【正文】 .................................... 32 雙筒式液力減振器工作原理 .................................. 32 減震器參數的設計計算 ...................................... 35 相對阻尼系數的確定 .................................... 35 減震器阻尼系數的確定 .................................. 35 減震器最大卸荷力的確定 ................................ 36 減震器工作缸直徑的確定 ................................ 37 第 8 章 橫向穩(wěn)定桿設計計算 ...................................... 39 橫向穩(wěn)定桿的作用 .......................................... 39 橫向穩(wěn)定桿參數的選擇 ...................................... 39 第 9 章 導向機構的仿真設計 ...................................... 41 仿真設計及分析 ............................................ 41 前輪外傾角（ camber）變化 .............................. 43 前 輪前束角（ toe）的變化 ............................... 43 主銷內傾角（ kingpin）的變化 ........................... 44 車輪跳動產生的轉向角的變化 ............................ 44 車 輪跳動對輪距的影響 .................................. 45 廣西科技大學（籌） 2021屆畢業(yè)設計說明書 III 抗點頭（ antidive） ................................... 45 抗舉升（ antilift） ................................... 46 磨胎半徑 .............................................. 46 第 10 章 CATIA 三維軟件繪圖 ....................................... 47 結 論 ........................................................... 52 致 謝 ........................................................... 53 參考文獻 ........................................................... 54 附 錄 ........................................................... 55 廣西科技大學（籌） 2021屆畢業(yè)設計說明書 1 緒 論 汽車懸架概述 懸架由彈性元件、導向裝置、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成 [1]。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉彎行駛時車身的側傾角和橫向角振動。 它的主要功用如下 [2]： 1 緩和、抑制由于不平路面所引起的振動和沖擊，以保證汽車的行駛平順性； 2 迅速衰減車身和車橋 (或車輪 )的振動； 3 傳遞作用在車輪和車架 (或車身 )之間的各種力 (驅動力、制動力、橫向力 )和力矩(制動力矩和反作用力矩 )； 4 保證汽車行駛穩(wěn)定性。 為了完成 4 項功能，懸架采用了適當的導向桿系把車架 (車身 )與車軸 (車輪 )聯接起來。為了減小車身的側傾角，有的汽車還裝有橫向穩(wěn)定桿。當車 橋與車架互相遠離時，鋼板彈簧所受的正向垂直載荷和變形便逐漸減小，有時甚至會反向。 扁平長方形的鋼板呈彎曲形，以數片疊成底盤用彈簧，一端以梢子安裝在吊架上，另一端使用吊耳連接到大梁上，使彈簧能伸縮。大部分企業(yè)規(guī)模較小，生產集中度低，散亂差問題較嚴重。 自主開發(fā)是中國汽車產業(yè)持續(xù)發(fā)展的保障。 畢業(yè)論文研究內容 本文主要對高級轎車前懸架進行設計研究。 廣西科技大學（籌） 2021屆畢業(yè)設計說明書 3 第 2章 汽車懸架概述 懸架是汽車的車架與車橋 或者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矩，并且緩沖衰減由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊，以保證汽車能平順行駛。采用彈性連接后，汽車可以看作是由懸掛質量（簧載質量）、非懸掛質量 (即非簧載質量 )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)動機的激勵。 懸架基本組成 [3]~ [6] 懸架主要由彈性元件、導向機構和減振器組成，有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。橫向穩(wěn)定桿 的作用是減少轉彎時車身的側傾，并提高輪胎 對地面的附著力。 懸架系統(tǒng)研究與設計的領域 汽車懸架系統(tǒng)的研究 與設計 主要是為了提高汽車整車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。這一部分的研究稱為懸架的運動學研究。 懸架設計要求 如前所述，汽車懸架和簧載質量、非簧載質量構成了一個振動系統(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，并進一步影響到汽車的行駛車速、燃油經濟性和運營經濟性。 廣西科技大學（籌） 2021屆畢業(yè)設計說明書 5 3 導向機構的運動應與轉向桿系的運動相協(xié)調，避免發(fā)生運動干涉，否則可能引起轉向輪擺振； 4 側傾中心及縱傾中心位置恰當，汽車轉向時具有抗側傾能力，汽車制動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 “ 點頭 ” 和 “ 后仰 ” )； 5 懸架構件的質量要小，尤其是其非懸掛部分的質量要盡量?。? 6 便于布置； 7 所有零部件應具有足夠的強度和使用壽命； 8 制造成本低； 9 便于維修、保養(yǎng)。 圖 21 懸架彈性特性曲線 彈性特性上任意點的懸架剛度 c，為： 廣西科技大學（籌） 2021屆畢業(yè)設計說明書 6 KKdSdTc? (21) 當簧下質量固定不變時，而 又無減震器時，簧上質量的自由振動偏頻 0n 僅與有效靜撓度有關 CTTCgn ??? 212 00 ?? (22) 減振器的特性 減振器阻力 P與其活塞位移速度 y之間的關系。 圖 22 減震器的外特性 本章小結 本章通 過對懸架的一般基礎知識的介紹，對懸架有了初步的認識，了解其分類，功能，設計要求，熟悉懸架的彈性特。采用彈性聯接后，汽車可以看作是由懸掛質量 (即簧載質量 )、非懸掛質量 (即非簧載質量 )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)動機的激勵。為此從不同角度去分析汽車各種性能的影響 。為使人體承受的振動不超過規(guī)定的界限值，主要靠懸架來降低車身振動加速度均方根值。是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷 FW 與此時 的懸架剛度 c之比。因此為保證所運 貨物完整無損，振動加速度的極限值不應超過 ～ 。但在懸架設計時， 0n 值不能選得太低，這主要是 0n 值降低，懸架的動撓度 df 就增大，在布置上若不能保證足夠大小的限位行程，就會使限位塊撞擊的概率增加。 a、線性彈性特性 線性彈性特性，即懸架變形與所受載荷成比例地變化。 圖 32 彈性特性曲線 a—— 線性彈性特性 b—— 非線性彈性特性 b、非線性彈性特性 非線性彈性特性的懸架，即懸架的剛度可隨載荷的改變而變化，也稱變剛度懸架。然而，這種較為理想的彈性特性的懸架是難于實現的。下圖是減振器阻尼對車身振動衰減的曲線示圖。 當 ? 增大時，動撓度的幅頻特性｜ df /,q ｜在高、低兩個共振區(qū)幅值均顯著下降，在兩個共振區(qū)幅值之間變化很小。然面對車身加速度和車輪動載的最佳阻尼比值也是不同的，前者為 ，后者為0． 4以上，故設計人員只能從中采取折中方案。 改善平順性的主要措施 (1) 增大懸架靜撓度 (降低固有頻率 )。 (3)配合適當的阻尼和限位行程。 當汽車曲線行駛時，在離心力的作用下，由于輪胎的橫向彈性和 前、后懸架導向機構特性，一般會使轉彎半徑發(fā)生變化。 側傾中心到地面的距離稱為側傾中心高度。 若令 T為懸架系統(tǒng)作用于車身的總彈性恢復力偶矩， r? 為車身轉角，則懸架的側傾角剛度為 ?K =rddT? 可以通過懸架的線剛度來計算側傾角剛度。若一個彈簧的線剛度為 ks,則懸架的線剛度為 ： K=2ks (310) 圖 35 非獨立懸架 b 獨立懸架 具有獨立懸架的汽車車身作垂直位移時，在垂直方向上車身受到的隨位移而變的力包括兩部分： 彈簧直接作用于車身的彈性力在垂直方向的分量和導向桿系約束反力在垂直方向的分量。這個相當的彈簧稱為等效彈簧。實際轎車的前側傾角剛度為 3001200Nm／（176。這將使車輪垂直載荷在左、右車輪上是不相等（外側車輪是增加垂直反力的，而在內側車輪則是減少垂直反力的），將影響輪胎的側偏特性，導致汽車穩(wěn)態(tài)響應發(fā)生變化。 無側向力作用時，令 0w 為車軸左、右車輪的垂直載荷， 0k 為每個車輪的側偏剛度 有側向力作用時，設左、右車輪垂直載荷沒有發(fā)生變化，則相應的側偏角 0? 為： 0? =02kFY (314) 實際上，在側向力作用下，左、右車輪垂直載荷均發(fā)生變化。0k 為垂直載荷重新分配后每個車輪的平均側偏剛度，則兩個車輪的側偏角為 α =39。0k ，即α 0? 。 本章小結 本章主要介紹了影響汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性的一些主要因素，如影響汽車行駛穩(wěn)定性的有鋼板彈簧的彈性特性、減震器的阻尼系數、非簧載質量等。0k 1k w0 廣西科技大學（籌） 2021屆畢業(yè)設計說明書 17 第 4章 懸架主要參數的確定 懸架靜撓度的計算 對于大多數汽車而言，其懸掛質量分配系數ε =～ ，因而可以近似地認為ε=1，即前后橋上方車身部分的集中質量的垂直振動是相互獨立的，并用偏頻 1n ， 2n 表示各自的自由振動頻率，偏頻越小，則汽車的平順性越好。 取 n=。要求懸架應有足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經常碰撞緩沖塊。 而 dc ff ? =250+80=330mm160mm 符合要求。 ，輪距變化大會引起輪胎早期磨損。～ 7176。 2） 汽車轉彎行駛時，應使車身側傾角小，并使車輪與車身的傾斜反向，以減小過多轉向效應。將 P 點與車輪接地點 N 連 接，即可在汽車軸線上獲得側傾中心 W。 側傾軸線 在獨立懸架中，前 后側傾中心連線稱為側傾軸線。獨立懸架的側傾中心高度推薦值如下： 前懸架 O～ 120mm； 后懸架 80～ 150mm。 縱傾中心 雙橫臂式懸架的縱傾中心可用作圖法得出，見圖 53。 圖 54 α、β、θ的 定義 縱向平面內上、下橫臂的布置方案 上、下橫臂軸抗前俯角的匹配對主銷后傾角的變化有較大影響。 廣西科技大學（籌） 2021屆畢業(yè)設計說明書 22 圖 55 β β 2 的匹配對λ的影響 為了提高汽車的制動穩(wěn)定性和舒適性，一般希望主銷后傾角的變化規(guī)律為：在懸架彈簧壓縮時后傾角增大；在彈簧拉伸時后傾角減小，用以造成制動時因主銷后傾角變大而在控制臂支架上產生防止制動前 俯的力矩。 本次設計選擇方案 2進行設計。一般規(guī)定，軸線前端遠離汽車縱軸線的夾角為正，反之為負；與汽車縱軸線平行者，夾角為零。如組合方案為上、下橫臂軸斜置角α α 2 都為正值時，則主銷后傾角隨車輪的上跳有較少增加甚至減少（當α 1α 2時）。因此，希望乘用車的主銷后傾角原始值為1176。該圖由三組線圖組成：圖 58a 為汽車在不同減速度時 (以重力加速度 g百分數表示 )，前輪上方車身下沉量與抗前俯率的關系；圖 58b 為下橫臂擺動軸線與水平線夾角不相同時，主銷后傾角的變化率與抗前俯率的關系；圖 58c 為不同球銷中心距時，主銷后傾角的變化率與上、下橫臂擺動軸線夾角 (一 )的關系。接著可用圖 58c，先選定球銷中心距，從圖58b 所定的值與初選的球銷中心距在圖上沿虛線所示的路線找到上、下橫臂的夾角，如布置上允許即認為初選成功。現代轎車所 用的雙橫臂式前懸架，一般設計成上橫臂短、下橫臂長。綜合以上分析，該懸 架的 L1/L2 應在 ～ 范圍內。 前輪定位參數與主銷軸的布置 筒式減振器上