【導讀】已經不僅僅局限于通行,乘客對汽車的運動性也提出了更高的要求。的SUV轎車應運以而生。SUV能適應各種路況，而且對于懸架的舒適性和操縱穩(wěn)。種實際的需要而設計。本次設計主要研究SUV轎車的前、后懸架系統(tǒng)的結構設計。前、后懸架的減振器均采用雙向作用式筒式減振器。的提高了乘座的舒適性和駕駛穩(wěn)定性。在此次設計中還進行了懸架參數的確定、彈性元件的設計計算、導向機構和橫向穩(wěn)定桿的結構計算及強度校核。的合理正確性，能夠滿足工程實際的需要。此外對于汽車生產企業(yè)懸架設計，具有一定的參考價值。

　　

【正文】 車平順性主要研究“輸入”一“系統(tǒng)”一“輸出”三者間的關系，以及進行符合實際的評價。系統(tǒng)的“輸入”主要是汽車以一定車速駛過隨機的路面不平度而引起，因此產生的振動也是隨機的。所以研究汽車平順性是以隨機振動理論為基礎應用概率統(tǒng)計的方法來研究。系統(tǒng)的“輸入”經過由輪胎、懸架、座墊等彈性阻尼元件和懸掛質量、非懸架質量構成的振動系統(tǒng)，傳遞到懸掛質量或人體，這兩部分的加速度就是“輸出”的振動物理量。然后根據人體對振動的反應 一乘坐者的舒適程度來評價汽車的平順性 .總體來講，即是把路面不平度的統(tǒng)計規(guī)律作為汽車振動系統(tǒng)的輸入，然后用一定的算法求出與事實一致的響應，并進行符合實際的評價。 目前，人們在平順性研究方一面積累了大量的研究方法?？偟膩碇v可分為兩 本科生畢業(yè)設計（說明書） 22 大類 :試驗研究方法和理論研究方法。 一、試驗研究方法 : 新設計或改進的汽車，在試制出來以后要對它進行平順性試驗，以便對這些車輛的平順性進行評定。通過試驗可以發(fā)現在平順性方面存在的問題，探索產生問題的原因，并找出結構參數 (輪胎、懸架、座墊的剛度和阻尼 )對平順性的影響。所以對汽車平順性進行 試驗研究是必須的。近年來，由于計算機和信號處理技術的發(fā)展為汽車實驗提供了先進的測試工具和測試手段。汽車試驗按試驗方法可分為三類 : 。 。 。 二、理論研究方法。 傳統(tǒng)的理論研究方法就是力求建立能完全反映客觀實際的振動模型，用精確的算法求出與實際一致的響應。對應于簡化系統(tǒng)模型的微分方程有線性和非線性之分，其解法也有時域和頻域解法之分。近年來，人們在平順性研究上提出了各種各樣的簡化模型和求解方法。 在系統(tǒng)建模方面，人們最初把汽車簡化成單自由度系統(tǒng)。隨著研究的深入，又發(fā)展 了二自由度、四自由度、五自由度、八自由度、十自由度等乃至更多自由度；系統(tǒng)的模型也由一維增加到二維過渡到三維立體；路面輸入也從單輪發(fā)展到雙輪直至四輪輸入；系統(tǒng)的性態(tài)由線性發(fā)展到非線性。在系統(tǒng)的物理模型建立以后，就可以利用牛頓定律或拉格朗日方程求出整車系統(tǒng)的運動微分方程，即建立數學模型。然后采用不同的算法進行微分方程求解。 汽車振動系統(tǒng)模型的建立 本設計根據目前現有的測試條件和計算精度以及建立整車模型要實現的目標的要求，既考慮到能夠準確的預測汽車的振動響應，又確立了對汽車振動影響主次因素，從而對一些次要因素進行 了舍棄。對整車的振動模型進行的某種程度的簡化，既保證了分析的準確性，又給計算和分析帶來了很大的方便。最后建立了二自由度 汽車振動系統(tǒng)動力學模型 。 (如圖 41) 車輪與車身垂直位移坐標為 1z 、 2z ，坐標原點選在各自的平衡位置，其運動方程為： 0)()( 121222 ????? zzKzzCzm ???? （ 81） 0)()()( 1212111 ??????? qzKzzKzzCzm t???? （ 82） 式中， 2m 為簧載質量， 2m =1034kg； 1m 為非簧載質量， 1m =55kg； 本科生畢業(yè)設計（說明書） 23 K 為左右兩側懸架的合成剛度， mNK /58722? ； C 為左右兩側懸架的合成當量阻尼系數， msNC ?? ； tK 為左右兩側懸架的合成輪胎剛度 )( mN ； 2z 為簧載質量 2m 的垂直位移 )(m ； 1z 為簧載質量 1m 的垂直位移 )(m ； z q 為路面不平度賦值函數 )(m ，即路面不平度對汽車的實際激勵。 若該系統(tǒng)無阻尼自由振動時，運動方程變?yōu)? 0)( 1222 ??? zzKzm ?? （ 83） 0)( 12111 ???? zKzzKzm t?? （ 84） 由運動方程可以知道， 2m 與 1m 的振動是相互耦合的。若 1m 不動（ 01?z ），則由式（ 83）得： 0222 ?? Kzzm ?? （ 85） 這相當于只有車身質量 2m 單自由度無阻尼自由振動。其固有圓頻率 20 mK?? 采用同樣的假設，若 2m 不動（ 02?z ），相當于車輪質量 1m 作單自由度無阻尼振動，則由式（ 84）可得： 01111 ??? zKKzzm t?? （ 86） 車輪部分固有圓頻率 1)( mKK tt ??? （ 87） 0? 與 t? 是雙質量系統(tǒng)，只有單獨一個質量振動時的部分頻率。 在無阻尼自由振動時，設兩個質量以相同的圓頻率 ? 和相角 ? 作簡諧振動。振幅為 10z 、 20z ，則其解為： )(101 ?? ?? tjezz )(202 ?? ?? tjezz 將上面兩個解代入微分方程（ 83）、（ 84）得： 0102202220 ???? zmKzmKz ? （ 88） 0101202010 ????? zm KKzmKz t? （ 89） 將 220 mK?? 、 12 )( mKK tt ??? 代入式（ 88）、（ 89）得： 0)( 102020220 ??? zz ??? 本科生畢業(yè)設計（說明書） 24 0)( 1022201 ???? zzmK t ?? 此方程組有非零解的條件是 10z 、 20z 的系數行列式為零，即： 0)()(22120220??????????tmK 或 0))(( 12022220 ???? mKt ????? 則得： 0)( 12022022024 ????? mKtt ??????? （ 810） 解方程式（ 810）得兩個根為雙質量系統(tǒng)主頻率 1? 和 2? 的平方 12220220221 )(41)(21 mmKK ttt ????? ????? （ 811） 12220220222 )(41)(21 mmKK ttt ????? ????? （ 812） 圖 7－ 1 二自汽車振動系統(tǒng)動力學模型 平順性的評價方法 本次設計采用的平順性的 評價方法是： 頻率加權法，即總加權加速度有效值 本科生畢業(yè)設計（說明書） 25 評價法。 考慮寬帶隨機振動是不同頻帶的振動對人體感覺的干擾作用，將對人體最敏感頻率范圍以外的其它頻帶的振動加速度有效值進行頻率加權，等效折算為最敏感頻率范圍的振動加速度有效值 ， 并作出車身加速度的幅頻特性曲線圖 。（如圖42） 影響平順性的因素 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，因此對應一定的路面必有某一引起車體共振的車速，行駛時應遠離共振車速。 此外，汽車的自身技術狀況的不正常，如減振器油液黏度過大或漏油及密封失效等故障，均將導致車體振動加劇、沖擊頻繁、平順性惡化。 7－ 2 幅 頻特性曲線 本科生畢業(yè)設計（說明書） 26 第 8章 結論 本次設計是以實車為研究對象，對 SUV 轎車的懸架系統(tǒng)進行設計和平順性分析。 設計內容： ① 確定了懸架主要參數：有懸架自振頻率、靜撓度、動撓度、 懸架剛度、前后懸架彈簧剛度； ② 確定螺旋彈簧的設計方案和計算出螺旋彈簧結構參數，包括螺旋彈簧絲直徑、彈簧中徑、彈簧外徑、彈簧內徑、節(jié)距、螺旋升角、自由高度及節(jié)端面形狀； ③ 確定導向機構的布置參數包括側傾中心、縱傾中心、抗制動縱傾性、抗驅動縱傾性； ④ 選擇懸架的減振器 為液力雙向作用筒式減振器 ；⑤ 計算減振器主要性能參數：相對阻尼系數、減振器阻尼系數、最大卸荷力，并且根據性能參數確定減振器工作缸直徑和 油筒直徑。經過以上的計算和參數的確定，繪制出前、后懸架的裝配圖和部分零件圖。 對懸架進行平順性分析， 建立了整車系統(tǒng)二自由度的線性動力模型， 引用論文中的汽車振動系統(tǒng)的振動微分方程和 具有相關特性的四輪輸入的 B 級 路面的時域模型 。用 MATLAB 軟件進行 時域響應 計算， 求出了線性系統(tǒng)振動各自由度處的時域加速度響應，分析了 座椅、地板、車軸的垂直振動；利用頻率加權法即：總加權加速度有效值評價法對平順性進行分析，并計算出加權加速度均方根w? =178。 s2， 按 ISO2631 評價 標準進行評價 。評價結果為在人的主觀感覺上沒有不舒適的感覺。從平順性評價結果上看懸架的參數匹配合理。 本科生畢業(yè)設計（說明書） 27 參考文獻 [1]劉惟信 . 汽車設計 .北京：青華大學出版社 .2020 [2]張洪欣 .汽車設計 .北京：機械出版社 .1981 [3]陳家瑞 .汽車構造（下） .北京：機械工業(yè)出版社 .2020， 10 [4]落瑞清 .國產轎車使用大全 .北京：人民交通出版社 .1999， 5 [5]余志生 .汽車理論 .北京：機械工業(yè)出版社 . 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