機械畢業(yè)設(shè)計（論文）-奇瑞微客的前懸設(shè)計【全套圖紙】

1、<p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院</p><p>　　全日制普通本科生畢業(yè)論文 </p><p><b>　　某微客的前懸設(shè)計</b></p><p>　　ONE OF THE GUEST FRONT SUSPENSION DESIGN</p><p><b>　　學(xué)生姓名：</b>&

2、lt;/p><p>　　學(xué) 號： 200841930106</p><p>　　年級專業(yè)及班級：2008級汽車服務(wù)工程(1)班</p><p><b>　　指導(dǎo)老師及職稱：</b></p><p><b>　　湖南·長沙</b></p><p>　　提交日期：20

3、12年 5月</p><p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文</p><p><b>　　誠 信 聲 明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的

4、研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。</p><p><b>　　畢業(yè)論文作者簽名：</b></p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要...........

5、..................................................................... i</p><p>　　關(guān)鍵字................................................................................ii</p><p>　　目錄…...............

6、.................................................................iii</p><p>　　1 緒論………………………………………………………………………............1</p><p>　　1.1懸架重要性……………………………………………………………………..2</p><p>　　

7、1.2懸架的作用及功能……………………………………………………………. 3</p><p>　　1.3懸架的設(shè)計要求……………………………………………………………......4</p><p>　　1.4微客主要參數(shù)介紹......................................................................................

8、........ 5</p><p>　　2 懸架的結(jié)構(gòu)分析及選擇.................................................................................6</p><p>　　2.1懸架的分類…………………………………………………………………......6</p><p>　　2.1.1非

9、獨立懸架優(yōu)缺點分析…………………………………………………...6</p><p>　　2.1.2獨立懸架優(yōu)缺點分析………………………………………………….......7</p><p>　　2.2獨立懸架的分類比較…………………………………………………………..7</p><p>　　2.2.1雙橫臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析.......................

10、............................................ 8</p><p>　　2.2.2單橫臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析................................................................... 8</p><p>　　2.2.3單縱臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析.......................

11、............................................8</p><p>　　2.2.4單斜臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析.................................................................9</p><p>　　2.2.5麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析...........................

12、......................................9</p><p>　　2.2.6扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析.....................................................10</p><p>　　2.2.7比較選型..................................................

13、...................................................10</p><p>　　3 懸架撓度的計算.................................................................................11</p><p>　　3.1懸架靜撓度的計算……………………………………………

14、………………11</p><p>　　3.2懸架動撓度的計算………………………………………………………........11</p><p>　　3.3懸架彈性特征……………………………………………………....................12</p><p>　　4 懸架主要構(gòu)件的設(shè)計計算....................................

15、.............................................13</p><p>　　4.1彈性元件的設(shè)計計算………………………………………………………....13</p><p>　　4.1.1彈簧參數(shù)的計算選擇…………………………………………………….13</p><p>　　4.1.2彈簧校核…………………………………………………

16、………………14</p><p>　　4.2減震器的結(jié)構(gòu)類型與主要參數(shù)計算……………………………………......15</p><p>　　4.2.1減震器的分類……………………………………………………...........15</p><p>　　4.2.2減震器主要參數(shù)的計算…………………………………………….......15</p><p&

17、gt;　　4.3橫向穩(wěn)定桿參數(shù)的確定................................................................................18</p><p>　　4.3.1橫向穩(wěn)定桿的作用……...........................................................................18</

18、p><p>　　4.3.2橫向穩(wěn)定桿側(cè)傾角剛度計算……...........................................................19</p><p>　　4.3.3橫向穩(wěn)定桿參數(shù)確定...............................................................................19<

19、/p><p>　　4.4單橫臂長度的確定..........................................................................................20</p><p>　　5 結(jié)論......................................................................

20、..........20</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………21</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………22</p><p>　　全套圖紙，加153893706</p><p><b>　　某微客的前懸設(shè)計</b><

21、/p><p>　　學(xué) 生：劉鄧鵬</p><p><b>　　指導(dǎo)老師：危小湘</b></p><p>　　（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長沙 410128）</p><p>　　摘 要：懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架（或車身）與車軸（或輪胎） 彈性地連接起來。它的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力

22、矩，比如支撐力、制動力和驅(qū)動力等，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動、保證乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動載荷。</p><p>　　本文主要講的是奇瑞微客的前懸架設(shè)計，重點從該微客前懸架的對比選型、減振器的計算及選型、彈性元件形式的選擇計算及選型和橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計與側(cè)傾角剛度計算。首先，我把形式不同的懸架的優(yōu)缺點進行了比較，然后定下了汽車前懸架的形式—麥弗遜式懸架。然后圍繞麥弗遜式懸架

23、的主要部件進行設(shè)計。先是彈簧的設(shè)計計算校核，再是減振器的計算選型，最后是橫向穩(wěn)定桿的計算校核。</p><p>　　關(guān)鍵詞：微客 ； 懸架； 麥弗遜式 ；參數(shù)設(shè)計； 校核</p><p>　　One of the guest front suspension design</p><p>　　Student: Liu Dengpeng</p>&l

24、t;p>　　Tutor:Wei Xiaoxiang</p><p>　　(Orient Science and Technology College , Hunan Agricultural University, Changsha 410128)</p><p>　　Abstract: Suspension is one of the important assembles of

25、a modern car, which connects the chassis (or body) and the axle (or tires) flexibly . Mainly, it transfers all the force and moment between the wheels and the body supporting force, such as braking force and the driving

26、 forces,ect.. and the uneven road passed by the body to ease the impact load, attenuation resulting vibration, occupant comfort, reduce the goods and the vehicle itself dynamic load. </p><p>　　This paper is

27、about the design of the front suspension chery guest, the key are the comparison of selection of this minibus’s front suspension, calculation and selection of shock absorber, the choice of the form of elastic element cal

28、culation and the selection and design of horizontal and lateral stabilizer bar angle stiffness calculation. First, I compared the advantages and disadvantages of different suspensions, and then set the vehicle in the for

29、m of front suspension—McPherson suspension. An</p><p>　　Key words: Micro guest； Suspension ； McPherson ； Parameter design ； Checking</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b&

30、gt;　　1.1 懸架重要性</b></p><p>　　懸架是汽車上的重要總成之一，它把車身和車輪彈性地連接在一起。懸架的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動力和驅(qū)動力等，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動、保證乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動載荷。懸架與汽車的多種使用性能有關(guān)，為滿足這些性能，懸架系統(tǒng)必須能滿足這些性能的要求:首先，懸架系統(tǒng)要

31、保證汽車有良好的行駛平順性，對以載人為主要目的的轎車來講，乘員在車中承受的振動加速度不能超過國標規(guī)定的界限值。其次，懸架要保證車身和車輪在共振區(qū)的振幅小，振動衰減快。再次，要能保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，一方面懸架要保證車輪跳動時，車輪定位參數(shù)不發(fā)生很大的變化，另一方面要減小車輪的動載荷和車輪跳動量。還有就是要保證車身在制動、轉(zhuǎn)彎、加速時穩(wěn)定，減小車身的俯仰和側(cè)傾。最后要保證懸架系統(tǒng)的可靠性，有足夠的剛度、強度和壽命。所以，汽車懸架是保

32、證乘坐舒適性的重要部件。同時，汽車懸架做為車架(或車身)與車軸(或車輪)之間作連接的傳力機件，又是保證汽車行駛安全的重要部件。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。 </p><p>　　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。彈性元件用力傳遞垂向力，并緩和由路面不平度引起的沖擊和振動。從轎車上來講，彈性元件多指螺旋彈簧，它

33、只承受垂直載荷，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，但由于本身沒有摩擦而沒有減振作用。減振器指液力減振器，是為了加速衰減車身的振動，它是懸架機構(gòu)中最精密和復(fù)雜的機械件。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。</p><p>　　現(xiàn)代轎車的懸架一般采用質(zhì)量小、性能穩(wěn)定可靠的筒式減震器。

34、當轎車在不平坦的道路上行駛，車身會發(fā)生振動，減振器能迅速衰減車身的振動，利用本身的油液流動的阻力來消耗振動的能量。當車架與車軸相對運動時，減振器內(nèi)的油液會通過一些窄小的孔、縫等通道反復(fù)地從一個腔室流向另一個腔室，這時孔壁與油液間的摩擦和油液內(nèi)的分子間的摩擦形成了對車身振動的阻力，這種阻力工程上稱為阻尼力。阻尼力會將車身的振動能轉(zhuǎn)化為熱能，并被油液和殼體所吸收。人們?yōu)榱烁玫貙崿F(xiàn)轎車的行駛平穩(wěn)性和安全性，將阻尼系數(shù)不固定在某一數(shù)值上，而是

35、能隨轎車運行的狀態(tài)而變化，使懸架性能總是處在最優(yōu)的狀態(tài)附近。因此，有些轎車的減振器是可調(diào)式的，將阻尼分成兩級或三級，根據(jù)傳感器信號自動選擇所需要的阻尼級。</p><p>　　為了提高轎車的舒適性，現(xiàn)代轎車懸架的垂直剛度值設(shè)計得較低，用通俗話來講就是很“軟”，這樣雖然乘坐舒適了，但轎車在轉(zhuǎn)彎時，由于離心力的作用會產(chǎn)生較大的車身傾斜角，直接影響到操縱的穩(wěn)定性。[1]為了改善這一狀態(tài)，許多轎車的前后懸架增添橫向穩(wěn)定桿

36、，當車身傾斜時，兩側(cè)懸架變形不等，橫向穩(wěn)定桿就會起到類似杠桿作用，使左右兩邊的彈簧變形接近一致，以減少車身的傾斜和振動，提高轎車行駛的穩(wěn)定性從外表上看似簡單的懸架，包含著多種力的合作，決定著轎車的穩(wěn)定性、舒適性和安全性，是現(xiàn)代轎車十分關(guān)鍵的部件之一。</p><p><b>　　圖1汽車前懸架</b></p><p>　　Fig1 Auto front suspens

37、ion</p><p>　　1.2 懸架的作用及功能</p><p>　　懸架的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動力和驅(qū)動力等，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動、保證乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動載荷。</p><p>　　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；緩和路面?zhèn)鹘o車架（或

38、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，使汽車獲得高速行駛能力。</p><p>　　汽車在不平路面上行駛時，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，并使之具有合理的阻尼。利用減振器的阻尼作用，使汽車振動的振幅連續(xù)減小，直至振動停止。&l

39、t;/p><p>　　1.3懸架的設(shè)計要求</p><p>　　為了滿足汽車具有良好的行駛平順性，要求由簧上質(zhì)量與彈性元件組成的振動系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)在合適的頻段，并盡可能低。[2]前、后懸架固有頻率的匹配應(yīng)合理，對乘用車，要求前懸架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）。在簧上質(zhì)量變化的情況下，車身高度變化要小，因此，應(yīng)采用非線性彈性特性懸架。要正確地選擇懸架方案和

40、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。懸架與汽車的多種使用性能有關(guān)，為滿足這些性能，對懸架提出的設(shè)計要求有：</p><p>　　1）保證汽車有良好的行駛平順性。</p><p>　　2）具有合適的衰減振動的能力。</p><p>　　3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。<

41、/p><p>　　4）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>　　5）有良好的隔聲能力。</p><p>　　6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。</p><p>　　7）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)量要小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命。</p><p

42、>　　為了滿足汽車具有良好的行駛平順性，要求由簧上質(zhì)量與彈性元件組成的振動系統(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，對乘用車，要求前懸架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）?；缮腺|(zhì)量變化的情況下，車身高度變化要小，因此，應(yīng)采用非線行彈性特性懸架。汽車在不平路面上行駛時，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

43、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，使汽車振動的振幅連續(xù)減小，直至振動停止。要正確地選擇懸架方案和參數(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。</p><p>　　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。近年來，主動懸架的出現(xiàn)不僅能很好地提高汽車行駛性能，而且能更好地保

44、持車廂姿態(tài)，減小側(cè)傾、縱傾。</p><p>　　1.4微客的主要參數(shù)介紹</p><p>　　該款微客的設(shè)計是在公司響應(yīng)國家汽車下鄉(xiāng)政策下進行的，考慮的市場定位是為鄉(xiāng)鎮(zhèn)私營企業(yè)，個體經(jīng)營商戶設(shè)計的一款作為創(chuàng)業(yè)致富普及型用車。該車外形簡潔流暢，棱角分明，車身材質(zhì)采用加厚鋼板，防撞鋼梁保護，前端內(nèi)置加厚鋼梁保險杠，后保險杠也做了尾部加強處理。不同于一般的微型車，該微客采用加厚材質(zhì)鋼板，承重力

45、大，即使卸貨站人都堅固耐用。內(nèi)部空間寬綽，三排座椅可輕松容納8人乘坐，后兩排可拆卸，無論載客拉貨還是郊游出行，均能滿足用車需要。動力方面，該車配裝三菱發(fā)動機，配合五擋變速器，動力表現(xiàn)出色。初定市場價格在3到4萬人民幣。</p><p><b>　　具體參數(shù)如下：</b></p><p>　　整車整備質(zhì)量：1115kg </p

46、><p><b>　　軸距：2540mm</b></p><p>　　空載前軸軸載質(zhì)量：685kg </p><p>　　空載后軸軸載質(zhì)量：430kg</p><p>　　滿載總質(zhì)量：1490kg </p><p>　　滿載前軸載質(zhì)量：802kg

47、 </p><p>　　前輪輪距：1423mm</p><p>　　后輪輪距：1423mm</p><p>　　滿載后軸載質(zhì)量：688kg </p><p>　　2 懸架的結(jié)構(gòu)分析及選型</p><p><b>　　2.1懸架的分類</b></p>

48、<p>　　根據(jù)導(dǎo)向機構(gòu)的不同可將汽車懸架分為獨立懸架和非獨立懸架兩大類如圖2.1所示。70 年代又發(fā)展了一種前后懸架或左右懸架相通的交聯(lián)式懸架。[3]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。</p><p>　　圖2懸架結(jié)構(gòu)形式簡圖（a非獨

49、立懸架 b獨立懸架）</p><p>　　Fig2 Suspension structure form diagram (a to the independent suspension b independent suspension)</p><p>　　2.1.1 非獨立懸架的優(yōu)缺點分析</p><p>　　非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是，左、右車輪用一根整體軸連接，再

50、經(jīng)過懸架與車架（或車身）連接。優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，工作可靠。</p><p><b>　　缺點是：</b></p><p>　　1）由于整車布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長度（特別是前懸架），使之剛度較大，所以汽車平順性較差；</p><p>　　2）簧下質(zhì)量大；在不平路面上行駛時，左、右車輪相互影響，并使車軸（橋）和車

51、身傾斜；</p><p>　　3）當兩側(cè)車輪不同步跳動時，車輪會左、右搖擺，使前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動時，懸架易與轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)產(chǎn)生運動干涉；</p><p>　　4）當汽車直線行駛在凹凸不平的路段上時，由于左右兩側(cè)車輪反向跳動或只有一側(cè)車輪跳動時，不僅車輪外傾角有變化，還會產(chǎn)生不利的周轉(zhuǎn)向特性；</p><p>　　5）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，離心力也會產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特

52、性；車軸（橋）上方要求有與彈簧行程相適應(yīng)的空間。</p><p>　　這種懸架主要用在總質(zhì)量大些的商用車前、后懸架以及某些乘用車的后懸架上。</p><p>　　2.1.2獨立懸架優(yōu)缺點分析</p><p>　　獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是，左、右車輪通過各自的懸架與車架（或車身）連接。優(yōu)點是：</p><p><b>　　1）簧下質(zhì)量小；

53、</b></p><p>　　2）懸架占用的空間??；</p><p>　　3）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；</p><p>　　4）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；</p><p>　　5）左、右車輪各自獨立運

54、動互不影響，可減少車身的傾斜和</p><p>　　振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力；</p><p>　　6）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。</p><p>　　缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修困難。</p><p>　　這種懸架主要用于乘用車和部分總質(zhì)量不大的商用車上。</p>&

55、lt;p>　　2.2 獨立懸架的分類及比較</p><p>　　獨立懸架又分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式等幾種類型。對于不同結(jié)構(gòu)形式的獨立懸架，不僅結(jié)構(gòu)特點不同，而且許多基本特性也有較大區(qū)別。評價時常從以下幾個方面進行：</p><p>　?。?）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)產(chǎn)生側(cè)傾時，相對

56、于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心，稱為側(cè)傾中心高度。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)傾角也會減少。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。</p><p>　?。?）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。[4]若主銷后傾角變化大，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

57、穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。</p><p>　?。?）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)動角度稱之為車廂側(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。</p><p>　　（4）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)

58、象。</p><p>　　2.2.1雙橫臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析</p><p>　　特性：側(cè)傾中心高度較低；車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角均有變化；輪距變化小，故輪胎磨損速度慢；懸架側(cè)傾角剛度較小需要橫向穩(wěn)定器；橫向剛度大；空間尺寸大；結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，前懸架用得較多。結(jié)構(gòu)如圖3所示。</p><p>　　圖3雙橫臂式獨立懸架</p><p>　　Fig3

59、 Double wishbone typed independent suspension frame</p><p>　　2.2.2單橫臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析</p><p>　　特性：側(cè)傾中心高度較高；車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大；輪距變化大，故輪胎磨損速度快；懸架側(cè)傾角剛度較大可不裝橫向穩(wěn)定器；橫向剛度大；空間尺寸較??；結(jié)構(gòu)簡單、成本低，前懸架用得較少。結(jié)構(gòu)如圖4所示。</p&

60、gt;<p>　　圖4單橫臂式獨立懸架</p><p>　　Fig4 Single wishbone typed independent suspension frame</p><p>　　2.2.3單縱臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析</p><p>　　特性：側(cè)傾中心高度較低；車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大；輪距變化不大；懸架側(cè)傾角剛度較小需要橫向穩(wěn)定器；

61、橫向剛度??；幾乎不占用高度空間；結(jié)構(gòu)簡單、成本低。結(jié)構(gòu)如圖5所示</p><p>　　圖5單縱臂式獨立懸架</p><p>　　Fig5 Single ZongBi type independent suspension</p><p>　　2.2.4單斜臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析</p><p>　　特性：側(cè)傾中心高度在單橫臂式和單縱臂式之間；

62、車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大；輪距變化不大；懸架側(cè)傾角剛度在單橫臂式和單縱臂式之間；橫向剛度較?。粠缀醪徽加酶叨瓤臻g；結(jié)構(gòu)簡單、成本低。結(jié)構(gòu)如圖6所示。</p><p>　　圖6單斜臂式獨立懸架</p><p>　　Fig 6 The single arm type independent suspension</p><p>　　2.2.5麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)及特性分

63、析</p><p>　　特性：側(cè)傾中心高度較高；車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化小；輪距變化很小，故輪胎磨損速度慢；懸架側(cè)傾角剛度較大可不裝橫向穩(wěn)定器；橫向剛度大；占用空間尺寸小；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊乘用車上用得較多。結(jié)構(gòu)如圖7所示。</p><p><b>　　圖7麥弗遜獨立懸架</b></p><p>　　Fig 7 Paper independent

64、 suspension</p><p>　　2.2.6扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析</p><p>　　特性：側(cè)傾中心高度較低；左右車輪同時跳動時不變；輪距不變，故輪胎磨損速度慢；懸架側(cè)傾角剛度較大可不裝橫向穩(wěn)定器；橫向剛度大；占用空間尺寸?。唤Y(jié)構(gòu)簡單，用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動乘用車的后懸架。結(jié)構(gòu)如圖8所示。</p><p>　　圖8扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式獨立懸架<

65、/p><p>　　Fig 8 Torsion beam with arm type independent suspension</p><p><b>　　2.2.7比較選型</b></p><p>　　通過對以上幾種懸架的綜合比較，考慮到該微客的空間布置要求及市場定位，我選擇了結(jié)構(gòu)簡單乘用車前懸應(yīng)用廣泛的麥弗遜懸架作為我設(shè)計的對象。</p

66、><p><b>　　3 懸架撓度的計算</b></p><p>　　3.1懸架靜撓度的計算</p><p>　　懸架靜撓度f是指汽車在滿載靜止[5]時懸架上的載荷F與此時懸架剛度C之比，即f=/C。</p><p>　　汽車懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車平順性的主要參數(shù)之一。一般對于采用鋼制彈簧的轎車

67、，前懸架的偏頻n=1—1.3Hz，非常接近人體步行時的自然頻率。設(shè)計時取前懸架的偏頻 n=1.1Hz而汽車部分車身固有頻率（偏頻）可用下式表示：</p><p>　　n=（1/ 2π）..................................（1）</p><p>　　式中 Cs——汽車前懸架剛度，N/mm；</p><p>　　Ms——汽車前懸架簧上質(zhì)量

68、，kg；</p><p>　　n——汽車前懸架偏頻，Hz</p><p>　　而汽車懸架的靜撓度可用下式表示：</p><p>　　f= ........................................（2)</p><p><b>　　由這兩式可得出：</b></p><p>

69、　　f= ............................................（3)</p><p>　　設(shè)計時取前懸架的偏頻n=1.1Hz。</p><p>　　根據(jù)上面公式可以計算出前懸架的靜撓度為：</p><p><b>　　f==206mm</b></p><p>　　3.2懸架動撓度的計算

70、</p><p>　　懸架的動撓度f是指從滿載經(jīng)平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到原有高度的1/2 或2/3）時，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。</p><p>　　要求懸架應(yīng)由足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經(jīng)常碰到緩沖塊。對乘用車，f取70～90mm；對大客車，f取50～80mm；對貨車，f取60～90mm。對越野車，f取70～130 mm<

71、;/p><p>　　表1 不同車型動靜撓度值[16]</p><p>　　Fig 1 Different models action deflection value</p><p>　　靜撓度fc/cm 5-11 10-30 7-15 6-13</p><p>　　偏頻n/H

72、z 1.5-2.2 0.9-1.6 1.3-1.8 1.4-2.0</p><p>　　現(xiàn)已知偏頻n=1.1Hz fc=20.6cm</p><p>　　參照表3.1取f=8cm。</p><p><b>　　3.3懸架彈性特征</b></p><p>

73、;　　懸架受到垂直外力F與由此所引起的車輪中心相對于在車身位移f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線 。懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性兩種</p><p><b>　　線性彈性特性。</b></p><p>　　定義:當懸架變形f與所受垂直外力F之間呈固定比例變化時，彈性特性為一直線，此時懸架剛度為常數(shù) 。</p><p>　　特點：隨載荷

74、的變化，平順性變化非線性彈性特性</p><p>　　定義：當懸架變形f與所受垂直外力F之間不呈固定比例變化時 ，彈性特征呈非線性變化，此時懸架剛度在變化。</p><p>　　圖9非線行懸架的彈性特性</p><p>　　Fig 9 The line suspension of elastic properties</p><p><

75、b>　　1—緩沖塊復(fù)原點 </b></p><p>　　2—復(fù)原行程緩沖塊脫離支架</p><p>　　3—主彈簧彈性特性曲線 </p><p><b>　　4—復(fù)原行程 </b></p><p><b>　　5—壓縮行程</b></p><p>　　6—緩

76、沖塊壓縮期懸架彈性特性曲線 </p><p>　　7—緩沖塊壓縮時開始接觸彈性支架</p><p><b>　　8—額定載荷</b></p><p>　　在滿載位置（圖中點8）附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好 </p><p>　　距滿載較遠的兩端，曲線變陡，剛度增大 </p><p>

77、　　在有限的動撓度f范圍內(nèi)，得到比線性懸架更多的動容量，[6]懸架的運容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形得到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止消耗的功 （懸架）的運容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小 。</p><p>　　4 懸架主要構(gòu)件的設(shè)計計算</p><p>　　4.1彈性元件的設(shè)計計算</p><p>　　4.1.1彈簧參數(shù)的計算選擇</p><p

78、>　　對于大多數(shù)汽車而言，懸掛質(zhì)量分配系數(shù)ε==0.8—1.2，因而可以近似的認為ε =1，即前、后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂向振動是相互獨立的，并用偏頻來表示各自、的自由振動頻率。偏頻越小，則汽車的平順性越好。</p><p>　　一般對于采用鋼制彈簧的轎車，前懸架的偏頻n=1—1.3Hz，非常接近人體步行時的自然頻率。設(shè)計時取前懸架的偏頻 n=1.1Hz，根據(jù)下面公式可以計算出前懸架的剛度：</

79、p><p>　　n=（1/2π） ? Cs=4nπMs...........................（4)</p><p>　　式中 Cs——汽車前懸架剛度，N/mm；</p><p>　　Ms——汽車前懸架簧上質(zhì)量，kg；</p><p>　　n——汽車前懸架偏頻，Hz。</p><p><b&g

80、t;　　1.空載計算剛度</b></p><p>　　根據(jù)估算可估計出前懸架簧下質(zhì)量為52kg，已知前懸架空載前軸載685kg則汽車前單側(cè)簧上質(zhì)量為Ms：Ms=(685-52)×=317.5kg；n=1.1Hz；</p><p>　　代入計算得： Cs=4×1.1×3.14×317.5=15151.2 N/m 。</p>&

81、lt;p><b>　　2.滿載計算剛度</b></p><p>　　已知前懸架滿載時軸載質(zhì)量為802kg，則汽車前單側(cè)簧上質(zhì)量Ms：</p><p>　　Ms= ×(802?52)=1375kg； N=1.1Hz； </p><p>　　代入計算得： CS = 4×1.12×3.142×375

82、=17942.9N/m 。</p><p>　　3.按滿載計算彈簧鋼絲直徑d</p><p>　　根據(jù)下面的公式可以計算：</p><p>　　Cs= ? d=.......................................（5)</p><p>　　式中 i——彈簧有效工作圈數(shù)，先取8 ；</p><

83、;p>　　G——彈簧材料的剪切彈性摸量，取8.3× 10Mpa ；</p><p>　　D——彈簧中徑，取110mm ；</p><p>　　代入計算得： d=12.5mm 。</p><p><b>　　4.確定彈簧參數(shù)</b></p><p>　　彈簧鋼絲直徑d=12mm；彈簧外徑D=122mm；彈簧

84、有效工作圈數(shù)n=8；</p><p><b>　　4.1.2彈簧校核</b></p><p><b>　　1.彈簧剛度校核</b></p><p>　　彈簧剛度的計算公式為：</p><p>　　Cs=..........................................（6）<

85、/p><p>　　代入數(shù)據(jù)計算可得彈簧剛度Cs 為：</p><p>　　Cs===18700N/m >滿載情況下的汽車前懸剛度Cs=17942.9N/m </p><p>　　所以所選彈簧滿足剛度要求。</p><p>　　2.彈簧表面剪切應(yīng)力校核</p><p>　　彈簧在壓縮時其工作方式與扭桿類似，都是靠材料的

86、剪切變形吸收能量，[7]彈簧鋼絲表面的剪應(yīng)力為：</p><p>　　………………………………………（7)</p><p>　　式中 C——彈簧指數(shù)（旋繞比）,C=;</p><p>　　K——曲度系數(shù)，考慮簧圈曲率對強度影響的系數(shù)， </p><p><b>　　。</b></p><p&

87、gt;　　P——彈簧軸向載荷。</p><p>　　已知=110 mm ，d=12mm，可以算出彈簧指數(shù)C和曲度系數(shù)K：</p><p>　　C=/d=110/12=9.16; K=+=1.02;</p><p>　　P=（802-52）×1/2×9.8×cos10°=3629.8N 。</p><p>

88、;　　則彈簧表面的剪切應(yīng)力：</p><p>　　==586.1MPa</p><p>　?。郏?0.63［σ］=0.631000Mpa=630Mpa</p><p>　　因為<［］所以彈簧滿足要求。 </p><p>　　3.最終選取 </p><p>　　綜上可以最終選定彈簧的參數(shù)為：彈簧鋼絲直徑d

89、=12mm，彈簧外徑D=122mm，彈簧有效工作圈數(shù)n=8。 </p><p>　　4.2減振器的結(jié)構(gòu)類型與主要參數(shù)的計算 </p><p>　　4.2.1減震器的分類與選擇</p><p>　　減振器大體上分為兩大類，即摩擦式減振器和液力減振器[8]。摩擦式減振器利用兩個緊壓在一起的盤片之間相對運動時的摩擦力提供阻尼。但是由于庫侖摩擦力隨相

90、對運動速度的提高而減小，并且很容易受到油、水等的影響，無法正常工作，無法滿足平順性的要求，因此雖然具有質(zhì)量小、造價低、容易調(diào)整等優(yōu)點，但現(xiàn)在汽車上已經(jīng)不再采用這類減振器。液力減振器最早出現(xiàn)于1901 年，有兩種主要的結(jié)構(gòu)形式分別是搖臂式和筒式。懸架中用的最多的減振器是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。所以我選擇筒式減振器。而在筒式減振器中，常用的三種形式是：雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式。我選擇雙筒式液力減振器。</p><

91、;p>　　4.2.2減震器主要參數(shù)計算</p><p><b>　　1.相對阻尼系數(shù)ψ</b></p><p>　　相對阻尼系數(shù)ψ 的物理意義是[9]：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，震動能迅速衰減，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)ψ取得小些

92、，伸張行程時的相對阻尼系數(shù)ψ取得大些。兩者之間保持ψ =（0.25～0.50）ψ的關(guān)系。</p><p>　　設(shè)計時，先選取ψ與ψ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。為避免懸架碰撞車駕，取ψ=0.5ψ 。取ψ =0.3，則有：=0.3 </p><p>　　計算得： ψ=0.4，ψ=0.2 。</p>

93、<p>　　2.減振器阻尼系數(shù)δ的確定</p><p>　　減振器的阻尼系數(shù)δ=2ψ。因懸架系統(tǒng)固有頻率ω=，所以理論上δ=2ψω。實際上，應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點確定減振器的阻尼系數(shù)。[10]我選擇如圖10所示的安裝形式，則其阻尼系數(shù)δ為：</p><p>　　δ=2ψMω／cosα ……………………………………（8）</p><p>　　圖10 減震器

94、安裝方式結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Fig 10 Shock absorber installation structure</p><p>　　根據(jù)公式 n=（1/ 2π），可得出：</p><p>　　ω==2πn……………………………………（9)</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：ω=6.9Hz,取=5°按滿載計算有：簧上

95、質(zhì)量Ms=0.5×(802-52) =375kg。代入數(shù)據(jù)得減振器的阻尼系數(shù)為：</p><p>　　δ=2×0.3×375×6.9×（=2070 N·s/m</p><p>　　3.減振器最大卸荷力F的確定</p><p>　　為減小傳到車身上的沖擊力，[11]當減振器活塞振動速度達到一定值時，減振器打開

96、卸荷閥。此時的活塞速度稱為卸荷速度V，按圖（4.1）安裝形式時有：</p><p>　　V=Aωcos …………………………………（10)</p><p>　　式中，V為卸荷速度，一般為0.15～0.3m/s；A 為車身振幅，取± 40 mm；ω為懸架震動固有頻率。代入數(shù)據(jù)得V=0.04×6.9×0.866=0.239m/s</p><p&

97、gt;　　符合V在0.15～0.30之間范圍要求。</p><p>　　根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式：F= cδV可以計算最大卸荷力。</p><p>　　式中，c是沖擊載荷系數(shù)，取c=1.5；</p><p>　　代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力F為：F=1.5×2070×0.239=742.1N</p><p>　　4.減振器工作

98、缸直徑D的確定</p><p>　　根據(jù)伸張行程的最大卸荷力F計算工作缸直徑D為：</p><p>　　D=…………………………………（11）</p><p>　　其中，[p]——工作缸最大壓力，在3 MPa ～4MPa ，取[p]=3 MPa；</p><p>　　λ——連桿直徑與工作缸直徑比值，λ=0.4～0.5，取λ=0.5。</

99、p><p>　　代入計算得工作缸直徑D為：</p><p>　　D ==20.5mm</p><p>　　減振器的工作缸直徑D 有20mm、30mm、40mm、45mm、50mm、65mm 等幾種。選取時按照標準選用，按表2選擇。</p><p>　　表2 減震器選型基本參數(shù)（單位㎜）[14]</p><p>　　Tabl

100、e 2 Shock absorber selection basic parameters</p><p>　　40 14（150） 54 39 120、130、140、150、270、280</p><p>　　50 17（180） 70（75）

101、 47 120、130、140、150、160、170 180</p><p>　　30 11（120） 44(47) 29 220、230、250、260、270、280</p><p>　　所以選擇工作缸直徑D=30mm 的減振器，對照表4.1選擇其長度：</

102、p><p>　　活塞形程S=220mm，基長L=130mm，則：</p><p>　　L=L+S=220+130=350mm（壓縮到底的長度）</p><p>　　Lmax=L+S=350+220=570mm（拉足的長度）</p><p>　　取貯油缸直徑Dc=44mm，壁厚取2mm 。</p><p>　　4.3橫向穩(wěn)定

103、桿的設(shè)計</p><p>　　4.3.1橫向穩(wěn)定桿的作用</p><p>　　橫向穩(wěn)定桿是一根擁有一定剛度的扭桿彈簧，他與左右懸掛的下托臂或減震器滑柱相連。當左右懸掛都處于顛簸路面時，兩邊的懸掛同時上下運動，穩(wěn)定桿不發(fā)生扭轉(zhuǎn)；當車輛在轉(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，從而提高了車輛

104、行駛穩(wěn)定性。[12]而再增加支撐桿部件，則能達到同時提高懸掛縱向剛度的目的。</p><p>　　但是，光靠增加穩(wěn)定桿所提高的性能是有限的[15]，使用各種穩(wěn)定桿設(shè)計能從一定程度上提高穩(wěn)定性和懸掛幾何剛度。如果要從根本解決這些問題，就必須改變整個懸掛的幾何形狀，那么多連桿和雙搖臂懸掛就成了高性能懸掛的代表。</p><p>　　麥弗遜懸掛除了在穩(wěn)定性和剛度方面要遜色于多連桿以外，在耐用性上

105、也不能與多連桿懸掛相提并論。由于麥弗遜懸掛的減震器支柱需要承受橫向力，同時又要起到上下運動減低震動的目的，所以減震器支撐桿的摩擦很不均勻，減震器油封容易磨損造成液壓油泄露降低減震效果。</p><p>　　為了降低汽車的固有振動頻率以改善行駛平順性，現(xiàn)代轎車懸架的垂直剛度值都較小，從而使汽車的側(cè)傾角剛度值也很小，結(jié)果使汽車轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾嚴重，影響了汽車的行駛穩(wěn)定性。為此，現(xiàn)代汽車大多都裝有橫向穩(wěn)定桿來加大懸架的側(cè)

106、傾角剛度以改善汽車的行駛穩(wěn)定性。橫向穩(wěn)定桿在獨立懸架中的典型安裝形式如圖11所示。</p><p>　　圖11橫向穩(wěn)定桿安裝方式</p><p>　　Fig 11 WenDingGan horizontal installation</p><p>　　在設(shè)計汽車橫向穩(wěn)定桿時，應(yīng)考慮到橫向穩(wěn)定桿側(cè)傾角剛度過大則汽車不足轉(zhuǎn)向性曾大，剛度過小，則汽車穩(wěn)定性差，所以轎車

107、一般側(cè)傾角剛度前懸設(shè)計在300-1200/（°），后懸設(shè)計在180-700/（°）。</p><p>　　4.3.2橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度計算</p><p>　　圖12橫向穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　Fig 12 Horizontal WenDingGan structure diagram</p><p>　

108、　在圖12中, I為橫向穩(wěn)定桿中部長度;a為兩端縱向部分的長度;γ為中部與縱向部分的夾角;L為橫向穩(wěn)定桿兩端點間的距離;E,E′為分別為橫向穩(wěn)定桿與車身的支撐點。根據(jù)橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度計算公式</p><p>　　………………………………………12）</p><p>　　式中 G——穩(wěn)定桿彈簧材料的剪切彈性摸量，取8.3×10Mpa；</p><p

109、>　　λ——穩(wěn)定桿端部位移與在輪胎處垂向位移之比，一般取0.1；</p><p>　　設(shè)計時先取a=150mm,I=1000mm, d=18mm,γ=90°,B為前輪距=1423 mm。</p><p><b>　　代入計算得：</b></p><p><b>　　在之間。</b></p>&

110、lt;p>　　所以設(shè)計選取時滿足條件。</p><p>　　4.3.3穩(wěn)定桿參數(shù)確定</p><p>　　最后選取橫向穩(wěn)定桿直徑d=18mm,I=1000mm, γ=90°，a=150mm。圓角半徑R=20mm。</p><p>　　4.4單橫臂長度L的確定</p><p>　　圖4.4為某轎車采用的麥弗遜式前懸架的實測參數(shù)為

111、輸人數(shù)據(jù)的計算結(jié)果。圖中的幾組曲線是下擺臂取不同值時的懸架運動特性。由圖可以看出，擺臂越長，曲線越平緩，即車輪跳動時輪距變化越小，有利于提高輪胎壽命。主銷內(nèi)傾角γ、車輪外傾角δ和主銷后傾角λ曲線的變化規(guī)律也都與類似，說明擺臂越長，前輪定位角度的變化越小，將有利于提高汽車的操縱穩(wěn)定性。</p><p>　　具體設(shè)計時，在滿足布置要求的前提下應(yīng)盡量加長擺臂長度。</p><p><b&g

112、t;　　圖13懸架運動特性</b></p><p>　　Fig 13 Suspension movement characteristics</p><p>　　設(shè)計時考慮它和車架的固定連接和前輪輪距，取長度L=300mm。</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　汽車的設(shè)計是一項

113、龐大的系統(tǒng)工程，需要投入很大的人力物力才能得到一定的成果，對于專用汽車的零部件的設(shè)計也是一樣。只有成熟的設(shè)計方案加上實驗的支持，才能運用于工程實際當中。因此，雖然本次設(shè)計是在老師的指導(dǎo)下，在查閱較多的技術(shù)文獻的前提下，對汽車懸架進行了總體的設(shè)計研究，但產(chǎn)品還沒有成形，更沒有實驗驗證，所以只能說是一個設(shè)計初稿而已，并不是一項成熟的設(shè)計作品，肯定還有很多不足的地方。但是我認為還是做了較多的工作，主要是彈性元件和橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計，一些重要零部