【正文】 彈簧，它 承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對車體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小，無需潤滑的優(yōu)點，但 沒有減振作用。 導(dǎo)向機構(gòu) 是指車架的上下擺臂等叉形剛架、轉(zhuǎn)向節(jié)等元件，用來傳遞縱向力，側(cè)向力及力矩，并保證車輪相對于車架 (或車身 )有確定的相對運動規(guī)律。本設(shè)計主要介紹獨立懸架。 獨立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨立地安裝在車架 (或車身 )下面，當一邊車輪發(fā)生跳動時，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好?，F(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢。該振動系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動載，并進而影響到這些零件的使用壽命。因而在設(shè)計懸架時必須考慮以下幾個方面的要求： 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 1）保證汽車有良好的行駛平順性； 2）具有合適的衰減振動的能力； 3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性； 4）汽車制動或加速時，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉(zhuǎn) 彎時車身側(cè)傾角要合適； 5）有良好的隔音能力； 6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要??； 7）可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命。前、后懸架固有頻率的匹配應(yīng)合理，對于轎車，要求前懸架的固有頻率略低于后懸架的固有頻率，還要盡量避免懸架撞擊車架（或車身 ）。為了迅速衰減這種振動和抑制車身、車輪 的共振，減小車輪的振幅，懸架應(yīng)裝有減振器，并使之具有合理的阻尼 。為充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比設(shè)計得比伸張 行程 小。 適當 地選擇懸架方案和參數(shù)，在車輪上、下跳動時，使主銷定位角變化不大、車輪運動與導(dǎo)向機構(gòu)運動要協(xié)調(diào)，避免前輪擺振；汽車轉(zhuǎn)向時，應(yīng)使之稍有不足轉(zhuǎn)向特性。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2 章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇 獨立懸架結(jié)構(gòu)特點 獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是車橋做成斷開的， 兩側(cè) 的車輪 各自獨立地 與車架 或 車身 彈性 連接 。 獨立懸架的優(yōu)點是： 懸架彈性元件在一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨運動，而互不影響，這樣在不平道路上行駛時可減少車架和車身的振動，而且有助于消除 轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象；減少了汽車的非簧載質(zhì)量 。在用獨立懸架時，對驅(qū)動橋而言 ，由于主減速器，差速器及其外殼都固定在車架上，成了簧載質(zhì)量；對轉(zhuǎn)向橋而言，它僅具有轉(zhuǎn)向主銷和轉(zhuǎn)向節(jié)，而中部的整體梁不再存在。在道路條件和車速相同時，非簧載質(zhì)量越小，則懸架所受到的沖擊載荷也越小。同時能給與車輪較大的上下運動的空間，因而可以將 懸架剛度設(shè)計 得較小，使車身振動頻率降低，以改善行駛平順性； 左、右車輪獨自運動互不影響，可減少車身的傾斜和振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力；獨立懸架可提供多種方案供設(shè)計人員選用，以滿足不同設(shè)計要求。這種懸架主要用于乘用車和部分質(zhì)量不大的商用車上。 評價時常從以下幾個方面進行： （ 1）側(cè)傾中心高度 汽車在側(cè)向力作用下，車身在通過左、右車輪中心的橫向垂 直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時，相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心，稱為側(cè)傾中心。側(cè)傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)向力臂及側(cè)傾力矩小些，車身的側(cè)傾角也會減小。 （ 2）車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對車身上、下跳動時，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數(shù)會發(fā)生變化。 （ 3）懸 架側(cè)傾角剛度 當汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時，在側(cè)向力作用下，車廂繞側(cè)傾軸線轉(zhuǎn)動，并將此轉(zhuǎn)動角稱之為車廂側(cè)傾角。 （ 4）橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。 懸架不同占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機的布置和從車上拆裝發(fā)動機的困難程度。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評價指標之一。我所設(shè)計的是前、后均采用獨立懸架。不過，獨立懸架存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點。 如圖 2— 1所示， 麥弗遜式 獨立懸架也稱滑柱連桿式懸架，它是由滑動立柱和橫擺臂組成。 滑柱擺臂式懸架將減振器作為引導(dǎo)車輪跳動的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。 內(nèi)側(cè)空間大，有利于發(fā)動機布置，并降低車子的重心。以上問題可通過調(diào)整桿系設(shè)計布置合理得到解決 。當車輪上下運動時，滑柱桶及轉(zhuǎn)向節(jié)總成沿減振器活塞運動軸線移動，同時，滑柱桶的下支點還隨橫擺臂擺動。為減摩擦通常是將螺旋彈簧中心線與滑柱中心線 圖 21 麥弗遜式獨立懸架 的布置不相重合。 但麥弗遜式懸架在使用中也有缺點，就是行駛在不平路面時，車輪容易自動轉(zhuǎn)向，故駕駛者必須用力保持方向盤的方向，當受到劇烈沖擊時，滑柱易造成彎曲，因而影響轉(zhuǎn)向性能， 減振器活塞桿受的側(cè)向力較大，從而摩擦力大。 輔助元件 橫向穩(wěn)定 桿 圖 為了降低汽車固有振動頻率以改善行駛平順性，現(xiàn)代轎車懸架垂直 剛度都較小，而使汽車的側(cè)傾角剛度值也很小，使汽車轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾嚴重，影響了汽車的行駛穩(wěn)定性。恰當?shù)倪x擇前、后懸架的側(cè)傾角剛度比值，也有助于使 圖 22橫向穩(wěn)定桿 汽 車獲得所需要的不足轉(zhuǎn)向特性。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 汽車轉(zhuǎn)彎 時 產(chǎn)生側(cè)傾力矩，使內(nèi)外側(cè)車輪的負荷發(fā)生轉(zhuǎn)移且影響車輪側(cè)偏角剛度和車輪側(cè)偏 角的變化。當前后懸架側(cè)傾角剛度值大于后懸架的側(cè)傾角剛度值時，前軸的負荷大于后軸車輪的負荷轉(zhuǎn)移，并使前輪側(cè)傾角大于后輪的側(cè)傾角，以保證汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性。 導(dǎo)向機構(gòu) 導(dǎo)向機構(gòu) 的作用是 傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動軌跡相對車身跳動， 它由 導(dǎo)向機構(gòu)由控制擺臂式桿件組成 。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第 3 章 技術(shù)參數(shù)確定與計算 自振頻率 對于普通級以下轎車滿載的情況 ,前懸架偏頻 (車身的固有頻率 )要求在~ ,后懸架偏頻要求在 ~ 。原則上轎車的級別越 高 ,懸架的偏頻越小。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 懸架動撓度 為了防止在不平路面上行駛時經(jīng)常沖擊緩沖塊，懸架還必須具備足夠的動撓度 df 。 cd ff )~(?因為： 0 4 4 2 7 7 21 ???????????? dd ff ；所以：mm901 ?df因此取： mm802 ?df 懸架彈性特性曲線 圖 31 懸架彈性特性曲線 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 4 章 彈性元 件的設(shè)計計算 前懸架彈簧 彈簧中徑、鋼絲直徑、及結(jié)構(gòu)形式 初定 彈簧中徑 mmDm 120? 鋼絲直徑 mmd 12? 結(jié)構(gòu)形式為兩端輾細 所選用的材料為 MnSi260 查《機械設(shè)計手冊》得 Mpa1585][ ?? 則 M P 815 ][][ ???? ?? 彈簧圈數(shù) 由前知 mfc ? 單側(cè)螺旋彈簧所受軸向載荷 P 為 NgmP 4 4 0 o s4 5 0c o s1 ?????? ?? 其中 1m — 前懸架單側(cè)簧載質(zhì)量（ kg450 ） ? — 前懸架減振器安裝角（ ?3 ） 螺旋彈簧在 P 下的變形 f 為 mff c o o s ??? ?? 螺旋彈簧的剛度 mNfPC s 2 5 4 5 71 7 ??? 由 iDGdfPC ms 34 8?? G 為切變模量， 得彈簧工作圈數(shù) i ]25457)1000120(8[)100012( 341034 ??????? sm CDGdi 取 ?i ， 又 彈簧總?cè)?shù) n 與有效圈數(shù) i 關(guān)系為 2??in 則彈簧總?cè)?shù) 8?n 簧完全并緊時的高度 彈簧總?cè)?shù) n 與有效圈數(shù) i 以及彈簧完全并緊時的高度 SH 間的關(guān)系如下： mmtndH s 916)18()1( ????????? 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 t 為節(jié)距，取 t=3mm 則 mmffH dcS 3 5 4901 7 391 ?????? 取彈簧總高度 mmH 400? 應(yīng)力校核 所選螺旋彈簧的剪應(yīng)力為： 239。 ??????????? CCCKK 為曲度系數(shù)，則 ： M P aM P adP C K ][][ 2239。 后懸架彈簧 彈簧中徑、鋼絲直徑、及結(jié)構(gòu)形式 初定 彈簧中徑 mmDm 120? 鋼絲直徑 mmd 12? 結(jié)構(gòu)形式為兩端輾細 所選用的材料為 MnSi260 查《機械設(shè)計手冊》得 Mpa1585][ ?? 則 M P 815 ][][ ???? ?? 彈簧圈數(shù) 由前知 mf ? 單側(cè)螺旋彈簧所受軸向載荷 P 為 NgmP 3 9 1 o s004c o s2 ?????? ?? 其中 2m — 后懸架單側(cè)簧載質(zhì)量（ kg400 ） ? — 后懸架減振器安裝角（ ?2 ） 螺旋彈簧在 P 下的變形 f 為 mff c o o s ??? ?? 螺旋彈簧的剛度 mNfPC s 2 6 6 5 ??? 由 iDGdfPC ms 34 8?? G 為切變模量， 得彈簧工作圈數(shù) i 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 4 . 9 5]26653)1000120(8[)100012( 341034 ??????? sm CDGdi 取 5?i ， 又 彈簧總?cè)?shù) n 與有效圈數(shù) i 關(guān)系為 2??in 則彈簧總?cè)?shù) 7?n 彈簧完全并緊時的高度 彈簧總?cè)?shù) n 與有效圈數(shù) i 以及彈簧完全并緊時的高度 SH 間的關(guān)系如下： mmtndH s 796)17()1( ????????? t 為節(jié)距，取 t=3mm。8 dPCK ?? ? C 為彈簧指數(shù)（旋繞比）， 10121 2 0 ??? dDC m )4104()1104()44()14(39。 ??????????? CCCKK 為曲度系數(shù)，則 ： M P aM P adP C K ][][ 2239。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 5 章 懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計要求 獨立懸架的導(dǎo)向機構(gòu)承擔著懸架中除垂向力之外的所有作用力和力矩， 并且決定了懸架跳動時車輪的運動軌跡和車輪定位角的變化。 麥弗遜獨立懸架示意圖 圖 51 麥弗遜式獨立懸架 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 1） 適用彈簧：螺旋彈簧 2） 主要使用車型：轎車前輪； 3） 車輪上下振動時前輪定位的變化： （ 1） 輪距、外傾角的變化比稍??； （ 2） 拉桿布置可在某種程度上進行調(diào)整。 導(dǎo)向機構(gòu)受力分析 3F — 作用到導(dǎo)向套上的力 1F — 前輪上的靜載荷 39。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。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。移動 G 點后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。這就是麥弗遜式獨立懸架中，主銷軸線、滑柱軸線和彈簧軸線不共線的主要原因。當擺臂軸的抗前傾俯角等于靜平 衡位置的主銷后傾角時，擺臂軸線正好與主銷軸線垂直，運動瞬心交于無窮遠處，主銷軸線在懸架跳動作平動。 當抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運動瞬心交于前輪后方時，在懸架壓縮行程，主銷后傾角有增大的趨勢。為了減少汽車制動時的縱傾，一般希望在懸架壓縮行程主銷后傾角有增加的趨勢。 導(dǎo)向機構(gòu)的布置參數(shù) 側(cè)傾 中心 麥弗遜式獨立懸架側(cè)傾中心的高度 wh 為 )t a nc o s2 svw rdkpbh ??? ??（ 式中 )s in ()( ??? ??? ck dkp ?? ?sin 注： 式中 vb 為輪距 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 53 麥弗遜式懸架側(cè)傾中心的確定 縱傾中心 麥弗遜式獨立懸架的縱傾中心，可由 E 點作減振器運動方向的垂直線。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 54 麥弗遜式獨立懸架的縱傾中心 抗制動縱傾性（抗制動前俯角） 抗制動縱傾性使得制動過程中汽車車頭的下沉量與車尾的抬高量減小。 圖 55 抗制動縱傾性 抗驅(qū)動縱傾性（抗驅(qū)動后仰角） 抗驅(qū)動縱傾性可減小后輪驅(qū)動汽車車尾的下沉量或前驅(qū)動汽車車頭的抬高量。對于獨立懸架而言，當縱傾中心位置高于驅(qū)動橋車輪中心時，這一性能方可實現(xiàn)。 的定義 如圖 56為橫臂軸的水平斜置角 39。? 、懸架斜置初始角 39。在麥弗遜懸架中，減振 器與彈性元件是串聯(lián)安裝。液力減振器的工作原理是