【正文】 汽車是由包括車輪、懸架彈簧及彈性減震坐墊等，具有固有振動特性彈性元件組成，這些彈性元件可緩和不平路面對汽車的沖擊，使乘員舒適和減少貨 物損傷。 5 M P aE ?? I— 穩(wěn)定桿的截面慣性矩， 。橫向穩(wěn)定桿帶來的不利因素有： 當汽車在坑洼不平的路面行駛時，左右車輪有垂直的相對位移，由于橫向穩(wěn)定桿的作用，增加了車輪處的垂直剛度，會影響汽車的行駛平順性。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。當左右車輪同向等幅跳動時，橫向穩(wěn)定桿不起作用；當左右車輪有垂直的相對位移時，穩(wěn)定桿受扭，發(fā)揮彈性元件的作用。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 31 第 7章 橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計 橫向穩(wěn)定桿的作用 為了降低汽車的固有振動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)彎時車身側(cè)傾嚴重，影響了汽車的行使穩(wěn)定性。 后懸架 減振器的工作缸直徑 2D 。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 30 前懸架 減振器的工作缸直徑 1D 。例如，當減振器如圖安裝時，減振器阻尼系數(shù)為???? 2co s/2 sm? 。 因懸架系統(tǒng)固有頻率MC??，所以理論上??? sM2? 。對于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取~?? ；對于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架， ? 值取小些。通常情況下，將壓縮行程時的相對阻尼系數(shù) Y? 取得小些，伸張行程的相對阻尼系數(shù) S? 取得大些。 ? 的表達式為 本科生畢業(yè)設(shè)計（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，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。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。該圖具有如下特點：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?? ，所以減振器有四個阻尼系數(shù)。 減振器主要性能參數(shù) 相對阻尼系數(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)。 ，減振器的阻尼力應(yīng)該大，以要求迅速的減振。 減振器的阻尼力越大，振動消除的越快，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（說明書） 27 揮的作用不能充分的發(fā)揮，同時，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。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。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。 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。 減振器的阻尼力越大，振動消除的越快，但卻使串聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時，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。減振器的阻尼力的大小隨車架和車橋相對速度的增減而增減，并且與油 液的黏度有關(guān)。液力減振器的工作原理是，當車架和車橋作往復(fù)的相對運動而活塞在鋼筒內(nèi)作往復(fù)運動時，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。在麥弗遜式懸架中，減振器與彈性元件是串聯(lián)的安裝。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 26 第 6章 減振器設(shè)計 減振器的概述 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。 麥弗遜式獨立懸架導(dǎo)向機構(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。移動 G 點后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。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，可達到減小 a 的目的，但也存在布置困難的問題。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。 麥弗遜式獨立懸架的示意圖 麥弗遜式獨立懸架示意圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 24 導(dǎo)向機構(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。 對后輪導(dǎo)向機構(gòu)的要求 1） 車輪跳動時，輪距沒有顯著的變化； 2） 轉(zhuǎn)彎時，車身側(cè)傾角盡可能小，并使車輪和車身傾斜同向，增強不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。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，以增強不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 2）懸架上載荷變化時 ，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。 自由高度 H0=PZ+=26*8+*13=。 節(jié)距 P=D2/3=78/3=26mm。 外徑 D=D2+d=78+13=91mm。 d][ `8??Fk?=； 取 d=13mm。 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（說明書） 22 K`=4c1/(4c4)+。 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。 內(nèi)徑 D1=D2d=7813=65mm。 d][ `8??Fk?= 取 d=13mm 中徑 D2=c*d=6*13=78mm。 前懸架螺旋彈簧 Fo1=(*177055)*10/2= 許用剪切力 [? ]＝ 500N/mm2 K`=4c1/(4c4)+。它與獨立懸架配合使用。油層上方的空間即為高壓氣 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 21 室，其中充滿高壓氮氣，氣體和油液之間沒有任何隔離裝置。管形活塞內(nèi)腔以及活塞與工作缸壁間形成的環(huán)形腔內(nèi)都充滿著工作油液。 （ 2）單氣室油氣不分隔式油氣彈簧 工作缸固定在車架上，管形活塞的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。 1）單氣室油氣彈簧 單氣室油氣彈簧分油氣分隔式和油氣不分隔式兩種，前者可防止油液乳化，且便于充氣。與囊式相比，其剛度較小，車身自然振動頻率較低；尺寸較小， 在車上便于布置，故多用在轎車上。氣囊有單節(jié)和多節(jié)式，節(jié)數(shù)越多，彈性越好，但密封性越差。氣體彈簧具有理想的變剛度特性。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 20 氣體彈簧 氣體彈簧是在一個 密封的容器中充入壓縮氣體，利用氣體可壓縮性實現(xiàn)彈簧的作用。擺臂還與車輪相連。扭桿斷面通常為圓形，少數(shù)為矩形或管形。在螺旋彈簧懸架中必須另裝減振器和導(dǎo)向機構(gòu)，前者起減振作用，后者用以傳遞垂直力以外的各種力和力矩，并起導(dǎo)向作用。 螺旋彈簧 螺旋彈簧用彈簧鋼棒料卷制 而成，常用于各種獨立懸架。中心螺栓用以連接各彈簧片，并保證裝配時各片的相對位置。 Ff01238964 5 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 19 第 4章 彈性元件的設(shè)計計算 彈性元件的種類 鋼板彈簧 鋼板彈簧是由若干片等寬但不等長的合金彈簧片組合而成的一根近似等強度的彈性梁，多數(shù)情況下由多片彈簧組成。 對于空載與滿載是簧上質(zhì)量變化大的貨車和客車，為了減少振動頻率和車身高度的變化，應(yīng)當選用剛度可變的非線性懸架。懸架的動容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止消耗的功。當懸架變形 f與所受的垂直外力 F 之間不成固定的比例變化時，彈性特性如圖所示 此時，懸架剛度是變化的，其特點是在滿載位置附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好；距滿載較遠的兩端，曲線 變陡，剛度增大。 懸架的彈性特性有線性彈性特性和非彈性特性兩種。 Fd2==*=90mm 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 18 懸架的彈性特性曲線 懸架收到的垂直力 F與由此所引起的車輪中心相對于車身位移 f的關(guān)系曲線，稱為懸架的彈性特性。對于轎車懸架的動撓度 fd可按下列范圍選?。? fd=（ ～ ） fc 。 fc2=ms2g/kr=*9180/= 懸架的靜撓度 fd 懸架的動撓度 fd 是指從懸架從滿載靜平衡位置開始壓縮到結(jié)構(gòu)容許的最大變形時，車輪中心相對于車架的垂直位移。為了改善小排量乘用車后排乘客的乘坐舒適性，有時取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。理論分析證明：若汽車以較高的車速駛過單個路障， n1/n2＜ 1 時的車身縱向角振動要比 n1/n2＞ 1 時小，故推薦取 fc2=()fc1。因此，欲保證汽車的良好的行使平順性，必須正確的選擇懸架的靜撓度。 式中 g 為重力加速度。 當采用彈性特性為線性變化的懸架時，前、后懸架的靜撓度可用下式來表示 fc1=ms1g/kf。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量參數(shù)分配系數(shù)ε近似等于 1，于是汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 16 懸架的剛度 K a+b=+= 前：baa?= 后：bab?=m1=1770? = m2=1770? = ms1== ms2== 依據(jù)懸架剛度公式可得： ? =（ K/m） ? —— 懸架的角速度， ? =2π n K—— 懸架 剛度 m—— 簧上質(zhì)量 即 K=? 2m 前懸架剛度 kf Kf=(n1*2? )2*ms1=(*2? )2*= mN Kf， =Kf ?11cos340450 ? =52727 mN 后懸架剛度 kr Kr=(n2*2? )2*ms2=(*2? )2*= mN Kr， =Kr ?10cos350450 ? =71128 mN 懸架的靜撓度 fc及動撓度 fd 懸架的靜撓度 fc 懸架的靜撓度 fc 是指汽車滿載靜止時懸架的載荷 Fw與此時的懸架的剛度c之比，即 fc=Fw/c。所以我取 n1=。對于一些微型轎車，也有設(shè)計成后懸架的自振頻率低于前懸架的，以改善后座的舒適性。 前、后懸架的自振頻率的匹配對汽車行駛平順性影響也很大，一般使二者接近以免產(chǎn)生較大的車身縱向角振動。由于貨車空、滿載時簧載質(zhì)量變化很大，且前、后懸架簧載質(zhì)量變化也很大，因此，貨車的自振頻率按如下方法?。呵皯壹茏哉耦l率你 n1在滿載時取 ，空載時為 ?；奢d質(zhì)量的車型取值偏小 (約為 1Hz或更低 )，反之則取大值。懸架自振頻率選取的主要依據(jù)是“ ISO2631《人體承受全身振動的評價指南》”自振頻率的取值與人不行時身體上下運 動的頻率相近。汽車行駛時振動越劇烈，則平順性越差。 自振頻率 汽車前后懸架與其簧載質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 15 第 3章 技術(shù)參數(shù)確定與計算 懸架設(shè)計可以大致分為結(jié)構(gòu) 型式及主要參數(shù)選擇和詳細設(shè)計兩個階段，有時還要反復(fù)交叉進行。由于在材料中有封閉的氣泡，在載荷下壓縮，但其外輪廓尺寸變化卻不大，這點與橡膠不同。多孔聚氨脂是一種很高強度的和耐磨性能的復(fù)合材料。 有些汽車裝用的多孔聚氨脂做成。 緩沖塊 緩沖塊通常由的橡膠制造。為了獲得更穩(wěn)定的控制車體側(cè)傾能力，高性能橫向穩(wěn)定桿直徑會大于原廠一定水平，可按不同的直徑配合不同設(shè)計特性的減震器及彈簧，以獲得完美的懸掛系統(tǒng)性能表現(xiàn)。所以橫向穩(wěn)定桿雖然從外觀上看 只是兩條鋼梁，但其作用卻不容小視。汽車過彎時由于離心力作用而造成車身的側(cè)傾，導(dǎo)致彎內(nèi)輪和彎外輪的懸架位伸和壓縮，使橫向穩(wěn)定桿的桿身扭轉(zhuǎn)，橫向穩(wěn)定桿就是利用桿身被扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的反彈力來抑制車身的側(cè)傾的。一般的量產(chǎn)車都會裝上橫向穩(wěn)定桿，目的是用來達成操控與舒適的妥協(xié)。 輔助元件 橫向穩(wěn)定器 橫向穩(wěn)定桿又稱為防傾桿、橫行穩(wěn)定器。 多連桿式獨立懸架的 優(yōu)點：調(diào)教功能強大，定位精確。跟雙搖臂一樣，多連桿懸掛同樣需要占用較多的空間，而且多連桿懸掛無論是制造成本還是研發(fā)成本都是最高的所以常用在中高級車的后橋上。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也高，無論是研發(fā)實驗成本還是制造成本都是最高的，但性能是所有懸掛設(shè)計中最好的。其原理就是通過對連接運動點的約束角度設(shè)計使得懸掛在壓縮時能主動調(diào)整車輪定位，而且這個設(shè)計自由度非常大，能完全針對車型做匹配和調(diào)校。 多連桿式能使車輪繞著與汽車縱軸線成二定角度的軸線內(nèi)擺動，能滿足不同的使用性能要求。通過設(shè)計橡膠襯套的剛度能達到一定的可變前束角角度以及隨動轉(zhuǎn)向功能，但橡膠襯套的首要任務(wù)還是起連接懸掛和隔絕震動的作用，因