麥弗遜懸架設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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1、目錄 摘要2 ABASTRACT3 第一章 前言4 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)5 第三章 懸架的結(jié)構(gòu)分析及選型6 3.1懸架的分類6 3.2非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架優(yōu)缺點(diǎn)分析6 3.3獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分類及分析7 第四章 方案論證8 4.1 懸架結(jié)構(gòu)方案分析8 4.2彈性元件9 4.3減震元件10 4.4傳力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)10 4.5橫向穩(wěn)定器11 第五章 前懸架系統(tǒng)的主要參數(shù)的確定及對(duì)整車性能的影響11 5.1懸架的靜擾度11 5.2懸架的動(dòng)擾度12 5.3懸架的彈性特性12 5.4前懸架主銷側(cè)傾

2、角與后傾角13 第六章 彈性元件的計(jì)算14 6.1 螺旋彈簧的設(shè)計(jì)14 第七章 減震器機(jī)構(gòu)的類型及主要參數(shù)的選擇計(jì)算15 7.1減震器分類15 7.2相對(duì)阻尼系數(shù)15 7.3減震器阻尼系數(shù)的確定14 7.4最大卸荷力的確定17 7.5減震器工作缸直徑的確定18 結(jié) 論19 參考文獻(xiàn)20 摘 要 為了提高汽車行駛的平順性和穩(wěn)定性, 本課題進(jìn)行了產(chǎn)品名稱為QF1020貨車前后懸架的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)課題內(nèi)容的分析, 并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè),進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)與比較, 設(shè)計(jì)了麥弗遜前懸架, 鋼板彈簧后懸架。在設(shè)計(jì)中，首先，分析了麥弗遜獨(dú)立

3、懸架的組成和功用；其次，進(jìn)行懸架的上各零部件強(qiáng)度的校核；第三，詳細(xì)考慮各部件之間的連接關(guān)系；最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行懸架自然振動(dòng)頻率，懸架靜撓度和動(dòng)撓度以及懸架彈性特性的計(jì)算。在分析麥弗遜懸架的組成和作用以及各零部件的尺寸確定的基礎(chǔ)上，再利用CAD軟件進(jìn)行二維制圖。此次的設(shè)計(jì)進(jìn)行了準(zhǔn)確的計(jì)算和詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析，為麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了依據(jù)，從而在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面提高汽車的性能。 關(guān)鍵詞：麥弗遜懸架；汽車；設(shè)計(jì)； ABSTRACT In order to enhance the automobile smooth running and the stability, This topic

4、has carried on the suspension design of the Product Nameof QF1020 vehicle. Through analyzing the topic content, and combine the correlation design handbook, carried on the plan to design and to compare, the McPherson strut front suspension , the leaf spring behind suspension and trapezium’s frame ar

5、e designed. This thesis first analyzes the consists and function of the McPherson suspension in the design, then check the up and down of the suspension,Third, the various components of the link between relations is considered the suspension on the basis of the natural vibration frequency is calcula

6、ted as well as static suspension deflection and dynamic deflection and elastic characteristics of the suspension terms at last. On the basis of Analysis of the composition and role of the size of the componentsinthe two suspension,then to use CAD software, 2D software mapping .We make an accurate an

7、d detailed structural analysis on the design, which provides the?reference for optimal design of the suspension. The approach canenhance the?performance of the McPherson suspension and leaf spring behind suspension. Keyword: McPherson suspension;Motor vehicle; Design; 第一章 前 言 懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)(

8、車架或承載式車身)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、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(guò)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)，以保證汽車的行駛平順性。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性元件來(lái)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(lái)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(lái)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

9、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塊和橫向穩(wěn)定桿。 盡管一百多年來(lái)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，麥克弗遜懸架(或稱滑柱擺臂式獨(dú)立

10、懸架)中的減振器柱兼起減振器及部分導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用。 如前所述，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]： a、通過(guò)合理設(shè)計(jì)懸架的彈性特征及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，既具有較低的振動(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

11、證輪胎具有足夠的接地能力； b、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)的變化不會(huì)過(guò)大，并且能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性的要求； c、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)干涉，否則可能引發(fā)轉(zhuǎn)向輪擺振； d、側(cè)傾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”）； e、懸架構(gòu)件的質(zhì)量要小尤其是其非懸掛部分的質(zhì)量要盡量小； f、便于布置，在轎車設(shè)計(jì)中特別要考慮給發(fā)動(dòng)機(jī)及行李箱留出足夠的空間； g、所有零部件應(yīng)具有足夠的

12、強(qiáng)度和使用壽命； h、制造成本低； i、便于維修、保養(yǎng)。 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(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)在合適的頻段，并盡量可能低。前、后懸架固有頻率的匹配應(yīng)合理。 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù) 本課題的名稱是進(jìn)行QF1020輕型貨車的前后懸架設(shè)計(jì)。 主要研究的內(nèi)容是： 1.進(jìn)行前懸架的底盤布置； 2.懸架結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的確定； 3.用AUTOCAD完成懸架裝配圖及主要零件圖。 解決的問(wèn)題有： 1.解決汽車零部件企業(yè)麥弗遜懸架產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中設(shè)計(jì)與產(chǎn)品建模等問(wèn)題； 2.規(guī)范合理的型式和尺寸選擇，結(jié)構(gòu)和布置合理； 3.分析其結(jié)構(gòu)形式及主要

13、參數(shù)的確定。 參考數(shù)據(jù) 外形尺寸 3800mm*1475mm*1810mm 軸距 1350mm 前輪距 1280mm 后輪距 1290mm 總質(zhì)量 1750kg 滿載軸荷分配 590kg(前)，1170kg(后) 空載軸荷分配 440kg(前)，400kg(后) 發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率 5300r/min)39kw 最大扭矩 （3000～3500r/min)78N.m 第三章 懸架的結(jié)構(gòu)分析及選型 3.1懸架的分類 根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不同可將汽車懸架分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架兩大類（如圖1）。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。 圖1

14、 非獨(dú)立懸架的車輪裝在一根整體車軸的兩端，當(dāng)一邊車輪跳動(dòng)時(shí)，影響另一側(cè)車輪也作相應(yīng)的跳動(dòng)，使整個(gè)車身振動(dòng)或傾斜，汽車的平穩(wěn)性和舒適性較差，但由于構(gòu)造較簡(jiǎn)單，承載力大，目前仍有部分轎車的后懸架采用這種型式[2]。 獨(dú)立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨(dú)立地安裝在車架(或車身)下面，當(dāng)一邊車輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好。但這種懸架構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小?，F(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)[3]。 3.2非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架優(yōu)缺點(diǎn)分析 3.2.1非獨(dú)立懸架的優(yōu)缺點(diǎn)分析 非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左、右

15、車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過(guò)懸架與車架（或車身）連接。 優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工作可靠。 缺點(diǎn)是：1）由于整車布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長(zhǎng)度（特別是前懸架），使之剛度較大，所以汽車平順性較差； 2）簧下質(zhì)量大；在不平路面上行駛時(shí)，左、右車輪相互影響，并使車軸（橋）和車身傾斜； 3）當(dāng)兩側(cè)車輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車輪會(huì)左、右搖擺，使前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動(dòng)時(shí)，懸架易與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉； 4）當(dāng)汽車直線行駛在凹凸不平的路段上時(shí)，由于左右兩側(cè)車輪反向跳動(dòng)或只有一側(cè)車輪跳動(dòng)時(shí)，不僅車輪外傾角有變化，還會(huì)產(chǎn)生不利

16、的周轉(zhuǎn)向特性； 5）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，離心力也會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；車軸（橋）上方要求有與彈簧行程相適應(yīng)的空間[4]。 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。 3.2.2獨(dú)立懸架優(yōu)缺點(diǎn)分析 獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左、右車輪通過(guò)各自的懸架與車架（或車身）連接。 缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修困難[5]。 優(yōu)點(diǎn)是：1）簧下質(zhì)量小； 2）懸架占用的空間小； 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(dòng)頻率降低，改善了汽車行駛平順性； 4）由于采用斷開(kāi)

17、式車軸，所以能降低發(fā)動(dòng)機(jī)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； 5）左、右車輪各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)互不影響，可減少車身的傾斜和振動(dòng)，同時(shí)在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力； 6）獨(dú)立懸架可提供多種方案供設(shè)計(jì)人員選用，以滿足不同設(shè)計(jì)要求。 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。 3.3獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分類及分析 獨(dú)立懸架有多種結(jié)構(gòu)形式,主要分為雙橫臂式；單橫臂式；雙縱臂式；單縱臂式；麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式等幾種類型。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)形式的獨(dú)立懸架，不僅結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，而且許多基本特性也有較大區(qū)別。評(píng)價(jià)時(shí)常從以下幾個(gè)方面進(jìn)行

18、： （1）側(cè)傾中心高度 汽車在側(cè)向力作用下，車身在通過(guò)左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)產(chǎn)生側(cè)傾時(shí)，相對(duì)于地面的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)減少。但側(cè)傾中心過(guò)高，會(huì)使車身傾斜時(shí)輪距變化大，加快輪胎的磨損。 （2）車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對(duì)車身上、下跳動(dòng)時(shí)，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(huì)發(fā)生變化。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(huì)影響汽車的直線行駛穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。 （3）懸架側(cè)傾角剛度 當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)

19、圓周行駛時(shí)，在側(cè)向力作用下，車廂繞側(cè)傾軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并將此轉(zhuǎn)動(dòng)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。 （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)象[6]。 第四章 方案論證 4.1懸架結(jié)構(gòu)方案分析 4.1.1獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式的選擇 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，主要有獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架。獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架各自的特點(diǎn)在上一章中已經(jīng)作了介紹，鑒于輕型貨車的特點(diǎn)，綜合懸架的各自特性以及成本等方面，貨車前部載人，后部載

20、貨，故將汽車的前懸設(shè)計(jì)為麥弗遜懸架，后懸設(shè)計(jì)為鋼板彈簧懸架[7]。 4.1.2懸架具體結(jié)構(gòu)形式的選擇 麥弗遜式獨(dú)立懸架是獨(dú)立懸架中的一種，是一種減振器作滑動(dòng)支柱并與下控制臂鉸接組成的一種懸架形式,與其它懸架系統(tǒng)相比,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能好、布置緊湊,占用空間少。因此對(duì)布置空間要求高的發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)動(dòng)轎車的前懸架幾乎全部采用了麥弗遜式懸架[8]。 此次設(shè)計(jì)的懸架為發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的車型，故選擇麥弗遜式懸架形式。 4.1.3麥弗遜式懸架簡(jiǎn)介 1.麥弗遜式獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn) 與其他獨(dú)立懸架相比，麥克弗遜懸架的突出特點(diǎn)在于可將導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及減振裝置集合到一起，將多個(gè)零件集成在一個(gè)單元里。這

21、樣一來(lái)，相對(duì)雙橫臂懸架而言，它不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減小了質(zhì)量，還節(jié)省了空間，降低了制造成本，并且?guī)缀醪徽加脵M向空間，有利于車身前部地板的構(gòu)造和發(fā)動(dòng)機(jī)布置，這一點(diǎn)在用于緊湊型轎車(例如微型轎車，它們幾乎全部采用前置前驅(qū)動(dòng)方式)的前懸架時(shí)，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。麥克弗遜懸架的另外一些優(yōu)點(diǎn)包括:（1）鉸接點(diǎn)的數(shù)目較少;（2）上下鉸點(diǎn)之間有較大的距離，下鉸點(diǎn)與車輪接地面間距離較小，這對(duì)減少鉸點(diǎn)處的受力有利;（3）彈簧行程較大，（4）另外，當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，其輪距、前束及車輪外傾角等均改變不大，減輕了輪胎的磨損，也使汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性[9]。 2.麥弗遜懸架的缺點(diǎn) 由于自由度減少，懸架運(yùn)動(dòng)特性的可

22、設(shè)計(jì)性不如雙橫臂懸架;振動(dòng)通過(guò)上支承點(diǎn)傳遞給汽車頭部，需采取相應(yīng)措施隔離振動(dòng)、噪聲;減振器的活塞桿與導(dǎo)向套之間存在摩擦力，使得懸架的動(dòng)剛度增加，彈性特性變差，小位移時(shí)這一影響更加顯著;對(duì)輪胎的不平衡較敏感;減振器緊貼車輪布置，其間空間很小，有些情況下不便于采用寬胎或加裝防滑鏈。 4.2彈性元件 彈性元件是懸架的最主要部件，因?yàn)閼壹茏罡镜淖饔檬菧p緩地面不平度對(duì)車身造成的沖擊，即將短暫的大加速度沖擊化解為相對(duì)緩慢的小加速度沖擊。使人不會(huì)造成傷害及不舒服的感覺(jué)；對(duì)貨物可減少其被破壞的可能性。 彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧等常用類型。除了板彈簧自身有減振作用外，配備其它種

23、類彈性元件的懸架必須配備減振元件，使已經(jīng)發(fā)生振動(dòng)的汽車盡快靜止。鋼板彈簧是汽車最早使用的彈性元件，由于存在諸多設(shè)計(jì)不足之處，現(xiàn)逐步被其它種類彈性元件所取代，本文選擇螺旋彈簧。 4.3減震元件 減振元件主要起減振作用。為加速車架和車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的，如圖2-2所示。 汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器。液力減振器的作用原理是當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，而減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過(guò)一些窄小的孔隙流入另一內(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)

24、振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，而被油液和減振器殼體所吸收，然后散到大氣中。本文選擇筒式液力減振器[10]。 圖2-2減震器簡(jiǎn)圖 4.4傳力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 車輪相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)時(shí)，車輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)符合一定的要求，王光轎車麥弗遜式前懸 否則對(duì)汽車某些行駛性能（特別是操縱穩(wěn)定性）有不利的影響。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時(shí)還承擔(dān)著使車輪按一定軌跡相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)的任務(wù)，因而這些傳力構(gòu)件還起導(dǎo)向作用，故稱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 對(duì)前輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求 （1）懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過(guò)+4.0mm，輪距變化大會(huì)引起輪胎早期磨損； （2）懸架上載荷變化時(shí)，前輪定位

25、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） 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角≤6-7度。并使車輪與車身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 （4） 制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時(shí)，有抗后仰作用。 （5） 具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命，可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。 4.5橫向穩(wěn)定器 在多數(shù)的轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件——橫向穩(wěn)定器。 橫向穩(wěn)定器實(shí)際是一根近似U型的桿件，兩個(gè)端頭與車輪剛性連接，用來(lái)防止車身產(chǎn)生過(guò)大側(cè)傾。其原理是當(dāng)一側(cè)車輪相對(duì)車身位移比另外一側(cè)位移

26、大時(shí)，穩(wěn)定桿承受扭矩，由其自身剛性限制這種傾斜，特別是前輪，可有效防止因一側(cè)車輪遇障礙物時(shí)，限制該側(cè)車輪跳動(dòng)幅度[11]。 第五章 前懸架系統(tǒng)的主要參數(shù)的確定及對(duì)整車性能的影響 5.1懸架靜撓度（公式來(lái)自《汽車設(shè)計(jì)》第四版） 懸架靜撓度是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度c之比，即。 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，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于1[12]，于是汽車前、后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。因此，汽車前、后部分的車身的固有頻率和(亦稱偏頻)可用下式表示 n2=（5-1） 式中，、

27、為前、后懸架的剛度(N／cm)；、為前、后懸架的簧上質(zhì)量(kg)。 當(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時(shí)，前、后懸架的靜撓度可用下式表示 =（5-2） 式中，g為重力加速度(g＝981cm／)。 將、代人式(5-1)到 n2=（5-3） 分析上式可知：懸架的靜撓度直接影響車身振動(dòng)的偏頻n。因此，欲保證汽車有良好的行駛平順性，必須正確選取懸架的靜撓度。 在選取前、后懸架的靜撓度值和時(shí)，使之接近，并且后懸架的靜撓度比前懸架的靜撓度小些，這有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)。 理論分析證明：若汽車以較高車速駛過(guò)單個(gè)路障，/＜1時(shí)的車身縱向角振動(dòng)要比/＞1時(shí)小，故推

28、薦?。剑?.8～0.9）?？紤]到貨車前后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦＝（0.6～0.8）。為了改善小排量乘用車后排乘客的乘坐舒適性，有時(shí)取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。 用途不同的汽車，對(duì)平順性要求不一樣。以運(yùn)送人為主的轎車對(duì)平順性的要求最高，大客車次之，載貨車更次之。對(duì)普通級(jí)以下轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在1.00～1.45Hz，后懸架則要求在1.17～1.58Hz。原則上轎車的級(jí)別越高，懸架的偏頻越小。對(duì)高級(jí)轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在0.80～1.15Hz，后懸架則要求在0.98～1.30Hz。貨車滿載時(shí)，前懸架偏頻要求在1.50

29、～2.10Hz，而后懸架則要求在1.70～2.17Hz。取=1.5Hz，=1.7Hz。代入（5-3）得=11.11cm,=8.65cm取=11cm，=8cm。 5.2懸架的動(dòng)撓度 懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開(kāi)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其自由高度的1／2或2／3)時(shí)，車輪中心相對(duì)車架(或車身)的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。對(duì)轎車，取7～9cm；對(duì)大客車，取5～8cm；對(duì)貨車，取6～9cm。由此可以看出，為了得到很好的平順性，應(yīng)當(dāng)采用較軟的懸架以降低偏頻，但軟的懸架在一定的載荷下其變形也大。對(duì)于一般貨車懸架總的工作行

30、程即靜撓度與動(dòng)撓度之和應(yīng)當(dāng)不小于13cm。懸架的靜撓度及動(dòng)撓度值受到汽車總布置允許的工作行程的限制，取前后懸架的動(dòng)撓度均為130mm[13]。 前懸架單側(cè)懸架設(shè)計(jì)簧載質(zhì)量445kg,空載簧載質(zhì)量408kg，設(shè)計(jì)偏頻為=1.5Hz，后懸架單側(cè)懸架設(shè)計(jì)簧載質(zhì)量620kg,空載簧載質(zhì)量357kg，設(shè)計(jì)偏頻為=1.7Hz，為了滿足空載時(shí)的偏頻要求，代入（5-1）得=31.54N/mm，=55N/mm。 5.3懸架彈性特性 懸架受到的垂直外力F與由此所引起的車輪中心相對(duì)于車身位移(即懸架的變形)的關(guān)系曲線稱為懸架的彈性特性。其切線的斜率是懸架的剛度。 懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性

31、兩種。當(dāng)懸架變形廠與所受垂直外力F之間呈固定比例變化時(shí)，彈性特性為一直線，稱為線性彈性特性，此時(shí)懸架剛度為常數(shù)。當(dāng)懸架變形與所受垂直外力F之間不呈固定比例變化時(shí)，彈性特性如圖3-1所示。此時(shí)，懸架剛度是變化的，其特點(diǎn)是在滿載位置(圖中點(diǎn)8)附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好；距滿載較遠(yuǎn)的兩端，曲線變陡，剛度增大。這樣可在有限的動(dòng)撓度范圍內(nèi)，得到比線性懸架更多的動(dòng)容量。懸架的動(dòng)容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止消耗的功。懸架的動(dòng)容量越大，對(duì)緩沖塊擊穿的可能性越小。 空載與滿載時(shí)簧上質(zhì)量變化大的貨車和客車，為了減少振動(dòng)頻率和車身高度的變化，應(yīng)當(dāng)選用剛度可變的非線性

32、懸架。轎車簧上質(zhì)量在使用中雖然變化不大，但為了減少車軸對(duì)車架的撞擊，減少轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的側(cè)傾與制動(dòng)時(shí)的前俯角和加速時(shí)的后仰角，也應(yīng)當(dāng)采用剛度可變的非線性懸架。 鋼板彈簧非獨(dú)立懸架的彈性特性可視為線性的，而帶有副簧的鋼板彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧等，均為剛度可變的非線性彈性特性懸架。 圖3.1懸架彈性特性曲線 5.4前懸架主銷側(cè)傾角與后傾角 主銷的工作原理:汽車主銷并沒(méi)有一個(gè)固定的模式,不同類型的汽車主銷的表現(xiàn)形式也不同.汽車前軸的軸荷通過(guò)誰(shuí)給傳給轉(zhuǎn)向輪,轉(zhuǎn)向輪又始終圍繞誰(shuí)在轉(zhuǎn),具備了這兩個(gè)條件的就可以稱為“主銷”[14]。 A.主銷后傾角:主銷軸線在縱向平面內(nèi)與通過(guò)前輪中心垂線的夾角叫主銷

33、后傾角. 主銷后傾角的作用: a)保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性。主銷后傾角越大,行駛中產(chǎn)生的離心力就越大,汽車直線行駛的穩(wěn)定性就越好.但主銷后傾角越大,汽車轉(zhuǎn)向時(shí)所克服的反向推力就越大,轉(zhuǎn)向就越重,所以主銷后傾角不能超過(guò)3°。 b)適當(dāng)加大主銷后傾是幫助車輪回正的有效方法。 主銷后傾角取3°。 B.主銷內(nèi)傾角 主銷在前軸或懸架上安裝時(shí),上斷略微向內(nèi)傾斜一個(gè)角度,這個(gè)角度叫主銷內(nèi)傾角。 (a)主銷內(nèi)傾角的作用： a) 幫助車輪自動(dòng)回正; b) 使轉(zhuǎn)向輕便。 (b)主銷內(nèi)傾角的確定： 傳統(tǒng)汽車的主銷內(nèi)傾角通常在6°～8°,而20世紀(jì)70年代以后開(kāi)發(fā)的無(wú)論是麥弗遜懸架還是燭式懸架,

34、主銷內(nèi)傾角通常在10°30′～12°30′左右。懸架取 9°。 第六章 彈性元件的計(jì)算 6.1螺旋彈簧的設(shè)計(jì) 螺旋彈簧作為彈性元件,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便及其有高的比能容量,有良好的乘坐舒適性和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在大擺動(dòng)能量下仍能具有保持車輪定位角的能力。 選取[τ]=350mPa切變模量G=280GPa的彈簧鋼的材料 a)根據(jù)總體布置要求及懸架的具體結(jié)構(gòu)形式可知彈簧的剛度C=31.54N/mm,設(shè)計(jì)載荷時(shí)彈簧受力P=4361N,及彈簧高度Hi=300mm,彈簧在壓縮行程極限位置時(shí)彈簧高度H=210mm,自由高度H=390mm。 b)初選彈簧中徑簧圈中徑取D=142mm,鋼絲直徑12mm

35、,彈簧材料65Mn， 有效圈數(shù)n=4.5節(jié)距t=48mm自由高度H=380mm 彈簧指數(shù)c=D/d=9.45代入求得K=1.154 求出彈簧在完全壓緊時(shí)的載荷P與彈簧的最大載荷P P=P+C(H+H) 求得P=9964N,P=7992.9N。 進(jìn)行校核：驗(yàn)證 K為修正系數(shù)， K= 將=853N／,=685N／代入得 <=0.63=750N／。 所以彈簧合適。 第七章

36、 減振器機(jī)構(gòu)類型及主要參數(shù)的選擇計(jì)算 7.1減振器的分類 懸架中用得最多的減振器是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。汽車車身和車輪振動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動(dòng)阻力，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到周圍空氣中去，達(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的。如果能量的耗散僅僅是在壓縮行程或者是在伸張行程進(jìn)行，則把這種減振器稱之為單向作用式減振器，反之稱之為雙向作用式減振器[15]。后者因減振作用比前者好所以采用后種。 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夠在比較大的工作壓力(10—20Mpa)條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度變化的影響

37、大而遭淘汰。筒式減振器工作壓力雖然僅為2.5～5Mpa，但是因?yàn)楣ぷ餍阅芊€(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛應(yīng)用。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。由于雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，所以采用此種減振器。 設(shè)計(jì)減振器時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定。 7.2相對(duì)阻尼系數(shù) 減振器在卸荷閥打開(kāi)前，減振器中的阻力F與減振器振動(dòng)速度之間有如下關(guān)系 (7-1) 式中，為減振器阻尼系數(shù)。 圖5.1b示出減振器的阻力－速度特性圖。該圖具有如下特點(diǎn)：阻力－速度特性由四段近似直線線段組成，

38、其中壓縮行程和伸張行程的阻力－速度特性各占兩段；各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù)，所以減振器有四個(gè)阻尼系數(shù)。在沒(méi)有特別指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開(kāi)啟前的阻尼系數(shù)而言。通常壓縮行程的阻尼系數(shù)與伸張行程的阻尼系數(shù)不等[16]。 圖5.1減振器的特性 a) 阻力一位移特性b)阻力一速度特性 汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)的大小來(lái)評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。的表達(dá)式為 (7-2) 式中，c為懸架系統(tǒng)垂直剛度；為簧上質(zhì)量。 式(5-2)表明，相對(duì)阻尼系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度c和

39、不同簧上質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到車身；值小則反之。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，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)取得大些。兩者之間保持＝(0.25～0.50)的關(guān)系[17]。 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，取＝0.25～0.35；對(duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，值取小些。對(duì)于行駛路面條件較差的汽車，值應(yīng)取大些，一般?。?.3；為避免懸架碰撞車架，取＝0.5。 =0.35則取=0.5=0.175 7.3減振器阻尼系數(shù)的確定 減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率，所以理論上。實(shí)際上應(yīng)根據(jù)

40、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5.2a安裝時(shí)，減振器阻尼系數(shù)用下式計(jì)算 圖7.2減振器安裝位置 (7-3) 中，n為雙橫臂懸架的下臂長(zhǎng)；a為減振器在下橫臂上的連接點(diǎn)到下橫臂在車身上的鉸接之間的距離。 減振器如圖5.2b所示安裝時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)占用下式計(jì)算 (7-4) 式中，a為減振器軸線與鉛垂線之間的夾角。 減振器如圖5.2c所示安裝時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)用下式計(jì)算 (7-5) 分析式(7-3)～式(7-4

41、)可知：在下橫臂長(zhǎng)度n不變的條件下，改變減振器在下橫上的固定點(diǎn)位置或者減振器軸線與鉛垂線之間的夾角。，會(huì)影響減振器阻尼系數(shù)的變化。 前后懸架的減振器均采用圖5-2c所示安裝的,所以代人數(shù)據(jù)進(jìn)5-5可以求得前懸架減振器的=63.153后懸架減振器的=99.51 7.4最大卸荷力的確定 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(kāi)卸荷。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度。在減振器安裝如圖8－2c所示時(shí) (7-6) 式中，為卸載速度，一般為0.15～0.30m/s；A為車身振幅，取±40mm，為懸架振動(dòng)固有頻率。 減振

42、器=126.56mm。 又已知伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)，載伸張行程的最大卸荷力。 求得減振器=7992.9N。 7.5減振器工作缸直徑的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計(jì)算工作缸直徑D （7-7） 式中，為工作缸最大允許壓力，取3～4Mpa；為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器?。?.40～0.50，單筒式減振器取＝0.30～0.35。 壁厚取為4mm，材料選20號(hào)鋼。 求得減振器D=52mm。 結(jié) 論 懸架主要是針對(duì)QF1020輕型貨車而設(shè)計(jì)的。懸架的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于麥弗遜懸架的突出特點(diǎn)在于可將導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及減振器裝置集

43、合在一起,可將多個(gè)零件集成在一個(gè)單元里。這樣一來(lái),相對(duì)于雙橫擺臂懸架而言,他不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),減小了質(zhì)量,還節(jié)省了空間,降低了執(zhí)照成本,并且?guī)缀醪徽加脵M向空間,有利于車身前部地板的構(gòu)造和發(fā)動(dòng)機(jī)布置。另外,當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí),其輪距和前束及車輪外傾角等均改變不大,減輕了輪胎的磨損,也使汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。前懸架采用獨(dú)立懸架,。這樣保證汽車有一定穩(wěn)定性的同時(shí)還具有一定的剛度。 懸架設(shè)計(jì)中由于考慮成本與安裝復(fù)雜性問(wèn)題,采用了純機(jī)械結(jié)構(gòu)。在以后可以改進(jìn)為用一個(gè)有自身能源的動(dòng)力發(fā)生器來(lái)代替被動(dòng)懸架中的彈簧和減振器的主動(dòng)懸架,這樣可以在不同的路面及行駛條件下顯著地提高車輛性能。 參考文獻(xiàn) [1]張金柱

44、.懸架系統(tǒng)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005 [2]王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].北京::機(jī)械工業(yè)出版社,2000 [3]劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001. [4]甘永力.幾何量公差與檢測(cè)[M].上海:科學(xué)技術(shù)出版社,2005. [5]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001. [6]錢志峰、劉蘇.工程圖學(xué)基礎(chǔ)教程[M].北京:科學(xué)出版社,2003. [7]朱德照.汽車懸架設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,1980. [8]馮國(guó)勝.車輛現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法[M].北京:科學(xué)出版社,2006. [9]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20

45、04. [10]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000. [11]徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2005. [12]陳秀寧、施高義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2006. [13]陸波.麥?zhǔn)綉壹芟到y(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析[J].汽車技術(shù),1994(6):23-27. [14]卞學(xué)良.輪式車輛雙橫臂懸架轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].兵工學(xué)報(bào),2006,21(1):1—4. [15]牛翼萍、徐建國(guó).McPherson式懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)及靜力學(xué)計(jì)算分析[J].輕型汽車技術(shù),2006 (8):11—14. [16]張?jiān)浇?多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在汽車轉(zhuǎn)向和懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析中的應(yīng)用[J].汽車工程,1995 (5):263—273. [17]趙和平、黃宏稱、習(xí)綱,等.非線性彈簧汽車懸架動(dòng)態(tài)特性研究[J].機(jī)械強(qiáng)度,2005,23(2): 165—167.