【正文】 60 6800 8000 () () () 8 10 200 780 790 8500 9650 () () () 8 10 12 220 810 820 9700 11050 12400 () () () 表 210國(guó)產(chǎn)汽車(chē)輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件 本章小節(jié) 本章完成了汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)部分，包括汽車(chē)主要參數(shù)的選擇 以及 發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎的選擇。 4）汽車(chē)制動(dòng)或加速時(shí)要保證車(chē)身穩(wěn)定，減少車(chē)身縱傾；轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)身側(cè)傾角要合適。 獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是： 簧下質(zhì)量??；懸架占用的空間小；彈性元件只承受垂直力，所以可以用剛度小的彈簧，使車(chē)身振動(dòng)頻率降低，改善了汽車(chē)的行駛平順性；由于采用斷開(kāi)式車(chē)軸，所以能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的位置高度，使整車(chē)的質(zhì)心高度下降，改善了汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性；左、右車(chē)輪各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)互不影響，可減小車(chē)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； 獨(dú)立懸架主要用于 轎車(chē)和部分輕型貨車(chē)、客車(chē)及越野車(chē) 。若主銷(xiāo)后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車(chē)輪外傾角變化大，會(huì)影響汽車(chē)直線行駛穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。 前懸架采用縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架時(shí)，因前輪容易發(fā)生擺振現(xiàn)象，不能保證汽車(chē)有良好的操縱穩(wěn)定性，所以汽車(chē)的前懸架多采用獨(dú)立懸架。在中型車(chē)上能放下大型發(fā)動(dòng)機(jī)，在小型車(chē)上也能放下中型發(fā)動(dòng)機(jī)，讓各種發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配更靈活。橫向穩(wěn)定桿的拉桿 5 的上球鉸固定在支架 4內(nèi)。如圖 34所示。 汽車(chē)前、 后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車(chē)行駛平順性的主要參數(shù)之一?？紤]到貨車(chē)前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦2cf=(0． 6～ 0． 8) 1cf。選定偏頻以后，再利用式 (4— 2)即可計(jì)算出懸架的靜撓度。 （ 3）懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸的分配 懸架側(cè)傾角剛度系指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時(shí)懸架給車(chē)身的彈性恢復(fù)力矩。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 此外，還要求汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，在 0． 4g的側(cè)向加速度作用下，前、后輪側(cè)偏角之差 δ1δ2應(yīng)當(dāng)在 1176。可以通過(guò)振動(dòng)時(shí)螺旋彈簧位置的改變來(lái)尋找?guī)缀侮P(guān)系根據(jù)已知的懸架靜撓度來(lái)求出螺旋彈簧的靜撓度，如圖 41所示： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 圖中 cf —— 前懸架的靜撓度，已知 cf =； 1cf —— 螺旋彈簧的靜撓度。 ，輪距變化大會(huì)引起輪胎早期磨損。 2)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車(chē)身側(cè)傾角小，并使車(chē)輪與車(chē)身的傾斜反向，以減小過(guò)多轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 4)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車(chē)身有抗前俯作用；加速時(shí)，有抗后仰作用。故設(shè)計(jì)符合強(qiáng)度要求。對(duì)轎車(chē)，前、后懸架側(cè)傾角剛度比值一般為 1． 4～ 2． 6。貨車(chē)車(chē)身側(cè)傾角不超過(guò) 6176。 對(duì)于轎車(chē) /dcff的值應(yīng)不小于 ，大客車(chē)應(yīng)不小于 ，載貨汽 車(chē) 。原則上轎車(chē)的級(jí)別越高，懸架的偏頻越小。 在選取前、后懸架的靜撓度值1cf和2cf時(shí)，應(yīng)當(dāng)使之接近，并希望后懸架的靜撓度2cf比前懸架的靜撓度1cf小些，這有利于防止車(chē)身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)。 本章小節(jié) 本章對(duì)汽車(chē)的懸架 做了 系統(tǒng)的 介紹，并對(duì)各種懸架的結(jié)構(gòu)型式和性 能特點(diǎn)進(jìn)行了 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 分析， 確定了前后懸架的類(lèi)型為前麥弗遜式獨(dú)立懸架和后 斜置單臂式獨(dú)立懸架 。副車(chē)架 6是為了車(chē)身連接而采 用的。當(dāng)車(chē)輪上跳時(shí)，輔助彈簧壓在管 1的封蓋上。我們知道，汽車(chē)懸架屬于運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)動(dòng)部件越輕，那么懸架響應(yīng)速度和回彈速度就會(huì)越快，所以懸架的減震能力也就越強(qiáng)；而且懸架質(zhì)量減輕也意味著彈簧下質(zhì)量減輕，那么在車(chē)身重量一定的情況下，舒適性 也越好。因此，懸架占用的空間尺寸也用來(lái)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。但側(cè)傾中心過(guò)高，會(huì)使車(chē)身傾斜時(shí)輪距變化大，加速輪胎的磨損。這種懸架主要用在總質(zhì)量大些的商用車(chē)前、后懸架以及某些乘用車(chē)的后懸架上。 2）具有合適的衰減振動(dòng)能力。但子午線輪胎制造較困難、造價(jià)不如斜交輪胎。對(duì)于在良好路面上行駛，車(chē)速不高的貨車(chē)，此系數(shù)允許取 。 （ 2） 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 1） 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 maxep 3m a x m a x m a x1 3 6 0 0 7 6 1 4 0a De a aTm g f CAp v v? ???????? 式中： maxep — 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率， kw ； 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) T? — 傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，對(duì)單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋的 42? 式汽車(chē)取 ? ? ； am — 汽車(chē)總質(zhì)量， kg ； g — 重力加速度， 2/ms ； f — 滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)載貨汽車(chē)取 。直列式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、造價(jià) 低廉、工作可靠、寬度小、易布置，因而在中型及以下的貨車(chē)上和排量不大的轎車(chē)上使用。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 1) 汽油機(jī)與柴油機(jī)的選擇 與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有燃料經(jīng)濟(jì)性好，工作可靠，壽命長(zhǎng)，使用成本低及排污少等優(yōu)點(diǎn)。這些參數(shù) 取值主要是根據(jù)汽車(chē)的類(lèi)型和道路條件 ., 其范圍見(jiàn) 表 28: 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 車(chē)型 minh /mm ? /（ 176。比功率是評(píng)價(jià)汽車(chē)動(dòng)力性能如速度性能和加速性能的綜合指標(biāo)，比轉(zhuǎn)矩則反映了汽車(chē)的比牽引力和牽引能力。 1） 直接檔最大動(dòng)力因數(shù) 0maxD 0maxD 的選擇主要是根據(jù)對(duì)汽車(chē)加速性和燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，以及汽車(chē)類(lèi)型、用途和道路條件而異。除包括汽車(chē)的整備質(zhì)量及裝載量外，載貨汽車(chē)還應(yīng)計(jì)入駕駛室坐滿人的質(zhì)量。輕型及以上的貨車(chē)的后懸一般在 ~。如圖 21，兩軸汽車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿足內(nèi)外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向角間的匹配應(yīng)保證當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車(chē)輪繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，各車(chē)輪只有滾動(dòng)而無(wú)側(cè)滑的要求其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想 的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖 21 所示，由下式?jīng)Q定： 0c o t c o t i CO D O KB D L?? ?? ? ? 其中內(nèi)輪最大轉(zhuǎn)角 0 ? ? ，外輪最大轉(zhuǎn)角 ?? ，軸距 L=3200mm，可計(jì) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 算出 K=964mm。由圖可知，當(dāng)外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角達(dá)到最大值 max? 時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑 R為最小。 （ 2） 軸距 L 軸距 L 的選擇要考慮它對(duì)整車(chē)其他尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和使用性能的影響。 （ 2） 驅(qū)動(dòng)形式 汽車(chē)的用途、總質(zhì)量和對(duì)車(chē)輛通過(guò)性能的要求等，是影響選取驅(qū)動(dòng)形式的主要因素。 電動(dòng)器件的優(yōu)越性， 將會(huì)取代液壓器件。由于主動(dòng)懸架采用了大量的傳感器、單片機(jī)、輸出輸入電路和各種接口，元器件的增加降低了懸架的可靠性，所以加大元件的集成程度，是一個(gè)不 可逾越的階段。 半主動(dòng)懸架的研究集中在兩個(gè)方面： 1）執(zhí)行策略的研究； 2）執(zhí)行器的研究。 豐田、洛特斯、沃爾沃、奔馳等在汽車(chē)上進(jìn)行了較為成功的試驗(yàn)。工作原理是：根據(jù)簧上質(zhì)量相對(duì)車(chē)輪的速度響應(yīng)、 加速度響應(yīng)等反饋信號(hào)， 按照一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)彈簧的阻尼力或者剛度．半主動(dòng)懸架產(chǎn)生力的 方式與被動(dòng)懸架相似 ， 但其阻尼或剛度系數(shù)可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，這和主動(dòng)懸架極為相似． 有 級(jí)式半主動(dòng)懸架是將阻尼分成幾級(jí)，阻尼級(jí)由駕駛員根據(jù)“路感” 選擇或由傳感器信號(hào)自動(dòng)選擇。 本論文的研究?jī)?nèi)容 是根據(jù)給定參數(shù)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，然后對(duì)前后懸架進(jìn) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 行設(shè)計(jì)匹配，滿足前后懸架的偏頻要求。獨(dú)立懸架按車(chē)輪運(yùn)動(dòng)形式可分為如下 3 種： 1）車(chē)輪在汽 車(chē)橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架（橫臂式獨(dú)立懸架，分為單橫臂式和雙橫臂式 ） 。 為了 防止車(chē)身在轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生過(guò)大的橫向側(cè)傾 ，為前 后 懸架 各 匹配了一個(gè)橫向穩(wěn)定桿，提高 懸架的 側(cè)傾剛度 。 懸架既要滿足汽車(chē)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。 在完成 汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上 ， 分析 懸架 的 類(lèi)型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ， 為汽車(chē) 選擇前后懸架的類(lèi)型。典型的懸架結(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。 非獨(dú)立懸架：特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪安裝于一整體式車(chē)橋上，車(chē)輪連同車(chē)橋一起通過(guò)彈性元件懸掛在車(chē)架或車(chē)身上。 它是一系列路況的折中，很難適應(yīng)各種復(fù)雜路況，減 振的效果較差。 隨著道路交通的不斷發(fā)展， 汽車(chē)車(chē)速有了很 犬的提高，被動(dòng)懸架的缺陷逐漸成為提高汽車(chē)性能的 瓶頸， 為此人們開(kāi)發(fā)了能兼顧舒適和操縱穩(wěn)定的主 動(dòng) 懸架。 在半主動(dòng)和主動(dòng)懸架的研究 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 方面起步晚，與國(guó) 外的差距大。在國(guó)外，改變減振液粘性的方法主要有電流變液體和磁流變液體兩種。運(yùn)用磁蓄能原理，結(jié)合參數(shù)估計(jì)自校正控制器，可望設(shè)計(jì)出高性能低功耗的電磁蓄能式 自適應(yīng)主動(dòng)懸架， 使主動(dòng)懸架 由理論轉(zhuǎn)化 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 為實(shí) 際應(yīng)用。完成汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)及懸架的主要結(jié)構(gòu)元件 螺旋 彈簧等的設(shè)計(jì) ，然后對(duì)前后懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)匹配，滿足前后懸架的偏頻要求。 汽車(chē)主要參數(shù)的選擇 汽車(chē)主要尺寸的確定 汽車(chē)的主要尺寸參數(shù)包括 外廓尺寸、 軸距、輪距、總長(zhǎng)、總寬、前 懸 、后懸、接近角、離去角、最小離地間隙等。因此，在選擇軸距時(shí)應(yīng)綜合考慮有關(guān)方面的影響。但輪距也不宜過(guò)大，否則，會(huì)使汽車(chē)的總寬和總質(zhì)量過(guò)大。前懸的長(zhǎng)度與汽車(chē)的類(lèi)型、驅(qū)動(dòng)形式、發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式和駕駛室的形式以及布置密切相關(guān)。 其中裝載質(zhì)量的參數(shù)已給定，即 Gm = （ 1） 汽車(chē)的整備質(zhì)量 0m 汽車(chē)的整備質(zhì)量就是汽車(chē)經(jīng)整備后在完備狀態(tài)下的自身質(zhì)量，即指汽車(chē) 在 加滿 燃料、輪滑油 、工作油液及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水和裝備齊全后但未載人、貨時(shí)的質(zhì)量。因此，在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。 汽車(chē)類(lèi)別 0maxD maxID 最高車(chē)速 比功率 比轉(zhuǎn)矩 輕型貨車(chē) ~ 6amt? ~ ~ 90~120 15~21 38~44 表 26 輕型載貨汽車(chē)的動(dòng)力性參數(shù)的取值范圍 根據(jù)表 26， 可以初步選取直接檔動(dòng)力因數(shù)為： 0max ? 。該值越小燃油經(jīng)濟(jì)性越好。 離去角： ? =26176。 在選用發(fā) 動(dòng)機(jī)型式時(shí)，除了上述因素外，還要考慮燃料使用的平衡，汽油大部分供應(yīng)汽車(chē)，而柴油用途廣泛，需要的部門(mén)多。 3) 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻形式的選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)按冷卻方式分為水冷和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)兩種，后者的優(yōu)點(diǎn)是冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修方便，對(duì)沙漠和異常氣候環(huán)境的適應(yīng)性好，但存在冷卻不均，消耗功率大和噪聲大等缺點(diǎn)，在汽車(chē)上應(yīng)用不多，只在 22kW 以下的小發(fā)動(dòng)機(jī)和軍用越野車(chē)上有所應(yīng)用。 在輪胎的選 擇上需要遵循的基本原則是： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) （ 1） 滿足輪胎負(fù)荷的要求 所選輪胎在使用中承受的靜負(fù)荷值應(yīng)等于或接近輪胎的靜負(fù)荷值，我國(guó)各種汽車(chē)的輪胎和輪輞的規(guī)格及其額定負(fù)荷可查輪胎的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。轎車(chē)及輕型貨車(chē)的車(chē)速高，動(dòng)負(fù)荷大，系數(shù)應(yīng)取下限；重型貨車(chē)，重型自卸車(chē)的車(chē)速低，此系數(shù)可略偏高。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 第 3 章 汽車(chē)懸架方案的選擇 懸架的設(shè)計(jì)要求 懸架是保證車(chē)輪或車(chē)橋與汽車(chē)承載系統(tǒng)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和 路面沖擊 、衰減振動(dòng)以