【正文】 (61） 式中 oLLwLLim ??? 1 （杠桿比） 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 得： 21cos???????? ? ????LwL oLLCCs? (62） 取減震器筒的安裝角為 10176。 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 圖 510 麥弗遜式前懸架 四個(gè)前輪定位參數(shù)的初步選取 如下表所示： 表 51 前輪定位參數(shù)表 主銷后傾角（圖 511） 主銷內(nèi)傾角（圖 512） 前輪外傾角（圖 513） 前輪前束角（圖 514） 10 50 10 176。綜合以上分析，該懸 架的 L1/L2 應(yīng)在 ～ 范圍內(nèi)。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(rèn)為初選成功。因此，希望乘用車的主銷后傾角原始值為1176。一般規(guī)定，軸線前端遠(yuǎn)離汽車縱軸線的夾角為正，反之為負(fù)；與汽車縱軸線平行者，夾角為零。 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dòng)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(shí)后傾角增大；在彈簧拉伸時(shí)后傾角減小，用以造成制動(dòng)時(shí)因主銷后傾角變大而在控制臂支架上產(chǎn)生防止制動(dòng)前 俯的力矩。 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。 側(cè)傾軸線 在獨(dú)立懸架中，前 后側(cè)傾中心連線稱為側(cè)傾軸線。 2） 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小，并使車輪與車身的傾斜反向，以減小過多轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 ，輪距變化大會引起輪胎早期磨損。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。0k 1k w0 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 第 4章 懸架主要參數(shù)的確定 懸架靜撓度的計(jì)算 對于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù)ε =～ ，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)量的垂直振動(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，偏頻越小，則汽車的平順性越好。0k ，即α 0? 。 無側(cè)向力作用時(shí)，令 0w 為車軸左、右車輪的垂直載荷， 0k 為每個(gè)車輪的側(cè)偏剛度 有側(cè)向力作用時(shí)，設(shè)左、右車輪垂直載荷沒有發(fā)生變化，則相應(yīng)的側(cè)偏角 0? 為： 0? =02kFY (314) 實(shí)際上，在側(cè)向力作用下，左、右車輪垂直載荷均發(fā)生變化。實(shí)際轎車的前側(cè)傾角剛度為 3001200Nm／（176。若一個(gè)彈簧的線剛度為 ks,則懸架的線剛度為 ： K=2ks (310) 圖 35 非獨(dú)立懸架 b 獨(dú)立懸架 具有獨(dú)立懸架的汽車車身作垂直位移時(shí)，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(dǎo)向桿系約束反力在垂直方向的分量。 側(cè)傾中心到地面的距離稱為側(cè)傾中心高度。 (3)配合適當(dāng)?shù)淖枘岷拖尬恍谐?。然面對車身加速度和車輪?dòng)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(shè)計(jì)人員只能從中采取折中方案。下圖是減振器阻尼對車身振動(dòng)衰減的曲線示圖。 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。但在懸架設(shè)計(jì)時(shí)， 0n 值不能選得太低，這主要是 0n 值降低，懸架的動(dòng)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。是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷 FW 與此時(shí) 的懸架剛度 c之比。為此從不同角度去分析汽車各種性能的影響 。 圖 22 減震器的外特性 本章小結(jié) 本章通 過對懸架的一般基礎(chǔ)知識的介紹，對懸架有了初步的認(rèn)識，了解其分類，功能，設(shè)計(jì)要求，熟悉懸架的彈性特。 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 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)干涉，否則可能引起轉(zhuǎn)向輪擺振； 4 側(cè)傾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)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)量要小，尤其是其非懸掛部分的質(zhì)量要盡量?。? 6 便于布置； 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)。這一部分的研究稱為懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究。橫向穩(wěn)定桿 的作用是減少轉(zhuǎn)彎時(shí)車身的側(cè)傾，并提高輪胎 對地面的附著力。采用彈性連接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量（簧載質(zhì)量）、非懸掛質(zhì)量 (即非簧載質(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)。 畢業(yè)論文研究內(nèi)容 本文主要對高級轎車前懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。大部分企業(yè)規(guī)模較小，生產(chǎn)集中度低，散亂差問題較嚴(yán)重。當(dāng)車 橋與車架互相遠(yuǎn)離時(shí)，鋼板彈簧所受的正向垂直載荷和變形便逐漸減小，有時(shí)甚至?xí)聪颉? 為了完成 4 項(xiàng)功能，懸架采用了適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向桿系把車架 (車身 )與車軸 (車輪 )聯(lián)接起來。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)。經(jīng)過查閱大量的資料，以及結(jié)合所學(xué)知識，對該前懸架進(jìn)行了方案論證、結(jié)構(gòu)方案分析以及設(shè)計(jì)計(jì)算。所做的說明書中包括轎車前懸架的選型、減振器的選型及計(jì)算、彈性元件形式的選擇計(jì)算及選型、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì)計(jì)算和 車輪定位參數(shù)的確定 。緩沖塊用來減輕車軸對車架 (或車身 )的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。減震器有多種形式，現(xiàn)在最常用的是筒式減震器。這時(shí)， 車橋 和 車架 便相互靠近。產(chǎn)品質(zhì)量水平 剛 達(dá)到國外先進(jìn)國家 90 年代水平。 所以為了適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)的自主開發(fā)道路，對懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算并進(jìn)行推廣交流顯得尤為重要。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性連接，依靠彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的載荷，并依靠其變形來吸收能量，達(dá)到緩沖的目的。 為減少車軸對車架或車身的直接沖撞，一些汽車懸架上裝有緩沖塊，起限制移動(dòng)行程。 后一部分主 要是對懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，主要是研究在車輪與車身發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如何引導(dǎo)和約束車輪的運(yùn)動(dòng) 、 車輪定位及影響轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的一些懸架參數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。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 [8]~ [9]： 1 通過合理設(shè)計(jì)懸架的彈性特性及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，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力和力矩可靠傳遞。 減震器的 外特性 主要指的是 阻力 速度特性 [10]，特性圖如下圖。 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 第 3章 懸架對汽車主要性能的影響 懸架型式、導(dǎo)向桿系的布置以及懸架參數(shù)的選擇等對汽車性能的影響，并不是孤立的，而是存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。 圖 31 幅頻特性曲線 懸架彈性特性對汽車行駛平順性的影響 1)車身固有振動(dòng)頻率 [11] ~[13] 若不考慮輪胎和減震器的影響，則車身固有頻率 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 0n = ?20w = ?21 MC Hz (31) 式中 0w — 固有角振動(dòng)頻率， rad/s C— 懸架剛度， N/m M— 簧載質(zhì)量， kg 由于在靜載荷作用下懸架的靜撓度 cf = cMg (32) 則 0n = ?21cfg (33) 當(dāng)以每秒振動(dòng)次數(shù)表示時(shí)， 0n =cf300 Hz (34) 式中 cf — 靜撓度（ cm）。 0n 值越低，車身加速度的均方根值越小。 具有線性彈性特性的汽車，在使用中其車身振動(dòng)的固有頻率將隨裝載的多少而改變，尤其是后懸架載荷變化很大的貨車和大客車，這種變化會使汽車前后懸架的頻率相差過大，結(jié)果導(dǎo)致汽車車身的猛烈顛簸 (縱向角振動(dòng) )，因而使汽車行駛平順性 變壞。 懸架系統(tǒng)中的阻尼對汽車行駛平順性的影響 減震器起衰減振動(dòng)的作用 [14]~ [16]，對汽車平順性有影響，其主要參數(shù)為阻尼系數(shù)，阻尼系數(shù)的選取要根據(jù)具體汽車的型號來選取。 圖 34 ,aZ 、 dF 和 (Za bZ )與阻尼比的關(guān)系 圖中曲線走向表示，只是彈簧行程 (Za bZ )曲線是隨阻尼比單調(diào)變化，阻尼比愈大，所要求的彈簧行程愈小，相反，對于車身加速度和車輪動(dòng)載而言，可找到一個(gè)最佳阻尼比值。由頻率公式得到減少非 簧載質(zhì)量，進(jìn)而增大了簧載質(zhì)量，同樣有降低汽車固有頻率的效果，從而也有使頻率接近人體習(xí)慣的運(yùn)動(dòng)頻率。該軸線通過車身在前、后軸處橫斷面上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，這兩個(gè)瞬時(shí)中心稱為側(cè)傾中心。所以，懸架的線剛度就等于兩個(gè)彈簧線剛度之和。例如，單橫臂獨(dú)立 懸架的側(cè)傾角剛度為 ?K =21 sk 2)( nBm (313) 應(yīng)該指出，上面的計(jì)算只適用于小傾角，而且在分析中沒有考慮導(dǎo)向桿系中鉸接點(diǎn)處彈性村套的影響。如下圖 38 所示： 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 圖 37 垂直載荷對輪胎側(cè)偏特性的影響 垂直載荷增大后，側(cè)偏剛度隨垂直載荷的增加而加大；但垂直載荷過大時(shí)，輪胎與地面接觸區(qū)的壓力變得極不均勻，使輪胎側(cè)偏剛度反而有所減小。顯然 0k 39。 垂直載荷 W 側(cè)偏剛度K rk 0k 39。 —— 懸架靜撓度（ cm） 得懸架靜撓度： 25??????? nfc (42) mmf c 25 5 2 ?????????? 懸架動(dòng)撓度的計(jì)算 懸架的動(dòng)撓度是指懸架從滿載靜平衡位置開始壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形 (通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的 1/2 或 1/3) 時(shí)，車輪中心相對車架 (或車身 )的垂直位移。 已知： 已知整備質(zhì)量： M1=1655kg,取簧上質(zhì)量 ma： 1555kg,簧下質(zhì)量 mb： 25 4kg. 允許總質(zhì)量： M=1855kg. 空載時(shí)前軸單輪軸荷取 50%： Ma＝（ M1mb） 50%／ 2=1222 60%/2= 滿載時(shí)前軸單輪軸荷取 50%： Mb＝ (Mmb) 50%/2=1755 50%/2= 表 41 奧迪 R8 FSI quattro 2021 款 相關(guān)數(shù)據(jù) 單位 mm 驅(qū)動(dòng)方式 中置四驅(qū) 前懸掛類型 雙橫臂 獨(dú)立懸架 整備質(zhì)量 1655kg 空載前軸軸載 質(zhì)量 滿載質(zhì)量 1855kg 滿載前軸軸載質(zhì)量 簧下質(zhì)量 25 4kg 懸架剛度： cWc fFfFC ?? 滿載 =( )/250=／ mm (43) 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 第 5章 雙橫臂獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 對前輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求是： 1） 懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過177。 對汽車后輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求： 1） 懸架上載荷變化時(shí)，輪距無顯著變化。 圖 51 雙橫臂式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心 W 的確定 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 圖 52 橫臂相互平行的雙橫臂式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心 W 的確定 本次設(shè)計(jì)采用非相互平行的雙橫臂布置。如果用鋼板彈簧非獨(dú)立懸架時(shí)，后懸架的側(cè)傾中心高度要取得更大些。角度的取值見圖注，其正負(fù)號按右手定則確定。 水平面內(nèi)上、下橫臂擺動(dòng)軸線的布置方案 上、下橫臂軸線在水平面內(nèi)的布置方案有三種，如圖 57： 圖 57 上、下橫臂軸線在水平面內(nèi)的布置方案 下橫臂軸 MM 和上橫臂