【正文】 (310) 圖 35 非獨(dú)立懸架 b 獨(dú)立懸架 具有獨(dú)立懸架的汽車車身作垂直位移時，在垂直方向上車身受到的隨位移而變的力包括兩部分： 彈簧直接作用于車身的彈性力在垂直方向的分量和導(dǎo)向桿系約束反力在垂直方向的分量。 a 非獨(dú)立懸架 具有 非獨(dú)立懸架的汽車車身作垂直位移時所受到的彈性恢復(fù)力，就是彈簧直接作用于車身的彈性力。 若令 T為懸架系統(tǒng)作用于車身的總彈性恢復(fù)力偶矩， r? 為車身轉(zhuǎn)角，則懸架的側(cè)傾角剛度為 ?K =rddT? 可以通過懸架的線剛度來計(jì)算側(cè)傾角剛度。但側(cè)傾中心過高會使車身傾斜時輪距變化大，加速輪胎的磨損。 側(cè)傾中心到地面的距離稱為側(cè)傾中心高度。 汽車的側(cè)傾 1 )車身側(cè)傾軸線 車身相對地面轉(zhuǎn)動時的瞬時軸線稱為車身側(cè)傾軸線。 當(dāng)汽車曲線行駛時，在離心力的作用下，由于輪胎的橫向彈性和 前、后懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)特性，一般會使轉(zhuǎn)彎半徑發(fā)生變化。 懸架與汽車操縱穩(wěn)定性 所謂的汽車操縱穩(wěn)定性，是指汽車能正確地按照駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向系所確定的方向行駛，且在外力干擾下，能保持穩(wěn)定或經(jīng)過干擾后在一定時間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)工況的性能。 (3)配合適當(dāng)?shù)淖枘岷拖尬恍谐獭? (2) 盡量減少非簧載質(zhì)量。 改善平順性的主要措施 (1) 增大懸架靜撓度 (降低固有頻率 )。減小非懸掛質(zhì)量，使懸掛質(zhì)量與非懸掛質(zhì)量的比值較大，廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 可以減小高頻共振區(qū)車身振動加速度和減少車輪離開地面的機(jī)率。然面對車身加速度和車輪動載的最佳阻尼比值也是不同的，前者為 ，后者為0． 4以上，故設(shè)計(jì)人員只能從中采取折中方案。 下圖示出了車身加速度、車輪相對動載荷和彈簧行程與阻尼比 (相對阻尼系數(shù) )之間的關(guān)系。 當(dāng) ? 增大時，動撓度的幅頻特性｜ df /,q ｜在高、低兩個共振區(qū)幅值均顯著下降，在兩個共振區(qū)幅值之間變化很小。 c―減振器的衰減能力很強(qiáng)的情況，車身沒有振動，車身的位移很快恢復(fù)到原位。下圖是減振器阻尼對車身振動衰減的曲線示圖。 非線性的懸架彈性特性可以采用適當(dāng)?shù)膽壹芙Y(jié)構(gòu) (導(dǎo)向機(jī)構(gòu) )或彈性元件 (如加輔助彈簧、調(diào)節(jié)彈簧、空氣彈簧等 )來實(shí)現(xiàn)。然而，這種較為理想的彈性特性的懸架是難于實(shí)現(xiàn)的。這時，在曲線上任意點(diǎn) M，必須滿足 P／ MC =f= cf =常數(shù) (35) 式中 P— 特性曲線上任意點(diǎn) M 的載荷； MC — 任意點(diǎn) M 的懸架剛度； f— 求剛度 MC 時的次切矩 (不是懸架從原點(diǎn)的變形 )，也有人稱 f 為懸架的折算靜撓度； 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 cf — 在靜載荷 cp 時，為汽車獲得較為良好平順性所要求的懸架靜撓度。 圖 32 彈性特性曲線 a—— 線性彈性特性 b—— 非線性彈性特性 b、非線性彈性特性 非線性彈性特性的懸架，即懸架的剛度可隨載荷的改變而變化，也稱變剛度懸架。一般鋼板彈簧懸架即屬此類。 a、線性彈性特性 線性彈性特性，即懸架變形與所受載荷成比例地變化。各種車型廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 車身固有頻率 0n 的實(shí)用范圍為：貨車 ～ 2Hz；旅行客車 ～ ；高級轎車 1～。但在懸架設(shè)計(jì)時， 0n 值不能選得太低，這主要是 0n 值降低，懸架的動撓度 df 就增大，在布置上若不能保證足夠大小的限位行程，就會使限位塊撞擊的概率增加。 從圖 31可知，車身固有頻率 0n 低于 3Hz 就可以保證人體最敏感的 4～ 8Hz 處于減震區(qū)。因此為保證所運(yùn) 貨物完整無損，振動加速度的極限值不應(yīng)超過 ～ 。 由試驗(yàn)得知，為了保持汽車具有良好的平順性，車身振動的固有頻率應(yīng)接近人體所習(xí)慣的步行時的身體上、下運(yùn)動的頻率 1～ (60～ 85 次 /min)，振動的加速度的極限允許值為 ～ 。是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷 FW 與此時 的懸架剛度 c之比。從下圖可以看出，當(dāng)車身固有頻率越低曲線越低，車身加速度均方根值越小。為使人體承受的振動不超過規(guī)定的界限值，主要靠懸架來降低車身振動加速度均方根值。 目前主要參照國際標(biāo)準(zhǔn) ISO2631 來評價汽車平順性，它把乘員承受的疲勞 降低工效界限表示為振動加速度均方根值隨頻率變化的函數(shù)。為此從不同角度去分析汽車各種性能的影響 。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量 (即簧載質(zhì)量 )、非懸掛質(zhì)量 (即非簧載質(zhì)量 )和彈簧 (彈性元件 )組成的振動系統(tǒng)，承受來自不平路面、空氣動力 及傳動系、發(fā)動機(jī)的激勵。 懸架是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力矩，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的振動，以保證汽車能平順行駛。 圖 22 減震器的外特性 本章小結(jié) 本章通 過對懸架的一般基礎(chǔ)知識的介紹，對懸架有了初步的認(rèn)識，了解其分類，功能，設(shè)計(jì)要求，熟悉懸架的彈性特。在現(xiàn)有的減振器中，復(fù)原阻力系數(shù)比壓縮阻力系數(shù)要大 2— 6 倍。 圖 21 懸架彈性特性曲線 彈性特性上任意點(diǎn)的懸架剛度 c，為： 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 KKdSdTc? (21) 當(dāng)簧下質(zhì)量固定不變時，而 又無減震器時，簧上質(zhì)量的自由振動偏頻 0n 僅與有效靜撓度有關(guān) CTTCgn ??? 212 00 ?? (22) 減振器的特性 減振器阻力 P與其活塞位移速度 y之間的關(guān)系。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)調(diào)確定。 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動相協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運(yùn)動干涉，否則可能引起轉(zhuǎn)向輪擺振； 4 側(cè)傾中心及縱傾中心位置恰當(dāng)，汽車轉(zhuǎn)向時具有抗側(cè)傾能力，汽車制動和加速時能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動和加速時的車身縱傾 (即所謂 “ 點(diǎn)頭 ” 和 “ 后仰 ” )； 5 懸架構(gòu)件的質(zhì)量要小，尤其是其非懸掛部分的質(zhì)量要盡量??； 6 便于布置； 7 所有零部件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和使用壽命； 8 制造成本低； 9 便于維修、保養(yǎng)。此外，懸架對整車操縱穩(wěn)定性、抗縱傾能力也起著決定性的作用。 懸架設(shè)計(jì)要求 如前所述，汽車懸架和簧載質(zhì)量、非簧載質(zhì)量構(gòu)成了一個振動系統(tǒng)，該振動系 統(tǒng)的特性很大程度上決定了汽車的行駛平順性，并進(jìn)一步影響到汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性。懸架彈性運(yùn)動學(xué)是闡述由于輪胎和路面之間的力和力矩引起的車輪定位等主要懸架參數(shù)的變化特性。這一部分的研究稱為懸架的運(yùn)動學(xué)研究。 前一部分主要是對懸架的彈性元件和阻尼元件特性展開工作，主要是將路面、輪胎、非簧載質(zhì)量、懸架、簧載質(zhì)量作為一個整體進(jìn)行研究 與設(shè)計(jì) ，由于它主要研究的是在路面的反作用力的激勵下，影響汽車平順性的彈性元件以及阻尼元件的力學(xué)特性，因此可以稱之為懸架系統(tǒng)動力學(xué)研究。 懸架系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)的領(lǐng)域 汽車懸架系統(tǒng)的研究 與設(shè)計(jì) 主要是為了提高汽車整車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。 (2) 獨(dú)立懸架中沒有這樣的剛性梁，左右車輪各自 “ 獨(dú)立 ” 地與車架或車身相連或構(gòu)成斷開式車橋，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可細(xì)分為橫臂式、縱臂式、斜臂式等。橫向穩(wěn)定桿 的作用是減少轉(zhuǎn)彎時車身的側(cè)傾，并提高輪胎 對地面的附著力。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來確定車輪相對于車架或車身的運(yùn)動，傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。 懸架基本組成 [3]~ [6] 懸架主要由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器組成，有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。此外，懸架中確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。采用彈性連接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量（簧載質(zhì)量）、非懸掛質(zhì)量 (即非簧載質(zhì)量 )和彈簧 (彈性元件 )組成的振動系統(tǒng)，承受來自不平路面、空氣動力及傳動系、發(fā)動機(jī)的激勵。 懸架最主要的功能 懸架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，并緩和汽車駛過不平路面時所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽 車的行駛平順性。 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 第 2章 汽車懸架概述 懸架是汽車的車架與車橋 或者車輪之間的一切傳力、連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力矩，并且緩沖衰減由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊，以保證汽車能平順行駛。 2 對螺旋彈簧進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析 介紹鋼板彈簧懸架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析方法和過程。 畢業(yè)論文研究內(nèi)容 本文主要對高級轎車前懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。我國的汽車產(chǎn)業(yè)要加速、持續(xù)和健康的發(fā)展，并成為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，必須堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，選擇面向自主發(fā)展具有中國特色的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新模式，推動汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級、技術(shù)的進(jìn)步 、以及民族品牌的崛起。 自主開發(fā)是中國汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的保障。國內(nèi)能夠生產(chǎn)高檔次汽車鋼板懸架彈簧的企業(yè)只有 4 家：一汽集團(tuán)遼陽汽車彈簧廠、東風(fēng)汽車懸架彈簧有限公司、重慶紅巖汽車彈簧廠、山東汽車彈簧廠，他們都具有生產(chǎn)多種疊片簧、漸變剛度彈簧 、少片變截面鋼板彈簧和雙曲率半徑及平直段的汽車鋼板彈簧的能力。大部分企業(yè)規(guī)模較小，生產(chǎn)集中度低，散亂差問題較嚴(yán)重。 論文研究 的背景及意義 國內(nèi)汽車懸架彈簧生產(chǎn)企業(yè) 160 余家，遍布全國各地，具有規(guī)模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè) (生產(chǎn)規(guī)模在 萬噸以上 )約 80 余家。 扁平長方形的鋼板呈彎曲形，以數(shù)片疊成底盤用彈簧，一端以梢子安裝在吊架上，另一端使用吊耳連接到大梁上，使彈簧能伸縮。為了使得在彈性變形時各片有相對滑動的可能，在主片卷耳與第二片包耳之間留有較大的空隙。當(dāng)車 橋與車架互相遠(yuǎn)離時，鋼板彈簧所受的正向垂直載荷和變形便逐漸減小，有時甚至?xí)聪颉? 當(dāng)鋼板彈簧安裝在汽車懸架中，所承受的垂直載荷為正向時，各彈簧片都受力變形，有向上拱彎的趨勢。為了減小車身的側(cè)傾角，有的汽車還裝有橫向穩(wěn)定桿。鋼板彈簧懸架中的鋼板彈簧不僅用作彈性元件而且兼起導(dǎo)向的作用。 為了完成 4 項(xiàng)功能，懸架采用了適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向桿系把車架 (車身 )與車軸 (車輪 )聯(lián)接起來。汽車懸架常用的彈性元件有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、橡膠彈簧及空氣彈簧等。 它的主要功用如下 [2]： 1 緩和、抑制由于不平路面所引起的振動和沖擊，以保證汽車的行駛平順性； 2 迅速衰減車身和車橋 (或車輪 )的振動； 3 傳遞作用在車輪和車架 (或車身 )之間的各種力 (驅(qū)動力、制動力、橫向力 )和力矩(制動力矩和反作用力矩 )； 4 保證汽車行駛穩(wěn)定性。非獨(dú)立懸架的鮮明特色是左、右車輪之間由一剛性梁或非斷開式車橋聯(lián)接，當(dāng)單邊車輪駛過凸起時，會直接影響另一側(cè)車輪。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時車身的側(cè)傾角和橫向角振動。當(dāng)用 縱置鋼板彈簧作彈性元件時，它兼起導(dǎo)向裝置作用。 關(guān)鍵詞 :雙橫臂獨(dú)立懸架 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 減震器 螺旋彈簧 橫向穩(wěn)定桿 廣西科技大學(xué)（籌） 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 b ABSTRACT The suspension is one of the modern automobile assembly, frame (or body) and the axle (or wheel) flexible connection up. Its primary function is to pass the role of force and torque between the wheels and the frame (or body) to ease the load of the road to pass the impact of the frame (or body), the attenuation caused by the vibration of the bearing system ensure riding fort. This article is based on the AUDI Spyder FSI quattro car front suspension , the purpose is to lay a solid foundation for the future go to work for the learning outes of the inspection four years of college. Made to the instructions included in the suspension in the front of the car selection, the selection and calculation of the shock absorber, the choice of the form of the elastic element c