【導(dǎo)讀】上針對企業(yè)新開發(fā)的一款中高檔SUV汽車。該車型前懸架結(jié)構(gòu)形式采用雙。橫臂式獨(dú)立懸架。在車輪上下跳動時，這種結(jié)構(gòu)的懸架可以減少車輪沿路。證四輪定位參數(shù)在理想的變化范圍內(nèi)。先通過計算力的傳遞比及行程傳遞比，得。析比較后，確定出最合理的彈簧直徑。在橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計中，在難以利。用材料力學(xué)方法求解的情況下，利用有限元分析法求出其扭轉(zhuǎn)剛度。CAE軟件進(jìn)行應(yīng)力分析，以保證其強(qiáng)度要求。馬車用的葉片彈簧取得了專利。汽車誕生后，隨著對懸架研究的深入，相繼。出現(xiàn)了扭桿彈簧、氣體彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈簧等彈性元件。驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)計的方法確定，在行駛過程中保持不變。被動懸架主要應(yīng)用于中低檔轎車上，現(xiàn)代轎車的前懸架。主動懸架的概念是1954年美國通用汽車司在懸架設(shè)計中率。主動懸架是在被動懸架的基礎(chǔ)上，增加可調(diào)節(jié)剛度和阻尼的控。制裝置，使汽車懸架在任何路面上保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。測量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等組成。

　　

【正文】 的結(jié)果綜合考慮是否選擇更小的鋼絲直徑以節(jié)約材上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUV汽車前懸架設(shè)計 37 料，減少質(zhì)量。 (10)得到合適的 d 以后，可以進(jìn)一步確定彈簧的自由高度 0H 和最小工作高度 nH ： sii CPHH /0 ?? diHH sn ??? 這里指出， 彈簧的最小工作高度 nH 必須小于 懸架在壓縮行程極限位置時彈簧高度 mH 。 式中 ? 是與彈簧指數(shù) dDC m /? 有關(guān)的系數(shù) 。 0 2 4 6 8 10 12 14 Cδ 圖 彈簧指數(shù) C 與δ的關(guān)系曲線 彈簧總?cè)?shù)由 表 求出 。 (11)穩(wěn)定性校核 又細(xì)又高的彈簧在大載荷的作用下會失穩(wěn)，失穩(wěn)的臨界載荷不僅與其高度對直徑之比 mDH /0?? 有關(guān)，還與彈簧兩端的支撐方式有關(guān)，對于鋼絲截面為圓形的螺旋彈簧，其相對變形量 0/Hf 必須小于如下臨界值： ))(()( 200 ?CHf cr ??? 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUV汽車前懸架設(shè)計 38 方案一 本車型螺旋彈簧的參數(shù)： 彈簧材料 CrSi55 ； 許用拉應(yīng)力 aMP1800][ ?? ； aMP1 1 3 41 8 0 ][][ ???? ?? ； 彈簧材料的剪切彈性模量 aMPG ?? ； 螺旋彈簧中徑 mmDm ? ； 設(shè)計載荷時彈簧的受力 NPi 4532? ； 設(shè)計載荷時彈簧的高度 mmHi ? ； 懸架在壓縮行程極限位置時彈簧高度 mmHm ? ； 懸架在伸張 行程極限位置時彈簧高度 mmHc ? ； 前彈簧剛度 mmNC s /? 。 根據(jù)彈簧剛度公式： iDGdC ms 348? 其中 G — 彈簧材料剪切彈性模量； i — 彈簧工作圈數(shù)； mD — 彈簧中徑 mm ； d — 鋼絲直徑 mm 。 沿用上一車型的 技術(shù) 參數(shù)，螺旋彈簧剪切彈性模量 M PaG ?? ，鋼絲直徑 mmd ? ，螺旋彈簧端部結(jié)構(gòu)形式為兩端向內(nèi)彎曲，并形成與彈簧軸線相垂直的平面。 可得彈簧圈數(shù) i ： 34434 ??? ???? sm CDGdi圈 由 表 ， 求得 兩端內(nèi)彎彈簧的總?cè)?shù)為 ????? in 圈 完全并緊高度 ? ? mmndH s 70)( ?????? 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUV汽車前懸架設(shè)計 39 (1) 設(shè)計載荷時螺旋彈簧受力 NPi 4532? 設(shè)計載荷時彈簧高度 mmHi ? 懸架在壓縮行程極限位置時彈簧高度 mmHm ? ； 懸架在伸張行程極限位置時彈簧高度 ； (2) 伸張及壓縮極限位置時，相對于設(shè)計載荷位置的彈簧變形量 21,ff 分別為： mmf ? mmf ? mmfff ????? 根據(jù)《汽車懸架用螺旋彈簧臺架試驗(yàn)方法》，螺旋彈簧想要達(dá)到的壽命 20 萬次，即 20? 萬次。 (3) 計算螺旋彈簧完全壓緊時的載荷 sP ，臺架試驗(yàn)伸張、壓縮極限位置時相對應(yīng)的載荷 21,PP ，工作壓縮到極限位置時的載荷 mP 。 ? ? ? ? NHHCPP sisis 0 6 0 6 03 0 5 3 2 ??????? ； NfCPP si 0 0 5 3 211 ?????? ； NfCPP si 0 1 0 5 3 222 ?????? ； NPPm ?? 。 (4) 計算 載荷 P1， P2， PS以及 Pm所對應(yīng)的剪切應(yīng)力 321 , ??? ， 以及 max? 彈簧指數(shù) ??? dDC m 曲度系數(shù) 1439。 ???? ??????? CCCK M P adCKPd KDP m 0 3839。839。8 221311 ?? ?????? ???? M P adCKPd KDP m 39。839。8 222322 ?? ?????? ???? M Pam ?? ?? 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUV汽車前懸架設(shè)計 40 M P adCKPd KDP smss 1 8 0 6 0 9839。839。8 223 ?? ?????? ???? 計算結(jié)果分析： a x ?? ，由于 ? ? M Pa1134m a x ?? ?? ，強(qiáng)度校核不合格，此方案不可行，需重新選擇鋼絲直徑 d 。 方案 二 重新選擇螺旋彈簧直徑，在其材料不變的情況下，選用鋼絲直徑mmd 15? 的螺旋彈簧。 彈簧圈數(shù) i ： 34434 ??? ???? sm CDGdi圈 由 表 ， 求得 兩端內(nèi)彎彈簧的總?cè)?shù)為 ????? in 圈 完全并緊高度 ? ? mmndH s )( ?????? (1) 設(shè)計載荷時螺旋彈簧受力 NPi 4532? 設(shè)計載荷時彈簧高度 mmHi ? 懸架在壓縮行程極限位置時彈簧高度 mmHm ? ； 懸架在伸張行程極限位置時彈簧高度 mmHc ? ； (2) 伸張及壓縮極限位置時，相對于設(shè)計載荷位置的彈簧變形量 21,ff 分別為： ?f ?f ????? fff 根據(jù)《汽車懸架用螺旋彈簧臺架試驗(yàn)方法》，螺旋彈簧想要達(dá)到的壽命 20 萬次，即 20? 萬次。 (3) 計算螺旋彈簧完全壓緊時的載荷 sP ，臺架試驗(yàn)伸張、壓縮極限位置時相對應(yīng)的載荷 21,PP ，工作壓縮到極限位置時的載荷 mP 。 ? ? ? ? NHHCPP sisis 7 8 6 03 0 5 3 2 ??????? ； NfCPP si 0 0 5 3 211 ?????? ； 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUV汽車前懸架設(shè)計 41 NfCPP si 0 1 0 5 3 222 ?????? ； NPPm ?? 。 (4) 計算 載荷 P1， P2， PS以及 Pm所對應(yīng)的剪切應(yīng)力 321 , ??? ， 以及 max? 彈簧指數(shù) ??? dDC m 曲度系數(shù) 1439。 ???? ??????? CCCK M P adCKPd KDP m 0 3839。839。8 221311 ?? ?????? ???? M P adCKPd KDP m 1 815 0 1 4839。839。8 222322 ?? ?????? ???? M Pam ?? ?? M P adCKPd KDP smss 9 615 7 8 4839。839。8 223 ?? ?????? ???? a x ?? ， ? ? M Pa1134m a x ?? ?? ，滿足強(qiáng)度要求。 (5) 校核臺架試驗(yàn)條件下的壽命。 )(1 8 0 )()(][ )( 12 12 ???? ???? ?? ??? ??eK ) ()( 1 ?????ec Kn 萬次 基本滿足螺旋彈簧 臺架試驗(yàn)條件下的壽命 。 (6) 確定彈簧的自由高度 0H 和最小工作高度 nH ， 最小工作高度 nH 必須小于 懸架在壓縮行程極限位置時彈簧高度 mmHm ? 。 mmCPHH sii 2 73 0 ????? mmdiHH sn 5 8 ??????? ? ? 由 圖 取 ，計算得到的 mmHH mn ?? ，滿足要求。 (7) 穩(wěn)定性校核 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUV汽車前懸架設(shè)計 42 根據(jù)前懸架螺旋彈簧的支撐方式 0C 取 ， ??? mDH? )) (())(()( 2200 ??????? ?CH f cr mmfff 1 2 ????? 5 3 2 71 2 20 ??Hf，crHfHf )( 00 ?，滿 足 穩(wěn)定性 要求。 計算結(jié)果分析： 選擇螺旋彈簧鋼絲直徑 mmd 15? 時，除壽命略微低于預(yù)期壽命外，其余校核均滿足設(shè)計要求。 方案三 為使前懸架完全達(dá)到預(yù)期壽命，再次對螺旋彈簧的鋼絲直徑作調(diào)整，此方案選取螺旋彈簧直徑 mmd ? ，并重新對其校核。 彈簧圈數(shù) i ： 34434 ??? ???? sm CDGdi圈 彈簧的總?cè)?shù)為 ????? in 圈 完全并緊高 度 ? ? mmndH s )( ?????? (1) 計算螺旋彈簧完全壓緊時的載荷 sP ，臺架試驗(yàn)伸張、壓縮極限位置時相對應(yīng)的載荷 21,PP ，工作壓縮到極限位置時的載荷 mP 。 ? ? ? ? NHHCPP sisis 6 0 6 03 0 5 3 2 ??????? ； NfCPP si 0 0 5 3 211 ?????? ； NfCPP si 0 1 0 5 3 222 ?????? ； NPPm ?? 。 (2) 計算 載荷 P1， P2， PS以及 Pm所對應(yīng)的剪切應(yīng)力 321 , ??? ， 以及 max? 彈簧指數(shù) ??? dDC m 曲度系數(shù) 1439。 ????? ??????? CCCK 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUV汽車前懸架設(shè)計 43 M P adCKPd KDP m 0 3839。839。8 221311 ?? ?????? ???? M P adCKPd KDP m 90015 0 1 4839。839。8 222322 ?? ?????? ???? MPam 9002 ?? ?? M P adCKPd KDP smss 39。839。8 223 ?? ?????? ???? a x ?? ， ? ? M Pa1134m a x ?? ?? ，滿足強(qiáng)度要求。 (3) 校核臺架試驗(yàn)條件下的壽命。 )( )()(][ )( 12 12 ???? ???? ?? ??? ??eK ) ()( 1 ?????ec Kn 萬次 滿足螺旋彈簧 臺架試驗(yàn)條件下的壽命 。 (4) 確定彈簧的自由高度 0H 和最小工作高度 nH ， 最小工作高度 nH 必須小于 懸架在壓縮行程極限位置時彈簧高度 mmHm ? 。 mmdiHH sn 1 ??????? ? ? 由 圖 取 ，計算得到的 mmHH mn ?? ，不滿足要求。 計算結(jié)果分析 ： 此方案螺旋彈簧的最小工作高度大于懸架在壓縮行程極位置時彈簧高度 ，因此，此方案不可行。 螺旋彈簧設(shè)計結(jié)論 經(jīng)過 上述三種方案 的計算與對比可知 ，螺旋彈簧的直徑 d 選取為 mm15滿足 設(shè)計要求。彈簧有效圈數(shù)為 圈 ，總?cè)?shù)為 圈，完全并緊高度mmH s ? ， 臺架試驗(yàn)條件下的壽命 ， 4 ??? 萬次，符合設(shè)計要求。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUV汽車前懸架設(shè)計 44 前懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計要求 對前輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求是： (1)懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過 ? ，輪距變化大會引起輪胎早期磨損。 (2)懸架上載荷變化 時，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。 (3)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應(yīng)使車身傾斜角小。在 側(cè)向加速度作用下，車身傾斜角 ??? 7~6 ，并使車輪與車身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 (4)制動時，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時，有抗后仰作用。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) (1)雙橫臂式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心 雙橫臂式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由 圖 所示方式得出。將上、下橫臂內(nèi)外轉(zhuǎn)動點(diǎn)的連線延長，以便得到極點(diǎn) P ，并同時獲得 P 點(diǎn)的高度。將 P 點(diǎn)與車輪接地點(diǎn) N 連接，即可在汽車軸線上獲得側(cè)傾中心 W 。 PWNaB 1 /2dkαβEGσchWhP圖 雙橫臂式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心 W 的確定 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUV汽車前懸架設(shè)計 45 WNP →∞圖 橫臂相互平行的雙橫臂式懸架側(cè)傾中心的確定 當(dāng)橫臂相互平行時 (如 圖 所示 )， P 點(diǎn)位于無窮遠(yuǎn)處，作出與其平行的通過 N 點(diǎn)的平行線，同樣可獲得側(cè)傾中心 W 。 雙橫臂式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心高度 Wh 為： adk hBh PW ??? ?? ta nc o s21 式中 )s in( )90s in( ?? ??? ???? ck dkhP ?? ?sin (2) 側(cè)傾軸線 在獨(dú)立懸架中，汽車 前部與后部側(cè)傾中心的連線稱為側(cè)傾軸線，側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行，且盡可能離地面高些。平行是為了使得在曲線行駛時前、后軸上的軸荷變化接近相等，從而保證中性轉(zhuǎn)向特性；而盡可能高則是為了使車身的側(cè)傾限制在允許范圍內(nèi)。 然而，前懸架的側(cè)傾中心高度受到允許的輪距變化限制，并且?guī)缀醪豢赡艹^ 150mm。此外，在前輪驅(qū)動的汽車中，由于前橋軸 荷大，且為驅(qū)動橋，故應(yīng)盡可能使前輪輪荷變化小。因此，在獨(dú)立懸架 (縱臂