【正文】 ............ 26 3. 5 懸架結(jié)構(gòu)元素 ............................ 27 雙橫臂獨(dú)立懸架的特點(diǎn) ................. 27 扭桿彈簧 ............................. 27 上、下控制臂長度比值 ................. 29 第四章 雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以及車輪定位參數(shù) 的計(jì)算 ....................................... 31 4． 1 雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ................ 31 空間機(jī)構(gòu)學(xué)理論 ....................... 31 雙橫臂獨(dú)立懸架空間運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算 ....... 36 雙橫臂獨(dú)立懸架車輪定位參數(shù)的分析計(jì)算 ..... 42 第五章 懸架靜力學(xué)的分析與計(jì)算 ................. 45 5. 1 懸架靜力學(xué)分析計(jì)算 ...................... 45 計(jì)算過程 .................................. 50 確定懸架的平衡位置 .................... 51 求平衡位置時(shí)的各點(diǎn)坐標(biāo) ................ 53 對懸架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析計(jì)算 .......... 55 扭桿彈 簧的剛度計(jì)算 ................... 55 扭桿強(qiáng)度計(jì)算 ......................... 56 對懸架進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算 .................. 57 第六章 扭桿彈簧的加工工藝 .................... 59 扭桿彈簧的制造 ........................... 59 扭桿彈簧的檢驗(yàn) ........................... 61 III 外觀檢查 ............................. 62 尺寸檢查 ............................. 62 檢驗(yàn)彈簧特性 ......................... 62 硬度檢驗(yàn) ............................. 62 結(jié)論 ....................................... 63 參考文獻(xiàn) .................................... 64 附錄 A：英文翻譯 ............................. 68 附錄 B：英文原文 ............................. 87 致謝 ...................................... 110 第一章 緒 論 1 第一章 緒 論 懸架是保證車輪或車橋與汽車的承載系統(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。 本論文在比較了多種靜力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法的基礎(chǔ)上，決定采用以空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析理論進(jìn)行計(jì)算分析。所以，研究雙橫臂獨(dú)立懸架是非常必要的 。 并且本文 采用該算法對 BJ1042前懸架進(jìn)行了改進(jìn)，將原來的鋼板彈簧改為雙橫臂獨(dú)立懸架并對其 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行了 靜力學(xué)參數(shù)和 運(yùn)動(dòng)特性參數(shù)計(jì)算 , 并對計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析。此外，懸架中確保車輪吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 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)。 從動(dòng)懸架即傳統(tǒng)式的懸架，是由彈簧、減振器（減振筒）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，它的功能是減弱路面?zhèn)鹘o車身的沖擊力，衰減由沖擊力而引起的承載 系統(tǒng)的振動(dòng)。因此，桑蒂雅橋車備有多種駕駛模式選擇，駕車者只要扳動(dòng)位于副儀表板上的 “ 正常 ” 或 “ 運(yùn)動(dòng) ” 按鈕，轎車就會(huì)自動(dòng)設(shè)置在最佳的懸架狀態(tài)，以求最好的舒適性能。 改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)得到飛速發(fā)展，人民群眾的生活水平得到日益提高，汽車正悄然進(jìn)入普 通百姓的家中。 在整車坐標(biāo)系中，建立了懸架運(yùn)動(dòng)分析模型，通過空間機(jī)構(gòu)學(xué)理論，進(jìn)行了細(xì)致的分析和推導(dǎo)，的出了懸架運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。 懸架的組成 懸架由彈性元件、導(dǎo)向裝置、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成 （如左圖） 。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。 2）緩沖塊 緩沖塊通常由橡膠制成，通過硫化橡膠與鋼板連接為一體，在經(jīng)由焊在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定在車架（或車身）或其他部位上，起到限制懸架最大行程的作用。 。為了迅速衰減這種振動(dòng)和抑制車身車輪的共振，減少車輪的振幅，懸架應(yīng)裝有減振器，并使之具 有合理的阻尼。缺點(diǎn)是，由于整車布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長度（特別是前懸架），使之剛度較大，所以汽車平順性較差；簧下質(zhì)量大；在不平路面行駛時(shí)，左右車輪相互影響，并使車軸和車身傾斜，吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 當(dāng)兩側(cè)車輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車輪會(huì)左右搖擺，使前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動(dòng)時(shí)，懸架容易與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉；當(dāng)汽車直線行駛在凹凸不平上的路段時(shí)，由于左右兩 側(cè)車輪反向跳動(dòng)或者只有一側(cè)車輪跳動(dòng)時(shí)，不僅車輪外傾角有變化，還會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，離心力也會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；車軸（橋）上方要求有與彈簧行程相適應(yīng)的空間。評價(jià)時(shí)常從以下幾個(gè)方面進(jìn)行： 汽車在側(cè)向力作用下，車身在通過左右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，相對于地面的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，稱為側(cè)傾中心。 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。 單斜臂獨(dú)立懸架 1側(cè)傾中心居單縱臂和單橫臂式之間； 2車輪相對車身跳動(dòng)時(shí)，車輪定位參數(shù)有變化； 3輪距變化不大 ； 4懸架側(cè)傾角剛度居單縱臂和單橫臂式之間； 5轉(zhuǎn)向剛度?。? 6幾乎不占用高度空間，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。在擺臂不等長的獨(dú)立懸架中，如果將兩 臂長度選擇合適，可以使車輪和主銷的角度以及輪距的變化都不大。雙向作用筒式減振器 6 的上下兩端同樣分別通過橡膠襯墊與車架和下橫臂的支撐盤相聯(lián)接。 扭桿彈簧縱向布置在車架縱梁的外側(cè)，其前端借花鍵與上橫臂 6吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 相連，后端通過花鍵固定在支架 1 的花鍵上。調(diào)整螺栓 2 旋入固定在支架上的螺母中，當(dāng)旋緊調(diào)整螺栓 2時(shí)，螺栓的前端頂住調(diào)整臂，使扭桿產(chǎn)生逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)，上橫臂 1 的外端下移。 此外，在選定的上、下臂的長度范圍內(nèi)，上、下臂長的比值對外傾角變化的影響較大，所 以 對上、下臂長的選擇要慎重。如左 圖所示 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向輪以主銷軸線接點(diǎn)為中心轉(zhuǎn)向，所以輪胎的接地點(diǎn)再路面上劃出一個(gè) C 字 。 扭桿彈簧 扭桿彈簧本身是一根由彈簧鋼制成的桿件，其端面形狀有花鍵，多邊形等形式，扭桿彈簧的作用原理是：扭桿彈簧的一端固定于車架，另一端與懸架控制臂連接，控制臂則與車輪相連；當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，連接控制臂上的扭臂 便吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 繞扭桿軸線擺動(dòng)，使扭桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，借以保證車輪與車架的彈性聯(lián)系。在空間布置上縱置扭桿彈簧可節(jié)省縱向空間，使用于小型車及廂式 車的懸架系。 如圖 所式，空間 直線過 1M 和 2M 兩點(diǎn)，過該直線外一點(diǎn) M 做該 線垂線， 垂足為 N 點(diǎn)。 雙橫臂獨(dú)立懸架 空間運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算 如圖 所示為雙橫臂獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡圖，坐標(biāo)系原點(diǎn)選在整車總布置坐標(biāo)原點(diǎn)上。 因此為了確定 2B 點(diǎn)坐標(biāo) ，首先要確定 2α 的數(shù)值，計(jì)算如下： 由設(shè)計(jì)圖紙得 1B 2B 兩點(diǎn)距離 12BB ，即 ? ? ? ? ? ?2 2 21 2 1 2 1 2B B B B B BX X Y Y Z Z? ? ? ? ?= 12BB 這是一個(gè)含有 未知數(shù) 2α 的一元非線性方程，將其轉(zhuǎn)化為一元函數(shù)極小值問題： minF( 2α )=0 由一維搜索法可以確定使 F(2α )取極小值的 2α 值，必定使方程成立，因此在求出 2α 后即可以計(jì)算 2B 點(diǎn)的坐標(biāo)。 吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 42 yQ????= 1111c os 0 si n0 1 0si n 0 c os???????ββββ ? ?2B ??1B =? ?xQ yQ????? ?1121BB? ? ? ??? ? ? ? 由上述等式可以確定 1β ， 2β 的數(shù)值為 : 1 211121s in c o sBBXXBB? ???? ????β δ。 2oN 為作用于二力件的力，1oM 為扭簧對下臂的扭矩， 1oFy 、 1oFz 分別于轉(zhuǎn)軸對下擺臂在 Y、 Z 方向的分力。ZBF = YBF ， 39。 吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 54 2)求 B 點(diǎn)坐標(biāo) 。ZBF 、和 39。 第五章 懸架靜力學(xué)的分析與計(jì)算 45 第五章 懸架靜力學(xué)的分析與計(jì)算 5. 1 懸架靜力學(xué)分析計(jì)算 本設(shè)計(jì)任務(wù)對象為一輕型客車，在該設(shè)計(jì)中上，下臂擺動(dòng)軸線方向與車輛坐標(biāo)系 X 軸方向重合，又因?yàn)橹麂N后傾角較?。灰虼藶楸阌诜治鲇?jì)算，鑒于上述特點(diǎn)將其靜力學(xué)分析轉(zhuǎn)化為平面理論力學(xué)問題，力學(xué)模型如圖 。設(shè) 1BC =L1, 2BC=L2，δ =角 2BCD 90度，其數(shù)值都可以在設(shè)計(jì)圖紙中查出。下面計(jì)算當(dāng)下橫臂擺動(dòng) 1α 角度時(shí)，懸架各點(diǎn)的坐標(biāo)。下面討論如何確定 β值。 下表為國內(nèi)外轎車雙橫臂獨(dú)立懸架的一些參數(shù)： 在本設(shè)計(jì)中，選定上臂長 A=220mm,下臂長 C=363mm，轉(zhuǎn)向節(jié)球銷中心距 B=252mm,其比值 A/C=、 B/C=第三章 方案論證 31 都在經(jīng)驗(yàn)植范圍內(nèi)。此外，加工后還要進(jìn)行嚴(yán)格 的磁力探傷和消磁。 車輪前束 在汽車側(cè)視圖中，車輪的中心線并不完全朝著直線行駛的方向，而是稍 微帶有一定角度，像內(nèi)八字一樣內(nèi)側(cè)帶有一定角度的稱為前束，而朝向?yàn)閭?cè)的稱為后束 ，它的作用主要是修整車輪外傾橫向推力（ 如圖 ） 第三章 方案論證 27 3. 5 懸架結(jié)構(gòu)元素 雙橫臂獨(dú)立懸架的特點(diǎn) 在實(shí)際 應(yīng)用中多采用橫臂不等長的雙橫臂獨(dú)立懸架，如果將兩臂 長度選擇得得當(dāng)，可以使車輪和主銷的定位角度以及輪距的變化都不太大，不大的輪距的變化都不太大，不大的輪距變化在輪胎較軟時(shí) ，可以由輪胎變形來適應(yīng)。使單側(cè)車身提起的力就形成了使車輪恢復(fù)直線行駛的力，但是此力若不適當(dāng)，轉(zhuǎn)彎時(shí) 的正常操作力增大，感覺轉(zhuǎn)向操縱沉重。 在雙橫臂獨(dú)立懸架中，外傾角變化情況取決于懸架上吉林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 下 上下臂運(yùn)動(dòng)的幾何關(guān)系。施預(yù)加載荷的機(jī)構(gòu)如下圖。而許多人對扭桿彈簧的形狀與作用則不太明了。 上橫臂 11 和下橫臂 4 的內(nèi)端分別通過擺臂軸 15 和 1與車架作鉸鏈連接，二者的外端分別通過上球頭銷 14 和下球頭銷 3 與轉(zhuǎn)向節(jié) 9 相連。裝有這種懸架的汽車，當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，車輪平面沒有傾斜，但輪距發(fā)生了比較大的變化，這將增加車輪側(cè)向滑動(dòng)的可能性。 單橫臂獨(dú)立懸架 1 側(cè)傾中心比較高； 2 車輪相對車身跳動(dòng)時(shí)，車輪外傾角和主 銷內(nèi)傾角變化大； 3 輪距變化大，故輪胎磨損速度快； 第三章 方案論證 17 4懸架側(cè)傾角剛度比較大，可以不裝橫向穩(wěn)定器； 5橫向剛度大； 6占用空間較小，結(jié)構(gòu)簡單，成本低前懸架用的少。 當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時(shí)，在側(cè)向力作用下，車廂饒側(cè)傾軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并將此轉(zhuǎn)動(dòng)角度稱之為車廂側(cè)傾角。 第三章 方案論證 15 獨(dú)立懸架又可以分為雙橫臂式 、 單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式 式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁 隨動(dòng)臂式等幾種類。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是左右車輪用一根整體車軸連接，再經(jīng)過懸架與車架（或車身）連接。在簧上質(zhì)量變化的情況下，車身高度變化要小，因此，應(yīng)該采用非線性彈性特性懸架。 懸架的設(shè)計(jì)要求 對懸架提出的設(shè)計(jì)要求有： 。故在汽車上設(shè)置橫向穩(wěn)定器。 減振器 汽車在不平路面上行駛，由于懸架的彈性作用，使汽車產(chǎn)生垂直振動(dòng)。它是現(xiàn)在汽車上的重要總成之一。對雙橫比獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，傳統(tǒng)方法是平面作圖法和平面解析法，這兩種方法都忽略了主銷后傾角和擺臂軸軸線的空間角度，而實(shí)際中并非如此。同時(shí)，在全國高校的相關(guān)專業(yè)也正通過先進(jìn)課題的研究突破來增強(qiáng)我們民族工業(yè)的競爭力。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較，選擇相應(yīng)的懸架狀態(tài)。 按照彈性元件的種類，汽車懸架又可以分為鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、空氣彈簧懸架以及油氣彈簧懸架等等。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量（簧載質(zhì)量