【正文】 動(dòng)，選擇合適的交角可以滿足汽車操縱穩(wěn)定性要求。我們知道，汽車懸掛屬于運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)動(dòng)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。 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(gè)基本部分組成： 支柱式減震器 和 A 字型托臂。 不等臂雙橫臂上臂比下臂短。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。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。采用此種懸掛的有下面兩大類車輛。 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。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(shí)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(dòng)，以保證汽車的行駛平順性。 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(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。 汽車在不平的路面上行使時(shí)，由于懸架的彈性作用，使汽車產(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。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)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(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； (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(dòng)時(shí)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(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)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(shí)具有抗側(cè)傾能力，汽車制動(dòng) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 3 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” )； (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(dòng)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)。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(dòng)懸架中的作動(dòng)器則具有彈性元件、減振器和部分導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能。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)。 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(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 1－ 1懸架系統(tǒng) 平順性。 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(dòng)和噪聲。 automobile shock absorber。 本設(shè)計(jì)對于提高汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性等問題具有一定的的實(shí)際意義。前、后懸架的減振器均采用雙向作用式筒式減振器。 SUV 能適應(yīng)各種路況 ，而且對于 懸架的 舒適性和操縱穩(wěn)定性也有更高的要求。在這種市場需求下一種 兼具城市行走、野外運(yùn)動(dòng)，極其符合現(xiàn)代年輕人追求強(qiáng)烈個(gè)性的心態(tài)的 SUV 轎車應(yīng)運(yùn)以而生。前懸架采用目前較流行的麥弗遜式獨(dú)立懸架系統(tǒng)，后懸架采用 舒適性較好的 二連 桿式非 獨(dú)立懸架。 而且，采用 Matlab 軟件對懸架系統(tǒng)的平順性性進(jìn)行了編程分析，論證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理正確性，能夠滿足工程實(shí)際的需要。 dependent suspension。 對于這些因素 ,起著主要作用有發(fā)動(dòng)機(jī)特性 、輪胎特性 、 制動(dòng)特性 、 車身剛度 、 空氣動(dòng)力學(xué)特性 和 懸架特性等。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(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。為了迅速衰減不必要的振動(dòng)，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。 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。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。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。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。 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(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。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)。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(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系變得復(fù)雜起來。 、軍用車輛和礦山車輛。 1）雙橫臂式（雙叉式）獨(dú)立懸架 雙橫臂式獨(dú)立懸架。 V形臂的上下 2 個(gè) 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。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。所以麥弗遜的一個(gè)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(gè)直接好處那就是：懸掛重量輕和占用空間小。 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。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。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。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(dòng)。 派力奧、西耶那轎車前懸采用的是 MC pherson 麥弗遜式（滑柱連桿式）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架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架或車身的下面。而且由于非懸掛質(zhì)量較重，懸掛的緩 沖性能較差，行駛時(shí)汽車振動(dòng)，沖擊較大。用于轎車或載貨汽車的前懸架時(shí)，一般需要拾高發(fā)動(dòng)機(jī)或是將車橋 (軸 )做成中間下凹的形狀以利發(fā)動(dòng)機(jī)布置，這將增加制造成本；用于轎車后懸架時(shí)，會導(dǎo)致行李箱容積減小，備胎的布置也不方便； 2)用于驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，會使得非懸掛質(zhì)量較大，不利于汽車的行駛乎順性及輪胎的接地性能； 3)當(dāng)兩側(cè)車輪跳動(dòng)高度不一致時(shí) (例如左右車輪駛過的凸起高度不同 )，整根車橋會傾斜，使左右車輪直接相互影響； 4)在不平路面直線行駛時(shí)，由于左右車輪跳動(dòng)不一致而導(dǎo)致的軸轉(zhuǎn)向 會降低直線行駛的穩(wěn)定性； 5)用于驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋的輸入轉(zhuǎn)矩會引起 左右車輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移。但是，由于結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、 布置方便等原因，在車速不太高的重型越野車上也有采用的。兩擺臂等長的懸架 車輪上下跳動(dòng)時(shí) 車輪平面沒有傾斜，但輪距卻發(fā)生了較大的變化，這將增加車輪側(cè)身滑移的可能性 ，并且 造成輪胎磨損嚴(yán)重，現(xiàn)已很少用。 單縱臂式獨(dú)立懸架：轉(zhuǎn)向輪采用這種懸架時(shí)，車輪上下跳動(dòng)將使主銷后傾角產(chǎn)生很大變化。但因其上下跳動(dòng)的范圍 比麥弗遜式的小，因此較少用于 SUV 轎車；單斜臂式獨(dú)立懸架：此懸架兼 有單橫臂和單縱臂式獨(dú)立懸架的特點(diǎn)，多用于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車后懸架上。 麥弗遜式獨(dú)立懸架 ： 滑柱擺臂式懸架將減振器作為引導(dǎo)車輪跳動(dòng) 的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。特點(diǎn)：側(cè)傾中心比較高、車輪定位參數(shù)和輪距變化很小、懸架側(cè)傾角剛度較大可不裝橫向穩(wěn)定器、橫向剛度大、占用空間小結(jié)構(gòu)緊湊。如下圖 2 所示。它由鋼板彈簧銷釘將鋼板彈簧前端卷耳部與鋼板彈簧前支架連接在一起，前端卷耳孔中為減少摩損裝有襯套。 2）空氣彈簧非獨(dú)立懸架 汽車在行駛時(shí)由于載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化?？諝鈴椈煞仟?dú)立懸架可以滿足要求。螺旋彈簧非獨(dú)立懸架多見于皮卡、越野車和一些廉價(jià)小轎車的后橋上。 二連桿式 螺旋彈簧 非獨(dú)立懸架 在性能表現(xiàn)上兩 連桿與麥弗遜懸架有許多相似之處 ， 優(yōu)點(diǎn)在于重量輕、減震響應(yīng)速度快 ，故選擇二連桿式 螺旋彈簧 非獨(dú)立懸架做為后懸架。有了橫向穩(wěn)定器，就可以做到在不增大懸架垂直剛度的前提下，增大懸架的側(cè)傾角剛度。在汽車懸架上設(shè)計(jì)橫向穩(wěn)定器，能增大前懸架的側(cè)傾角剛度。彈性的穩(wěn)定桿所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力矩就妨礙了懸架彈簧的變形，因而減小了車身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 11 第 3章 技術(shù)參數(shù)確定與計(jì)算 自振頻率 對于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù) ～aby ?? ?? ，因而可以近似地認(rèn)為ε＝ 1，即前、后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂向振動(dòng)是相互獨(dú)立的，并用偏頻 1n , 2n 表示各自的自由振動(dòng)頻率。為了減少汽車的角振動(dòng)，一般汽車前、后懸架偏頻之比約為 ～nn ? 。對于剛度為常數(shù)的懸架，靜撓度 fc 完全由所選 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 12 擇的自振頻率所 決定：2)2( ngfc ?? ? 前懸架的靜撓度為 mmfc 1721＝ 。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。螺旋彈簧在懸架布置中可以在彈簧內(nèi)部安裝減振器、行程限位塊或?qū)蛑菇Y(jié)構(gòu)緊湊。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約材料，占用垂直空間小，特別是由于兩端都平整，安裝時(shí)可以隨意的傳動(dòng)，因而設(shè)計(jì)時(shí)可以取圈數(shù)任意值，不必限于整數(shù)。 7+179。 7+179。減振器的阻尼力的大小隨車架和車橋相對速度的增減而增減，并且與油液的黏度有關(guān)。這時(shí)，彈性元件起主要作用。雖然搖臂式能夠在較大的工作壓力下（ 10～ 20MP）工作，但由于它的工作特性受活塞的磨損和工作溫度變化影響大，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。 雙向作用減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力、噪聲低、總長度短等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車上得到越 來越多的應(yīng)用。該圖具有如下的特點(diǎn)：阻力 速度特性由四段近似的直線線段組成，其中的壓縮行程和伸張行程的阻力 —— 速度各占兩段；各段特性的指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指當(dāng)卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)而言。φ值小則反之。對于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取φ=～ ；對于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，φ s＞ ；為了避免懸架碰撞車 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 18 架，取φ y= s。 Vx=Aω acosα /n 式中， A為車身振幅，取177。λ為連桿直徑與缸筒直徑之比 ，雙筒式減振器取λ =～ ，取λ =。當(dāng)車身只作垂直移動(dòng)而兩側(cè)懸架變形相等時(shí)，橫向穩(wěn)定桿在支座的套筒內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，橫向穩(wěn)定桿不起作用。為了緩沖隔振和降低噪聲，橫向穩(wěn)定桿與車輪及車架的連接處均有橡膠支承。 傳統(tǒng)的分析方法是對車輛進(jìn)行抽象簡化，建立其振動(dòng)微分方程，通過在頻域范圍求解預(yù)估其平順性，分析結(jié)論都以曲線和數(shù)據(jù)來表示，缺乏直觀性和交互性。圍繞車輛平順性的虛擬試驗(yàn)技術(shù)，本文在設(shè)計(jì)與建立桌面式車輛平順性虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)、建立平順性動(dòng) 力學(xué) 分析模型 ，虛擬場景中車輛平順性試驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的再現(xiàn)等方面進(jìn)行了探索性的工作。系統(tǒng)的“輸入”經(jīng)過由輪胎、懸架、座墊等彈性阻尼元件和懸掛質(zhì)量、非懸架質(zhì)量構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)，傳遞到懸掛質(zhì)量或人體，這兩部分的加速度就是“輸出”的振動(dòng)物理量。 一、試驗(yàn)研究方法 : 新設(shè)計(jì)或改進(jìn)的汽車，在試制出來以后要對它進(jìn)行平順性試驗(yàn)，以便對這些車輛的平順性進(jìn)行評定。汽車試驗(yàn)按試驗(yàn)方法可分為三類 : 。 傳統(tǒng)的理論研究方法就是力求建立能完全反映客觀實(shí)際的振動(dòng)模型，用精確的算法求出與實(shí)際一致的響應(yīng)。隨著研究的深入，又發(fā)展 了二自由度、四自由度、五自由度、八自由度、十自由度等乃至更多自由度；系統(tǒng)的模型也由一維增加到二維過渡到三維立體；路面輸入也從單輪發(fā)展到雙輪直至四輪輸入；系統(tǒng)的性態(tài)由線性發(fā)展到非線性。對整車的振動(dòng)模型進(jìn)行的某種程度的簡化，既保證了分析的準(zhǔn)確性，又給計(jì)算和分析帶來了很大的方便。若 1m 不動(dòng)（ 01?z ），則由式（ 83）得： 0222 ?? Kzzm ?? （ 85） 這相當(dāng)于只有車身質(zhì)量 2m 單自由度無阻尼自由振動(dòng)。 考慮寬帶隨機(jī)振動(dòng)是不同頻帶的振動(dòng)對人體感覺的干擾作用，將對人體最敏感頻率范圍以外的其它頻帶的振動(dòng)加速度有效值進(jìn)行頻率加權(quán)，等效折算為最敏感頻率范圍的振動(dòng)加速度有效值 ， 并作出車身加速度的幅頻特性曲線圖 。路面的激勵(lì)頻率由路面譜的頻率分量和車速決定，因此對應(yīng)一定的路面必有某一引起車體共振的車速，行駛時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離共振車速。經(jīng)過以上的計(jì)算和參數(shù)的確定，繪制出前、后懸架的裝配圖和部分零件圖。評價(jià)結(jié)果為在人的主觀感覺上沒有不舒適的感覺。張老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和富有創(chuàng)新的 精神對我以后的學(xué)習(xí)和工作都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在此表示感謝！ 最