【正文】 橋與汽車的承載系統(tǒng)（車架或承載式車身）之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、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。 懸架的主要任務(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（或車身）的沖擊載荷，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時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。為此必須在車輪（或車橋）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（簧載質(zhì)量）、非懸掛質(zhì)量（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，懸架中確保車輪吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 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)傾中心以及縱傾中心的位置，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。 根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，汽車懸架可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩大類。非獨(dú)立懸架的鮮明特色是左、右車輪之間由一根剛性梁 或非斷開(kāi)式車橋聯(lián)接，當(dāng)單邊車輪行駛過(guò)突起時(shí)，會(huì)直接影響另一側(cè)車輪。獨(dú)立懸架中沒(méi)有這樣的梁，左、右車輪各自獨(dú)立的與車架（或車身）相連或構(gòu)成斷開(kāi)式車橋，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為橫臂式、縱臂式和斜臂式等等。 按照彈性元件的種類，汽車懸架又可以分為鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、空氣彈簧懸架以及油氣彈簧懸架等等。 按照作用原理，懸架可分為被動(dòng)懸架、主動(dòng)懸架和介于二者之間的半主動(dòng)懸架。 從動(dòng)懸架即傳統(tǒng)式的懸架，是由彈簧、減振器（減振筒）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，它的功能是減弱路面?zhèn)鹘o車身的沖擊力，衰減由沖擊力而引起的承載 系統(tǒng)的振動(dòng)。其中彈簧主要起第一章 緒 論 3 減緩沖擊力的作用，減振器的主要作用是衰減振動(dòng)。由于這種懸架是由外力驅(qū)動(dòng)而起作用的，所以稱為從動(dòng)懸架。 主動(dòng)懸架是近十幾年發(fā)展起來(lái)的，由電腦控制的一種新型懸架，具備三個(gè)條件：（ 1）具有能夠產(chǎn)生作用力的動(dòng)力源；（ 2）執(zhí)行元件能夠傳遞這種作用力并能連續(xù)工作；（ 3）具有多種傳感器并將有關(guān)數(shù)據(jù)集中到微電腦進(jìn)行運(yùn)算并決定控制方式。因此，主動(dòng)懸架匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識(shí)，是一種比較復(fù)雜的高技術(shù)裝置。 例如裝置了主動(dòng)懸架的法國(guó)雪鐵龍桑蒂雅，該車懸架系統(tǒng)的中樞是一個(gè)微電腦，懸架上有 5 種傳 感器，分別向微電腦傳送車速、前輪制動(dòng)壓力、踏動(dòng)油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉(zhuǎn)向盤角度及轉(zhuǎn)向速度等數(shù)據(jù)。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較，選擇相應(yīng)的懸架狀態(tài)。 同時(shí)，微電腦獨(dú)立控制每一只車輪上的執(zhí)行元件，通過(guò)控制減振器內(nèi)油壓的變化產(chǎn)生抽動(dòng)，從而能在任何時(shí)候、任何車輪上產(chǎn)生符合要求的懸架運(yùn)動(dòng)。因此，桑蒂雅橋車備有多種駕駛模式選擇，駕車者只要扳動(dòng)位于副儀表板上的 “ 正常 ” 或 “ 運(yùn)動(dòng) ” 按鈕，轎車就會(huì)自動(dòng)設(shè)置在最佳的懸架狀態(tài)，以求最好的舒適性能。 如前所述，汽車懸架和懸掛質(zhì)量、非懸掛 質(zhì)量構(gòu)成了吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 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統(tǒng)和行駛系許多零部件的動(dòng)載，并進(jìn)而影響到這些零部件的使用壽命。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： 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； ，以確保車輪與車架（或車身）之間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； ，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉；否則可能發(fā)生轉(zhuǎn)向輪擺振； ，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)能保證車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動(dòng)和加速時(shí)車身的縱傾（即所謂“點(diǎn)頭”和“后第一章 緒 論 5 仰”）； ，尤其是非懸掛部分的質(zhì)量要盡量小，可 以提高行駛的穩(wěn)定性； ，在轎車設(shè)計(jì)中特別要考慮給發(fā)動(dòng)機(jī)和行禮箱留出足夠的空間； 、部件應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和使用壽命； ； 。 我國(guó)現(xiàn)在正在通過(guò)同國(guó)際上的大的汽車商的合作方式來(lái)改進(jìn)我們?cè)O(shè)計(jì)懸架的能力。同時(shí)，在全國(guó)高校的相關(guān)專業(yè)也正通過(guò)先進(jìn)課題的研究突破來(lái)增強(qiáng)我們民族工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。在國(guó)家的政策和技術(shù)支持下，我們應(yīng)該看到未來(lái)的中國(guó)汽車工業(yè)將會(huì)是蓬勃發(fā)展的。 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到飛速發(fā)展，人民群眾的生活水平得到日益提高，汽車正悄然進(jìn)入普 通百姓的家中。而且隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)汽車乘坐舒適性的要求也越來(lái)越高。所以汽車懸架的設(shè)計(jì)將會(huì)更為重要。我們這些未來(lái)要從事汽車設(shè)計(jì)行業(yè)的大學(xué)生也將肩負(fù)起振興民族汽車工業(yè)的重?fù)?dān)。 本次輕型客車的前懸架設(shè)計(jì)，考慮到舒適性的要求。該懸架采用的形式是雙橫臂獨(dú)立懸架 ，同其它懸架相比，吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 它具有良好的基本性能。對(duì)雙橫比獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，傳統(tǒng)方法是平面作圖法和平面解析法，這兩種方法都忽略了主銷后傾角和擺臂軸軸線的空間角度，而實(shí)際中并非如此。因此在進(jìn)行懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以及確定車輪定位參數(shù)變化和輪距變化以及懸架剛度 計(jì)算時(shí)會(huì)出現(xiàn) 一定程度的誤差，有時(shí)尤其當(dāng)擺臂軸軸線空間角度較大時(shí)，誤差十分明顯，分析的結(jié)果往往不夠合理，因此平面法已無(wú)法勝任這種情況的解決，必須采用空間機(jī)構(gòu)學(xué)原理 進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)分析其結(jié)果才算合理，而矩陣法在空間機(jī)構(gòu)分析中，是既易于理解和掌握應(yīng)用又富有解題威力的一種解題方法，本設(shè)計(jì)中將 采用它來(lái)分析本次所要設(shè)計(jì)的雙橫臂獨(dú)立懸架的車輪定位參數(shù)的變化情況。 在整車坐標(biāo)系中，建立了懸架運(yùn)動(dòng)分析模型，通過(guò)空間機(jī)構(gòu)學(xué)理論，進(jìn)行了細(xì)致的分析和推導(dǎo)，的出了懸架運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。之后又建立了簡(jiǎn)化后的力學(xué)模型，進(jìn)行了受力分析和求解，并與懸架的運(yùn)動(dòng)分 析相結(jié)合，準(zhǔn)確求出了懸架的剛度，以上計(jì)算結(jié)果為評(píng)價(jià)懸架的性能提供了充分的依據(jù)，根據(jù)這些計(jì)算結(jié)果 設(shè)計(jì)確定了該懸架的基本尺寸和參數(shù)。 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 7 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 2． 1 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 設(shè)計(jì)任務(wù) BJ1042 輕型 載貨汽車 前懸架設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)： 1) 前軸軸荷： 空載 11000N 滿載 13700N 2) 前軸非簧載質(zhì)量： 125kg 3) 軸距： 2500mm 4) 輪距： 1390mm 設(shè)計(jì)要求 1）掌握懸架結(jié)構(gòu)，理論與設(shè)計(jì)的基本知識(shí)； 2）分析懸架參數(shù)變化對(duì)車輛 系統(tǒng)性能的影響； 3）了解雙橫臂獨(dú)立懸架實(shí)際裝配關(guān)系； 4）進(jìn)行方案論證，確定設(shè)計(jì)方案； 5）繪制總成以及零部件圖 ? 4A0。 6)編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（ 20210 字）。 吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 設(shè)計(jì)主要 內(nèi)容 結(jié)合南京依維柯輕型貨車 的前懸架 ，并參考丹東黃海SG1020 輕型貨車懸架結(jié)構(gòu)，對(duì)其雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行力學(xué)分析及計(jì)算設(shè)計(jì) BJ1042 輕型貨車前 雙橫臂獨(dú)立懸架。 主要工作包括： ：閱讀有關(guān)懸架結(jié)構(gòu)、理論及設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng) 學(xué)等方面的文獻(xiàn)、資料； 雙橫臂獨(dú)立懸架 運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜力學(xué)計(jì)算方法，繪制程序流程圖 ； 雙橫臂獨(dú)立懸架 布置草圖 ； 度 /偏頻 ； ； ，總成圖及零部件圖第三章 方案論證 9 第三章 方案論證 3． 1 懸架的作用和組成 懸架的作用 懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間一切傳力連接裝置的總稱。它是現(xiàn)在汽車上的重要總成之一。 懸架的主要任務(wù)是傳遞作用在車輪和車架（或承載式車身）之間的一切力和 力矩，并且緩和路面?zhèn)鹘o車架（或承載式車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車行駛的平順性，保證汽車在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的變化特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛的能力。 懸架的組成 懸架由彈性元件、導(dǎo)向裝置、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成 （如左圖） 。 彈性吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 元件 彈性元件使車架（或車身）與車橋（或車輪）之間作彈性聯(lián)接，以緩和沖擊，并使汽車具有良好的行駛平順性。 彈性元件有鋼板彈簧，螺旋彈簧，扭桿彈簧，氣體彈簧，橡膠彈簧等。一般 常見(jiàn)的，廣泛應(yīng)用的是前三種，即鋼板彈簧，螺旋彈簧，扭桿彈簧。而鋼板彈簧一般應(yīng)用于非獨(dú)立懸架，螺旋彈簧、扭桿彈簧則應(yīng)用于獨(dú)立懸架。 導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成，用來(lái)決定車輪相對(duì)于車架的運(yùn)動(dòng)特性，并傳遞除彈性元件的垂直力以外的各種力和力矩，當(dāng)用縱置鋼板彈簧作彈性元件時(shí)，它兼起導(dǎo)向裝置的作用。 減振器 汽車在不平路面上行駛，由于懸架的彈性作用，使汽車產(chǎn)生垂直振動(dòng)。持續(xù)振動(dòng)會(huì)使成員感到不舒服和疲勞，為了衰減這種振動(dòng)和抑制車輪、車身的振動(dòng)，減少車輪的振幅，懸架一般裝有 減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。 汽車懸架系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用液力減振器，液力減振器又可分為在壓縮行程和伸張行程都起作用的減振器 —— 雙作用減振器，和僅在伸張行程起作用的減振器 —— 單作用減第三章 方案論證 11 振器。目前汽車上廣泛采用雙作用減振器。近年來(lái)，有不少新式減振器應(yīng)用于懸架系統(tǒng)，如充氣式減振器，阻尼可調(diào)式減振器等。 輔助元件 1）橫向穩(wěn)定器 因?yàn)橥ㄟ^(guò)減少懸架垂直剛度，雖然能降低車身固有頻率，達(dá)到改善車身平順性的目的。但是因?yàn)閼壹艿膫?cè)傾剛度和懸架垂直剛度之間是正比關(guān)系，所以減少垂直剛度的同時(shí)會(huì) 使側(cè)傾剛度也減少，并且使車廂側(cè)傾角增加，結(jié)果車廂中的成員會(huì)感到不舒服并且會(huì)降低行車安全性。故在汽車上設(shè)置橫向穩(wěn)定器。有了橫向穩(wěn)定器，就可以做到不增大懸架垂直剛度的條件下，增大懸架的側(cè)傾剛度。 2）緩沖塊 緩沖塊通常由橡膠制成，通過(guò)硫化橡膠與鋼板連接為一體，在經(jīng)由焊在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定在車架（或車身）或其他部位上，起到限制懸架最大行程的作用。有些汽車裝有多孔聚氨脂制成的幾種形狀的緩沖塊，它兼有輔助彈性元件的作用。多孔聚氨脂是一種有很高強(qiáng)度和耐磨性的復(fù)合材料。這種材料起泡時(shí)就形成了致密的耐 磨外層，它保護(hù)內(nèi)部的發(fā)泡部分不受損傷。由于在該材料中有些封閉的氣泡，在載荷作用下彈性元件被壓縮，但其外闊吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 尺寸增加卻不大，這點(diǎn)與橡膠不同。有些汽車的緩沖塊裝在減振器上。 懸架的設(shè)計(jì)要求 對(duì)懸架提出的設(shè)計(jì)要求有： 。 。 。 ，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適。 、占用空間尺寸要小。 ，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還 要保證有足夠的強(qiáng)度和使用壽命。 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)的固有頻率在合適的頻率范圍，并且盡量可能低。前、后懸架固有頻率的匹配應(yīng)當(dāng)合理，對(duì)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)該采用非線性彈性特性懸架。 汽車在不平路面上行駛時(shí)，由于懸架的彈性作用，使第三章 方案論證 13 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，減少車輪的振幅，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(dòng)的振幅連續(xù)減小，直至振動(dòng)停止。 要正確地選擇懸架方案和參數(shù)，在車輪上、下跳動(dòng)時(shí)，使主銷定位角變化不大、車輪運(yùn)動(dòng)與導(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)使之稍有不足轉(zhuǎn)向特性。 近年來(lái)，主動(dòng)懸架的出現(xiàn)不僅能很好的提高汽車行駛性能，而且能更好的保持車廂姿態(tài)，減小側(cè)傾、縱傾。 3． 2 懸架的種類 根據(jù)汽車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不同，懸架可以分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。 非獨(dú)立懸架 常見(jiàn)的非獨(dú)立懸架是以縱置鋼板彈簧元件兼作導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 裝置的非獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是左右車輪用一根整體車軸連接，再經(jīng)過(guò)懸架與車架（或車身）連接。以縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架為例，其主要優(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，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；簧下質(zhì)量大；在不平路面行駛時(shí)，左右車輪相互影響，并使車軸和車身傾斜，吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 當(dāng)兩側(cè)車輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車輪