【正文】 .. 24 第 7 章 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計 .................................. 25 第 8 章 平順性分析 ...................................... 27 平順性概念 ............................................................................................... 27 汽車的等效振動分析 ............................................................................... 27 車身 加速度的幅頻特性 ........................................................................... 29 相對動載的幅頻特性 ............................................................................... 31 懸架動撓度的幅頻特性 ........................................................................... 32 影響平順性的因素 ................................................................................... 34 結(jié)構(gòu)參數(shù)對平順性的影響 ............................................................ 34 使用因素對平順性的影響 ............................................................ 35 結(jié) 論 ................................................... 36 參考文獻 ................................................ 37 致 謝 ................................................... 38 附錄 1 ................................................. 39 1 第 1章 緒 論 懸架簡介 懸架是汽車的重要組成部件，它把車 架（或車身）與車軸（或輪胎）彈性的連接起來。 汽車懸架包括彈性元件，減振器和傳力裝置等三部分，這三部分分別起緩 沖，減振和力的傳遞作用。減振器多指液力減振器，作用是 加速衰減車身的振動。 按結(jié)構(gòu)特點分，懸架主要分為兩大類，獨立懸架和非獨立懸架。 非獨立懸架的車輪裝在一根整體車軸的兩端，當一邊車輪跳動時，影響另一側(cè)車輪也作相應(yīng)的跳動，使整個車身振動或傾斜，汽車的平穩(wěn)性和舒適性較差，但由于構(gòu)造較簡單，承載力大，目前仍有部分轎車的后懸架采用這種型式。但這種懸架構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小。 2 ： 1）通過合理選擇懸架固有頻率 保證具有 良好 的行駛平順性； 2）根據(jù)紅旗高級轎車的對舒適性要求很高，通過選擇減振器 阻尼比 等參數(shù)使其 具有合適的衰減振動的能力； 3）通過導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計保證紅旗轎車在高速行駛時 具有良好的操縱穩(wěn)定性 4）選擇多連桿懸架要保證 結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間尺寸要??； 5）通過強度計算能可靠地傳遞車身與車輪之間各種力和力矩 ，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。 3 第 2章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇 獨立懸架 ： 是兩側(cè)車輪分別獨立地與車架（或車身）彈性地連接，當一側(cè)車輪受沖擊，其運動不 直接影響到另 一側(cè)車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷開式的 。 獨立懸架的優(yōu)點是：簧下質(zhì)量??；懸架占用的空間??；彈性元件只承受垂直力，所以可以用剛度小的彈簧，使車身振動頻率降低，改善了汽車行駛平順性；由于采用斷開式車軸，所以能降低發(fā)動機的位置高度，使整車的質(zhì)心高度下降，改善了汽車的行駛穩(wěn)定性；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。按目前采用較多的有以下三種形式：雙橫臂式，滑柱連桿式，斜置單臂式。 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 4 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。參考相關(guān)資料，本設(shè)計的前、后懸架均采用獨立懸架。 5 橫向穩(wěn)定器 近代汽車的懸架一般都很軟 ，而且 螺旋彈簧作為彈性元件只能承受垂直載荷，在高速行駛中轉(zhuǎn)向時，車身會產(chǎn)生很大的橫向傾斜和橫向角振動。當左右車輪有垂向的相對位移時，穩(wěn)定桿受扭，發(fā)揮作用。 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 。 6 第 3章 技術(shù)參 數(shù)確定與計算 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。 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 。 前、后懸架自振頻率的不同，決定了他們撓度數(shù)值不同。 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。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)。 2112 ??????? nmKK spsu 前懸架彈簧剛度 spK 的計算： 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，選定從懸架支撐點到螺旋彈簧中心之間的距離 m=320mm，從懸架支撐點到輪胎中心之間的距離 n=470mm。因此，后懸架每個彈簧的剛度為 ： mNnmKK susp /49035026019922222 ???????????????? 12 前懸架的側(cè)傾角剛度為： mNnBmKK sp / 2211 ??????? ???????????? 后懸架的側(cè)傾角剛度為： mNnBmKK sp / 2222 ??????? ???????????? 由 21 ??? KCK b ?? 則 mNKKC b / 12 ?????? ??? ?????? ?????? )(4)(23 222331 cblbaLalEIPf 式中 E－－－材料的彈性模量， M P aE ?? I－－－穩(wěn)定桿的截面慣性矩， 44 ,64 mmdI ?? d－－－穩(wěn)定桿的直徑， mm P－－－端點作用力， N f－－－端點位移， mm mmcblbaLalELCd b)()(2 )(4)(231284 22331124 2223312??????? ????????????????? ?????????? ? ? MP aMP ad KPL 33 39。K 曲度系數(shù)， 1439。2 ???? ????? ???? 獨立懸架示意圖 圖 51 雙橫臂 式獨立懸架 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??； 14 （ 2） 拉桿布置可在某種程度上進行調(diào)整。 雙橫臂 式獨立懸架的擺臂軸線與主銷后傾角的匹配影響到汽車的側(cè)傾穩(wěn)定性。因此，主銷后傾角保持不變。當抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運動瞬心交于前輪前方時，在懸架壓縮行程，主銷后傾角有減小的趨勢。因此，在設(shè)計 雙橫臂 式獨立懸架時，應(yīng)選擇參數(shù)抗前傾俯角能使運動瞬心交于前輪后方。 5. 縱傾中心 雙橫臂 式獨立懸架的縱傾中心，可由 用作圖法得出，作兩橫臂轉(zhuǎn)動軸 C 和 D的延長線，兩線 的交點 O 即為縱傾中心，如圖 55 所示。只有當前、后懸架的縱傾中 心位于兩根車橋（軸）之間時，這一性能方可實現(xiàn)，如圖56 所示。與 17 抗制動縱傾性不同的是，只有當汽車為單橋驅(qū)動時，該性能才起作用。 5. 懸架橫臂的定位角 圖 57 ’‘ 、 ???39。? 、懸架抗前俯角 39。? 的定義 18 第 6章 減振器設(shè)計 為加速車架與車身的振動的衰減，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。 汽車懸架系統(tǒng)中廣泛的采用液力減振器。此時孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對振動的阻力，使車身和車架的振動能量轉(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。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各種金屬和非金屬零件不起腐蝕作用等性能。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對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）當車橋與車架的相對速度較大時，減振器能自動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。雖然搖臂式減振器能在比較大的工作壓力 )20~10( MPa 條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度變化的影響大而遭淘汰。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。 減振器按作用方 式不同，可分為單向作用減振器和雙向作用減振器。 雙 向作用 筒式減振器具有工作性能穩(wěn)定、干燥摩擦阻力小、噪音低總長度短等優(yōu)點在高級轎車上廣泛應(yīng)用。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)。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。 ? 的表達式為 ]2[ CM?? ? 式中 ? 阻尼系數(shù) 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