【導(dǎo)讀】車行駛平順性又與懸架密切相關(guān)。因此，對(duì)懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際意義。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)。較流行的麥弗遜式獨(dú)立懸架系統(tǒng)，后懸架采用多連桿式獨(dú)立懸架。減振器均采用雙向作用式筒式減振器。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。并以此計(jì)算所選彈性元件的尺寸并且。通過阻尼系數(shù)和最大卸荷力確定了減振器的主要尺寸。了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì)。對(duì)該車懸架進(jìn)行平順性分析，在車輪和車身垂。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。

　　

【正文】 ； 取 Z=8 總?cè)?shù) Z1=Z+2=10。 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)+。 其中取 c=6 [? ]2`8dFck??。 d][ `8??Fk?=； 取 d=13mm。 中徑 D2=c*d=6*13=78mm。 外徑 D=D2+d=78+13=91mm。 內(nèi)徑 D1=D2d=7813=65mm。 節(jié)距 P=D2/3=78/3=26mm。 螺旋升角 ? a nt a n 121 ???? ?? ??? Dp； 兩圈間隙 mmdP 131326 ?????? ； 取 Z=8 總?cè)?shù) Z1=Z+2=10。 自由高度 H0=PZ+=26*8+*13=。 彈簧剛度 ks= NZcGdZDGd 8363324 868 13108300088 ???? ???? 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 23 第 5章 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 對(duì)前輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求 1）懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過 ? ，輪距變化大會(huì)引起輪胎早期磨損。 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。 3）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在 側(cè)加速度下，車身側(cè)傾角不大于 ?? 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） 汽車制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車身有抗前俯作用，加速時(shí)有抗后仰作用。 對(duì)后輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求 1） 車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距沒有顯著的變化； 2） 轉(zhuǎn)彎時(shí)，車身側(cè)傾角盡可能小，并使車輪和車身傾斜同向，增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 前、后懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并可靠地傳遞除垂直力以外的力和力矩。 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。1F 減去前軸簧下質(zhì)量的 21 6F — 彈簧軸向力 a — 彈簧和減振器的軸線相互偏移的距離 麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力簡圖 )(a 分析如圖所示麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力簡圖可知，作用在導(dǎo)向套上的橫向力 3F 可根據(jù)圖上的布置尺寸求得 ))(( 13 cdbc adFF ??? 橫向力 3F 越大，則作用在導(dǎo)向套和活塞上的摩擦力 fF3 越大（ f 為摩擦系數(shù)），這對(duì)汽車平順性有不良影響。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。由上式可知，為了減小 3F ，要求尺寸 dc? 越大越好，或者減小尺寸 a 。增大 dc? 使懸架占用空間增大，在布置上有困難；若采用增加減振器軸線傾斜度的方法，可達(dá)到減小 a 的目的，但也存在布置困難的問題。為此，在保持減振器軸線不變的條件下，常將 圖中的 G 點(diǎn)外伸至車輪內(nèi)部，既可以達(dá)到縮短尺寸 a 的目的，又可以獲得較小的甚至是負(fù)的主銷偏移距，提高制動(dòng)穩(wěn)定性。移動(dòng) G 點(diǎn)后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 25 由圖 53可知，將彈簧和減振器的軸線相互偏移距離 s ，再考慮到彈簧軸向力 6F 的影響，則作用到導(dǎo)向套上的力將減小，即 )())(( 613 cd sFcdbc adFF ????? 由上式可知，增加距離 s ，有助于減小作用到導(dǎo)向套上的橫向力 3F 。 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。這就是麥弗遜式獨(dú)立懸架中，主銷軸線、滑柱軸線和彈簧軸線不共線的主要原因。 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。 為加速車架與車身的振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行使平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部裝有減振器。在麥弗遜式懸架中，減振器與彈性元件是串聯(lián)的安裝。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛的采用液力減振器。液力減振器的工作原理是，當(dāng)車架和車橋作往復(fù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而活塞在鋼筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器殼底內(nèi)的油液便反復(fù)的通過一些狹小的空隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成為熱能被油液和減振器殼體所吸收，然后釋放到大氣中。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)。要求油液的黏度受溫度變化的影響近可能的小，且具有抗氧化抗汽化性及對(duì)各種金屬和非金屬零件不起腐蝕作用等性能。 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。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對(duì)減振器提出如下的要求： 1）在懸架的壓縮行程內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)該小，以充分利用彈性元件來緩和沖擊； 2）在懸架的伸張行程內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)該大，以要求迅速的減振； 3）當(dāng)車橋與車架的相對(duì)速度較大時(shí)，減振器能自動(dòng)加大 液流通道的面積，使阻尼力始終保持在一定的限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。 減振器的分類 減振器大體可分為兩大類，既摩擦式減振器和液力減振器。由于摩擦式減振器很容易受油、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(jià)底、易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)在汽車上以不采用這類減振器。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。筒式減振器的質(zhì)量僅為擺臂式的一半，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。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪聲低、總長度短等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車上得到越來越多的應(yīng)用。 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。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對(duì)減振器提出了如下的要求： ，減振器的阻尼力應(yīng)該小，以充分利用彈性元件來緩和沖擊。 ，減振器的阻尼力應(yīng)該大，以要求迅速的減振。 ，減振器能自動(dòng)加大液流通道的面 積，使阻尼力始終保持在一定的限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。 減振器主要性能參數(shù) 相對(duì)阻尼系數(shù) 在減振器卸荷閥打開前，其中的阻力 F 與減振器振動(dòng)速度 v之間的關(guān)系為 F=v? 式中系數(shù) ? 為減振器阻尼系數(shù)。 如圖所示減振器的性能通常用阻力 速度特性圖來表示。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)。在沒有特別指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)。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。 汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù) ? 的大小來評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。 ? 的表達(dá)式為 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 28 ]2[ CM?? ? 式中 C 懸架系統(tǒng)的垂直剛度 M 簧上質(zhì)量 上式表明，相對(duì)阻尼系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在與 不同剛度 c 和不同簧上質(zhì)量 M 的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。 ? 值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊傳到車身； ? 值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) Y? 取得小些，伸張行程的相對(duì)阻尼系數(shù) S? 取得大些。兩者之間保持 SY ?? )~(? 的關(guān)系 ]1[ 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取 Y? 與 S? 的平均值 ? 。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。對(duì)于行使路面條件較差的汽車， ? 值應(yīng)取大些，一般取 ?S? ；為避免懸架碰撞車架，取SY ?? ? 對(duì)于我這次設(shè)計(jì)的我取 ?s? ； ?? sy ?? ； 所以平均阻尼系數(shù) )( ??? ys ??? 減振器阻尼系數(shù) 減振器的阻尼系數(shù) scm?? 2? 。 因懸架系統(tǒng)固有頻率MC??，所以理論上??? sM2? 。實(shí)際上應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的 阻尼系數(shù)。例如，當(dāng)減振器如圖安裝時(shí)，減振器阻尼系數(shù)為???? 2co s/2 sm? 。 前懸架減振器的計(jì)算： 11 ????? sk f m??= mNs ； 實(shí)際的阻尼系數(shù)： ?11c os/ os/2 2211 ?? ??? sk f m = 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 29 3536 mNs ； 后懸架減振器的計(jì)算： 22 ????? sk r m?? = mNs ； 實(shí)際的阻尼系數(shù)： ?10c os/ os/2 2222 ?? ??? sk r m = mNs ； 最大卸荷力 前懸架： 11 ?????? sss kfm?? mNs ； NVF xs ????? ? ； 其中 smVx ? 后懸架： 22 ?????? sss k r m?? mNs ； NVF xs ????? ? ； 其中 smVx ? 筒式減振器的工作缸直徑 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力 0F 計(jì)算工作缸的直徑 D為 )1]([ 4 20 ?? ?? P FD 式中 [P]為工作缸內(nèi)最大允許壓力 ,取 MPa4~3 ?為連桿直徑與缸筒直徑之比 ,雙筒式取 ~?? ，單筒式取~?? 。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 30 前懸架 減振器的工作缸直徑 1D 。23)( 624)1]([ 4 22021 mmP FD ???? ???? ?? 取標(biāo)準(zhǔn)值 1D =30mm。 后懸架 減振器的工作缸直徑 2D 。26)( 634)1]([ 4 22022 mmP FD ???? ???? ?? 取標(biāo)準(zhǔn)值 1D =30mm。 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。為此，現(xiàn)代汽車大多數(shù)都裝有橫向穩(wěn)定桿來加大懸架的側(cè)傾角剛度以改善汽車的行使穩(wěn)定性。當(dāng)左右車輪同向等幅跳動(dòng)時(shí)，橫向穩(wěn)定桿不起作用；當(dāng)左右車輪有垂直的相對(duì)位移時(shí)，穩(wěn)定桿受扭，發(fā)揮彈性元件的作用。橫向穩(wěn)定桿帶來的好處除了可增加懸架 的側(cè)傾角剛度，從而減小汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角外，恰當(dāng)?shù)剡x擇前后懸架的側(cè)傾角剛度比值，也有助于使汽車獲得所需要的不足轉(zhuǎn)向特性。通常，在汽車的前后懸架中都裝橫向穩(wěn)定桿，或者只在前懸架中安裝。若只在后懸架中安裝，則會(huì)使汽車趨于過多轉(zhuǎn)向。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。 橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 橫向穩(wěn)定桿的角剛度： bC? =21 fP 2L =3EI 2L /2 )](4)(2[ 222331 cblbaLal ????? 式中： E— 材料的彈性模量， 。 5 M P aE ?? I— 穩(wěn)定桿的截面慣性矩， 。,64 44 mmdI ?? 所以 bC? =11767 mN ； 當(dāng)角剛度求得到時(shí)，由此可得出穩(wěn)定桿直徑 d d= 4 2223312 )](4)(2[3128 cblbaLalELC b ???????? 18mm； 其中 a=120mm,b=120mm,c=280mm,L=1040mm,1l =260mm, 2l =240mm 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書） 32 第 8章 平順性分析 平順性概念 汽車的平順性是指汽車行駛時(shí)對(duì)不平路面的隔振特性。汽車是由包括車輪、懸架彈簧及彈性減震坐墊等，具有固有振動(dòng)特性彈性元件組成，這些彈性元件可緩和不平路面對(duì)汽車的沖擊，使乘員舒適和減少貨 物損傷。但路面不平激起的振動(dòng)達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)使乘員感到不適和疲勞或使運(yùn)載