【導(dǎo)讀】它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，緩。了考察大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果并為將來走向工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。所做的說明書中包。構(gòu)的設(shè)計，橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計計算和車輪定位參數(shù)的確定。經(jīng)過查閱大量的資料，以及。結(jié)合所學(xué)知識，對該前懸架進(jìn)行了方案論證、結(jié)構(gòu)方案分析以及設(shè)計計算。況、強(qiáng)度校核等。在最后，對本次設(shè)計做出總結(jié)。

　　

【正文】 下橫臂軸線在水平面內(nèi)的布置方案 下橫臂軸 MM 和上橫臂軸 NN 與縱軸線的夾角，分別用α 1 與α 2 來表示，稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上、下橫臂軸的水平斜置角 。一般規(guī)定，軸線前端遠(yuǎn)離汽車縱軸線的夾角為正，反之為負(fù)；與汽車縱軸線平行者，夾角為零。 為了使得車輪在遇到凸起路障時能夠使車輪一面上跳，一面后退，以減少傳到車身上的沖擊力，還為了便于布置發(fā)動機(jī)，多數(shù)前置發(fā)動機(jī)汽車的懸架下橫臂軸線 MM 的斜置角α 1 為正，而上橫臂軸 NN 的斜置角 α 2 則有正、有零或有負(fù)值三中布置方案；如圖中的 a、 b、 c所示。上下橫臂軸斜置角不同的組合方案，對車輪跳動時前輪定位參數(shù)的變化規(guī)律有很大的影響。如車輪上跳，下橫臂軸斜置角α 1為正、上橫臂軸斜置角α 2為負(fù)值或者零值時，主銷后傾角隨車輪的上跳 而增大。如組合方案為上、下橫臂軸斜置角α α 2 都為正值時，則主銷后傾角隨車輪的上跳有較少增加甚至減少（當(dāng)α 1α 2時）。至于采取哪種方案好，要與上下橫臂在縱平面內(nèi)的布置一起考慮。當(dāng)車輪上跳、主銷后傾角變大時，車身上的懸架支承處會產(chǎn)生反力矩，有抑制制動時的前俯作用。但廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計說明書 24 是主銷后傾角變得太大時，會使支承處反力矩過大，同時使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對側(cè)向力十分敏感，容易造成車輪擺振或轉(zhuǎn)向盤上力的變化。因此，希望乘用車的主銷后傾角原始值為1176。 ~+2176。當(dāng)車輪上調(diào)時，懸架壓縮 10mm，主銷后傾角變化范圍為 10′ ~40′。 綜合上 述要求，選擇恰當(dāng)?shù)目骨案┙?，國外已根?jù)設(shè)計經(jīng)驗制定出一套列線 圖，如圖 58所示。該圖由三組線圖組成：圖 58a 為汽車在不同減速度時 (以重力加速度 g百分?jǐn)?shù)表示 )，前輪上方車身下沉量與抗前俯率的關(guān)系；圖 58b 為下橫臂擺動軸線與水平線夾角不相同時，主銷后傾角的變化率與抗前俯率的關(guān)系；圖 58c 為不同球銷中心距時，主銷后傾角的變化率與上、下橫臂擺動軸線夾角 (一 )的關(guān)系。運用此圖的步驟如下： 先根據(jù)設(shè)計的允許前俯角 (在 O． 5g 時為 1186?！?3186。)確定，然后找到相應(yīng)的，并在圖58b 上初選，求出主銷后傾角變化率 (推薦懸 架每壓縮 lOmm 時為 1 O′～ 40′ )，如超出范圍，即重新選，直至達(dá)到要求為止。接著可用圖 58c，先選定球銷中心距，從圖58b 所定的值與初選的球銷中心距在圖上沿虛線所示的路線找到上、下橫臂的夾角，如布置上允許即認(rèn)為初選成功。此圖適用于軸距 ～ ，質(zhì)心高為 ～ 的轎車。 圖 58 選擇上、下橫臂軸線縱向傾角的線圖 充分考慮，本次設(shè)計按照圖 57b）方案進(jìn)行布置。 上、下橫臂長度的確定 雙橫臂式懸架的上、下臂長度對車輪上、下跳動時前輪的定位參數(shù)影響很大?，F(xiàn)代轎車所 用的雙橫臂式前懸架，一般設(shè)計成上橫臂短、下橫臂長。這一方面是考慮到布置發(fā)動機(jī)方便，另一方面也是為了得到理想的懸架運動特性。 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計說明書 25 輪距變化 車輪外傾角 主銷內(nèi)傾角 圖 59 上、下橫臂長度之比 L1/L2 改變時的懸架運動特性 上圖為下橫臂長度 L1保持原車值不變，改變上橫臂長度 L2，使 L1/L2 分別 為 ， ， ， ， 。 設(shè)計汽車懸架時，希望輪距變化要小，以減少輪胎磨損， 提高其使用壽命， 因此應(yīng)選擇 L1/L2 在 O． 6 附近；為保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，希望前 輪定位角度的變化要小，這時應(yīng)選擇 L2/L1 在 附近。綜合以上分析，該懸 架的 L1/L2 應(yīng)在 ～ 范圍內(nèi)。美國克萊斯勒和通用汽車分司分別認(rèn)為， 上、下擺臂長度之比取 和 為最佳。根據(jù)我國轎車設(shè)計的經(jīng)驗，在初 選尺寸時， L1/L2 取 為宜。 本次設(shè)計選擇 L1/L2= 進(jìn)行設(shè)計。 前輪定位參數(shù)與主銷軸的布置 筒式減振器上鉸鏈的中心與橫擺臂外端的球鉸鏈中心的連線為麥弗遜懸架的主 銷軸線。此結(jié)構(gòu)也為無主銷結(jié)構(gòu)。 主銷偏移距 圖 510所示為麥弗遜式前懸架，當(dāng)主銷軸線的延長線與地面的交點位于輪胎胎冠印跡中心線外側(cè)時，具有負(fù)的主銷偏移距。 rs為磨胎半徑。 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計說明書 26 圖 510 麥弗遜式前懸架 四個前輪定位參數(shù)的初步選取 如下表所示： 表 51 前輪定位參數(shù)表 主銷后傾角（圖 511） 主銷內(nèi)傾角（圖 512） 前輪外傾角（圖 513） 前輪前束角（圖 514） 10 50 10 176。 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計說明書 27 圖 511 主銷后傾角 圖 512 主銷內(nèi)傾角 圖 513 前輪外傾角 圖 514前輪前束（角） 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計說明書 28 第 6章 彈性元件的計算 彈性元件是懸架的最主要部件，因為懸架最根本的作用是減緩地面不平度對車身造成的沖擊，即將短暫的大加速度沖擊化解為相對緩慢的小加速度沖擊。使人不會造成傷害及不舒服的感覺；對貨物可減少其被破壞的可能性。 彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧等常用類 型。除了板彈簧自身有減振作用外，配備其它種類彈性元件的懸架必須配備減振元件，使已經(jīng)發(fā)生振動的汽車盡快靜止。鋼板彈簧是汽車最早使用的彈性元件，由于存在諸多設(shè)計不足之處，現(xiàn)逐步被其它種類彈性元件所取代，本設(shè)計選擇螺旋彈簧。 螺旋彈簧的剛度 螺旋彈簧的剛度 由于存在懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的關(guān)系，懸架剛度 C與彈簧剛度 SC 是不相等的，其區(qū)別在于懸架剛度 C是指車輪處單位撓度所需的力；而彈簧剛度 SC 僅指彈簧本身單位撓度所需的力。 在滿載狀態(tài)（或常用載荷狀態(tài)下），根據(jù)前軸載荷以及確定的偏頻值，獲得 懸架系統(tǒng)剛度，通過杠桿比推算螺簧剛度。雙橫臂式獨立懸架的懸架剛度 C的計算方法 ,如下圖所示 : 圖 61 雙橫臂式獨立懸架的懸架剛度 C 的計算方法 懸架剛度 C和彈簧剛度 Cs 關(guān)系： CsiCOSC m 2????????? ? (61） 式中 oLLwLLim ??? 1 （杠桿比） 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計說明書 29 得： 21cos???????? ? ????LwL oLLCCs? (62） 取減震器筒的安裝角為 10176。，則α =10176。由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及安裝要求得： Lw= mm。 Lo， = mm； L1= mm； L= mm。 代入上式得：?? ???? 2) ( (N/mm) 計算彈簧中徑 Dm 根據(jù)下面的公式可以計算： iDGdC mS 348? (63) 式中 i—— 彈簧有效工作圈數(shù)，先取 8 G—— 彈簧材料的剪切彈性模量，取 104 Mpa d—— 彈簧鋼絲直徑，取 12 )(834 mmiG CdD sm ??mm (64) 故確定鋼絲直徑 d=12mm，彈簧中徑 Dm=90mm,彈簧外徑 D=102m，彈簧有效工作圈數(shù)i= [12]： 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計說明書 30 62 螺旋彈簧的端部結(jié)構(gòu)圖 選用上表中的第 YⅠ類，取支撐圈數(shù) : ?n 則總?cè)?shù)： n=i+錯誤 !未找到引用源。 =8+=10 彈簧節(jié)距： t=(— )Dm —— GB/T1239[1692]圓柱螺旋彈簧 取 t== 90=27mm 彈簧間距：δ =td —— GB/T1239[1692]圓柱螺旋彈簧 δ =2712=15mm 由于設(shè)計彈簧為兩端圈磨平，因此彈簧自由高度為： 取 錯誤 !未找到引用源。 =it+d 式中 i—— 為工作圈數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 = it+d （ 65） 錯誤 !未找到引用源。 =8 27+12=228mm 彈簧校核 彈簧剛度的計算公式為：iDGdC mS 348? (66) 代入數(shù)據(jù)計算可得彈簧剛度 SC 為： 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計說明書 31 90 3 4434 ??? ???? iDGdC mSN/mm 彈簧選擇符合剛度要求。 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力公式：imKfGdD 2?? ? (67) 式中 39。K — 曲度系數(shù)，為考慮簧圈曲率對強(qiáng)度影響的系數(shù)， CCCK 1439。 ???? (68) 已知 mD =90 mm， d=12 mm，可以算出彈簧指數(shù) C和曲度系數(shù) 39。K ： dDC m /? =90/12= (69) 1439。 ???? ??????? CCCK 43 ?????FwN 滿載時有： 彈簧動撓度： dDFfG imWds 438? (610) 帶入數(shù)據(jù)得： 843668 1210 90 443 ??? ????f ds 彈簧最大扭轉(zhuǎn)應(yīng) : 90 102 42 ??? ?????? imGdDKf dsd ??N/ (611) 帶入數(shù)據(jù)得 ??d N/ [錯誤 !未找到引用源。 =800— 1000N/錯誤 !未找到引用源。 符合要求。 小結(jié) 綜上可以最終選定彈簧的參數(shù)為：彈簧鋼絲直徑 d=12mm，彈簧中徑 Dm=90mm，彈簧外徑 D=102m，彈簧有效工作圈數(shù) i=8。彈簧自由高度 228mm，彈簧總?cè)?shù) n=。 第 7章 振器的結(jié)構(gòu)類型與主要參數(shù)的選擇 減振器的功能是吸收懸架垂直振動的能量，并轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，使振動迅速衰減。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力式減震器。其作用原理是，當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對運動廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計說明書 32 時，減震器中的活塞在缸筒內(nèi)業(yè)作往復(fù)運動，于是減震器殼體內(nèi)的油液反復(fù)地從一個內(nèi)腔通過另一些狹小的孔隙流入另一個內(nèi)腔。此時，孔與油液見的摩擦力及液體分子內(nèi)摩擦便行程對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)換為熱能，被油液 所吸收，然后散到大氣中。 減振器的分類 減振器大體上可以分為兩大類，即摩擦式減振器和液力減振器。故名思義，摩擦式減振器利用兩個緊壓在一起的盤片之間相對運動時的摩擦力提供阻尼。由于庫侖摩擦力隨相對運動速度的提高而減小，并且很易受油、水等的影響，無法滿足平順性的要求，因此雖然具有質(zhì)量小、造價低、易調(diào)整等優(yōu)點，但現(xiàn)代汽車上已不再采用這類減振器。液力減振器首次出現(xiàn)于 1901 年，其兩種主要的結(jié)構(gòu)型式分別為搖臂式和筒式。與筒式液力減減振器振器相比，搖臂式減振器的活塞行程要短得多，因此其工作油壓可高達(dá)7530MPa，而筒式只有 。筒式減振器的質(zhì)量僅為擺臂式的約 1/2，并且制造方便，工作壽命長，因而現(xiàn)代汽車幾乎都采用筒式減振器。筒式減振器最常用的三種結(jié)構(gòu)型式包括 :雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式。 雙筒式液力減振器工作原理 雙筒式液力減振器雙筒式液力減振器的工作原理如圖 71所示。其中 A為工作腔，C 為補償腔，兩腔之間通過閥系連通，當(dāng)汽車車輪上下跳動時，帶動活塞 1 在工作腔 A中上下移動，迫使減振器液流過相應(yīng)閥體上的阻尼孔，將動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?。車輪向上跳動即懸架壓縮時，活塞 1 向下運動，油液通過 閥Ⅱ進(jìn)入工作腔上腔，但是由于活塞桿 9占據(jù)了一部分體積，必須有部分油液流經(jīng)閥Ⅳ進(jìn)入補償腔 C。當(dāng)車輪向下跳動即懸架伸張時