定桿。 盡管一百多年來汽車懸架從結(jié)構(gòu)型式到作用原理一直在不斷地演進(jìn)，但從結(jié)構(gòu)功能而言，它都是由彈性元件、減振裝置和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。在有些情況下，某一零部件兼起兩種或三種作用，比如鋼板彈簧兼起彈性元件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，麥克弗遜懸梁(McPherson strut suspension，或稱滑枝擺臂式獨(dú)立懸架)中的減振器枝兼起減振器及部分導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，有些主動(dòng)懸架中的作動(dòng)器則具有彈性元件、減振器和部分導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能。 懸架是汽車幾大系統(tǒng)當(dāng)中主要總成之一，懸架的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車的使用性能的好壞，并且汽車懸架和懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量構(gòu)成了一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。 該振動(dòng)系統(tǒng)的特性很

14、大程度上決定了汽車的行駛平順性，并進(jìn)一步影響到汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性。該振動(dòng)系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動(dòng)載，并進(jìn)而影響到這些零件的使用壽命。此外，懸架對(duì)整車操縱穩(wěn)定性、抗縱傾能力也起著決定性的作用。因而在設(shè)計(jì)懸架時(shí)必須考慮以下幾個(gè)方面的要求： (1)通過合理設(shè)計(jì)懸架的彈性特性及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，即具有較低的振動(dòng)頻率、較小的振動(dòng)加速度值和合適的減振性能，并能避免在懸架的壓縮或伸張行程極限點(diǎn)發(fā)生硬沖擊，同時(shí)還要保證輪胎具有足夠的接地能力； (2)合理設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩的可靠傳遞，保證車輪跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變

15、化不會(huì)過大，并且能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性的要求； (3)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)十涉，否則可能引發(fā)轉(zhuǎn)向輪擺振； (4)側(cè)擺中心及縱傾中心位置恰當(dāng)，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)具有抗側(cè)傾能力，汽車制動(dòng)和加速時(shí)能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動(dòng)和加速時(shí)的車身縱傾(即所謂“點(diǎn)頭”和“后仰”)； (5)結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。 (6)在保證零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。 為了滿足汽車具有良好的行使平順性，要求由簧上質(zhì)量與彈性元件組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)適應(yīng)于合適的頻段，并盡可能的低。前后懸架的固有頻率的匹配應(yīng)合理，對(duì)轎車，要求前懸架的固有頻率略低于

16、后懸架的固有頻率，還要求盡量避免懸架撞擊懸架。在簧上質(zhì)量變化的情況下，車身的高度變化要小，因此，要用非線性彈性特性的懸架。 汽車在不平的路面上行使時(shí)，由于懸架的彈性作用，使汽車產(chǎn)生垂直振動(dòng)，為了迅速衰減這種振動(dòng)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，并使之具有合理的阻尼。 利用減振器的阻尼作用，使汽車的振動(dòng)幅度連續(xù)減小，直至振動(dòng)停止。 要正確的選擇懸架的方案參數(shù)，在車輪上下跳動(dòng)時(shí)，使主銷的定位參數(shù)變化車架、車輪運(yùn)動(dòng)與到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要協(xié)調(diào)，避免前輪擺振；汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，應(yīng)使之具有不足轉(zhuǎn)向特性。獨(dú)立懸架導(dǎo)向桿系數(shù)鉸接處多用橡膠的襯套，能隔絕車輪來自不平路面上的沖擊向車身的傳遞。

17、 1.2懸架的構(gòu)成和類型 1.2.1構(gòu)成 （1）彈性元件 具有傳遞垂直力和緩和沖擊的作用。常見的彈性元件有：鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧、橡膠彈簧。 （2）阻尼元件 具有衰減振動(dòng)的作用。常見的阻尼元件有：筒式液力減振器、搖臂式液力減振器、充氣式減震器、阻尼可調(diào)式減振器等。 （3）導(dǎo)向裝置 其作用是傳遞除垂直力外的其它力和全部力矩、保證車輪按最佳軌跡相對(duì)于車身運(yùn)動(dòng)。常見的導(dǎo)向裝置有：斜置單臂式、單橫臂式、雙橫臂式、雙縱臂式、燭式、麥弗遜式等。 1.2.2類型 （1）非獨(dú)立懸架 其特點(diǎn)是左右車輪由一整體式車橋相聯(lián)接，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、

18、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn)，但其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差。 （2）獨(dú)立懸架 每個(gè)車輪單獨(dú)通過一套懸掛安裝于車身或者車橋上，車橋采用斷開式，中間一段固定于車架或者車身上；此種懸掛兩邊車輪受沖擊時(shí)互不影響，而且由于非懸掛質(zhì)量較輕；緩沖與減震能力很強(qiáng)，乘坐舒適。各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于非獨(dú)立式懸掛，但該懸掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還會(huì)使驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系變得復(fù)雜起來。 1.3課題研究的目的及意義 隨著人們對(duì)汽車舒適性的要求逐漸提高，懸架的設(shè)計(jì)和改進(jìn)變得越來越重要。懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和扭矩，比如支撐力、制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力等，并且緩沖由不平路面

19、傳給車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，保證乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動(dòng)載荷。故進(jìn)行比亞迪F3懸架設(shè)計(jì)可使汽車具有良好的平順性和可靠性。 第2章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇 2.1懸架的結(jié)構(gòu)形式 為適應(yīng)不同車型和不同類型車橋的需要，懸架有不同的結(jié)構(gòu)型式，總體可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。而獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)又可分為橫臂式、縱臂式、燭式、麥弗遜式、連桿式、半拖曳臂式等多種形式。 2.2非獨(dú)立懸架 非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸掛系統(tǒng)懸

20、掛在車架或車身的下面。 非獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好； (2)工作可靠，使用壽命長(zhǎng)； (3)車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距、前束不變，因而輪胎磨損?。? (4)轉(zhuǎn)向時(shí)，車身例傾后車輪的外傾角不變，傳遞側(cè)向力的能力不降低； (5)側(cè)傾中心位置較高，有利于減小轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角。 非獨(dú)立懸架的缺點(diǎn)是： (1)由于車橋與車輪一起跳動(dòng)，因而需要較大的空間，影響發(fā)動(dòng)機(jī)或行李箱的布置。用于轎車或載貨汽車的前懸架時(shí)，一般需要拾高發(fā)動(dòng)機(jī)或是將車橋(軸)做成中間下凹的形狀以利發(fā)動(dòng)機(jī)布置，

21、這將增加制造成本；用于轎車后懸架時(shí)，會(huì)導(dǎo)致行李箱容積減小，備胎的布置也不方便； (2)用于驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，會(huì)使得非懸掛質(zhì)量較大，不利于汽車的行駛乎順性及輪胎的接地性能； (3)當(dāng)兩側(cè)車輪跳動(dòng)高度不一致時(shí)(例如左右車輪駛過的凸起高度不同)，整根車橋會(huì)傾斜，使左右車輪直接相互影響； (4)在不平路面直線行駛時(shí)，由于左右車輪跳動(dòng)不一致而導(dǎo)致的軸轉(zhuǎn)向會(huì)降低直線行駛的穩(wěn)定性； 然而由于非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)以及可使用多種類型的彈性元件等優(yōu)點(diǎn)，非獨(dú)立懸架廣泛應(yīng)用于載貨汽車以及大客車的前、后懸架。一些全輪驅(qū)動(dòng)的多用途車(MPV,multiple purpose vehicle)也采用非獨(dú)立懸架

22、作為其前、后懸架。隨著彈性元件、減振器及其他結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，非獨(dú)立懸架的性能也日益得到改善，在一些大批量生產(chǎn)的高級(jí)轎車和運(yùn)動(dòng)型轎車中，仍采用非獨(dú)立懸梁用于其后懸架。對(duì)于前置前驅(qū)動(dòng)汽車尤其是輕型載貨汽車而言，由于后橋沒有笨重的主減速器與差速器，其非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架的非懸掛質(zhì)量相差不太大，因而非獨(dú)立后懸架具有很好的應(yīng)用前景。 2.3獨(dú)立懸架 現(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨(dú)立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)可分有橫臂式、縱臂式、燭式、麥弗遜式、連桿式、半拖曳臂式等多種形式。 雙橫臂式獨(dú)立懸架按上下橫臂是否等長(zhǎng)，又分為等長(zhǎng)雙橫臂式和不等長(zhǎng)雙橫臂式兩種懸架。等長(zhǎng)雙橫臂式

23、懸架在車輪上下跳動(dòng)時(shí)，能保持主銷傾角不變，但輪距變化大(與單橫臂式相類似)，造成輪胎磨損嚴(yán)重，現(xiàn)已很少用。對(duì)于不等長(zhǎng)雙橫臂式懸架，需要適當(dāng)選擇、優(yōu)化上下橫臂的長(zhǎng)度，以及合理的布置、才可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的限定范圍內(nèi)，從而能保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。多連桿懸架能使車輪繞著汽車縱軸線成一定角度的軸線擺動(dòng)，是橫臂式和縱臂式懸架的折中方案，適當(dāng)選擇橫臂軸線和汽車縱軸線所成的夾角，它雖能夠較好的消除對(duì)地外傾角的變化，即使車身晃動(dòng)時(shí)，也能讓車輪胎保持垂直，這在目前低扁平比的趨勢(shì)中，是非常重要的特性；同樣它對(duì)輪跳時(shí)車輪前束和輪距的變化有較好的抑制作用；能較好的消除轉(zhuǎn)彎時(shí)重心升高、對(duì)地外

24、傾角減少引起的頂起現(xiàn)象；還能提高懸架系統(tǒng)的剛性，使其不易受橫向力影響而產(chǎn)生幾何變化。然而由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜造成它占用的空間較大，另外對(duì)于連桿的材質(zhì)要求也較高，零件較多，組裝復(fù)雜也就導(dǎo)致了多連桿的制造成本較高，故多連桿懸架只是在高檔轎車中越來越多的使用。 麥弗遜式獨(dú)立懸掛通常在轎車前懸上應(yīng)用最廣泛，麥弗遜式獨(dú)立懸架有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、舒適性尚可的優(yōu)點(diǎn)且其主銷位置和前輪定位角隨車輪的上下跳動(dòng)而變化，且前輪定位變化小，擁有良好的行 圖2-1—麥弗遜式獨(dú)立懸架 駛穩(wěn)定性。在麥弗遜式獨(dú)立懸架中，支柱式減震器除具備減震效果外，還要擔(dān)負(fù)起支撐車身的作用，所以它的結(jié)構(gòu)必須緊湊且剛度足夠，并且套上螺

25、旋彈簧后還要能減震，而彈簧與減震器一起，構(gòu)成了一個(gè)可以上下運(yùn)動(dòng)的滑柱，節(jié)省汽車前部空間，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)布置。與雙橫臂獨(dú)立懸架相比麥弗遜式懸架的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，車輪跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)變化小，有良好的操縱穩(wěn)定性，加上由于取消了上橫臂的緣故，給發(fā)動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置帶來方便，麥弗遜式獨(dú)立懸架簡(jiǎn)圖如圖2-1所示。 半拖曳臂式懸架是專為后輪而設(shè)計(jì)的懸架結(jié)構(gòu)，它的構(gòu)成非常簡(jiǎn)單——以上下擺動(dòng)式拖臂實(shí)現(xiàn)車輪與車身或車架的硬性連接，并且通過橫梁或支架連接兩車輪，然后以液壓減震器和螺旋彈簧充當(dāng)軟性連接，起到吸震和支撐車身的作用。半拖曳臂式懸掛本身具有非獨(dú)立懸掛的存在的缺點(diǎn)但同時(shí)也兼有獨(dú)立懸掛的優(yōu)點(diǎn)， 半拖曳臂

26、式懸掛的最大優(yōu)點(diǎn)是左右兩輪的空間較大， 而且車身的外傾角沒有變化， 避震器不發(fā)生彎曲 應(yīng)力，所以摩擦小，并且與多連桿獨(dú)立懸架相比有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)，故半拖曳臂式獨(dú)立懸架更適合作為中級(jí)轎車后懸架。半拖曳臂是獨(dú)立懸架簡(jiǎn)圖如圖2-2所示。 圖2-2—半拖曳臂式獨(dú)立懸架 2.4 前后懸架方案的選擇 目前轎車的前后懸架采用的方案有：前輪和后輪均采用獨(dú)立懸架；前輪用獨(dú)立懸架，后輪用非獨(dú)立懸架。本設(shè)計(jì)要求是前后均是獨(dú)立懸架，因?yàn)楠?dú)立懸架具有如下優(yōu)點(diǎn)：非簧下質(zhì)量小，懸架所受到并傳給車身的沖擊載荷小，有利于提高汽車的行駛平順性及輪胎的接地性能；懸架占用的空間小，便于發(fā)動(dòng)機(jī)布

27、置，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置，從而降低汽車質(zhì)心位置，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性；左右車輪各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，互不影響，可減小車身的傾斜和振動(dòng)，同時(shí)在起伏的路面上能獲得良好的地面附著力。 非獨(dú)立懸架的缺點(diǎn)是在不平路面上行駛時(shí)，左、右車輪相互影響，會(huì)降低直線行駛的穩(wěn)定性；由于車橋與車輪一起跳動(dòng)，因而需要較大的空間，影響發(fā)動(dòng)機(jī)或行李箱的布置。 根據(jù)有關(guān)資料，麥

28、 弗遜式是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)是主銷位置和前輪定位角隨車輪的上下跳動(dòng)而變化，構(gòu)造簡(jiǎn)單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。麥弗遜懸架由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越的緣故，被行家譽(yù)為經(jīng)典的設(shè)計(jì)。故該設(shè)計(jì)前懸架為:目前較為流行的麥弗遜式懸架.結(jié)構(gòu)如上述圖2-3所示。 半拖曳臂式是專為后輪設(shè)計(jì)的懸吊系，以支臂結(jié)合車軸前方的車身部主軸與車軸，其中車身部主軸的旋轉(zhuǎn)軸垂直于車身中心線者，亦 圖2-3—麥弗遜獨(dú)立懸架 即直向后方，稱

29、為半拖曳臂式，使用這類系統(tǒng)的車，像PEUGEOT車系、CITROEN車系、OPEL車系等，而半拖曳臂式之?dāng)[動(dòng)臂系傾斜于車身中心線即斜向后方。拖曳臂式懸吊的結(jié)構(gòu)為車身部的主軸直接結(jié)合于車身，然后將主軸結(jié)合于懸吊系統(tǒng)，再將此構(gòu)件安裝于車身，彈簧與避震器通常是分開安裝或是構(gòu)成一體，直立安裝于車軸附近。懸吊系統(tǒng)本身的運(yùn)動(dòng)，支臂以垂直車身中心線的軸，亦即平行于車軸的軸為中心進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，車軸不傾斜于車身，在任一上下運(yùn)動(dòng)位置，車軸平行于車身，對(duì)車身外傾角變化為零。其最大的優(yōu)點(diǎn)乃在于左右兩輪的空間較大，而且車身的外傾角沒有變化，避震器不發(fā)生彎曲應(yīng)力，所以摩擦小，當(dāng)其剎車時(shí)除了車頭較重會(huì)往下沉外，拖曳臂懸吊的后輪

30、也會(huì)往下沉平衡車身。 2.5主要元件 2.5.1彈性元件 懸架彈性元件有鋼板彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧等幾種。鋼板彈簧優(yōu)點(diǎn)是不僅能承受作用在不同方向的力(垂直、側(cè)向、和縱向)，而且還能承受原地起步和制動(dòng)時(shí)的扭矩。但是其也有許多缺點(diǎn)：弧高和片間摩擦力隨時(shí)間變化；由于磨損以及由此出現(xiàn)的應(yīng)力集中使其壽命降低，這樣使得其在貨車或客車的非獨(dú)立懸架中使用較多。扭桿彈簧在汽車上可以縱置、橫置或介于上述兩者之間。因?yàn)榕U彈簧單位質(zhì)量?jī)?chǔ)能量比鋼板彈簧大許多，所以扭桿彈簧質(zhì)量?。ɑ上沦|(zhì)量得以減少），目前在總長(zhǎng)較短的客車和總質(zhì)量較小的貨車上得到比較廣泛的應(yīng)用。除此之外，空氣彈簧的單位質(zhì)量?jī)?chǔ)能比較大，所

31、以空氣彈簧本身的質(zhì)量比較輕，因而簧下質(zhì)量小。又因?yàn)闅饽覂?nèi)空氣介質(zhì)的內(nèi)摩擦小，工作是幾乎沒有噪聲，對(duì)高頻振動(dòng)的吸收和隔聲性能均良好。 除此之外，空氣彈簧的壽命是鋼板彈簧的2-3倍。但采用空氣懸架是，必須設(shè)置能傳遞垂直力的其他各種力和力矩的桿系，因此懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜；空氣懸架對(duì)蜜密封要求嚴(yán)格，不得漏氣。除此之外，懸架復(fù)雜、成本較高等缺點(diǎn)。 螺旋彈簧廣泛地應(yīng)用于獨(dú)立懸架，特別是前輪獨(dú)立懸架中。然而在有些轎車的后輪非獨(dú)立懸架中，其彈性元件也采用螺旋彈簧。螺旋彈簧與鋼板彈簧相比較有以下優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需潤(rùn)滑，不忌泥污；安置它所需的縱向空間不大；彈簧本身質(zhì)量小，且較空氣彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便等優(yōu)勢(shì)，故綜合以上彈性

32、元件的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)方案的懸架均用螺旋彈簧作為彈性元件。 2.5.2減振器 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能比較大的工作壓力下工作，單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被淘汰。筒式減振器工作壓力雖然較小，單因?yàn)楣ぷ餍阅芊€(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。雙筒式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(zhǎng)度短等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車上得到越來越多的應(yīng)用。該方案采用雙筒式充氣液力減振器。 2.6輔助元件 2.6.1橫向穩(wěn)定器 通過減小懸架的垂直剛度c，能減低車身的振動(dòng)固有頻率n，達(dá)到改善汽車平

33、順性的目的。但因?yàn)閼壹艿膫?cè)傾角剛度cφ和垂直剛度的之間c的正比的關(guān)系，所以減小垂直剛度c的同時(shí)使側(cè)傾角剛度減小，并使側(cè)傾角增加，結(jié)果車廂中的成員會(huì)感到不舒服和降低了行車的安全感。解決這一矛盾的主要方法就是在汽車上安裝橫向穩(wěn)定器。有了橫向穩(wěn)定器，就可以做到在不增大懸架垂直剛度的前提下，增大懸架的側(cè)傾角剛度。 汽車轉(zhuǎn)彎是產(chǎn)生側(cè)傾力矩，使內(nèi)外側(cè)車輪的負(fù)荷發(fā)生轉(zhuǎn)移且影響車輪側(cè)偏角剛度和車輪側(cè)偏角的變化。前后軸車輪負(fù)荷的轉(zhuǎn)移大小，主要取決于前后懸架的側(cè)傾角剛度值。當(dāng)前后懸架側(cè)傾角剛度值大于后懸架的側(cè)傾角剛度值時(shí)，前軸的負(fù)荷大于后軸車輪的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，并使前輪側(cè)傾角大于后輪的側(cè)傾角，以保證汽車具有不足轉(zhuǎn)向特

34、性。在汽車懸架上設(shè)計(jì)橫向穩(wěn)定器，能增大前懸架的側(cè)傾角剛度。故該設(shè)計(jì)方案的前懸架選擇加橫向穩(wěn)定器，而后懸不加橫向穩(wěn)定器。 2.6.2緩沖塊 緩沖塊通常由橡膠制造。通過硫化將橡膠與鋼板連為一體，再焊接在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定在車身上，起到限制懸架最大行程的作用。 有些汽車裝用的多孔聚氨脂做成。它兼由輔助彈性元件的作用。多孔聚氨脂是一種很高強(qiáng)度的和耐磨性能的復(fù)合材料。這種材料起泡時(shí)形成了致密的耐磨外層，它保護(hù)內(nèi)部的發(fā)泡不受損失。由于在材料中有封閉的氣泡，在載荷下壓縮，但其外輪廓尺寸變化卻不大，這點(diǎn)與橡膠不同。所以在設(shè)計(jì)中，我選擇了多孔聚氨脂制成的

35、緩沖塊。 第3章 技術(shù)參數(shù)確定與計(jì)算 3.1懸架性能參數(shù)的選擇 懸架設(shè)計(jì)可以大致分為結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)選擇和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，有時(shí)還要反復(fù)交叉進(jìn)行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。 3.2懸架的自振頻率 懸架設(shè)計(jì)的主要目的之一是確保汽車有良好的行駛平順性。汽車行駛時(shí)振動(dòng)越劇烈，則平順性越差。由于個(gè)體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)干差萬(wàn)別，人們提出了各種各樣的平順性評(píng)價(jià)標(biāo)難。 n——懸架的頻率； M——簧載質(zhì)量； K——懸架剛度；

36、 懸架頻率 n 隨簧載質(zhì)量的變化而變化，人體最舒適的頻率范圍為1.6Hz，如果要將汽車行駛過程中的頻率保持在1～1.6Hz內(nèi)。 依據(jù)ISO2631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》，轎車的自振頻率范圍為0.7-1.6Hz，對(duì)于簧載質(zhì)量大的車型取偏小的方向，（大致為1Hz或更低）本設(shè)計(jì)選取的范圍是0.7-1.6Hz。取n1 =1.2 Hz; 懸架n1/n2=0.9 所以n2=1.3Hz; 懸架的剛度K a+b=1.25+1.35=2.6m 前：=1.25/2.6=0.48 后：=1.35/2.6=0.52 m1=16500.52=856.7kg m2=16500.48=793.3

37、kg ms1=856.7-55=801.7kg ms2=793.3-65=728.3kg 依據(jù)懸架剛度公式可得：=（K/m） ——懸架的角速度，=2πn K——懸架剛度 m——簧上質(zhì)量 即K=2m 3.3側(cè)傾角剛度 隨著汽車車速的不斷提高，所設(shè)計(jì)的懸架不僅應(yīng)該保持良好的行使穩(wěn)定性，還應(yīng)保證良好的操縱穩(wěn)定性。在懸架的性能參數(shù)中，以前后懸架的側(cè)傾角剛度的分配以及側(cè)傾中心高度值對(duì)操縱穩(wěn)定性有較大的影響。所以選擇懸架的主要參數(shù)時(shí)要加以考慮。 在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，為了使車身的側(cè)傾角不超過規(guī)定值（按規(guī)定總體設(shè)計(jì)要求，當(dāng)側(cè)向慣性力不超過車重的1/4時(shí)，車身的側(cè)傾角不大于6度～7度）。懸架應(yīng)該

38、有足夠的的側(cè)傾角剛度。所謂的側(cè)傾角剛度的側(cè)傾力矩。側(cè)傾角剛度不足會(huì)使汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)由于側(cè)傾過大使乘客有不穩(wěn)的感覺。側(cè)傾角過大，有會(huì)減輕駕駛員的路感，防害他正確的掌握車速。所以，對(duì)側(cè)傾角剛度要選擇適當(dāng)。 從〈〈汽車?yán)碚摗怠抵兄?，為了保證良好的操縱穩(wěn)定性，希望汽車有一些不足的轉(zhuǎn)向，而不希望有過多的轉(zhuǎn)向。而懸架的側(cè)傾角剛度會(huì)影響到車輪的側(cè)傾角，前后懸架的側(cè)傾角剛度值的不同匹配就會(huì)改變前后車輪的側(cè)傾角的比值，從而改變轉(zhuǎn)向特性。則前后懸架的單個(gè)彈簧的側(cè)傾角剛度值為： n=/4*2)*ms/2=(1.2*6.28)*801.7/2=22765N/m 。 n/4*2)*ms/2=(1.3*6.28)*72

39、8.3/2=24271N/m 。 3.4懸架的動(dòng)、靜撓度選擇 懸架的靜撓度f(wàn)c是汽車滿載靜止時(shí)懸架的載荷Fw與此時(shí)的懸架的剛度之比，即fc=Fw/c。 汽車前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車的行使平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量參數(shù)分配系數(shù)ε近視等于1，于是汽車前后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。對(duì)于剛度為常數(shù)的懸架，靜撓度f(wàn)c完全由所選擇的自振頻率所決定：fc=g/（2πn）2 圖 3-1 懸架自振頻率 由上式可以知道，懸架的靜撓度f(wàn)c直接影響車身的偏振n。因此，欲保證汽車的良好的行使平順性，必須正確的選擇懸架的靜撓度。在選擇前后懸架

40、的靜撓度時(shí)，應(yīng)使之接近，并希望后懸架的靜撓度f(wàn)c2比前懸架的靜撓度f(wàn)c1小些，這有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角擺動(dòng)。理論分析證明：若汽車以較高的車速駛過單個(gè)路障，n1/n2＜1時(shí)的車身縱向角振動(dòng)要比n1/n2＞1時(shí)小， 故取值為 fc1=g/(2πnl)2=9.8/(2π*1.2)2=172.57≈173mm fc2=g/(2πn2)2=9.8/(2π*1.3)2=147.88≈148mm 轎車的靜撓度取值范圍如下：fc=100～300mm，所以我的選擇滿足條件。 懸架的動(dòng)撓度f(wàn)d是指從懸架從滿載靜平衡位置開始?jí)嚎s到結(jié)構(gòu)容許的最大變形時(shí)，車輪中心相對(duì)于車

41、架的垂直位移。要求懸架有足夠大的撓度，以防止在壞路面上行使時(shí)經(jīng)常碰到緩沖塊。對(duì)于轎車懸架的動(dòng)撓度f(wàn)d可按下列范圍選?。?fd=（0.5～0.7）fc 所以我的選取為: Fd1=0.6*173=104mm Fd2=0.6*149=89mm 動(dòng)撓度與靜撓度的總和為：fc1+fd1=173+104=277mm fc2+fd2=149+89=238mm 第4章 彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1前懸架彈簧 （1）彈簧中徑、鋼絲直徑、及結(jié)構(gòu)形式 定彈簧中徑 鋼絲直徑 結(jié)構(gòu)形式：端部并緊、不磨平、支撐圈為1圈 所選用的材

42、料為硅錳彈簧鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得 則 （2）彈簧圈數(shù) 由前知 單側(cè)螺旋彈簧所受軸向載荷為 其中m—前懸架單側(cè)簧載質(zhì)量（） —前懸架減振器安裝角（） 螺旋彈簧在下的變形為 螺旋彈簧的剛度 由 得彈簧工作圈數(shù) 取， 又彈簧總?cè)?shù)與有效圈數(shù)關(guān)系為 則彈簧總?cè)?shù) （3）彈簧完全并緊時(shí)的高度 彈簧總?cè)?shù)與有效圈數(shù)以及彈簧完全并緊時(shí)的高度間的關(guān)系如下： 則 取彈簧總高度 （4）應(yīng)力校核 所選螺旋彈簧的剪應(yīng)力為： 又 則 式中 —曲度系數(shù) —彈簧指數(shù) 4.2后懸架彈簧 （

43、1）彈簧中徑、鋼絲直徑、及結(jié)構(gòu)形式 定彈簧中徑 鋼絲直徑 結(jié)構(gòu)形式：端部并緊、不磨平、支撐圈為1圈 所選用的材料為硅錳彈簧鋼， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得 則 （2） 彈簧圈數(shù) 由前知 單側(cè)螺旋彈簧所受軸向載荷為 其中—后懸架單側(cè)簧載質(zhì)量（） —后懸架減振器安裝角（） 螺旋彈簧在下的變形為 螺旋彈簧的剛度 由 得彈簧工作圈數(shù) 取， 又彈簧總?cè)?shù)與有效圈數(shù)關(guān)系為 則彈簧總?cè)?shù) （3）彈簧完全并緊時(shí)的高度 彈簧總?cè)?shù)與有效圈數(shù)以及彈簧完全并緊時(shí)的高度間的關(guān)系如下： 則 取彈簧總高度 （4

44、）應(yīng)力校核 所選螺旋彈簧的剪應(yīng)力為： 又 則： 式中 —曲度系數(shù) —彈簧指數(shù) 第5章 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 對(duì)前輪獨(dú)立懸架機(jī)構(gòu)的要求是： 1.懸架上的載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過正負(fù)4.0mm，輪距變化會(huì)引起早期磨損。 2.載荷變化時(shí)，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。 3.轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在0.4g側(cè)向加速度下車身側(cè)傾角不大于6～7，并使車輪與車身的側(cè)傾同向，以增加不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 對(duì)后獨(dú)立懸架導(dǎo)

45、向機(jī)構(gòu)的要求是： 1.懸架的載荷無(wú)變化時(shí)，輪距無(wú)顯著變化。 2.汽車轉(zhuǎn)彎行使時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小，并使車輪與車身側(cè)傾相反，以減小過多轉(zhuǎn)向的效應(yīng)。 此外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并可靠傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。 5.2麥弗遜獨(dú)立懸架示意圖 圖5-1 麥弗遜式獨(dú)立懸架 （1）適用彈簧：螺旋彈簧； （2）主要使用車型：轎車前輪； （3）車輪上下振動(dòng)時(shí)前輪定位的變化： 1) 輪距、外傾角的變化比稍??； 2) 拉桿布置可在某種程度上進(jìn)行調(diào)整。 側(cè)擺剛度：很高、不需穩(wěn)定器； （4）操縱穩(wěn)定性： 1) 橫向剛度高； 2) 在某種程度上可由

46、調(diào)整外傾角的變化對(duì)操縱穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整。 5.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析 —作用到導(dǎo)向套上的力 —前輪上的靜載荷 減去前軸簧下質(zhì)量的 —彈簧軸向力 —彈簧和減振器的軸線相互偏移的距離 圖5-2 麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖 分析如圖5-2所示麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖可知，作用在導(dǎo)向套上的橫向力 可根據(jù)圖上的布置尺寸求得 橫向力越大，則作用在導(dǎo)向套和活塞上的摩擦力越大（為摩擦系數(shù)），這對(duì)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)用了減磨材料和特殊工藝。由上式可知，為了減小，要求尺寸越大越好，或者減小尺寸。增大使懸架占用空間增大，在布置上有困難；

47、若采用增加減振器軸線傾斜度的方法，可達(dá)到減小的目的，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，常將圖中的點(diǎn)外伸至車輪內(nèi)部，既可以達(dá)到縮短尺寸的目的，又可以獲得較小的甚至是負(fù)的主銷偏移距，提高制動(dòng)穩(wěn)定性。移動(dòng)點(diǎn)后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。 由圖5-3可知，將彈簧和減振器的軸線相互偏移距離，再考慮到彈簧軸向力的影響，則作用到導(dǎo)向套上的力將減小，即 由上式可知，增加距離，有助于減小作用到導(dǎo)向套上的橫向力。 圖5-3麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖 為了發(fā)揮彈簧減小橫向力的作用，有時(shí)還將彈簧下端布置靠近車輪，從而造成彈

48、簧軸線及減振器軸線成一角度。這就是麥弗遜式獨(dú)立懸架中，主銷軸線、滑柱軸線和彈簧軸線不共線的主要原因。 5.4橫臂軸線布置方式 麥弗遜式獨(dú)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(dāng)擺臂軸的抗前傾俯角等于靜平衡位置的主銷后傾角時(shí)，擺臂軸線正好與主銷軸線垂直，運(yùn)動(dòng)瞬心交于無(wú)窮遠(yuǎn)處，主銷軸線在懸架跳動(dòng)作平動(dòng)。因此，主銷后傾角保持不變。當(dāng)抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運(yùn)動(dòng)瞬心交于前輪后方時(shí)，在懸架壓縮行程，主銷后傾角有增大的趨勢(shì)。當(dāng)抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運(yùn)動(dòng)瞬心交于前輪前方時(shí)，在懸架壓縮行程，主銷后傾角有減小的趨勢(shì)。為了減少汽車制動(dòng)時(shí)的縱傾，一般希望在懸架壓縮行程主銷后傾角

49、有增加的趨勢(shì)。因此，在設(shè)計(jì)麥弗遜式獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)選擇參數(shù)抗前傾俯角能使運(yùn)動(dòng)瞬心交于前輪后方。 5.5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 5.5.1 側(cè)傾中心 麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的高度為 式中 5-4麥弗遜式懸架側(cè)傾中心 其中=800mm , =0，=10， =12； 則==2.14 ； ==0.54m; =0.22m 。 第6章減振器設(shè)計(jì) 6.1減振器的概述 為加速車架與車身的振動(dòng)的衰減，以

50、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。在麥弗遜式懸架中，減振器與彈性元件是串聯(lián)的安裝。 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(dāng)車架和車橋作往復(fù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而活塞在鋼筒內(nèi)作往復(fù)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器殼底內(nèi)的油液便反復(fù)的通過一些窄小的空隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成為熱能被油液和減振器殼所吸引，然后散到大氣中。減振器的阻尼力的大小隨車架和車橋相對(duì)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的變化的影響近可能的小，且具有抗氧化性，抗汽化以及對(duì)各種金屬和非金屬零件不起腐蝕的

51、作用等性能。 減振器的阻尼力越大，振動(dòng)消除的越快，但卻使串聯(lián)的彈性元件的作用發(fā)揮的作用不能充分的發(fā)揮，同時(shí)，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(duì)減振器提出了如下的要求： 1) 再懸架的壓縮行程內(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(dāng)車橋與車架的相對(duì)速度較大時(shí)，減振器能自動(dòng)加大液流通道的面積，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。 6.2減振器的分類 減振器按結(jié)構(gòu)形式的不同可分為：筒式減振器和搖臂式減振器。雖然搖臂式

52、能夠在較大的工作壓力下（10～20MP）工作，但由于它的工作特性受活塞的磨損和工作溫度變化影響大，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。筒式減振器的工作壓力僅為2.5～5MP，但是由于工作性能穩(wěn)定而得到廣泛應(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。在壓縮和伸張行程都能起作用的減振器車稱為雙向作用減振器；僅在伸張行程起作用的叫單向作用減振器。該設(shè)計(jì)選用雙向筒式減振器。 6.3減振器參數(shù)選取 通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)取得小些，伸張行程的相對(duì)阻尼系數(shù)取得大些。兩者之間保持的關(guān)系 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取與的平均值。對(duì)于無(wú)內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，?。粚?duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，值取小

53、些。對(duì)于行使路面條件較差的汽車，值應(yīng)取大些，一般??；為避免懸架碰撞車架，取 對(duì)于本設(shè)計(jì)選用的懸架，取 6.4減振器阻尼系數(shù) 減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有頻率，所以理論上。實(shí)際上應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的阻尼系數(shù)。例如，當(dāng)減振器如圖6-2安裝時(shí)，減振器阻尼系數(shù)為 所以 （單邊） （單邊） 圖6-1 減振器安裝位置

54、在下擺臂長(zhǎng)度不變的條件下，改變減振器下橫臂的上固定點(diǎn)位置或者減振器軸線與鉛直線之間的夾角，會(huì)影響減振器阻尼系數(shù)的變化。 6.5最大卸荷力 為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開卸荷閥，此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度。在減振器安裝如圖7-2所示時(shí)， 式中 —車身振幅，取 —懸架系統(tǒng)的固有頻率 為卸荷速度,一般為 、均符合要求. 如已知伸張時(shí)的阻尼系數(shù),在伸張行程的最大卸荷力 則 6.6筒式減振器主要尺寸 6.6.1筒式

55、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(qiáng)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?。? 取 取 6.6.2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

56、7章橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì) 為了降低汽車的固有頻率，改善行使穩(wěn)定性，近代汽車的垂直剛度設(shè)計(jì)的很低。結(jié)果，在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，產(chǎn)生很大的車身側(cè)傾角，影響了行使的穩(wěn)定性。為了克服這一缺點(diǎn)，經(jīng)常在懸架中（特別是前懸架中）采用橫向穩(wěn)定器來提高側(cè)傾角剛度。 在獨(dú)立懸架中，橫向穩(wěn)定桿還兼起導(dǎo)向桿的作用，為了緩沖隔振和降低噪聲，橫向穩(wěn)定桿與車輪及車架連接處有橡膠支撐。 懸架的側(cè)傾角剛度為： Kφ=1/2Kf(Ba/n)=17629N/m Kφ=1/2Kf(Ba/n)=35921N/m 由Kφ+Cφ=1.5 Kφ Cφ=1.5 Kφ- Kφ=1.5*17629-35921=9477.5N a=100 b

57、=100 c=300 L=1200 L=270 L=240 d= 取d=16mm 。 側(cè)傾角剛度的大小對(duì)車身的側(cè)傾角影響很大。要求在側(cè)傾力矩為0.4倍的車重時(shí)，轎車為1.4～5度。側(cè)傾慣性力矩為：M1=0.4*總簧載質(zhì)量*g*質(zhì)心到側(cè)傾中心的距離=0.4*1530*9.8*0.56=3358N.m 。 相對(duì)系數(shù)φ為 φ=M1/C=50，不在2度～4度之間，所以前懸架必須安裝橫向穩(wěn)定桿。 第8章 平順性分析 8.1平順性概念 汽車行使時(shí)，由路面不平以及發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系和車輪等旋轉(zhuǎn)部件激發(fā)汽車的振動(dòng)。通常，路面不平是汽車振動(dòng)的基本輸入。汽車的

58、平順性主要是保持汽車在行駛過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊環(huán)境對(duì)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(píng)價(jià)，對(duì)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。 8.2汽車的等效振動(dòng)分析 建立建立具有代表性的二自由度汽車振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，如圖所示 根據(jù)力學(xué)定理，上圖所示系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程： 解式（1）可得該系統(tǒng)振動(dòng)的兩個(gè)主頻率： 式中，，。由上式可知，汽車振動(dòng)存在兩個(gè)主頻和，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(lì)條件無(wú)關(guān)，是表征系統(tǒng)特征的固有參數(shù)。

59、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(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)的影響取決于和的比值變化ζ，ζ稱為阻尼比 汽車懸架系統(tǒng)阻尼比ζ的數(shù)值通常在0.25左右，屬于小阻尼，此時(shí)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

60、。由四個(gè)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） （二階阻尼比） 8-2 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(shí)，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(duì)共振與高頻段的效果相反，綜合考慮，取比較合適。 8.4相對(duì)動(dòng)載的幅頻特性 車輪動(dòng)載 ，頻率響應(yīng)函數(shù) 將 代入上式，得： 式中 圖8

61、-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(duì)動(dòng)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(shì)不同，；在高頻共振區(qū)， 阻尼比對(duì)相對(duì)動(dòng)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；在之后，相對(duì)動(dòng)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(duì)動(dòng)載的幅頻特性曲線圖 8.5懸架動(dòng)撓度的幅頻特性 圖8-4 限位行程的示意圖 由圖8-4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(dòng)撓度與限位行程應(yīng)適當(dāng)配合，否則會(huì)增加行駛中撞擊限位的概率，使

62、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(duì)于車身位移來說，是將高頻輸入衰減的低通濾波器；對(duì)于動(dòng)撓度來說，是將低頻輸入衰減的高通濾波器。阻尼比對(duì)只在共振區(qū)起作用，而且當(dāng)時(shí)已不呈現(xiàn)峰值。且阻尼比與幅頻值成反比，如圖8-5所示。 圖8-5 懸架動(dòng)撓度的幅頻特性曲線圖 通過分析，當(dāng)阻尼比時(shí)，本懸架系統(tǒng)的平順性特性較好，符合 ISO02631-1：1997 （E）標(biāo)準(zhǔn)。 8.5影響平順性的因數(shù) 8.5.1結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平順性的影響 （1）懸架剛度 彈

63、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(dāng)簧載質(zhì)量一定時(shí)，減小可降低車體固有振動(dòng)頻率，但值過小會(huì)使車體振動(dòng)過程中的懸架動(dòng)行程增大，并使非簧載質(zhì)量的振動(dòng)位移也增大，甚至導(dǎo)致車輪離開地面，對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生不利后果。汽車在實(shí)際使用中，簧載質(zhì)量隨汽車的裝載情況而變，當(dāng)值一定時(shí)，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(dòng)增大或減小，以減小懸架限位塊碰撞車身的機(jī)率，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(duì)車體固有頻率的影響不大，但卻能使車體振動(dòng)迅速衰減，改善

64、車內(nèi)乘員的舒適感。研究表明，懸架阻尼的大小還對(duì)操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)方向穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 (3)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(duì)于一定型號(hào)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。 (4)非簧載質(zhì)量 在整車質(zhì)量一定時(shí)，減小非簧載質(zhì)量可改善平順性。目前多數(shù)轎車采用獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)之一可在一定總質(zhì)量下減小非簧載質(zhì)量，改善平順性。 8.5.2使用因素對(duì)平順性的影響 主要因素是路面的不平(它是振動(dòng)的起源)還有例如懸架系統(tǒng)的鋼板彈簧片間的潤(rùn)滑不良,等于增加了懸架剛度；減振器漏油等于減小

65、了懸架系統(tǒng)的阻尼等。 第9章 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)為比亞迪F3轎車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的基本步驟為根據(jù)給定車型的各項(xiàng)基本參數(shù)計(jì)算出懸架的剛度，靜撓度，動(dòng)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)力及平順性分析，選取適當(dāng)尺寸進(jìn)行裝配圖和零件圖的繪制。 根據(jù)所設(shè)計(jì)的車型確定本次設(shè)計(jì)為前懸架為麥弗遜式獨(dú)立式懸架，這種懸架構(gòu)造簡(jiǎn)單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。后懸架為半拖曳式懸架。這樣的結(jié)構(gòu)選擇提高了汽車的平順性和舒適性。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

66、線。最后針對(duì)汽車的操縱穩(wěn)定性，編寫車輪橫向運(yùn)動(dòng)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(dāng)，使所設(shè)計(jì)的汽車懸架系統(tǒng)的性能得到改善。 在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)， 是我們步入社會(huì)參與實(shí)際工作的一次極好的演示， 也是對(duì)我們自學(xué)能力和解決問 題能力的一次考驗(yàn)，是學(xué)校生活與社會(huì)生活間的過渡。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候， 我盡量的把畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)際工作有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)踐與理論相結(jié)合，這樣更有 利于自己能力的提高。在走出校園，邁向社會(huì)之即，把握今天，才能創(chuàng)造未來，老師的熏陶和教誨，使 我懂得了更多處世為人的道理，有了一定的創(chuàng)新精神和鉆研精神。 參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信主編.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001 [2] 余志生主編.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [3] 陳家瑞主編.汽車構(gòu)造[M].北京：人民交通出版社，2004 [4] 王望予主編.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [5] 龔微寒.汽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造[M]．北京：人民交通出