【正文】 .......................................................... 21 汽車平順性 的研究方法 .................................................................. 21 汽車振動系統(tǒng)模型的建立 .............................................................. 22 平順性的評價方法 .......................................................................... 24 影響平順性的因素 .......................................................................... 25 第 8 章 結(jié)論 ........................................................................................................ 26 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 27 致 謝 ..................................................................................................................... 28 附錄Ⅰ ..................................................................................................................... 29 附錄Ⅱ ..................................................................................................................... 41 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 1 第 1章 緒論 懸架系統(tǒng)概述 近年來 ,舒適性問題對于汽車企業(yè)的要求逐年提高 ,影響舒適性的主要因素有操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性 等因素。 對于這些因素 ,起著主要作用有發(fā)動機(jī)特性 、輪胎特性 、 制動特性 、 車身剛度 、 空氣動力學(xué)特性 和 懸架特性等。 作為懸架的基本性能 ,首先是為了保護(hù)車輛 、 乘員 、 貨物等 ,抑制由于路面的凸凹不平而引起的振動和噪聲。其次 ,為了把車輪和路面間產(chǎn)生的驅(qū)動力 、 制動力 、 橫向力等的前后、左右載荷有效地傳遞給車體 ,用最佳的狀態(tài)使輪胎與路面接地 ,達(dá)到理想的汽車運(yùn)動狀態(tài)。 并且現(xiàn)代汽車懸架是重要總成之一，它把懸架（或車身）與車軸（或輪胎）彈性的連接在一起。其作用為： 懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(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，并緩和汽車駛過不平路面時所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的行駛 1－ 1懸架系統(tǒng) 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 )組成的振動系統(tǒng)，承 受來自不平路面、空氣動力及傳動系、發(fā)動機(jī)的激勵。為了迅速衰減不必要的振動，懸架中還必須包 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 2 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)決定了車輪跳動時的運(yùn)動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，麥克弗遜懸梁 (McPherson suspension，或稱滑枝擺臂式獨(dú)立懸架 )中的減振器枝兼起減振器及部分導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，有些主動懸架中的作動器則具有彈性元件、減振器和部分導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能。 懸架是汽車幾大系統(tǒng)當(dāng)中主要總成之一，懸架的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車的使用性能的好壞，并且 汽車懸架和懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量構(gòu)成了一個振動系統(tǒng)，該振動系統(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)營經(jīng)濟(jì)性。該振動系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動載，并進(jìn)而影響到這些零件的使用壽命。此外，懸架對整車操縱穩(wěn)定性、抗縱傾能力也起著決定性的作用。因而在設(shè)計(jì)懸架時必須考慮以下幾個方面的要求： (1)通過合理設(shè)計(jì)懸架的彈性 1－ 2螺旋彈簧非獨(dú)立懸架 特性及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，即具有較低的振動頻率、較小的振動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，同時還要保證輪胎具有足夠的接地能力； (2)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，保證車輪跳動時車輪定位參數(shù)的變化不會過大，并且能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性的要求； (3)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動相協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運(yùn)動十涉，否則可能引發(fā)轉(zhuǎn)向輪擺振； (4)側(cè) 擺 中心及縱傾中心位置恰當(dāng)，汽車轉(zhuǎn)向時具有抗側(cè)傾能力，汽車制動 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 3 和加速時能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動和加速時的車身縱傾 (即所謂“點(diǎn)頭”和“后仰” )； (5)懸架構(gòu)件的質(zhì)量要令尤其是其非懸掛部分的質(zhì)量要盡量??； (6)便于布置，在轎車設(shè)計(jì)中特別要考慮給發(fā)動機(jī)及行李箱留 出足夠的空間； (7)所有零部件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和使用壽命； (8)制造成本低； (9)便于維修、保養(yǎng)。 為了滿足汽車具有良好的行使平順性，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)適應(yīng)于合適的頻段，并盡可能的低。前后懸架的固有頻率的匹配應(yīng)合理，對轎車，要求前懸架的固有頻率略低于后懸架的固有頻率，還要求盡量避免懸架撞擊懸架。在簧上質(zhì)量變化的情況下，車身的高度變化要小，因此，要用非線性彈性特性的懸架。 汽車在不平的路面上行使時，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，使汽車的振動幅度連續(xù)減小，直至振動停止。 要正確的選擇懸架的方案參數(shù)，在車輪上下跳動時，使主銷的定位參數(shù)變化不大、車輪運(yùn)動與到向機(jī)構(gòu)運(yùn)動要協(xié)調(diào)，避免前輪擺振；汽車轉(zhuǎn)向時，應(yīng)使之具有不足轉(zhuǎn)向特性。獨(dú)立懸架導(dǎo)向桿系數(shù)鉸接處多用橡膠的襯套，能隔絕車輪來自不平路面上的沖擊向車身的傳遞。 懸架是汽車幾大系統(tǒng)中主要總成之一，懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(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駕（或車身）之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時所產(chǎn)生的沖擊，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。懸架結(jié)構(gòu)是否合理直接影響到車輛行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性和運(yùn)行安全性。 課題研究的目的及意義 懸架是汽車幾大系統(tǒng)中主要總成之一，懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(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 車輪和車駕（或車身）之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時所 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 4 產(chǎn)生的沖擊，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。懸架結(jié)構(gòu)是否合理直接影響到車輛行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性和運(yùn)行安全性。 該課題研究為懸架設(shè)計(jì)開發(fā)開拓了更加科學(xué)的方法，結(jié)合汽車設(shè)計(jì)，解決運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)問題，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。此課題研究也必將為提高我國汽車工業(yè)產(chǎn)品自主開發(fā)能力做出貢獻(xiàn)。 課題研究的主要內(nèi)容 1前后懸架設(shè)計(jì) 1）參數(shù)選擇： 固有頻率、剛度、阻尼系數(shù)及缸徑。 2）懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3）穩(wěn)定桿計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2彈性元 件設(shè)計(jì) 螺旋彈簧的計(jì)算 3減振器的設(shè)計(jì) 阻尼系數(shù)確定及缸徑確定 4平順性分析 建立 2自由度模型，應(yīng)用 MATLAB 進(jìn)行平順性分析 第 2章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇 獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 獨(dú)立懸架（ Individual wheel suspension）是車輪通過各自獨(dú)立的懸架與車架（或車身）相連。 每個車輪單獨(dú)通過一套懸掛安裝于車身或者車橋上，車橋采用斷開式，中間一段固定于車架或者車身上；此種懸掛兩邊車輪受沖擊時互不影響，而且由于非懸掛質(zhì)量較輕；緩沖與減震能力很強(qiáng)，乘坐舒適。各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于非獨(dú)立式懸掛，但該懸掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而 且還會使驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向系變得復(fù)雜起來。采用此種懸掛的有下面兩大類車輛。 2－ 1獨(dú)立懸架 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 5 、客車及載人車輛。可明顯提高乘坐舒適性，并且在高速行駛時提高汽車的行駛穩(wěn)定性。 、軍用車輛和礦山車輛。在壞路和無路的情說下，可保證全部車輪與地面的接觸，提高汽車的行駛穩(wěn)定性和附著性，發(fā)揮汽車的行駛速度。 根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，獨(dú)立懸架可分為：雙橫臂，單橫臂，縱臂式，單斜臂，多桿式及滑柱（桿）連桿（擺臂）式等等。 目前采用較多的有以下三種形式： (1) 雙橫 臂式， (2) 麥弗遜式， (3)斜置單臂式。 1）雙橫臂式（雙叉式）獨(dú)立懸架 雙橫臂式獨(dú)立懸架。上下兩擺臂不等長，選擇長度比例合適，可使車輪和主銷的角度及輪距變化不大。這種獨(dú)立懸架被廣泛應(yīng)用在轎車前輪上。雙橫臂的臂有做成 A 字形或 V字形 。 V形臂的上下 2 個 V形擺臂以一定的距離，分別安裝在車輪上，另一端安裝在車架上。 不等臂雙橫臂上臂比下臂短。當(dāng)汽車車輪上下運(yùn)動時，上臂比下臂運(yùn)動弧度小。這將使輪胎上部輕微地內(nèi)外移動，而底部影響很小。這種結(jié)構(gòu)有利于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定性。 2）麥弗遜式獨(dú)立懸架（ 滑柱擺臂式或叫支柱式等） 麥弗遜懸掛通常由兩個基本部分組成： 支柱式減震器 和 A 字型托臂。之所以叫減震器支柱是因?yàn)樗藴p震還有支撐整個車身的作用，他的結(jié)構(gòu)很緊湊，把減震器和減震彈簧集成在一起，組成一個可以上下運(yùn)動的滑柱；下托臂通常是A 字型的設(shè)計(jì)，用于給車輪提供部分橫向支撐力，以及承受全部的 前后方向應(yīng)力。整個車體的重量和汽車在運(yùn)動時車輪承受的所有沖擊就靠這兩個部件承擔(dān)。所以麥弗遜的一個最大的設(shè)計(jì)特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單能帶來兩個直接好處那就是：懸掛重量輕和占用空間小。我們知道，汽車懸掛屬于運(yùn)動部件，運(yùn)動部件越輕，那么懸掛響應(yīng)速度和回彈速度就會越快，所以懸掛的減震能力也就越強(qiáng)；而且懸掛質(zhì)量減輕也意味著彈簧下質(zhì)量減輕，那么在車身重量一定的情況下，舒適性也越好。占用空間小 ， 發(fā)動機(jī)倉 可以 布置下更大的發(fā)動機(jī)，而且發(fā)動機(jī) 能夠隨意放置 。在中型車上能放下大型發(fā)動機(jī)，在小型車上也能放下中型發(fā)動機(jī)，讓各種發(fā)動機(jī) 的匹配更靈活 。 3）斜置單臂式獨(dú)立懸架 這種懸架是單橫臂和單縱臂獨(dú)立懸架的折衷方案。其擺臂繞與汽車縱軸線具有一定交角的軸線擺動，選擇合適的交角可以滿足汽車操縱穩(wěn)定性要求。這種懸架適于做后懸架。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 6 4）多桿式獨(dú)立懸架 獨(dú)立懸架中多采用螺旋彈簧，因而對于側(cè)向力，垂直力以及縱向力需加設(shè)導(dǎo)向裝置即采用桿件來承受和傳遞這些力。因而一些轎車上為減輕車重和簡化結(jié)構(gòu)采用多桿式懸架。上連桿用支架與車身 (或車架 )相連，上連桿外端與第三連桿相連。上桿的兩端都裝有橡膠隔振套。第三連桿的下端通過重型止推軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)連接。下連桿與普 通的下擺臂相同，下連桿的內(nèi)端通過橡膠隔振套與前橫梁相連接。球鉸將下連桿的外端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。多桿紗前懸架系統(tǒng)的主銷軸線從下球鉸延伸到上面的軸承，它與上連桿和第三連桿無關(guān)。多桿懸架系統(tǒng)具有良好操縱穩(wěn)定性，可減小輪胎摩損。這種懸架減振器和螺旋彈簧不象麥弗遜懸架那樣沿轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動。 優(yōu)點(diǎn)：由于采用斷開式車軸，可以降低發(fā)動機(jī)及整車底板高度；允許車輪有較大的跳動空間，彈簧可以設(shè)計(jì)得比較軟，平順性好；能保證汽車行