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關(guān)于ESU7160乘用車前懸架設(shè)計的開題報告 汽車工程學(xué)院 061107212 楊星 一 研究背景 最近這幾年，中國汽車產(chǎn)銷不斷上升，自2002年之后，中國汽車行業(yè)開始進入爆發(fā)式增長階段，特別是隨著私人消費的興起，轎車需求量開始迅速攀升，并成為推動中國汽車發(fā)展的一股重要力量。與此同時，中國在全球汽車產(chǎn)業(yè)中的地位也逐漸上升。2007年，中國汽車需求總量為879萬輛，在全球市場占比從2001年4.3%上升到2007年的12.2%。2009年首次超越美國成為全球第一大汽車產(chǎn)銷國后， 2010年中國再次穩(wěn)坐全球銷量第一的位置。全年銷量超過1800萬輛。 目前中國汽車市場自主品牌發(fā)展態(tài)勢良好。自主品牌乘用車的銷售量也是十分可觀的。之所以自主品牌的銷量不斷上升，跟中國汽車品牌在乘用車領(lǐng)域技術(shù)不斷學(xué)習(xí)進步不無關(guān)系。 中國汽車工業(yè)這些年逐步建立起有競爭性、不同技術(shù)層次的零部件配套體系。并積極開展節(jié)能、環(huán)保型的汽車研發(fā)，推動技術(shù)進步，加快汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)升級。堅持對外開放和自主發(fā)展相結(jié)合的原則，努力提高自主研發(fā)能力，培育自主品牌產(chǎn)品。 為了實現(xiàn)由“汽車大國”向“汽車強國”轉(zhuǎn)變，一方面，國家通過宏觀調(diào)控、政策扶持等措施，鼓勵和支持汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級；另一方面，企業(yè)在國家政策的引導(dǎo)下，在組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、市場結(jié)構(gòu)等方面積極實施轉(zhuǎn)型升級戰(zhàn)略，全面、有效提升汽車產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。 汽車強國就必須要具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車。一輛具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車，并不是那么容易就能制造出來的。雖然目前中國已經(jīng)有許多自主品牌的汽車，不但在國內(nèi)銷量不錯，而且有個別車型能夠出口。然而，其實很多自主品牌的汽車，內(nèi)部零部件或多或少也都不是中國自己的技術(shù)，沒有自主知識產(chǎn)權(quán)，雖然從整車角度看，是中國的自主品牌，其實不然。零部件是組成一輛整車的基本，而在零部件制造生產(chǎn)上具有自主知識產(chǎn)權(quán)，才能使中國的自主品牌汽車真正暢銷市場，經(jīng)久不衰。 因此要發(fā)展汽車工業(yè)，創(chuàng)造自主品牌汽車，就要從基礎(chǔ)做起，從零部件的設(shè)計開發(fā)做起。零部件做到了自主研發(fā)，用自主研發(fā)的零部件組成的整車就是自主研發(fā)的汽車了，汽車研發(fā)要從零部件研發(fā)開始。 一輛汽車有多個系統(tǒng)組成，傳動系統(tǒng)，制動系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，行駛系統(tǒng)等等，而決定汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的是汽車懸架系統(tǒng)。懸架是現(xiàn)代汽車上重要總成之一。汽車懸架把車架（或車身）與車軸（或車輪）彈性的連接起來。懸架的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，緩和汽車駛過不平路面時路面?zhèn)鬟f給車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的行駛平順性。保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。 懸架由彈性元件、導(dǎo)向裝置、減震器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成。導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿系組成，用來決定車輪相對于車架（或車身）的運動特性，并傳遞除了彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。緩沖塊用來減輕車軸對車架（或車身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時車身的側(cè)傾角和橫向角振動。減振器是具有減振作用，使振動迅速衰減，減輕振動使乘員感到不舒適和疲勞。彈性元件則是為了緩和沖擊，使車架與車橋之間具有彈性聯(lián)系。 因此，汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術(shù)規(guī)格表，作為衡量轎車質(zhì)量的指標之一。完善的汽車懸架系統(tǒng)可以很好的緩解路面給予車輛的沖擊，減輕汽車振動給乘客帶來頭暈，暈車等不良反應(yīng)，使乘客感受到很好的乘坐舒適性。同時將汽車的懸架系統(tǒng)調(diào)校好，好的懸架系統(tǒng)在彎道性能上就能很好的表現(xiàn)出來，還有出去郊游時，能在惡劣的路況下通行，可以給駕駛員帶來更好的操作穩(wěn)定性以及一定的駕駛樂趣。優(yōu)良的懸架避震性能，也可以減輕振動給零件帶來的沖擊導(dǎo)致?lián)p壞，減少故障，降低維修成本和行駛安全。懸架系統(tǒng)使汽車能精準的過彎轉(zhuǎn)向，也能避免一定的交通事故發(fā)生可能性。因此可以發(fā)現(xiàn)，懸架對于整輛車具有重大的意義，不可或缺。而當前的汽車懸架雖然已經(jīng)十分先進，但是畢竟沒有完美的事物，不論什么形式的獨立懸架或非獨立懸架都有其缺點和不足。因此還需要不斷的研究發(fā)展。 二 市場調(diào)查 為了能了解目前市場上大部分乘用車前懸架所采用型式的情況，為接下來的設(shè)計作參考，因此，對市面上30萬以內(nèi)的車型前懸架型式進行了市場調(diào)查，結(jié)果如表一所示。 表 一 30萬以內(nèi)的車型前懸架型式 價位 車型 前懸架結(jié)構(gòu) 北京現(xiàn)代-瑞納 2010款 1.4 GL MT 標準型 麥弗遜 比亞迪F3 2010款 1.5 新白金版 標準型 麥弗遜 長城汽車-騰翼C30 2010款 1.5 手動 舒適型 麥弗遜 長安福特-嘉年華 2010款 兩廂 1.3L 手動 風(fēng)尚版 麥弗遜 東風(fēng)風(fēng)行-景逸 2010款 1.5XL 標準型 麥弗遜 一汽大眾-捷達 2010款 1.6 手動 麥弗遜 10萬以下 吉利帝豪-帝豪EC7 2010款 1.8 手動 標準型 麥弗遜 東南汽車-V3菱悅 2010款 1.5 MT 舒適版 麥弗遜 上海大眾-桑塔納 2007款 1.8MT 麥弗遜 奇瑞汽車-奇瑞A3 2011款 兩廂 1.6 DVVT MT進取型 麥弗遜 東風(fēng)標致-標致207 2010款 1.4 手動 馭樂版 麥弗遜 英倫汽車-英倫SC7 2010款 1.5 舒適型 麥弗遜 大迪汽車-大迪霸道 2006款 兩驅(qū)豪華（汽油版） 雙橫臂 北汽制造-陸鈴 2005款 速駿 BJ6520標準型 雙橫臂 黃海汽車-旗勝CUV 2009款 2.0L 兩驅(qū) 標準汽油版 雙橫臂 一汽大眾-寶來 2011款 1.6L 手動時尚型 麥弗遜 上海通用雪佛蘭-科魯茲 2009款 1.6 SL MT 麥弗遜 上海大眾-朗逸 2011款 1.4TSI DSG 品雅版 麥弗遜 廣汽本田-鋒范 2008款 1.5 自動精英型 麥弗遜 一汽豐田-卡羅拉 2011款 1.6L GL MT 麥弗遜 長安馬自達-馬自達3 2010款 1.6 MT 時尚型 經(jīng)典款 麥弗遜 東風(fēng)日產(chǎn)-軒逸 2009款 1.6 XE 舒適 自動版 麥弗遜 東南三菱-翼神 2010款 1.8L 時尚版 MT 睿智型 麥弗遜 10萬到20萬 北京現(xiàn)代-現(xiàn)代ix35 2010款 2.0 MT 兩驅(qū) 新銳版 麥弗遜 東風(fēng)悅達起亞-智跑 2010款 2.0 GL AT 2WD 麥弗遜 廣汽豐田-凱美瑞 2010款 200E 精英版 麥弗遜 上海通用別克-君威 2009款 2.0 舒適版 麥弗遜 長安福特-蒙迪歐-致勝 2010款 2.0 舒適型 麥弗遜 陸風(fēng)汽車-陸風(fēng)X8 2009款 兩驅(qū)汽油豪華型 雙橫臂 長城汽車-哈弗H5 2011款 智尊版 2.0兩驅(qū)天窗版 雙橫臂 一汽豐田-銳志 2010款 2.5S 風(fēng)度菁華版 麥弗遜 一汽大眾-邁騰 2011款 1.8TSI 自動 豪華型 麥弗遜 東風(fēng)本田-本田CR-V 2010款 2.0 自動 四驅(qū)經(jīng)典版 麥弗遜 進口三菱-歐藍德EX 2010款 勁界 2.0 休閑版 麥弗遜 上海大眾斯柯達-昊銳 2009款 1.8TSI AT 貴雅版 麥弗遜 長安沃爾沃-沃爾沃S40 2009款 2.0 手動檔 麥弗遜 20萬到30萬 進口斯巴魯-森林人 2010款 2.0X 手動 舒適版 麥弗遜 進口現(xiàn)代-勞恩斯酷派 2009款 2.0T AT 靚雅版 麥弗遜 進口雪佛蘭-科帕奇 2010款 2.4 MT 5座 舒適版 麥弗遜 比亞迪-比亞迪M6 2010款 2.4 自動 旗艦型 麥弗遜 華晨金杯-閣瑞斯 2010款 2.7御領(lǐng) 旗艦型AT（短軸） 雙橫臂 廣汽本田-奧德賽 2009款 2.4 舒適版 雙橫臂 一汽馬自達-睿翼 2010款 轎跑 2.0 豪華版 雙橫臂 廣汽本田-雅閣 2010款 2.0 EX 雙橫臂 長豐獵豹-黑金剛 2004款 CFA6470CP行政版 2.4MT 四驅(qū) 雙橫臂 根據(jù)表一進行的數(shù)據(jù)整理后出來的柱狀圖，如圖一所示。 圖 一 前懸架類型柱狀圖 通過市場調(diào)查后，根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出：在30萬以下的家用乘用車中，其前懸架基本有兩種形式，分別是麥弗遜式獨立懸架和雙橫臂式獨立懸架，但也不排除其他形式的懸架。根據(jù)上圖，大部分車型基本都采用了麥弗遜式獨立懸架，而雙橫臂式獨立懸架大部分出現(xiàn)在SUV這種車型上。 三 懸架研究 廣州本田雅閣是一輛市場上很暢銷的車型，其前懸架為雙橫臂式獨立懸架，因此，對其前懸架進行分析研究比較有意義。廣州本田雅閣前懸架的外觀圖如圖2所示。 圖 2 廣本雅閣前懸架示意圖 廣州本田雅閣的前懸架是不等長雙橫臂式懸架，這類懸架只要適當選擇、優(yōu)化上下橫臂的長度，并通過合理的布置、就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)，保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。 雅閣的雙橫臂式獨立懸架結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，上橫臂3的外端通過球頭銷鉸鏈，內(nèi)端與車身相連。下橫臂2的外端與球頭銷鉸鏈，內(nèi)端與車身相連。兩個球頭銷與轉(zhuǎn)向節(jié)1相連。當車輪上下跳動時，車輪傳遞給萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向節(jié)1，使上下兩個橫臂上下擺動，而下橫臂又與減振器和螺旋彈簧連接，下橫臂擺動時，壓縮減振器和彈簧，使螺旋彈簧和減振器起到緩解沖擊的作用。工作原理圖可參考圖4。 1-轉(zhuǎn)向節(jié) 2-下橫臂 3-上橫臂4-螺旋彈簧 5-減振器 圖 3 廣本雅閣前懸架結(jié)構(gòu)圖 圖 4 廣本雅閣前懸架工作原理圖 雅閣的雙橫臂式獨立懸架優(yōu)點是橫向剛度大、抗側(cè)傾性能優(yōu)異、抓地性能好、路感清晰，操作穩(wěn)定性好。輪距變化小，輪胎磨損慢。而它的缺點是因其制造成本高、懸架定位參數(shù)設(shè)定復(fù)雜，而且占用空間大。通常應(yīng)用于運動型轎車、超級跑車以及高檔SUV前后懸架。 一汽寶來作為一汽旗下一款市場口碑不錯的車型，其前懸架型式是麥弗遜式獨立懸架，對其研究分析比較有意義。一汽寶來前懸架的外觀圖如圖5所示。 圖 5 一汽寶來前懸架示意圖 一汽寶來的前懸架采用的是麥弗遜式獨立懸架。結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，為一汽寶來的麥弗遜式獨立懸架的結(jié)構(gòu)圖，減振器為滑移支柱總成，橫置導(dǎo)向臂的內(nèi)端通過鉸鏈與車身相連，其外端通過球鉸鏈與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。減振器上端通過帶軸承的隔振塊總成與車身相連。減振器上鉸鏈的中心與橫置導(dǎo)向臂外端的球鉸鏈中心的連線為主銷軸線。當車輪上下跳動時，車輪的運動通過球鉸鏈和轉(zhuǎn)向節(jié)傳遞給橫置導(dǎo)向臂，橫置導(dǎo)向臂上下擺動，由于減振器與橫置導(dǎo)向臂都與轉(zhuǎn)向節(jié)相連，因此減振器的下支點隨橫置導(dǎo)向臂擺動，壓縮減振器和減振器上的螺旋彈簧，使阻尼元件與彈性元件起到緩解沖擊的作用。當懸架變形時，使得主銷的定位角和輪距都有變化。工作原理可參考圖7。適當?shù)卣{(diào)整桿系的布置，可以使車輪的定位參數(shù)變化極小。而且因為有了橫置導(dǎo)向臂，使車輪所受的側(cè)向力大部分由前懸架控制臂承擔(dān)，其余部分由減振器活塞和活塞桿承受，減小了滑動摩擦和磨損。 1- 輪轂 2-轉(zhuǎn)向節(jié)支架 3-上固定支點 4-懸架彈簧 5-減振器 6-半軸 7-橫向穩(wěn)定桿 8-橫置導(dǎo)向臂 9-轉(zhuǎn)向節(jié)球形鉸鏈 10-輪轂軸承 圖 6 一汽寶來的前懸架結(jié)構(gòu)圖 圖 7 一汽寶來前懸架工作原理圖 寶來的麥弗遜式獨立懸架優(yōu)點是橫向剛度大，輪距變化小，輪胎磨損慢。麥弗遜式獨立懸架與其他獨立懸架相比，結(jié)構(gòu)緊湊，取消了上橫臂，增大了兩前輪內(nèi)側(cè)的空間，便于發(fā)動機和其他一些部件的布置，車輪跳動時前輪定位參數(shù)變化小，有良好的操縱穩(wěn)定性。而它的缺點是由于麥弗遜式獨立懸架質(zhì)量較輕，響應(yīng)速度又很快，車輪的主銷可以擺動，外傾角度可以調(diào)整，這樣在車輛轉(zhuǎn)彎時，輪胎的接地面積可以達到最大化。但簡單的結(jié)構(gòu)也使得懸架剛性較弱，穩(wěn)定受到影響，轉(zhuǎn)彎時側(cè)傾會略微明顯。而且滑動立柱摩擦和磨損較大。