【正文】 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 底盤及車架懸掛設(shè)計(jì) 技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 中國汽車工業(yè)這些年逐步建立起有競爭性、不同技術(shù)層次的零部件配套體系。并積極開展節(jié)能環(huán)保型的汽車研發(fā)，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，加快汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)升級(jí)。堅(jiān)持對(duì)外開放和自主發(fā)展相結(jié)合的原則，努力提高自主研發(fā)能力，培育自主品牌產(chǎn)品。 為了實(shí)現(xiàn)由“汽車大國”向“汽車強(qiáng)國”轉(zhuǎn)變，一方面，國家通過宏觀調(diào)控、政策扶持等措施，鼓勵(lì)和支持汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)；另一方面，企業(yè)在國家政策的引導(dǎo)下，在組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、市場結(jié)構(gòu)等方面積極實(shí)施轉(zhuǎn)型升級(jí)戰(zhàn)略，全面、有效 提升汽車產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。 一輛汽車有多個(gè)系統(tǒng)組成，傳動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，行駛系統(tǒng)等等，而決定汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的是汽車懸架系統(tǒng)。 懸架是現(xiàn)代汽車上重要總成之一 。汽車懸架 把車架（或車身）與車軸（或車輪）彈性的連接起來。懸架的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，緩和汽車駛過不平路面時(shí)路面?zhèn)鬟f給車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車的行駛平順性。保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力 。 懸架由彈性元件、導(dǎo)向裝置、減震器、緩沖塊 和橫向穩(wěn)定器等組成。導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿系組成，用來決定車輪相對(duì)于車架（或車身）的運(yùn)動(dòng)特性，并傳遞除了彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。緩沖塊用來減輕車軸對(duì)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(shí)車身的側(cè)傾角和橫向角振動(dòng)。 減振器是具有減振作用，使振動(dòng)迅速衰減，減輕振動(dòng)使乘員感到不舒適和疲勞。彈性元件則是為了緩和沖擊，使車架與車橋之間具有彈性聯(lián)系。 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(biāo)之一。完善的汽車懸架系統(tǒng)可以很好的 緩解路面給予車輛的沖擊，減輕汽車振動(dòng)給乘客帶來頭暈，暈車等不良反應(yīng)，使乘客感受到很好的乘坐舒適性。同時(shí)將汽車的懸架系統(tǒng)調(diào)校好，好的懸架系統(tǒng)在彎道性能上就能很好的表現(xiàn)出來，還有出去郊游時(shí)，能在惡劣的路況下通行，可以給駕駛員帶來更好的操作穩(wěn)定性以及一定的駕駛樂趣。優(yōu)良的懸架避震性能，也可以減輕振動(dòng)給零件帶來的湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 沖擊導(dǎo)致?lián)p壞，減少故障，降低維修成本和行駛安全。懸架系統(tǒng)使汽車能精準(zhǔn)的過彎轉(zhuǎn)向，也能避免一定的交通事故發(fā)生可能性。因此可以發(fā)現(xiàn)，懸架對(duì)于整輛車具有重大意義，不可或缺。而當(dāng)前的汽車懸架雖然已經(jīng)十分先進(jìn)，但是畢 竟沒有完美的事物，不論什么形式的獨(dú)立懸架或非獨(dú)立懸架都有其缺點(diǎn)和不足。因此還需要不斷的研究發(fā)展。 汽車工業(yè)是一個(gè)龐大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)工程，不同于普通產(chǎn)品，汽車產(chǎn)品是一個(gè)高度綜合的最終產(chǎn)品，需要組織專業(yè)化協(xié)作的社會(huì)化大生產(chǎn)，需要相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品與之配套。長期以來，汽車工業(yè)作為國家重點(diǎn)投資和發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，雖然取得了一定的成績，但是與世界汽車工業(yè)先進(jìn)國 家相比還有很大差距。 我國的汽車工業(yè)尚屬幼稚產(chǎn)業(yè)， 國際競爭力不足， 隨著經(jīng)濟(jì)全球化，汽車工業(yè)必須面對(duì)國際與國內(nèi)廣泛領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。 我國的汽車工業(yè)起步于 50 年代，經(jīng)過 60 年的發(fā)展，已經(jīng)具備了較 好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)， 2021年，中國汽車需求總量為 879 萬輛，在全球市場占比從 2021 年 %上升到 2021 年的 %。 2021 年首次超越美國成為全球第一大 汽車 產(chǎn)銷國后， 2021 年中國再次穩(wěn)坐全球銷量第一的位置。全年銷量超過 1800 萬輛。 隨著汽車工業(yè) 的進(jìn)一步快速發(fā)展，汽車工業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)正越來越突出。 汽車底盤及車架懸掛的基本組成 汽車底盤介紹及 基本組成 汽車底盤的作用是支承、安裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車各部件、總成，構(gòu)成汽車整體；將發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的動(dòng)力，經(jīng)減速增矩后傳給驅(qū)動(dòng)車輪，驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。底盤上設(shè)置有轉(zhuǎn)向控制、制動(dòng)控制及減振緩沖等裝置確保車輛正常行駛。汽車底盤由傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)四個(gè)部分組成，如圖 所示。 汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間動(dòng)力傳遞裝置的總稱。它能根據(jù)需要將動(dòng)力平穩(wěn)接合并傳遞或迅速徹底地分離動(dòng)力；能滿足汽車倒車和必要時(shí)左、右驅(qū)動(dòng)車輪差速轉(zhuǎn)動(dòng)的要求；且應(yīng)保證在各種行駛條件下提供必需的牽引力、車速，使汽 車有良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。傳動(dòng)系統(tǒng)包括離合器、變速器、方向傳動(dòng)裝置、主減速器、差速器等部分。 汽車的行駛系統(tǒng)接受發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳來的轉(zhuǎn)矩，并通過驅(qū)動(dòng)輪與路面間附著作用，產(chǎn)生汽車牽引力，保證汽車正常行駛；盡可能緩和不平路面對(duì)車身造成的沖擊和振動(dòng)，保證汽車行駛的平順性；并且與汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配合，不對(duì)汽車轉(zhuǎn)向帶來影響，保證汽車的操縱穩(wěn)定性。行駛系統(tǒng)包括：車架、車橋、車輪和懸架等部分。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 汽車（貨車）底盤結(jié)構(gòu)圖 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)。汽車轉(zhuǎn) 向時(shí)，要保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車保持在直線或轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或者使這兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)互相轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向梯形、轉(zhuǎn)向切等部分。 制動(dòng)系統(tǒng)是汽車裝設(shè)的全部制動(dòng)和減速系統(tǒng)的總稱，其功能是使行駛中的汽車減速或停車以及實(shí)現(xiàn)可靠駐車。制動(dòng)系統(tǒng)包括前后制動(dòng)器、控制裝置、供能裝置和傳動(dòng)裝置。 車架懸掛系統(tǒng)介紹及懸架基本類型 懸掛系統(tǒng)是汽車的車架與 車橋 或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車能 平順 地行駛。典型的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車懸掛系統(tǒng)多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個(gè)別高級(jí)轎車則使用空 氣彈簧。 懸掛系統(tǒng)是汽車中的一個(gè)重要總成，它把車架與車輪彈性地聯(lián)系起來，關(guān)系到汽車的多種使用性能。從外表上看， 汽 車懸掛系統(tǒng)僅是由一些桿、筒以及彈簧組成，但千萬不要以為它很簡單，相反 汽 車懸架是一個(gè)較難達(dá)到完美要求的汽車總成，這是因?yàn)閼覓煜到y(tǒng)既要滿足汽車的舒適性要求，又要滿足其操縱穩(wěn)定性的要求，而這兩方面又是互相對(duì)立的。 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，湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 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(dòng)。減振器指液力減振器，是為了加速衰減車身的振動(dòng) ，實(shí)驗(yàn)室是懸架機(jī)構(gòu)中最清官的復(fù)雜的機(jī)械件。傳力裝置是指車架的上下擺臂等剛架、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(duì)于車架（車身）有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 汽車懸架可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車橋相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架與車架（或車身）連接。當(dāng)一側(cè)車輪因道路不平而發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，必然引起另一側(cè)車輪在汽車橫向平面內(nèi)發(fā)生擺動(dòng)，故稱為 非獨(dú)立懸架 。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是車橋做成斷開的，每一側(cè)的車輪可以單獨(dú)的通過彈性懸架與車架（或車身）連接，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)跳動(dòng)，互不影響，故稱為 獨(dú)立懸架 。 非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維修方便、工作可靠。但汽車平順性較差，調(diào)整行駛時(shí)操穩(wěn)性差，應(yīng)用于轎車時(shí)不利于發(fā)動(dòng)機(jī)、行李艙的布置。因此非獨(dú)立懸架一般用于貨車、大客車的前、后懸架以及某些轎車的后懸架。獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)有：簧下質(zhì)量小；懸架占用的空間??；可以用剛度小的彈 簧，改善了汽車行駛平順性；由于有可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的位置高度，使整車的摶高度下降，又改善了汽車的行駛穩(wěn)定性；左、右輪各自獨(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。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、維修困難。主要用于轎車和部分輕型貨車、客車及越野車。 第二章 貨車總體設(shè)計(jì) 總體方案分析 汽車的分類 汽車有很多種分類方法，可以按照發(fā)動(dòng)機(jī)排量、乘客座位數(shù)、汽車總質(zhì)量、汽車總長、車身或駕駛的特點(diǎn)等來分類，也可以取上述特性中兩個(gè)指標(biāo)作為分類的依據(jù)。 國標(biāo) BG/— 2021 將汽車分為乘用車和商用車。乘用車是指在設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上主要用于載運(yùn)乘客及隨身行李和臨時(shí)物品的汽車，包括駕駛員座位在內(nèi)最多不超過 9個(gè)座位。 商用車是指在設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上用于運(yùn)送人員和貨物的汽車，并且可以牽引掛車。商用車又有客車、半牽引車、貨車之分。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 貨車按照汽車最大總質(zhì)量的分類如下： 表 貨車按照最大總質(zhì)量分類 本次設(shè)計(jì)的汽車屬于中型載貨汽車。 五噸卡車（中型 貨車）型式的選擇 不同型式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式、布置形式以及輪胎的選擇上有區(qū)別。 軸數(shù) 汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響軸數(shù)的主要因素有汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車的機(jī)構(gòu)等。隨著設(shè)計(jì)汽車的乘員增多或裝載質(zhì)量增加，汽車的整備質(zhì)量和總質(zhì)量增大。在汽車軸數(shù)不變的情況下，汽車總質(zhì)量增加以后，使公路隨的負(fù)荷增加。當(dāng)這種負(fù)荷超過了公路設(shè)計(jì)的承載能力時(shí)，公路會(huì)被破壞，使用壽命也將縮短。為了保護(hù)公路，有關(guān)部門制定了道路法規(guī)，對(duì)汽車的軸載質(zhì) 量加以限制。 汽車總質(zhì)量小于 19t 的公路運(yùn)輸車輛均采用結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低廉的兩軸方案。 驅(qū)動(dòng)形式 汽車的驅(qū)動(dòng)形式有 4? 4? 6? 6? 8? 8? 8 等，前一位數(shù)字表示汽車車輪總數(shù)，后一位數(shù)字表示驅(qū)動(dòng)輪數(shù)。增加驅(qū)動(dòng)輪數(shù)能夠提高汽車的通過能力，驅(qū)動(dòng)輪數(shù)越多，汽車的機(jī)構(gòu)越復(fù)雜，整備質(zhì)量和制造成本也隨之增加，同時(shí)也使汽車的總體布置工作變得困難。 總質(zhì)量小的商用車，多采用機(jī)構(gòu)簡單、制造成本低的 4? 2 驅(qū)動(dòng)形式。 貨車布置形式 汽車的布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車身 （駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)以外，其布置形式對(duì)使用性能也有重要影響。貨車的布置形式可以按照駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)位置的不同，分為平頭式、短頭式、長頭式和偏置式四種。貨車又可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)位置不同，分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置和后置三種布置形式。 A. 平頭式、短頭式、長頭式、偏置式貨車 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 a. 平頭式貨車 貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室內(nèi)時(shí)，稱為平頭式貨車。這種形式的貨車布置特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)在駕駛員和副駕駛員座位中間，因此駕駛室的前端不需要凸出去，沒有獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)艙。 b. 短頭式貨車 發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分在駕駛室的前部，少部分位于駕駛室內(nèi)的貨車，稱為短頭式貨車。這種貨車車身部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：因發(fā)動(dòng)機(jī)大部分凸出在駕駛室前部，所以發(fā)動(dòng)機(jī)有獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)艙和單獨(dú)的罩蓋，發(fā)動(dòng)機(jī)艙和駕駛室共同形成貨車的車頭部分。 c. 長頭式貨車 貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室前部稱為長頭式貨車。這種形式的貨車車身部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與短頭式貨車相同，只是發(fā)動(dòng)機(jī)艙和車頭部分更長些。 d. 偏置式駕駛室的貨車主要用于重型礦用自卸車上。它具有平頭車的一些優(yōu)點(diǎn)，如軸距短、視野良好等，此外還具有駕駛室通風(fēng)條件好、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 短頭式貨車的主要特點(diǎn)有：汽車的總長和軸距得到了縮短，最小轉(zhuǎn)變直徑小，機(jī)動(dòng)性能好于長頭式，不如平頭式貨車；駕駛員的視野得到改善；動(dòng)力總成操縱機(jī)構(gòu)簡單；發(fā)動(dòng)機(jī)的工作對(duì)駕駛員的影響得到很大改善；位于駕駛室內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)后部接近性不好，導(dǎo)致駕駛室內(nèi)部空間擁擠，布置踏板困難；汽車正面與其他物體發(fā)生碰撞時(shí)，駕駛員和前排乘員的傷害程度比平頭式貨車要輕得多。 長頭式貨車的主要特點(diǎn)有：發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性好，便于檢修工作；滿載時(shí)前軸負(fù)荷??；地板低，駕駛員上、下車方便；離合器、變速器、等操縱機(jī)構(gòu)簡單，易于布置；發(fā)動(dòng)機(jī)工作對(duì)駕駛員 的影響很??；駕駛員和前排乘員安全性好。但是總長與軸距均較長，最小轉(zhuǎn)彎直徑較大，機(jī)動(dòng)性能不好；駕駛員的視野不好。 平頭式貨車相對(duì)于以上兩種車型，發(fā)動(dòng)機(jī)可以布置在座椅下后部，此時(shí)中間座椅處沒有很高的凸起，可以布置三人座椅，故得到廣泛應(yīng)用。 平頭貨車的主要缺點(diǎn)有：空載時(shí)前軸負(fù)荷大，因而在壞路上的通過性不好；因主駕駛室有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和鎖止機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜；進(jìn)出駕駛室不如長頭式貨車方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜；發(fā)動(dòng)機(jī)的工作噪聲、氣味、熱量和振動(dòng)對(duì)駕駛等均有較大影響；汽車正面與其他物體發(fā)生碰撞時(shí)，易使駕駛員和前排乘員受到傷害。 平頭式貨車的主要優(yōu)點(diǎn)如下：汽車總長和軸距尺寸短，最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動(dòng)性能好，不需要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，加上總長縮短等因素的影響，汽車的整備質(zhì)量減??；駕駛員的視野得到明顯改善；采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室時(shí)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性；汽車貨箱與整車的俯視面積之比稱為面積利用率，平頭車的該指標(biāo)比較高。 因此，對(duì)于要求結(jié)構(gòu)簡單的任斯璐貨車來說，采用平頭式比較合適。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 B. 發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置、后置 a. 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)貨車 主要優(yōu)點(diǎn)：可以采用直列、 V 型活臥式發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)現(xiàn)故障容易；發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性良好，維修方便；離合器 、變速器等操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，容易布置；貨箱