【正文】 可使輪距及車輪定位參數(shù)的變化量限 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 7 定在允許范圍內(nèi) c這種 不大的輪距改變，不應(yīng)引起車輪沿路面的側(cè)滑，而為輪胎的彈性變形所補(bǔ)償。典型的結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。由于縱臂要承受所有的作用力和力矩，在結(jié)構(gòu)上必須保證具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 5連桿懸掛的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單、重量輕，減少懸掛系統(tǒng)占用的空間。但側(cè)傾中心過高，會(huì)使車身傾斜時(shí)輪距變化大，加快輪胎的磨損。 懸架系統(tǒng)包括非獨(dú)立懸架系統(tǒng)和獨(dú)立懸架系統(tǒng)兩大類。 所以在這次畢業(yè) 設(shè)計(jì)中前后懸架都采用獨(dú)立懸架。 所以 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中前懸架采用麥弗遜式獨(dú)立懸架。但對(duì)于轉(zhuǎn)向輪和隨動(dòng)輪來說，僅僅靠控制外傾角來適應(yīng)彎道所提高的性能顯然是有限的。其原理就是通過對(duì)連接運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的約束角度設(shè)計(jì)使得懸掛在壓縮時(shí)能主動(dòng)調(diào)整車輪定位，而且這個(gè)設(shè)計(jì)自由度非常大，能完全針對(duì)車型做匹配和調(diào)校。 輔助元件 橫向穩(wěn)定器 橫向穩(wěn)定桿又稱為防傾桿、橫行穩(wěn)定器。為了獲得更穩(wěn)定的控制車體側(cè)傾能力，高性能橫向穩(wěn)定桿直徑會(huì)大于原廠一定水平，可按不同的直徑配合不同設(shè)計(jì)特性的減震器及彈簧，以獲得完美的懸掛系統(tǒng)性能表現(xiàn)。由于在材料中有封閉的氣泡，在載荷下壓縮，但其外輪廓尺寸變化卻不大，這點(diǎn)與橡膠不同。懸架自振頻率選取的主要依據(jù)是“ ISO2631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》”自振頻率的取值與人不行時(shí)身體上下運(yùn) 動(dòng)的頻率相近。對(duì)于一些微型轎車，也有設(shè)計(jì)成后懸架的自振頻率低于前懸架的，以改善后座的舒適性。 當(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時(shí)，前、后懸架的靜撓度可用下式來表示 fc1=ms1g/kf。為了改善小排量乘用車后排乘客的乘坐舒適性，有時(shí)取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。 懸架的彈性特性有線性彈性特性和非彈性特性兩種。 Ff01238964 5 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 19 第 4章 彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算 彈性元件的種類 鋼板彈簧 鋼板彈簧是由若干片等寬但不等長的合金彈簧片組合而成的一根近似等強(qiáng)度的彈性梁，多數(shù)情況下由多片彈簧組成。扭桿斷面通常為圓形，少數(shù)為矩形或管形。氣囊有單節(jié)和多節(jié)式，節(jié)數(shù)越多，彈性越好，但密封性越差。管形活塞內(nèi)腔以及活塞與工作缸壁間形成的環(huán)形腔內(nèi)都充滿著工作油液。 d][ `8??Fk?= 取 d=13mm 中徑 D2=c*d=6*13=78mm。 d][ `8??Fk?=； 取 d=13mm。 2）懸架上載荷變化時(shí) ，前輪定位參數(shù)有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。為了減小摩擦力，在導(dǎo)向套和活塞表面應(yīng)用了減磨材料和特殊工藝。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 26 第 6章 減振器設(shè)計(jì) 減振器的概述 減振器的功能是吸收懸架垂直振動(dòng)的能量，并轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，使振動(dòng)迅速衰減。 減振器的阻尼力越大，振動(dòng)消除的越快，但卻使串聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時(shí)，過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架的損壞。 減振器的阻尼力越大，振動(dòng)消除的越快，但卻使串聯(lián)的彈性元件的作用發(fā) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 27 揮的作用不能充分的發(fā)揮，同時(shí)，過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架的損壞。通常壓縮行程的阻尼系數(shù) YYY F ?? ? 與伸張行程的阻尼系數(shù) SSS F ?? ? 不等。 因懸架系統(tǒng)固有頻率MC??，所以理論上??? sM2? 。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 31 第 7章 橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì) 橫向穩(wěn)定桿的作用 為了降低汽車的固有振動(dòng)頻率以改善行使平順性，現(xiàn)代汽車懸架的垂直剛度值都較小，從而使汽車的側(cè)傾角剛度值也很小，結(jié)果使汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾嚴(yán)重，影響了汽車的行使穩(wěn)定性。 5 M P aE ?? I— 穩(wěn)定桿的截面慣性矩， 。橫向穩(wěn)定桿帶來的不利因素有： 當(dāng)汽車在坑洼不平的路面行駛時(shí)，左右車輪有垂直的相對(duì)位移，由于橫向穩(wěn)定桿的作用，增加了車輪處的垂直剛度，會(huì)影響汽車的行駛平順性。 后懸架 減振器的工作缸直徑 2D 。對(duì)于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取~?? ；對(duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架， ? 值取小些。該圖具有如下特點(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；各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù) VF?? ，所以減振器有四個(gè)阻尼系數(shù)。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。減振器的阻尼力的大小隨車架和車橋相對(duì)速度的增減而增減，并且與油 液的黏度有關(guān)。 麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力簡圖 )(b 為了發(fā)揮彈簧減小橫向力 3F 的作用，有時(shí)還將彈簧下端布置靠近車輪，從而造成彈簧軸線及減振器軸線成一角度。 麥弗遜式獨(dú)立懸架的示意圖 麥弗遜式獨(dú)立懸架示意圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 24 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的受力分析 3F — 作用到導(dǎo)向套上的力 1F — 前輪上的靜載荷 39。 自由高度 H0=PZ+=26*8+*13=。 彈簧剛度 ks= NZcGdZDGd 8363324 868 13108300088 ???? ???? 后懸架螺旋彈簧 F02=(*177065)*10/2= 許用剪切力 [? ]＝ 500N/mm2 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 22 K`=4c1/(4c4)+。 前懸架螺旋彈簧 Fo1=(*177055)*10/2= 許用剪切力 [? ]＝ 500N/mm2 K`=4c1/(4c4)+。 （ 2）單氣室油氣不分隔式油氣彈簧 工作缸固定在車架上，管形活塞的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。氣體彈簧具有理想的變剛度特性。在螺旋彈簧懸架中必須另裝減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，前者起減振作用，后者用以傳遞垂直力以外的各種力和力矩，并起導(dǎo)向作用。 對(duì)于空載與滿載是簧上質(zhì)量變化大的貨車和客車，為了減少振動(dòng)頻率和車身高度的變化，應(yīng)當(dāng)選用剛度可變的非線性懸架。 Fd2==*=90mm 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 18 懸架的彈性特性曲線 懸架收到的垂直力 F與由此所引起的車輪中心相對(duì)于車身位移 f的關(guān)系曲線，稱為懸架的彈性特性。理論分析證明：若汽車以較高的車速駛過單個(gè)路障， n1/n2＜ 1 時(shí)的車身縱向角振動(dòng)要比 n1/n2＞ 1 時(shí)小，故推薦取 fc2=()fc1。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量參數(shù)分配系數(shù)ε近似等于 1，于是汽車前、后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。 前、后懸架的自振頻率的匹配對(duì)汽車行駛平順性影響也很大，一般使二者接近以免產(chǎn)生較大的車身縱向角振動(dòng)。汽車行駛時(shí)振動(dòng)越劇烈，則平順性越差。多孔聚氨脂是一種很高強(qiáng)度的和耐磨性能的復(fù)合材料。所以橫向穩(wěn)定桿雖然從外觀上看 只是兩條鋼梁，但其作用卻不容小視。 多連桿式獨(dú)立懸架的 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)教功能強(qiáng)大，定位精確。 多連桿式能使車輪繞著與汽車縱軸線成二定角度的軸線內(nèi)擺動(dòng)，能滿足不同的使用性能要求。我們知道，雙搖臂懸掛是通過上下兩個(gè)A字型控制臂對(duì)車輪進(jìn)行定位。 麥弗遜式獨(dú)立懸架的缺點(diǎn)是： 由于自由度減少，懸架運(yùn)動(dòng)特性的可設(shè)計(jì)性不如上橫臂懸架； (1)振動(dòng)通過上支承點(diǎn)傳遞給汽車又不，需采取相應(yīng)措施隔離振動(dòng)、噪聲； (2)減振器的活塞桿與導(dǎo)向套之間存在摩擦力，使得懸架的動(dòng)剛度增加，彈性特性變差，小位移時(shí)這一影響更加顯著； (3)對(duì)輪胎不平衡較敏感； (4)減振器緊 貼車輪布置，其空間很小，有些情況下不便于采用寬胎或加裝防滑鏈?，F(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨(dú)立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。側(cè)傾中心到地面的距離，稱為側(cè)傾中心高度。 其結(jié)構(gòu)簡單，側(cè)傾中心較高，有較強(qiáng)的抗側(cè)傾能力，但當(dāng)車輪跳動(dòng)是會(huì)使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角變化大，故不宜用作前懸架。 臂式獨(dú)立懸架 滑柱擺臂式玄機(jī)用于前輪驅(qū)動(dòng)的轎車上，它是一種與麥克麥弗遜懸架類似的結(jié)構(gòu)，只是其螺旋彈簧與減振器是分開并布置于車架縱梁下方，節(jié)省了懸架對(duì)橫向空間的占用，有利于布置寬敞的行李箱。因此，這種結(jié)構(gòu)形式很少采用。 獨(dú)立懸架的種類 1．雙橫臂式獨(dú)立懸架 雙橫臂式獨(dú)立懸架按其上、下橫臂的 長短又可分為等長雙橫臂式和不等長雙橫管式兩種。常見的阻尼元件有：筒式 液力減振器、搖臂式液力減振器、充氣式減震器、阻尼可調(diào)式減振器等 . 3)導(dǎo)向裝置 其作用是傳遞除垂直力外的其它力和全部力矩、保證車輪按最佳軌跡相對(duì)于車身運(yùn)動(dòng)。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。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 s 盯叭 suspension，或稱滑枝擺臂式獨(dú)立懸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。 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)，以保證汽車的行駛平順性。 本次懸架設(shè)計(jì)中，對(duì)懸架系統(tǒng)和減振器的結(jié)構(gòu)形式、懸架系統(tǒng)的平順性，進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和編程分析，與現(xiàn)在行使的一般的轎車相比，這次課題所設(shè)計(jì)的懸架系統(tǒng)前懸架為麥弗遜式懸架，后懸架為多連 桿式獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)。 這種較完善的轎車懸架系統(tǒng)盡管在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)已有應(yīng)用，但在實(shí)際的轎車生產(chǎn)中應(yīng)用的還不夠多，因而可以說這次的設(shè)計(jì)為轎車的懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更新?lián)Q代作出了一點(diǎn)微薄的貢獻(xiàn)，這種懸架系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。 本次設(shè)計(jì)主要研究轎車的前、后懸架系統(tǒng)的硬件選擇設(shè)計(jì)。根據(jù)給定的車型和懸架形式確定懸架的偏頻，計(jì)算出懸架的剛度、靜撓度和動(dòng)撓度。近幾年，隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)汽車的舒適性能的不斷提高，懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車的舒適性能，它必須能夠起到車架與車橋之間的傳遞力連接裝置的作用。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 2 第 1章 緒 論 懸架系統(tǒng)概述 懸架的功用 懸架系統(tǒng)是汽車的一個(gè)重要組成部分，它把車架或車身與車軸或車輪彈性連接起來，其功用是： (1)緩和由路面不平引起的沖擊，并衰減由沖擊引起的振動(dòng)。為了迅速衰減不必要 的振動(dòng)，懸架中還必須包括阻尼元件，即減振器。該振動(dòng)系統(tǒng)也決定了汽車承載 系和行駛系許多零部件的動(dòng)載，并進(jìn)而影響到這些零件的使用壽命。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 4 要正確的選擇懸架的方案參數(shù)，在車輪上下跳動(dòng)時(shí)，使主銷的定位參數(shù)變化車架、車輪運(yùn)動(dòng)與到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要協(xié)調(diào)，避免前輪擺振；汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，應(yīng)使之具有不足轉(zhuǎn)向特性。 圖 12 非獨(dú)立懸架簡圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 5 2)獨(dú)立懸架 其特點(diǎn)是倆側(cè)車輪各自通過懸架與車身相聯(lián)接，左右車輪的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立。因此，不等長雙橫臂式獨(dú)立懸架能保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定性，已為中、高級(jí)轎車的前懸架所廣泛采用。該結(jié)構(gòu)可看作是燭式懸架的改進(jìn)型，由于增加了橫擺臂改善了滑動(dòng)立柱的受力情況。 縱臂式獨(dú)立竄加具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡單，鉸點(diǎn)及橡膠支承較雙橫臂和麥克弗遜懸架都大為較少； 2）占用垂向及橫向空 間小，便于不知寬敞的行李箱，油箱與備胎還可置于兩側(cè)縱臂之間； 3）縱臂的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)同時(shí)也構(gòu)成了懸架的縱傾中心； 4）縱臂的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線也地面平行時(shí)，輪距以及撤論的前束和外傾角不隨車輪的跳動(dòng)而變化。在車輛轉(zhuǎn)彎或制動(dòng)時(shí)，5連桿后懸掛結(jié)構(gòu)可使后輪形成正前束，提高了車輛的控制性能，減少轉(zhuǎn)向不足的情況。 (2)車輪地位參數(shù)的變化 車輪相對(duì)車身上、下跳動(dòng)時(shí)，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。 非獨(dú)立懸架的車輪裝在一根整體車軸的兩端，當(dāng)一邊車輪跳動(dòng)時(shí)，影響另一側(cè)車輪也作相應(yīng)的跳動(dòng)，使整個(gè)車身振動(dòng)或傾斜，汽車的平穩(wěn)性和舒適性較差，但由于構(gòu)造較簡單，承載力大，目前仍有部分轎車的后懸架采用這種型式。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 11 前懸架種類的選擇 獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)可分有雙橫臂式、燭式、麥弗遜式、 滑柱擺臂式、縱臂式、連桿式等多種。 后懸架種類的選擇 前些年，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂、舒適性較好的多連桿式獨(dú)立懸架還只服務(wù)于豪華轎車，或少部分定位較高端的中高級(jí)別轎車。在四輪定位參數(shù)中除了外傾角，還有前束角也是影響彎道操控的重要參數(shù)，那么怎么樣才能像控制外傾角一樣動(dòng)態(tài)控制前束角呢？這一點(diǎn)雙搖臂可以做到，但提高的性能非常有限。因此多連桿懸掛能最大限度的發(fā)揮輪胎抓地力從而提高整車的操控極限。在很多人的眼里，橫向 穩(wěn)定桿只是一根不起眼的鐵桿，其實(shí)它對(duì)汽車的操控性有不小的影響。 如圖所示橫向穩(wěn)定桿 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 14