麥弗遜懸架運動學分析畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容及要求：</p><p><b>　　總論部分 ：</b></p><p>　　文獻檢索與綜述，涉及麥弗遜懸架的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢方面汽車麥弗遜懸架零件設(shè)計汽車麥弗遜懸架三維建模和工程圖繪制Adams運動學分析</p><p>

2、<b>　　專題部分：</b></p><p>　　麥弗遜懸架的部件設(shè)計和設(shè)計計算。</p><p>　　麥弗遜懸架的三維建模</p><p>　　麥弗遜懸架的運動學分析</p><p>　　麥弗遜懸架的理論分析</p><p><b>　　二、圖紙內(nèi)容</b></p&

3、gt;<p><b>　　總裝配圖1張</b></p><p>　　指導教師簽字： </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　懸架系統(tǒng)作為汽車底盤的核心總成，很大程度上決定著汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。麥弗遜懸架系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、節(jié)省空間的有點，

4、是目前應(yīng)用最為廣泛的獨立懸架系統(tǒng)。</p><p>　　本文以某轎車的前麥弗遜懸架系統(tǒng)為參考對象，運用CATIA軟件建立麥弗遜懸架三維模型，應(yīng)用仿真軟件ADAMS對麥弗遜懸架模型進行動力學仿真分析，分析了麥弗遜懸架車輪在受剎車力和過障礙物時的運動情況和關(guān)節(jié)受力。在以上基礎(chǔ)上，對所建立的麥弗遜懸架模型進行優(yōu)化分析，進而解決懸架存在的問題。 </p><p>　　綜上所述，本文的主要優(yōu)點

5、在于優(yōu)化后的車輪定位參數(shù)運動學特性得到了較大的改善，其中輪距變化的改善顯著，提高了汽車的操縱穩(wěn)定性，減少了輪胎的磨損，本文采用的研究方法更接近懸架設(shè)計機理，為懸架設(shè)計分析做出有益的探索。</p><p>　　關(guān)鍵詞：麥弗遜懸架，運動分析，ADAMS.</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Vehicle su

6、spension system is the center assembly of automobile chassis,which largely determines vehicle handling stability and ride comfort.McPherson suspension has many advantages,such as a simple structure,low cost,space-saving,

7、is the most widely used independent suspension system.</p><p>　　The paper takes a car’s McPherson suspension system as a reference object,and establishes the three-dimensional model of McPherson suspension b

8、y CATIA software,takes the kinematic emulation analysis application of McPherson Suspension by ADAMS software,find out the motion analysis problems of suspension wheel ,which in the braking force and through the obstacle

9、s.last,McPherson suspension will be taken an optimization analysis to solve the problem in McPherson suspension.</p><p>　　In summary,the main advantage of this article was that the parameters of the optimize

10、d kinematics have been greatly improved，which track changes to improve significantly,improving the Car’S handling and stability,and reducing tire wear．The research methods used in this paper is close to suspension design

11、ing，which made a useful exploration</p><p>　　Keywords: McPherson suspension, motion analysis, ADAMS;</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p>&

12、lt;p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2現(xiàn)代車輛懸架概述2</p><p>　　1.2.1 車輛懸架分類2</p><p>　　1.2.2國外懸架研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2.3國內(nèi)懸架研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.3麥弗遜懸架概況5

13、</p><p>　　1.3.1麥弗遜懸架介紹5</p><p>　　1.3.2麥弗遜懸架研究現(xiàn)狀5</p><p>　　1.3.3麥弗遜懸架研究存在的問題7</p><p>　　1.3.4軟件介紹7</p><p>　　1．4本文研究內(nèi)容、方法和目標8</p><p>　　1.4.1

14、本文的研究內(nèi)容8</p><p>　　1.4.2本文擬采用的研究方法9</p><p>　　1.4.3本文的研究目標9</p><p>　　第2章 懸架的設(shè)計及校核10</p><p><b>　　2.1引言10</b></p><p>　　2.2目標車型懸架的總體布置方案10<

15、/p><p>　　2.3麥弗遜懸架結(jié)構(gòu)的四連桿原理分析11</p><p>　　2.4車輪定位參數(shù)對整車行駛性能的影響分析12</p><p>　　2.4.1 主銷后傾角13</p><p>　　2.4.2 主銷內(nèi)傾角14</p><p>　　2.4.3 車輪外傾角15</p><p>　

16、　2.4.4 車輪前束角16</p><p>　　2.5對懸架的校核計算17</p><p>　　2.5.1 總體參數(shù)的計算17</p><p>　　2.5.2 彈簧幾何參數(shù)的計算19</p><p>　　2.5.3四連桿原理校核20</p><p>　　2.5.4 計算結(jié)果的處理21</p>

17、<p>　　第3章 懸架的建模24</p><p><b>　　3.1引言24</b></p><p>　　3.2建模思路24</p><p>　　3.3幾何模型的建立24</p><p>　　3.4懸架物理模型28</p><p>　　第4章 麥弗遜懸架運動學仿真及優(yōu)化3

18、2</p><p><b>　　4.1引言32</b></p><p>　　4.2懸架的參數(shù)設(shè)置34</p><p>　　4.3懸架的仿真分析34</p><p>　　4.3.1兩側(cè)車輪同向跳動34</p><p>　　4.3.2兩側(cè)車輪反向跳動36</p><p&g

19、t;　　4.3.3車輪的側(cè)傾和垂直力仿真39</p><p>　　4.4懸架的優(yōu)化分析41</p><p>　　4.4.1懸架仿真優(yōu)化方案41</p><p>　　4.4.2ADAMS參數(shù)化設(shè)計介紹42</p><p><b>　　第5章 結(jié)論44</b></p><p>　　5.1本文

20、總結(jié)44</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　汽車工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平體現(xiàn)了一個國家工業(yè)技術(shù)的綜合水平。提高汽車工業(yè)的競爭力，可以有力的增強國家的綜合國力乃至帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。而具有獨立自主的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力是檢

21、驗一個國家汽車工業(yè)發(fā)展水平的唯一標準。</p><p>　　自主研發(fā)、自主知識產(chǎn)權(quán)以及自主品牌是體現(xiàn)一個國家汽車產(chǎn)業(yè)核心競爭力的三大要素。21世紀以來，中國汽車市場已經(jīng)成為全球最大的汽車市場，然而卻不能稱為汽車強國，大而不強是目前中國汽車產(chǎn)業(yè)的真實寫照。如何抓住汽車市場規(guī)模日益壯大的契機實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，成為急需解決的產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題。中國汽車產(chǎn)業(yè)要想做大做強，就必須加強自主研發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和自主品牌的汽車，真正意

22、義上的提高核心競爭力。長期以來，國內(nèi)的相關(guān)汽車企業(yè)缺乏同國外汽車廠家競爭的思想，不熱衷于提高汽車產(chǎn)品的品質(zhì)，通常出于短期集團利益方面的考慮，不愿意在這方面進行大規(guī)模的人力和資金的投入，以至于成為中國汽車行業(yè)發(fā)展的最大障礙。當今，國內(nèi)汽車企業(yè)生產(chǎn)的客車、卡車、轎車以及微型車幾乎都是引進國外汽車廠家的生產(chǎn)技術(shù)，實際上這種“引進技術(shù)”的本質(zhì)為引進國外現(xiàn)成產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)果，而不是引進和吸收產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)技術(shù)本身，最終成就了國外汽車巨頭在中國汽車市場

23、的迅速壯大。</p><p>　　回顧中國汽車工業(yè)發(fā)展路徑，主要依靠兩條技術(shù)路線并行，即市場換技術(shù)和自主研發(fā)。經(jīng)過30多年的發(fā)展，中國汽車企業(yè)技術(shù)積累卻十分有限，和國外先進制造技術(shù)相比，自主研發(fā)尚存在不小差距。電動轉(zhuǎn)向、制動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、發(fā)動機控制等核心零部件技術(shù)仍由國外控制，在汽車整車開發(fā)方面，中國汽車企業(yè)同國外汽車企業(yè)的差距還非常大。誠然，引進技術(shù)是學習和迅速追趕國外先進技術(shù)最有效最迅速的方法，然而國內(nèi)企業(yè)

24、應(yīng)該是在引進技術(shù)的同時，消化吸收設(shè)計理念和原理，掌握和精通設(shè)計方法，開發(fā)出屬于自己的汽車產(chǎn)品，只有具備了自主研發(fā)的意識，才能謀劃長遠，才能在未來激烈的競爭中立于不敗之地，要想真正成為汽車強國，中國汽車企業(yè)必須實現(xiàn)核心技術(shù)自主化，強化自主創(chuàng)新能力。</p><p>　　以前，中國汽車企業(yè)大多側(cè)重于汽車整車的研發(fā)，而忽略了汽車主要零部件和相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)的提高。然而從某種意義上講，整車對于汽車產(chǎn)業(yè)不是最重要的，最重要的還

25、是汽車關(guān)鍵零部件的創(chuàng)新和發(fā)展。關(guān)鍵零部件的科技含量綜合體現(xiàn)汽車整車的創(chuàng)新能力和品牌建設(shè)能力，同時關(guān)鍵零部件的自主創(chuàng)新決定了汽車品牌的歸屬。</p><p>　　伴隨著人命生活消費水平的逐步提高，汽車已經(jīng)成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中不可缺少的重要工具。用戶對汽車的各種性能要求越來越高，用戶不僅要求汽車具有良好的經(jīng)濟性和安全性，同時還要求汽車擁有良好的操縱穩(wěn)定性和行駛舒適性。開發(fā)的新產(chǎn)品是否被消費者所接受關(guān)鍵取決于汽車

26、的底盤性能，而懸架系統(tǒng)很大程度上決定著汽車底盤的性能。只有給汽車底盤匹配合適、性能優(yōu)越的懸架系統(tǒng)，才能保證汽車具有良好的整車性能。</p><p>　　整車總體設(shè)計、車身設(shè)計、發(fā)動機設(shè)計與底盤設(shè)計是汽車設(shè)計開發(fā)的四大核心模塊。汽車車身、底盤和發(fā)動機是汽車的三大總成，懸架系統(tǒng)是底盤的重要總成。我國在底盤的集成設(shè)計開發(fā)領(lǐng)域開發(fā)設(shè)計起步較晚，設(shè)計和制造水平遠遠落后于國外發(fā)達國家。國內(nèi)大多數(shù)整車及零部件制造企業(yè)都沒有掌握

27、懸架系統(tǒng)的自主設(shè)計和開發(fā)技術(shù)，大多數(shù)為引進外國技術(shù)進行復制開發(fā)和生產(chǎn)，幾乎可以說國內(nèi)企業(yè)的底盤技術(shù)基本上都是照搬國外的，沒有任何自己的技術(shù)，國內(nèi)汽車企業(yè)甚至不能獨立調(diào)校整車懸架系統(tǒng)。大多數(shù)汽車生產(chǎn)企業(yè)對于不同車身結(jié)構(gòu)形式、整車重量、輪距、軸荷、軸距，以及在不同使用要求的條件下，懸架系統(tǒng)應(yīng)當怎樣選型，怎樣確定懸架系統(tǒng)的定位參數(shù)等諸多關(guān)鍵問題均不甚了解。所以，中國汽車行業(yè)面臨著巨大的壓力，汽車行業(yè)發(fā)展和競爭已經(jīng)白熱化，必須投入各種人力及相關(guān)

28、資源加強對我國汽車自主設(shè)計開發(fā)相關(guān)核心技術(shù)。因此，懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能優(yōu)化，自然成了目前國內(nèi)眾多研發(fā)人</p><p><b>　　員所關(guān)注的焦點。</b></p><p>　　本論文的研究目的是運用先進的設(shè)計手段和分析手段，在借鑒國內(nèi)外同類研究成果的基礎(chǔ)上，建立麥弗遜懸架系統(tǒng)分析模型，綜合分析與麥弗遜懸架參數(shù)有關(guān)的多方面的性能，進行麥弗遜懸架設(shè)計與運動學仿真分析

29、。</p><p>　　1.2現(xiàn)代車輛懸架概述</p><p>　　1.2.1 車輛懸架分類</p><p>　　汽車懸架是車架和車橋或車輪之間的一切連接裝置的總稱。其作用是傳遞車架與車輪之間的所有的力和力矩，同時緩沖由于路面不平所產(chǎn)生的沖擊力，并且衰減因此而引起的振動，從而可以保證汽車能夠平順地行駛。通常典型的懸架系統(tǒng)由彈性元件、減振器、導向機構(gòu)等零部件組成，個別

30、懸架結(jié)構(gòu)還具有橫向穩(wěn)定桿和緩沖塊等輔助零部，其各自的作用分別為緩沖、減振以及力的導向。外表看似簡單的懸架系統(tǒng)僅由一些桿、筒、彈簧等部件組成，其實不然，懸架系統(tǒng)綜合多種作用力，決定汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛舒適性和安全性，是當代汽車底盤的設(shè)計重點。</p><p>　　當代汽車懸架系統(tǒng)發(fā)展非常迅猛，各種新型結(jié)構(gòu)型式不斷出現(xiàn)，有效的促進了汽車的整體發(fā)展。汽車懸架系統(tǒng)按照控制方式不同，分為被動式懸架和主動式懸架。1934年

31、，德國汽車專家Olley首次提出被動懸架的基本原理，期間經(jīng)過不斷的發(fā)展和研究，被動懸架系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各種車輛，取得了非常好的效果，至今仍然是車輛懸架結(jié)構(gòu)中的主流結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)如今汽車懸架設(shè)計理論己經(jīng)發(fā)展到了主動懸架和半主動懸架階段。在20世紀60年代，美國通用公司提出根據(jù)汽車行駛工況的變化，對懸架剛度和阻尼進行動態(tài)地調(diào)整，使懸架系統(tǒng)始終處于最佳減振狀態(tài)，這種懸架系統(tǒng)叫做主動懸架系統(tǒng)。雖然主動懸架性能優(yōu)越，可以很好的解決被動懸架的各種問題，但

32、是主動懸架卻有著目前無法解決的困難——制造成本十分昂貴，所以不能廣泛應(yīng)用。為此，人們退而求其次開始努力開發(fā)成本低廉、性能穩(wěn)定的半主動懸架以試圖取代主動懸架。1973年，美國加州大學戴維斯分校的D．A．Crosby和D．C．Kamopp首先提出了半主動懸架的概念，從而用較低的費用基本實現(xiàn)了主動懸架的性能。半主動懸架在性能上可達到與主動懸架相當?shù)乃?，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、工作時基本不消耗車輛動力等優(yōu)點，因而有著</p><

33、p>　　汽車懸架按照導向機構(gòu)不同，可以分為獨立懸架和非獨立懸架。非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點如下圖1．1(a)所示，左右車輪由一根車軸相連接，然后經(jīng)過懸架系統(tǒng)和車身連接。當一側(cè)車輪由于路面不平發(fā)生上下跳動時，另一側(cè)車輪同時跟隨做上下跳動過程；而獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點如下圖1．1(b)所示，車橋是斷開的，左右車輪通過各自單獨的懸架和車架連接。兩側(cè)車輪的運動是相對獨立的，互不影響，所以叫做獨立懸架。</p><p>　　圖

34、1-1非獨立懸架示意圖</p><p>　　非獨立懸架主要包括縱置板式非獨立懸架、螺旋彈簧非獨立懸架、空氣彈簧非獨立懸架、尤其彈簧非獨立懸架。非獨立懸架優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、維修方便、工作性能可靠，被廣泛的應(yīng)用于載貨汽車、大客車和重型車的后懸架上，在某些轎車后橋還有一些應(yīng)用非獨立懸架。同時非獨立懸架缺點也非常明顯，由于采用非獨立結(jié)構(gòu)型式，左右車輪運動相互影響，容易產(chǎn)生左右車輪反向運動，嚴重時產(chǎn)生軸轉(zhuǎn)向特性

35、，而且由于非獨立懸架結(jié)構(gòu)型式較大，需要較大的安裝空間。</p><p>　　獨立懸架主要包括麥弗遜式獨立懸架、雙橫臂式獨立懸架、燭式懸架、多連桿懸架。麥弗遜懸架系統(tǒng)，是目前最為廣泛應(yīng)用的懸架系統(tǒng)，也是本文研究的重點，本文將在后面做系統(tǒng)的介紹。雙橫臂式獨立懸架，顧名思義，其懸架有兩個擺臂，其長度可以相等也可以不相等。嚴格意義上講，麥弗遜懸架時簡化后雙橫臂懸架，當雙橫臂懸架上擺臂長度無限短時就成為麥弗遜懸架，雙橫臂懸

36、架結(jié)構(gòu)比較簡單，可以很好的保證汽車具有良好的行駛舒適性和操縱穩(wěn)定性，但是其設(shè)計和布置較為復雜。多連桿懸架系統(tǒng)是目前高級轎車上使用較多的獨立懸架，性能非常優(yōu)越，可以很好的提高汽車的整車性能，但是由于其結(jié)構(gòu)非常復雜，調(diào)校復雜，制造和工業(yè)成本也很高，所以限制了其大范圍使用。</p><p>　　設(shè)計汽車懸架系統(tǒng)時，首先要明確懸架的操縱穩(wěn)定性和行駛舒適性等相關(guān)性能要求，然后根據(jù)車型基本參數(shù)和性能要求，選擇合適的懸架系統(tǒng)型

37、式、結(jié)構(gòu)參數(shù)和特性參數(shù)等，最后進行零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能分析。其中懸架系統(tǒng)設(shè)計的難點也是重點部分是選擇懸架型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)和特性參數(shù)，保證設(shè)計的懸架系統(tǒng)和整車性能是相互匹配的，其過程實質(zhì)上進行懸架和整車性能的匹配過程。在目前的汽車懸架設(shè)計當中，其懸架系統(tǒng)的開發(fā)都是建立在對已有懸架型式的改進之上，一來可以減少大量的研發(fā)費用，二來可以有效地保證懸架系統(tǒng)的性能要求。</p><p>　　1.2.2國外懸架研究現(xiàn)狀</

38、p><p>　　從上世紀90年代起，隨著信息技術(shù)、電子計算機技術(shù)、CAD／CAE／CAM技術(shù)等廣泛應(yīng)用到汽車行業(yè)，汽車產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和設(shè)計水平上都有了明顯的進步，新車型的開發(fā)周期大大降低。具體到汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計層面，各種造型設(shè)計技術(shù)、仿真分析技術(shù)、反求工程、趟技術(shù)等已經(jīng)獲得大面積推廣應(yīng)用，同時也取得了非常好的效果。</p><p>　　德國汽車專家Prof．J．Reimell(耶爾森·

39、賴姆帕爾教授)主編的《汽車底盤技術(shù)叢書》對汽車各種懸架系統(tǒng)做了詳細的敘述，從懸架系統(tǒng)運動學角度詳盡對懸架定位參數(shù)進行了定義，分析了它們的作用及其對整車操縱穩(wěn)定性的影響，同時對各種懸架的結(jié)構(gòu)選型、參數(shù)選擇、計算方法都做了大量的論述。</p><p>　　德國專家阿達姆·措莫托著的《汽車行駛性能》和日本專家安培正人著的《汽車的運動與操縱》系統(tǒng)的介紹了汽車懸架系統(tǒng)對汽車操縱穩(wěn)定性和行駛舒適性的可能影響，在研究

40、懸架運動學對汽車操縱穩(wěn)定性和行駛性能方面做出了開創(chuàng)性的貢獻。</p><p>　　英國汽車專家JohIl C．Dixon編寫的《Suspension Geometry and Computation》系統(tǒng)的介紹了汽車懸架的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，從路面對懸架的影響、輪胎變形對懸架的影響出發(fā)對懸架系統(tǒng)各種運動特性理論做出了非常深入的探討和研究。在懸架的運動分析中，針對汽車不同的使用工況以及不同懸架結(jié)構(gòu)形式下車輛的操縱穩(wěn)定性

41、的影響。</p><p>　　1.2.3國內(nèi)懸架研究現(xiàn)狀</p><p>　　我國從上世紀80年代就已經(jīng)開展了對懸架的各種研究工作，研究成果大多數(shù)產(chǎn)生于90年代。在國內(nèi)，吉林大學、清華大學、同濟大學等都在懸架方面做了大量的探索，為我國懸架系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展做出了較大的貢獻。其中，吉林大學的郭孔輝院士編寫的《汽車操縱動力學》一書對懸架系統(tǒng)運動學做了詳盡的分析，并且在國內(nèi)首次提出從側(cè)向力、縱向力轉(zhuǎn)

42、向的角度研究懸架運動學，描述了車輪定位參數(shù)對汽車操縱穩(wěn)定性、平順舒適性的影響。</p><p>　　吉林大學的王望予《汽車設(shè)計》一書系統(tǒng)的講述了汽車懸架的設(shè)計機理，采用嚴謹?shù)挠嬎愎?，自上而下的介紹懸架主要參數(shù)的設(shè)計原理以及不同結(jié)構(gòu)的懸架所要注意的設(shè)計方法。</p><p>　　上海交通大學的喻凡編著的《汽車系統(tǒng)動力學》重點介紹了懸架系統(tǒng)的驅(qū)動動力學和制動動力學內(nèi)容，運動系統(tǒng)方法及現(xiàn)代控制

43、理論，結(jié)合實際事例敘述了車輛懸架系統(tǒng)控制、車輛穩(wěn)定性控制等方面的研究。</p><p>　　西南交通大學的丁渭平編寫的《汽車CAE技術(shù)》詳細的給懸架自主設(shè)計做了歸類，重點講解了CAE技術(shù)是怎么應(yīng)用于汽車懸架設(shè)計開發(fā)的，同時對懸架開發(fā)的整個流程及評價標準做了敘述。</p><p>　　1.3麥弗遜懸架概況</p><p>　　1.3.1麥弗遜懸架介紹</p>

44、;<p>　　麥弗遜懸架是目前最為常見的懸架類型，在全球汽車市場都有非常廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi)，麥弗遜懸架是眾多汽車的首選懸架系統(tǒng)，一般用于轎車前懸架系統(tǒng)。麥弗遜懸架由美國人麥弗遜(McPherson)在20世紀30年代發(fā)明創(chuàng)造出來，其本人突破傳統(tǒng)思維，開創(chuàng)性的將減振器和螺旋彈簧組合在一起，裝在汽車前軸上，創(chuàng)造出這種結(jié)構(gòu)簡單性能優(yōu)越的懸架系統(tǒng)，實踐證明這種懸架系統(tǒng)構(gòu)造簡單、制造成本低、占用空間少，而且操縱穩(wěn)定性非常好，被業(yè)界譽

45、為經(jīng)典的設(shè)計，是目前應(yīng)用最廣泛的懸架系統(tǒng)。隨著汽車行業(yè)的突飛猛進，科技的不斷發(fā)展，汽車工程師們正在不斷的研究和改進麥弗遜懸架，使其能夠充分的發(fā)揮其性能。</p><p>　　麥弗遜懸架主要是由螺旋彈簧、減振器、A字形下擺臂以及橫向穩(wěn)定桿組成。麥弗遜式獨立懸架結(jié)構(gòu)特點主要采用支柱式減振器作為主軸，同時減振器兼做主銷，減振器承受來自車身抖動和地面沖擊的上下預應(yīng)力，減振器還可以避免螺旋彈簧受力時向前、后、左、右發(fā)生偏移

46、，確保螺旋彈簧只作上下方向的振動運動，懸架的軟硬程度和別的性能由減振器的行程長短及松緊來確定。麥弗遜懸架中非常關(guān)鍵的部件——A字型下擺臂，它的作用是為車輪提供橫向支撐力，并能承受來自前后方向的預應(yīng)力，在車輛運動過程中，車輪承受的所有方向的沖擊力主要靠支柱減振器和A字型下擺臂這兩個部件承擔。</p><p>　　麥弗遜懸架系統(tǒng)相比于其它形式懸架系統(tǒng)有著結(jié)構(gòu)簡單、布局緊湊、懸架質(zhì)量輕、占用空間小，便于發(fā)動機和其它一些

47、零部件的安裝，同時具有制造成本低等優(yōu)點。麥弗遜懸架具有比較合理的運動特性，使系統(tǒng)受力合理，有效的延長減振器的壽命。同時由于麥弗遜懸架結(jié)構(gòu)簡單布局緊湊，既能夠保證整車性能又能夠有效地擴大車輛內(nèi)部乘坐空間，有效地提高了乘坐舒適性。從操縱穩(wěn)定性角度講，車輪上下跳動過程中，麥弗遜懸架螺旋彈簧行程大，但是輪距、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角、車輪前束角等改變不大，有效的減少輪胎的磨損。</p><p>　　麥弗遜懸架同

48、樣也有著非常明顯的缺點：從運動特性角度而言，麥弗遜懸架運動特性明顯不如雙橫臂懸架和多連桿懸架；從懸架結(jié)構(gòu)而言，支柱減振器對左右方向的沖擊缺乏有效地阻擋力，其直筒式結(jié)構(gòu)比較容易發(fā)生彎曲，剎車點頭作用和加速抬頭作用明顯，懸架剛度與穩(wěn)定性較差，快速通過彎道時車身側(cè)傾比較明顯。</p><p>　　1.3.2麥弗遜懸架研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前國內(nèi)外在麥弗遜懸架系統(tǒng)方面開展了大量的研究工作

49、，對提高麥弗遜懸架系統(tǒng)的各種性能做出了有益的探索和發(fā)現(xiàn)，提出可很多有益的改進方法。在懸架系統(tǒng)的設(shè)計理論及方法研究方面。2007年，吉林大學的高晉研究開發(fā)了汽車懸架集成系統(tǒng)平臺，研究了在初步建立汽車懸架系統(tǒng)集成．CAD模塊的情況下進行懸架系統(tǒng)的改進設(shè)計和全新設(shè)計，同時利用CAE軟件進行運動學和動力學分析，利用ADAMS后處理功能對其相關(guān)指標進行分析。</p><p>　　2006年，吉林大學的玄圣夷通過整理收集麥弗

50、遜懸架相關(guān)資料建立了麥弗遜懸架專家知識系統(tǒng)，通過已知硬點參數(shù)推算出懸架其他硬點坐標，然后利用ADAMS軟件進行運動學仿真分析，確定了前輪定位參數(shù)在車輪上下跳動過程中的變化規(guī)律，然后更進一步的對其進行了實驗設(shè)計，分析和優(yōu)化了懸架某些關(guān)鍵點對車輪定位參數(shù)的影響，初步符合了設(shè)計要求。</p><p>　　在懸架系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方面。2008年，西南交通大學的郭偉研究了前輪定位參數(shù)對整車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響，利用ADAMS建

51、立汽車懸架虛擬樣機模型進行了整車操縱穩(wěn)定性試驗仿真，在此基礎(chǔ)上對懸架進行運動學靈敏度分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。</p><p>　　2006年，長安大學汽車學院的劉晶郁、王少贈基于車輛系統(tǒng)動力學及優(yōu)化設(shè)計原理，提出了以中國汽車懸架主要參數(shù)和系統(tǒng)剛度的優(yōu)化設(shè)計方案，在懸架系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方面做出了有益的嘗試。通過工程實例驗證基本可以滿足汽車平順性和操縱穩(wěn)定性的要求。</p><p>　　在研究懸架系

52、統(tǒng)對汽車操縱穩(wěn)定性影響方面。2007年，吉林大學的董傳林運用自然坐標法對麥弗遜懸架的運動學特性及動力學特性進行了仿真，并將所得到的仿真結(jié)果與成熟的ADAMS仿真結(jié)果進行比對，已驗證得出自然坐標法的正確性。</p><p>　　2006年，大連理工大學的趙秋芳詳細的總結(jié)了汽車操縱穩(wěn)定性研究的發(fā)展和現(xiàn)狀，從不同角度對汽車操縱穩(wěn)定性的研究和評價方法進行了詳細的分類，采用ADAMS軟件建立前懸架模型進行仿真分析，測量懸架

53、主要參數(shù)的變化規(guī)律，優(yōu)化車輪接地點側(cè)向滑移量，取得了非常好的效果。</p><p>　　2006年，武漢理工大學的方飛運用ADAMS軟件建立包括前后懸架、發(fā)動機、轉(zhuǎn)向系等在內(nèi)的整車虛擬樣機仿真模型，重點在于他編寫了一個用于整車操縱穩(wěn)定性仿真分析的驅(qū)動控制文件，驅(qū)動懸架系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入實驗等多種實驗，對轎車的操縱穩(wěn)定性進行了評價分析。</p><p>　　在研究懸架系統(tǒng)對汽車行駛平

54、順性影響方面。2008年，華南理工大學的章蘭珠，王軍利用MATLAB軟件，建立兩自由度1／4汽車懸架物理模型，分析了汽車懸架的動態(tài)特性和變化規(guī)律，對汽車行駛過程中的振動原因做了分析，從中找出相關(guān)的解決方法。運用ADAMS軟件分析了懸架系統(tǒng)的固有特性，得到了懸架對確定輸入和隨機輸入的響應(yīng)結(jié)果，獲取了懸架的最優(yōu)參數(shù)、路面等級參數(shù)和汽車行駛速度對汽車操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的影響。</p><p>　　2006年，武漢理

55、工大學的隗寒冰等以多體動力學理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用機械系統(tǒng)東西學仿真軟件ADAMS建立某轎車的整車樣機模型，研究車輛行駛平順性的途徑，為整車設(shè)計開發(fā)提供了較為詳盡的參考。</p><p>　　在研究懸架系統(tǒng)多體動力學方面。2009年，武漢科技大學的廖力成研究某微型客車的麥弗遜懸架系統(tǒng)，采用多體系統(tǒng)動力理論，試圖解決目前汽車輪胎嚴重磨損的問題。選取四輪定位參數(shù)作為目標函數(shù)，選擇懸架導向機構(gòu)參數(shù)化結(jié)構(gòu)點的坐標作為變量，利用

56、ADAMS軟件中對懸架進行仿真實驗設(shè)計，對麥弗遜懸架系統(tǒng)的導向機構(gòu)進行優(yōu)化，取得了很好的效果。</p><p>　　2008年，南昌大學的錢尼君選取某型車麥弗遜前懸架系統(tǒng)為對象，進行懸架系統(tǒng)的動態(tài)特性和疲勞壽命的分析研究，重點分析了懸架主要參數(shù)對懸架系統(tǒng)動力學性能的研究，并通過參數(shù)優(yōu)化以滿足懸架和整車設(shè)計。利用多個CAE軟件進行動力學仿真分析，同時利用疲勞壽命分析軟件MSC．Fatigue對懸架系統(tǒng)進行疲勞壽命方

57、面的預測，得出了下擺臂對整個懸架系統(tǒng)疲勞壽命的影響規(guī)律。</p><p>　　1.3.3麥弗遜懸架研究存在的問題</p><p>　　通過對以上麥弗遜懸架系統(tǒng)方面的研究分析得出，當采用運動學特性研究，麥弗遜懸架的運動規(guī)律時，大多數(shù)采用優(yōu)化一個或者多個關(guān)鍵硬點的方法，然后仿真分析對車輪定位參數(shù)的影響規(guī)律，然而結(jié)合實際情況可以分析得出，有一些關(guān)鍵點對麥弗遜懸架的定位參數(shù)是沒有多大作用的。其方法

58、雖然在一定程度上可以反映麥弗遜懸架的工作性能，同時可以找出一些問題，但是這些分析方法對實際過程麥弗遜懸架的設(shè)計指導還是有一些不足，其效果還是不夠準確有效。</p><p>　　所以本文這里結(jié)合實際汽車維修過程中，維修師對懸架系統(tǒng)的實際調(diào)整方法，提取懸架結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵點，對其進行有針對性的優(yōu)化分析，結(jié)合懸架設(shè)計當中出現(xiàn)的問題，以指導麥弗遜懸架的設(shè)計開發(fā)，可以節(jié)約大量設(shè)計時間以及有著比較好的效果。</p>

59、<p><b>　　1.3.4軟件介紹</b></p><p><b>　　CATIA軟件簡介</b></p><p>　　CATIA是法國Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一體化軟件，CATIA是英文Computer AidedTri-Dimensional InterfaceApplication的縮寫

60、，是世界一流的集CAD/CAM一體化于一身軟件之一 作為較前沿的三維CAD/CAM軟件，它在世界范圍內(nèi)被廣泛采用于航空 汽車 船舶的設(shè)計和制造領(lǐng)域;CATIA在過去的二十多年里一直保持著驕人的業(yè)績，并繼續(xù)保持著其強勁的發(fā)展趨勢 該軟件雖然源于宇航業(yè)，但現(xiàn)在該軟件廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，如汽車制造業(yè)、船舶制造業(yè)、機械制造業(yè)、電子電器業(yè)、消費品行業(yè)等。CATIA在汽車行業(yè)的運用十分廣泛，是歐洲 北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng) CATIA

61、在零部件設(shè)計 造型風格 車身及引擎設(shè)計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了端對端的解決方案 CATIA涉及產(chǎn)品 加工和人三個關(guān)鍵領(lǐng)域 其可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時間。</p><p><b>　　ADAMS軟件介紹</b></p><p>　　ADAMS汽車行業(yè)CAE軟件中具有代表性的軟件之一。ADAMS，即機械系統(tǒng)動力學自動分析軟件，由

62、美國MDI公司開發(fā)，現(xiàn)已被美國MSC公司收購。ADAMS軟件是一款功能完善的系統(tǒng)動力學分析軟件，將分析求解功能與使用方便的用戶界面結(jié)合起來，使該軟件及直觀又方便。ADAMS軟件以多剛體系統(tǒng)動力學原理為理論基礎(chǔ)，迅速地建立參數(shù)化的實體模型，然后進行機電產(chǎn)品性能分析。ADAMS軟件直接在用戶界面之下，選取合適的零件庫、力庫、約束庫，以“堆積木”的方式建立完全參數(shù)化的仿真模型，然后通過仿真分析和比較分析和研究虛擬樣機的設(shè)計方案。其求解器采用多

63、剛體系統(tǒng)動力學理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動力學方程，對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析，輸出位移、速度、加速度和作用力曲線等。</p><p>　　ADAMS軟件主要用于分析研究機械系統(tǒng)的各種性能、零部件運動范圍、相互碰撞、峰值載荷等。同時，ADAMS既可以作為虛擬樣機分析軟件，又可以作為虛擬樣機二次開發(fā)軟件，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，為許多特殊行業(yè)用戶提供快速有效的二次開發(fā)平臺。 <

64、;/p><p>　　ADAMS虛擬樣機設(shè)計流程主要包括以下幾個方面：</p><p>　　(1)創(chuàng)建(Build)模型。首先第一步就是創(chuàng)建機械系統(tǒng)屬性模型，建立后機械模型具有質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量等物理屬性。同時模型也可以是從別的CAD軟件中導入到ADAMS中，創(chuàng)建好模型后，添加物體之間的約束副，從而確定物體之間的相對運動。最后通過施加一定的力、力矩或運動，使模型可以進行相應(yīng)的運動仿真分析。</

65、p><p>　　(2)測試(Test)和驗證(Validate)模型。通過對模型的仿真分析，可以測試和檢驗整個模型或其中一部分，從而判斷模型的正確性與否。通過后處理可以很清晰很直觀顯示仿真的結(jié)果。</p><p>　　(3)細化(Refine)模型和迭代(Iterate)。通過初步的運動仿真分析，可以確定模型的基本運動型式，然后在模型中添加更為復雜的因素來精確仿真模型。針對不同的設(shè)計方案，可以

66、定義不同的定義設(shè)計點和設(shè)計變量，將模型參數(shù)化，以達到通過修改參數(shù)就可以修改整個模型，減少大量重復建模的時間。</p><p>　　(4)優(yōu)化(Optimize)設(shè)計。通過ADAMS軟件進行多次仿真分析，利用其修改一個或多個設(shè)計參數(shù)，使用戶迅速的找到最優(yōu)機械系統(tǒng)設(shè)計方案。</p><p>　　MSC．ADAMS的主要特點：</p><p>　　(1)ADAMS可以非常

67、方便的分析幾何模型的運動與力。分析類型包括運動學、靜力學和準靜力學多種類型，以及線性和非線性動力學分析類型，基本上可以滿足絕大多數(shù)專業(yè)要求。</p><p>　　(2)ADAMS具有組裝、分析和動態(tài)顯示同一模型或不同模型在某一過程中變化的功能，具有可以提供多種設(shè)計方案的能力，大大節(jié)約了設(shè)計分析時間。</p><p>　　(3)當機械虛擬仿真模型是一個或者多個自由度的時候，ADAMS可以快速

68、的實現(xiàn)模型某一時間上靜力學分析或者某一段時間區(qū)域內(nèi)的靜力學分析。</p><p>　　(4)ADAMS軟件具有和多個CAD＼CAE軟件和控制軟件之間良好的接口和雙向通信的特點，方便用戶進行個性化定制。</p><p>　　1.4本文研究內(nèi)容、方法和目標</p><p>　　1.4.1本文的研究內(nèi)容 </p><p>　　本文針對麥弗遜懸架三維

69、設(shè)計與運動分析問題，采用CAD軟件三維建模和CAE軟件仿真分析方法，建立麥弗遜懸架系統(tǒng)三維幾何模型，通過接口軟件導入到CAE軟件之中仿真分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，通過對懸架系統(tǒng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析，找出解決問題的方法。本文主要研究內(nèi)容如下：</p><p>　　(1)根據(jù)設(shè)計目標，參考某車型確定麥弗遜懸架系統(tǒng)主要參數(shù)以及關(guān)鍵零部件主要參數(shù)，利用CAD三維造型軟件CATIA建立麥弗遜懸架系統(tǒng)，并檢查懸架系統(tǒng)的干涉狀

70、況，確定懸架系統(tǒng)模型的準確性。</p><p>　　(2)利用CATIA和ADAMS軟件接口軟件將麥弗遜懸架三維系統(tǒng)導入到ADAMS軟件中，然后對系統(tǒng)添加相應(yīng)約束關(guān)系和作用以及仿真邊界條件，建立仿真模型。</p><p>　　(3)對麥弗遜懸架進行運動學特性仿真分析，通過車輪定位參數(shù)行駛狀態(tài)下變化曲線圖，分析麥弗遜懸架系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題，為下一步的優(yōu)化設(shè)計做鋪墊。</p>

71、<p>　　(4)針對上一步中發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合實際經(jīng)驗中對懸架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點的調(diào)整方法，有針對性的選擇關(guān)鍵點進行優(yōu)化分析，解決懸架中存在的問題。</p><p>　　1.4.2本文擬采用的研究方法</p><p>　　本文首先初步詳細介紹麥弗遜懸架系統(tǒng)的設(shè)計機理和關(guān)鍵參數(shù)，包括懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)運動分析、懸架系統(tǒng)關(guān)鍵零部件設(shè)計計算、懸架系統(tǒng)性能參數(shù)，參考某車型確定麥弗遜懸架具體相關(guān)參數(shù)，利

72、用CATIA軟件建立懸架系統(tǒng)三維模型，通過接口軟件導入到ADAMS中，建立懸架虛擬樣機仿真模型，對該懸架進行運動學仿真試驗，分析車輪定位參數(shù)隨車輪跳動過程的變化特性，找出導致輪胎磨損嚴重的主要因素；最后試圖找出解決方法，即對懸架系統(tǒng)中的關(guān)鍵硬點進行優(yōu)化，利用ADAMS／Insight對其進行試驗設(shè)計，得出懸架系統(tǒng)中某些關(guān)鍵點對于車輪定位參數(shù)的影響，使車輪定位參數(shù)的變化范圍保持在理想的范圍之內(nèi)，從而減輕輪胎的磨損情況，提高汽車的操縱穩(wěn)定性

73、，改善汽車的使用性能。</p><p>　　1.4.3本文的研究目標</p><p>　　針對我國目前汽車行業(yè)的實際情況，國內(nèi)汽車企業(yè)應(yīng)當著重研究汽車底盤技術(shù)特別是懸架系統(tǒng)的設(shè)計機理，努力掌握其設(shè)計原理和方法，爭取擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的懸架系統(tǒng)。為了在這一方面做出有益的探索，本論文的工作重點是分析和研究麥弗遜懸架獨立懸架系統(tǒng)?；贑ATIA和ADAMS軟件，建立麥弗遜懸架三維模型和研究麥弗遜懸

74、架運動學運動規(guī)律。主要解決以下關(guān)鍵問題：</p><p>　　(1)建立麥弗遜懸架三維幾何模型；</p><p>　　(2)導入ADAMS軟件，建立仿真模型；</p><p>　　(3)針對仿真模型進行早期仿真分析，發(fā)現(xiàn)存在的問題；</p><p>　　(4)結(jié)合實際經(jīng)驗，對麥弗遜懸架進行有針對性的優(yōu)化設(shè)計，提出修改方</p>

75、<p><b>　　案。</b></p><p>　　第2章 懸架的設(shè)計及校核</p><p><b>　　2.1引言</b></p><p>　　懸架四現(xiàn)代汽車上的重要總成之一。它把懸梁（或車身）與車軸（或車輪）彈性地連接起來。其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩，并且緩和路面?zhèn)鹘o車架（

76、或車身）的沖擊載荷。衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車的操縱穩(wěn)定性。使汽車獲得高速行駛能力。</p><p>　　懸架由彈性元件、導向裝置、減震器組成。有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。</p><p>　　彈性元件用來傳遞垂直力，緩和沖擊和振動。導向裝置由導向桿系組成，用來決定車輪相對于車架（或車身）的運動特性，并傳遞除彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。當用縱置鋼板彈簧作彈性元

77、件時，它兼起導向裝置作用。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。</p><p>　　對懸架提出的設(shè)計要求有：</p><p>　　保證汽車有良好的行駛平順性。</p><p>　　具有合適的衰減振動能力。</p><p>　　保證汽車具有良好

78、的操縱穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向時保證汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性。</p><p>　　汽車制動或加速時要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要合適。</p><p><b>　　有良好的隔聲能力。</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間尺寸要小。</p><p>　　可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩。在滿足零部件質(zhì)量

79、要小的同時，要保證其有足夠的強度和壽命。</p><p>　　2.2目標車型懸架的總體布置方案</p><p>　　目標車型是一款小排量的經(jīng)濟型轎車，總體參數(shù)要求見表 2-1。從表中給出的數(shù)據(jù)來看，改型車在軸荷、車輪定位參數(shù)都和原型車不同，但變化不大。鑒于設(shè)計時間、經(jīng)濟性以及麥弗遜式懸架特點方面的考慮，改型車的前懸架仍采用麥弗遜式懸架（結(jié)構(gòu)如圖2-1所示），但需要對其相關(guān)零部件重新進行計算

80、和選擇，同時還需對它的可行性進行仿真和校核。</p><p>　　圖2-1　右前懸架結(jié)構(gòu)</p><p>　　表2-1　改型車總布置參數(shù)要求</p><p>　　2.3麥弗遜懸架結(jié)構(gòu)的四連桿原理分析</p><p>　　麥弗遜懸架由多個零件組成，故在懸架機構(gòu)分析中采用空間機構(gòu)分析法對其進行分析。在運用此方法進行分析時，將懸架總成中的構(gòu)件等效成

81、剛體來研究懸架系統(tǒng)的空間運動。</p><p>　　圖2-2是1/2麥弗遜式懸架的等效機構(gòu)圖，借助圖中所示的等效方式，我們可以清楚地看出懸架擺臂和轉(zhuǎn)向節(jié)之間的連接通過球副來等效；減振器外套筒和活塞的聯(lián)接方式被等效成一個移動副；減振器的上支點和車身的聯(lián)接被等效成一個轉(zhuǎn)動副。這樣，麥弗遜式懸架被抽象成一個封閉的空間機構(gòu)。通過圖示的等效方案可以使我們對懸架系統(tǒng)的分析變得簡單，且不會在很大程度上影響分析的結(jié)果。</

82、p><p>　　圖2-2　麥弗遜懸架的等效機構(gòu)圖</p><p>　　2.4車輪定位參數(shù)對整車行駛性能的影響分析</p><p>　　2.4.1主銷后傾角(Caster Angle)</p><p>　　主銷后傾角(caster angle)：從汽車縱向平面看主銷軸線內(nèi)向后傾斜，不和地面垂直，主銷軸線和垂線之間的夾角稱為主銷后傾角。從汽車側(cè)向觀察

83、，向后面傾斜時的角度稱為正后傾角，向前方傾斜時的角度稱為負后傾角。絕大多數(shù)汽車的主銷后傾角為正后傾，如下圖所示。</p><p>　　圖2-3主銷后傾示意圖</p><p>　　從上圖可知，主銷后傾的結(jié)果使得主銷軸線在地面上的交點偏向前方，于是和輪胎接地中心產(chǎn)生一段距離a，叫做主銷拖距。對于主銷軸線交于前方的叫做正拖距，主要影響汽車的直行穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱輕便性。當汽車直線行駛時偶然受到外力

84、發(fā)生偏轉(zhuǎn)而引起車輛轉(zhuǎn)向時，由于拖距的存在而形成回正力矩，從而使車輪重新回到直行位置。有時，輪胎的強力彈性自身會形成正的拖距，理論上稱為輪胎拖距，由于累加原因，這時從動輪產(chǎn)生過大的回正力矩，相反這樣會損害汽車的操縱穩(wěn)定性，此時，為了減小汽車的回正力矩，結(jié)構(gòu)上可采用減小主銷后傾角的方法，甚至采用負主銷后傾，以用來減小汽車的回正力矩。</p><p>　　主銷后傾角的主要功能就是使轉(zhuǎn)向輪獲得自動回正能力以汽車穩(wěn)定行駛方

85、向。實踐表明主銷后傾角過大，車速越高，車輪的穩(wěn)定性就越好，車輛的直行穩(wěn)定性也隨之增強；但是主銷后傾角過大會造成轉(zhuǎn)向盤沉重，不足轉(zhuǎn)向特性很不明顯，最大橫向加速度也會增大，嚴重時汽車在高速時操縱穩(wěn)定性急劇下降，左右牽引力不一致，汽車出現(xiàn)轉(zhuǎn)向發(fā)飄的現(xiàn)象；同樣，主銷后傾角過小，則會產(chǎn)生轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定現(xiàn)象，車輪發(fā)生劇烈抖動，加劇輪胎的磨損；同時，假如車輪兩側(cè)主銷后傾角大小不一致，則汽車行駛過程中會發(fā)生車輪被拉向正后傾角較小的一側(cè)，出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，這也是

86、我們不希望出現(xiàn)的。</p><p>　　隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代轎車由于輪胎氣壓低，彈性較大，接地印記增大，行駛時輪胎自身的回正力矩增加，故主銷后傾角可以取較小的值，甚至減小為零，或為負值(即主銷前傾)。實踐證明，轉(zhuǎn)向時主銷后傾角對車輪外傾角的變化有很大的影響，主銷后傾角過大時，車輪外傾角向負方向變化。</p><p>　　2.4.2主銷內(nèi)傾角(Kingpin Inclination

87、Angle或SAL)</p><p>　　主銷內(nèi)傾角(Kingpin Inclination Angle或SAL)-在汽車橫向垂直平面內(nèi)，主銷向平面內(nèi)里傾斜，稱為主銷內(nèi)傾。主銷軸線與垂線之間的夾角叫作主銷內(nèi)傾角。主銷軸線上側(cè)向內(nèi)傾時為正，反之為負。由前面敘述可知，車速越高主銷后傾角產(chǎn)生的回正力矩就越大，汽車的回正作用就越明顯，汽車的穩(wěn)定性就越好，但是在低速時主銷后傾角回正力矩很小，汽車穩(wěn)定性較差，為了保證低速時汽

88、車同樣具有一定的回正作用，于是就設(shè)計了主銷內(nèi)傾角。相關(guān)研究表明，高速時主銷后傾角的回正作用占據(jù)主導作用，低速時主銷內(nèi)傾角的回正作用起主要作用。通常在轎車設(shè)計過程中，為了使車輛具有較好的回正作用和操縱穩(wěn)定性，主銷內(nèi)傾角的取值范圍為。主銷內(nèi)傾角的回正作用與車速無關(guān)，所以主銷內(nèi)傾角不宜取得過大，否則在高速狀態(tài)下會增加轉(zhuǎn)向輪胎的磨損，甚至還會造成轉(zhuǎn)向輪打到止端后不能自動回正，這對轉(zhuǎn)向操縱是不利的。</p><p>　　2

89、.4.3車輪外傾角(Camber Angle)</p><p>　　車輪外傾角(Camber Angle)·從汽車正前方看，車輪中心平面是不垂直于地面的，車輪的頂端向內(nèi)或向外傾斜一個角度，稱為車輪外傾角。當車輪頂端向兩側(cè)傾斜，則稱為正外傾角；反之向內(nèi)傾斜，則稱為負外傾角。</p><p><b>　　圖2-4車輪外傾角</b></p><

90、p>　　早期汽車設(shè)計理論認為汽車之所以設(shè)計成外傾：第一個原因是由于道路不平，是一個拱形路面(為了便于排水)，為了使汽車輪胎垂直于路面，所以輪胎設(shè)計成外傾；第二個原因是高速行駛狀態(tài)下，汽車轉(zhuǎn)向時會產(chǎn)生由于離心力導致的正外傾角；第三個原因行駛狀態(tài)下能夠動態(tài)調(diào)整車輪外傾角；第四個原因還要考慮汽車實際行駛過程中，車輛載荷、車速、輪胎上下跳動等條件隨時變化時車輪外傾角的變化。</p><p>　　汽車車輪外傾角主要作

91、用是為了提高轉(zhuǎn)向輪工作時的安全性和轉(zhuǎn)向操縱輕便性，同時車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角共同作用，形成包容角使轉(zhuǎn)向車輪產(chǎn)生回正作用。車輛行駛狀態(tài)下，車輪外傾角是一個動態(tài)變化的，它對車輛直行穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性等有著非常重要的影響。車輛直線行駛時，由于路面的不平而引起車輪跳動使車輪外傾角發(fā)生變化，綜合考慮轉(zhuǎn)向性能和直行穩(wěn)定性，車輪外傾角在上下跳動過程中應(yīng)該有一個比較合適的變化范圍，一般設(shè)計理論認為，車輪外傾角的變化為0.50／50mm比較合適，目前，

92、大多數(shù)乘用車都設(shè)計成輕微的正外傾角()。當汽車滿載時，車橋因載荷增加發(fā)生一定變形，使車輪垂直于地面，減少輪胎胎面不正常磨損。近年來，由于懸架和車橋剛度的提高，加之路面也更為平坦，所以車輪外傾角有減小的趨勢，甚至為零，可使輪胎的內(nèi)、外側(cè)磨損趨于均勻，并有利于車輛的橫向穩(wěn)定性。大量實踐證明，車輪外傾角理想的變化范圍是上跳時外傾角變?yōu)樨?，下落時變?yōu)檎@樣可以消除車身側(cè)傾時外輪外傾角過分增大的不利影響。</p><p>

93、;　　2.4.4車輪前束角(Toe Angle)</p><p>　　車輪前束角(Toe Angle)：指的是汽車縱向中心平面內(nèi)，車輪平面前部向內(nèi)縮攏，稱為車輪前束。車輪中心平面和地面交線之間的夾角叫車輪前束角，如下圖所示。</p><p><b>　　圖2-5車輪前束角</b></p><p>　　如果車輪前部向內(nèi)縮攏，則前束角為正值，如上圖

94、所示，反之為負。總的車輪前束角為左右車輪前束角之和。汽車行駛過程中，車輪前束角和車輪外傾角配合使用，車輛外傾會使左右車輪產(chǎn)生側(cè)偏滾動趨勢，增加輪胎的磨損，給汽車前輪設(shè)計一個前束角，可以使汽車在直線行駛時左右車輪產(chǎn)生一個大小相等方向相反的初始側(cè)偏角，側(cè)偏角在左右輪胎上生成方向相反的側(cè)向力，選擇合適的前束角，可使產(chǎn)生的側(cè)向力與車輪外傾所引起的側(cè)傾推力相互抵消，從而減少輪胎磨損和車輛動力的消耗，提高輪胎的使用壽命和汽車的燃油經(jīng)濟性。車輪上下跳

95、動過程中前束角的變化特性對車輛的直行穩(wěn)定性、車輛的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性等有著非常重要的影響。車輪上下跳動過程中最理想的狀態(tài)是前束角保持不變，然而這是很難做到的。汽車前輪前束角合理地變化趨勢：當前輪上跳時，前束角為至負前束，變化范圍／50mm較為合適。車輪前束角初始值約為，是為了控制直行時由于路面的不平引起的前束變化，確保車輛具有良好的直行穩(wěn)定性，同時為了使車輛獲得弱的不足轉(zhuǎn)向特性，以使載重發(fā)生變化時引起車身高度變化時也能保持不足轉(zhuǎn)向特性。<

96、;/p><p>　　2.5對懸架的校核計算</p><p>　　2.5.1 懸架總體參數(shù)的計算</p><p>　　首先對懸架總體參數(shù)進行計算，如懸架的剛度、懸架的撓度等，這樣，在下文對零部件的計算時，就可以以懸架的總體參數(shù)為依據(jù)，根據(jù)懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)求出相關(guān)零部件的受力、剛度等參數(shù)。</p><p><b>　　1.懸架的剛度</

97、b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求給定的設(shè)計狀態(tài)下的軸荷及簧下質(zhì)量，可求得前懸架單側(cè)的簧上質(zhì)量　</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　于是，前懸架的剛度C為</p><p><b>　　2.懸架的靜撓度</b></p><p>　　懸

98、架的靜撓度和懸架剛度之間有如下關(guān)系： </p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　代入數(shù)值得： =145.98mm，取=146mm。</p><p><b>　　3.懸架的動撓度</b></p><p>　　為了防止汽車在壞路面上行使駛時懸架經(jīng)常碰撞到緩沖塊，懸架必須有足夠

99、大的動撓度。</p><p>　　從結(jié)構(gòu)和使用要求上來考慮選此懸架的動撓度＝80mm。</p><p><b>　　最大沖擊力</b></p><p>　　車輪定位參數(shù)主要是指主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、車輪外傾角和前束角。合理的定位參數(shù)可以保證車輛的直線行駛穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性。</p><p>　　汽車在遇到障礙物或路面不

100、平引起的顛簸運動、加減速時引起的車身縱傾運動和轉(zhuǎn)彎時引起的車身側(cè)傾運動都會產(chǎn)生車輪的跳動。如果車輛的懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計不當，在車輪跳動時前輪定位參數(shù)的變化量可能很大，影響車輛行駛性能，出現(xiàn)轉(zhuǎn)向沉重、輪胎偏磨等問題。如圖2-6所示原車的彈簧安裝角度。 </p><p>　　β為車輪外傾角，為減振器內(nèi)傾角，α為主銷軸線與減振器的夾角</p><p>　　圖2-6　原車的彈簧安裝角度示意圖</p

101、><p>　　平衡位置處彈簧所受壓縮力P與車輪載荷的關(guān)系式： </p><p><b>　　(2.3)</b></p><p>　　則可求得彈簧所受的最大力</p><p>　　取動荷系數(shù)K=1.7，則彈簧所受的最大力為： </p><p>　　= (2.4)</p>

102、<p><b>　　4、螺旋彈簧的校核</b></p><p>　　螺旋彈簧作為彈性元件的一種，具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便及高的比能容量等特點，在輕型以下汽車的懸架中運用普遍。轎車螺旋彈簧選擇60Si2MnA為簧絲的材料，具體參數(shù)如表2-2。</p><p>　　表2-2　原車的螺旋彈簧參數(shù)</p><p>　　（1）計算合理鋼絲直徑

103、</p><p>　　曲率系數(shù) ,</p><p>　　,原車d=10mm，因此不符合要求。</p><p>　?。?）計算節(jié)距t </p><p>　　節(jié)距 </p><p><b>　?。?）計算自由高度</b></p><p>

104、　　自由高度 ，316mm>300mm，故不符合要求。</p><p>　　綜上所述，經(jīng)驗證原螺旋彈簧與此車不相匹配。</p><p>　　彈簧的最主要功能就是維持車子的舒適性和保持輪胎完全與地面接觸，用錯了彈簧會造成行車品質(zhì)和操控性都有負面的影響。試想如果彈簧是完全僵硬的，那懸掛系統(tǒng)也就發(fā)揮不了作用。遇到不平的路面時車子跳起，輪胎也會完全離開地面，若這種情況發(fā)生在加速、剎車或

105、轉(zhuǎn)彎時，車子將會失去循跡性。</p><p><b>　　5、彈簧的受力變形</b></p><p>　　（1）、車輪到彈簧的力及位移傳遞比</p><p>　　車輪與路面接觸點和零件連接點間的傳遞比既表明行程不同也表明作用在該二處的力的大小不同。彈簧的剛度與懸架的線剛度可由傳遞比建立聯(lián)系：</p><p>　　利用位移

106、傳遞比便可計算出螺旋彈簧的剛度</p><p><b>　　（2.5）</b></p><p>　　懸架的行程傳遞比及力的傳遞比為＝1.002，＝1.146。所以，位移傳遞比為1.148。</p><p>　?。?）.彈簧在最大壓縮力作用下的變形量</p><p>　　由前懸架給定的偏頻f＝1.31Hz，可得到了汽車懸架

107、的線剛度： </p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　于是由公式（2.5）可得出彈簧的剛度=21(N/mm）。</p><p>　　進而可得到彈簧在最大壓縮力作用下的變形量F： </p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　

108、　所以，彈簧所受最大彈簧力和相應(yīng)的最大變形為： </p><p>　　=4250N,F=202mm。</p><p>　　2.5.2 彈簧幾何參數(shù)的計算</p><p>　　根據(jù)已求得的彈簧所受的最大力和相應(yīng)的變形進行彈簧的設(shè)計。 </p><p>　　1.彈簧的材料許用應(yīng)力</p><p>　　根據(jù)其工作條件已經(jīng)選擇