【導(dǎo)讀】舒適性和安全性的要求越來越高。汽車行駛平順性反映了人們的乘坐舒適性，而。舒適性則與懸架密切相關(guān)。因此，懸架系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計具有很大的實際意義。本設(shè)計中前懸架采用當前家庭轎車前懸流行的麥弗遜懸架，后懸。則采用半拖曳臂式獨立懸架。前、后懸架的減振器均采用雙向作用筒式減震器，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計，有效的提高了乘座的舒適性和駕駛穩(wěn)定性。繪制前后懸架的裝配圖和部分主要零件圖。

　　

【正文】 的主要性能之一。 汽車的等效振動分析 為增強車內(nèi)乘員的舒適感，必須降低汽車行駛中的振動，即提高汽車的行駛平順性能。汽車在一定路面上行駛時，其振動量（振幅、振動速度及加速度）的大小取決于汽車的質(zhì)量、懸架剛度、輪胎剛度和阻尼等結(jié)構(gòu)參數(shù)。但是，汽車振動是一個極為復(fù)雜的空間多自由度振動系統(tǒng)。為便于分析，需把復(fù)雜的實際汽車在某些假設(shè)條件下，簡化為等效振動系統(tǒng)。本設(shè)計采用 41 汽車振動系統(tǒng)模型。 根據(jù)力學(xué)定理，上圖所示系統(tǒng)的振動微分方程： 0)()( ????? sZksZcZM ???? qksksZksZcsm tt ?????? )()( ???? 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 25 式中， M 為簧載質(zhì)量 )725( kg ； m 為非簧載質(zhì)量 )55( kg ； k 為左右兩側(cè)懸架的合成剛度 )43502( mN ； c 為左右兩側(cè)懸架的合成當量阻尼系數(shù) )( msN ? ； tk 為左右兩側(cè)懸架的合成輪胎剛度 )( mN ； Z 為簧載質(zhì)量 M 的垂直位移 )(m ； s 為非簧載質(zhì)量 m 的垂直位移 )(m ； q 為路面不平度賦值函數(shù) )(m ，即路面不平度對汽車的實際激勵。 解式（ 1）可得該系統(tǒng)振動的兩個主頻率 ： Mm kk ttt ?????? 220220221 )(41)(21 ????? Mm kk ttt ?????? 220220222 )(41)(21 ????? 式中， Mk?20?， mkk tt ??2?。由上式可知，汽車振動存在兩個主頻 1? 和 2? ，它們僅為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)而與外界的激勵條件無關(guān)，是表征系統(tǒng)特征的固有參數(shù)。一般地說，其中較小值的一階主頻 01 ??? ，且接近由彈簧質(zhì)量和懸架剛度所決定的頻率 0? ，而較大值的二階主頻率 t???2 ，較接近主要由輪胎剛度 tk 和非簧載質(zhì)量 m 所決定的頻率 t? 。 方程 0)()( ????? sZksZcZM ???? 的解是由自由振動齊次方程的解與非齊次方程特解之和組成。 令 Mcb?2 ， Mk?20?，則齊次方程為 02 20 ??? ZZbZ ???? 式中的 0? 稱為系統(tǒng)固有頻率，而阻尼對運動的影響 取決于 b 和 0? 的比值變化ζ，ζ稱為阻尼比 Mkcb 20 ?? ?ζ 汽車懸架系統(tǒng)阻尼比ζ的數(shù)值通常在 左右，屬于小 阻尼，此時微分方程的通解為 )s in ( 220 atbAeZ nt ??? ? ? 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 26 車身加速度的幅頻特性 雙質(zhì)量系統(tǒng)在 Hzf ? ，質(zhì)量比 ,9?? 剛度比 9?? ，阻尼比 、?? 兩種 情況下的幅頻特性曲線。由 ??? 、0f 四個參數(shù)可按下式確定車輪部分的固有頻率 tf 和阻尼比 t? )1(2 )0 ????? ??? fMKKf tt )1(2 ???? ???? M KKc tt ?t? （一階阻尼比） ?t? （二階阻尼比） 82 車身加速度的幅頻特性曲線圖 圖 82 雙質(zhì)量系統(tǒng)，車輪部分的具體參數(shù)為 ?tf ， ?t? ， ?t? 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 27 共振時， ? 增大而幅頻減小，在第一共振峰和第二共振峰之間的高頻區(qū)， ? 增大幅頻也增大，在 tff? 高頻共振區(qū)，雙質(zhì)量系統(tǒng)出現(xiàn)第二共振峰，在 tff? 之后，幅頻按一定斜率衰減， ? 也減小 ， 所以對共振與高頻段的 效果相反，綜合考慮， ? 取 ~比較合適。 車輪動載 )( 1 qzKF td ?? ，頻率響應(yīng)函數(shù) gm Kq qzGqFjH tdqGF d )1()( 1~ ???? ?? 將 NKAAAA KAqz tt 22123 21 ??? 代入上式，得： gm KNKAGqF ttd )1(12 ??????? ?? ? 21222241????????????????????????????????gqGF d? 式中 KCjA ?? ?1 KCjmA ???? ?? 22 圖 83 的參數(shù)采用與圖 82所示雙質(zhì)量系統(tǒng)同樣的參數(shù)。相對動載的幅頻特性曲線在 0ff? 低頻共振區(qū)，與車身加速度的幅頻特性曲線趨勢不同，；在 tff? 高頻共振區(qū)， 阻尼比對相對動載的幅頻特性曲線的峰值影響很大；在 tff ~0 之間的幅頻，阻尼比越大幅頻就越大；在 tff? 之后，相對動載幅頻特性曲線按一定斜率衰減， ? 越大幅頻衰減越快。綜合考慮， ? 取 ~ 比較合適。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 28 圖 83 相對動載的幅頻特性曲線圖 圖 84 限位行程 ][df 的示意圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 29 由 圖 84所示，由車身平衡位置起，懸架允許的最大壓縮行程就是其限位行程 ][df 。彈簧動撓度 df 與限位行程 ][df 應(yīng)適當配合，否則會增加行駛中撞擊限位的概率，使平順性變壞。 頻率響應(yīng)函數(shù)為 qfjH dqfd ?~)( ? 將 NKAAAA KAqz tt 22123 21 ??? 與 NKAqzzzqz t11122 ?? 代入上式，得： N AAKNKANKAqf tttd )( 2121 ???? 212 1 ???????? ???qfd? 懸架系統(tǒng)對于車身位移 Z 來說，是將高頻輸入衰減的低通濾波器；對于動撓度 df 來說，是將低頻輸入衰減的高通濾波器。阻尼比 ? 對 qfd 只在共振區(qū)起作用，而且當?? 時已不呈現(xiàn)峰值。且阻尼比 ? 與幅頻值成反比。 影響平順性的因數(shù) （ 1）懸架剛度 彈性元件是汽車懸架的主要組成部分，彈性元件的剛度或懸架等效剛度 k 及其特性是影響平順性的主要因素。當簧載質(zhì)量 M 一定時，減小 k 可降低車體固有振動頻率Mk?0?，但 k 值過小會使車體振動過程中的懸架動行程增大，并使非簧載質(zhì)量 m 的振動位移也增大，甚至導(dǎo)致車輪離開地面，對汽車操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生不利后果。汽車在實際使用中，簧載質(zhì)量 M 隨汽車的裝載情況而變，當 k 值一定時，Mk?0?將隨 M 減小而增大。因此，理想的懸架彈性特性應(yīng)具有變剛度或非線性特性，即隨汽車載荷的變化，懸架剛度能自動增大或減小，以減小懸架限位塊碰撞車身的機率，使車體免遭撞擊。 （ 2）懸架阻尼 汽車懸架系統(tǒng)中裝有減振器。減振器阻尼對車體固有頻率的影響不大，但卻能使車體振動迅速衰減，改善車內(nèi)乘員的舒適感。研究表明，懸架阻尼的大小還對操縱穩(wěn) 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 30 定性 和制動方向穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 （ 3） 輪胎 輪胎徑向剛度 tk 與輪胎結(jié)構(gòu)、尺寸和氣壓有關(guān)，若以 tk 與懸架剛度 k 之比kkr t?來表示，則可見，對于一定型號的輪胎，降低胎內(nèi)氣壓（即剛度 tk 減?。┛筛纳破巾樞?，但也將增加車輪的側(cè)向偏離，以惡化操縱穩(wěn)定性，應(yīng)予以注意。 （ 4） 非簧載質(zhì)量 在整車質(zhì)量一定時，減小非簧載質(zhì)量 m 可改善平順性。目前多數(shù)轎車采用獨立懸架結(jié)構(gòu)，優(yōu)點之一可在一定總質(zhì)量下減小非簧載質(zhì)量 m ，改善平順性。 使用因素對平順性的影響 道路不平是引起汽車振動的主要原因，當汽車在不平路面行駛時，前、后車橋和車體都經(jīng)常受來自道路的沖擊。路面越 惡劣，行駛速度越高，車體加速度均方根值越大。當激勵頻率與車輛系統(tǒng)的一階主頻率 1? 或二階主頻率 2? 重和時，將產(chǎn)生車體的共振，加速車體的振動。路面的激勵頻率由路面譜的頻率分量和車速決定，因此對應(yīng)一定的路面必有某一引起車體共振的車速，行駛時應(yīng)遠離共振車速。 此外，汽車的技術(shù)狀況不正常，如減振器油液黏度過大或漏油及密封失效等故障，均將導(dǎo)致車體振動加劇、沖擊頻繁、平順性惡化。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 31 第 9 章 總結(jié) 本次設(shè)計為奇瑞微型轎車懸架系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計的基本步驟為根據(jù)給定車型的各項基本參數(shù)計算出懸架的剛度，靜撓度，動撓度，以及減振器的阻尼系數(shù)，最大卸荷力，再經(jīng)過校核應(yīng)力及平順性分析，選取適當尺寸進行裝配圖和零件圖的繪制。 根據(jù)所設(shè)計的車型確定本次設(shè)計的前懸架 為麥弗遜式獨立式懸架， 這種懸架構(gòu)造簡單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。 這樣的結(jié)構(gòu)選擇提高了汽車的平順性和舒適性。 后懸架為半拖曳臂式懸架，這種懸架是專為后輪而設(shè)計的懸架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，占用車身空 間小，輪胎磨損小， 以可上下擺動的拖臂實現(xiàn)車輪與車身的鏈接，然后以液壓減震器和螺旋彈簧作為減震部件，達到減震和支撐車身的作用。 在平順性分析中，建立兩自由度的平順性分析模型，取值繪制影響平順性的特性曲線。最后針對汽車的操縱穩(wěn)定性，編寫車輪橫向運動和車輪外傾角分析程序，總結(jié)了影響汽車操縱穩(wěn)定性因素。這些工作使數(shù)據(jù)的選取更加適當，使所設(shè)計的汽車懸架系統(tǒng)的性能得到改善。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 32 參考文獻 [1] 劉惟信主編 .汽車設(shè)計 .北京：清華大學(xué)出版社， 2021 [2] 余志生主編 .汽車理論 .北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [3] 陳家瑞主編 .汽車構(gòu)造 .北京：人民交通出版社， 2021 [4] 王望予 主編 .汽車設(shè)計 .北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [5] 龔微寒 .汽車現(xiàn)代設(shè)計制造．北京：人民交通出版社， 1995 [6] 關(guān)文達 . 汽車構(gòu)造（第 2 版） . 北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [7] 曾慶東 .機動車減振器設(shè)計 .北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [8] 魏彥召 ,周鋒 ,曾昀 .汽車懸架性能測試技術(shù)的研究 .機械設(shè)計與制造；2021 年 06期 [9] 王維銳 .車輛懸架系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究；浙江大學(xué)； 2021 [10] 高衛(wèi)民 ,劉霄 .汽車懸架振動分析研究方法；同濟大學(xué)學(xué)報 1997 年 05期 ［ 11］ 約森 . 賴姆佩爾 [德 ]著 . 懸架元件及底盤力學(xué) . 王玄譯 . 長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 1992 [12] 張洪欣 .汽車設(shè)計 .北京 ：機械工業(yè)出版社， 1996 [13] 張越今 .汽車多提動力學(xué)及計算機仿真 .長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1998 [14] 林逸，張洪欣 .汽車懸架和輪胎參數(shù)最佳匹配的研究 .汽車工程 .1991 [15] . putational Methods in Multibody rentice [16],machinesandmeshanisms. pennsylvania,1998 [17] Toshio Yoshimura, Hirofumi Kubota etc. Construction of an active suspension system of a quarter car model using fuzzy reasoning based on single input rule modules. International Journal of Vehicle Design , 2021 , 23(4) 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 33 致 謝 本 設(shè)計 是在我的導(dǎo)師 單鵬老師 的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成， 單老師 都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。 三個多月 來， 單老師 不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向 單老師 致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此， 我還要感謝在一起愉快的度過 大學(xué) 生活的 同學(xué)們 ，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 ! 本 設(shè)計 的所有研究工作從論文的選題、實現(xiàn)條件到論文的寫作等階段都是在 單老師 的悉心指導(dǎo)下完成的 。 他 在 我設(shè)計 學(xué)習(xí)期間在學(xué)術(shù)和生活等方面的給予了無微不至的關(guān)懷和指導(dǎo)。導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)術(shù)知識、誨人不倦的敬業(yè)精神以及寬容的待人風范使 我 獲 益頗多。謹向 單 老師 致以最衷心的感謝。 最后感謝我的母校 — 遼寧工業(yè)大學(xué)四年來對我的大力栽培。