【正文】 車(chē)輪由一根整體式車(chē)架相連，車(chē)輪連同車(chē)橋一起通過(guò)彈性懸架懸掛在車(chē)架或車(chē)身的下面。非獨(dú)立式懸架的兩側(cè)車(chē)輪安裝于一根整體式車(chē)橋上，車(chē)橋通過(guò)懸掛與車(chē)架相連。而且由于非懸掛質(zhì)量較重，懸掛的緩沖性能較差，行駛時(shí)汽車(chē)振動(dòng)，沖擊較大。非獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)有： (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好； (2)工作可靠，使用壽命長(zhǎng)； (3)車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，輪距、前束不變，因而輪胎磨損?。? (4)轉(zhuǎn)向時(shí)，車(chē)身例傾后車(chē)輪的外傾角不變，傳遞側(cè)向力的能力不降低； (5)側(cè)傾中心位置較高，有利于減小轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)身的側(cè)傾角。用于轎車(chē)或載貨汽車(chē)的前懸架時(shí)，一般需要拾高發(fā)動(dòng)機(jī)或是將車(chē)橋(軸)做成中間下凹的形狀以利發(fā)動(dòng)機(jī)布置，這將增加制造成本；用于轎車(chē)后懸架時(shí)，會(huì)導(dǎo)致行李箱容積減小，備胎的布置也不方便； 2)用于驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，會(huì)使得非懸掛質(zhì)量較大，不利于汽車(chē)的行駛乎順性及輪胎的接地性能； 3)當(dāng)兩側(cè)車(chē)輪跳動(dòng)高度不一致時(shí)(例如左右車(chē)輪駛過(guò)的凸起高度不同)，整根車(chē)橋會(huì)傾斜，使左右車(chē)輪直接相互影響； 4)在不平路面直線行駛時(shí)，由于左右車(chē)輪跳動(dòng)不一致而導(dǎo)致的軸轉(zhuǎn)向會(huì)降低直線行駛的穩(wěn)定性；5)用于驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋的輸入轉(zhuǎn)矩會(huì)引起左右車(chē)輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移。單橫臂式獨(dú)立懸架：?jiǎn)螜M臂獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是當(dāng)懸架變形時(shí)，車(chē)輪平面將產(chǎn)生生傾斜而改變兩側(cè)車(chē)輪與路面接觸點(diǎn)間的距離－輪距，致使輪胎相對(duì)于地面?zhèn)认蚧?，破壞輪胎和地面的附著。但是，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、布置方便等原因，在車(chē)速不太高的重型越野車(chē)上也有采用的。雙橫臂式獨(dú)立懸架：雙橫臂式獨(dú)立懸架按上下橫臂是否等長(zhǎng)，又分為等長(zhǎng)雙橫臂式和不等長(zhǎng)雙橫臂式兩種懸架。兩擺臂等長(zhǎng)的懸架車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)車(chē)輪平面沒(méi)有傾斜，但輪距卻發(fā)生了較大的變化，這將增加車(chē)輪側(cè)身滑移的可能性，并且造成輪胎磨損嚴(yán)重，現(xiàn)已很少用。不大的輪距變化在輪胎較軟時(shí)可以由輪胎變形來(lái)適應(yīng)，目前轎車(chē)的輪胎可容許輪距的改變?cè)诿總€(gè)車(chē)輪上達(dá)到4～5mm而不致使車(chē)輪沿路面滑移。單縱臂式獨(dú)立懸架：轉(zhuǎn)向輪采用這種懸架時(shí)，車(chē)輪上下跳動(dòng)將使主銷(xiāo)后傾角產(chǎn)生很大變化。雙縱臂式獨(dú)立懸架：兩個(gè)縱臂長(zhǎng)度一般做成相等，形成平等四連桿機(jī)構(gòu)。但因其上下跳動(dòng)的范圍比麥弗遜式的小，因此較少用于SUV轎車(chē)；單斜臂式獨(dú)立懸架：此懸架兼有單橫臂和單縱臂式獨(dú)立懸架的特點(diǎn)，多用于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)后懸架上。多連桿能使車(chē)輪繞著與汽車(chē)縱軸線成一定角度的軸線內(nèi)擺動(dòng)，是橫臂式和縱臂式的折衷方案，適當(dāng)?shù)剡x擇擺臂軸線與汽車(chē)縱軸線所成的夾角，可不同程度地獲得橫臂式與縱臂式懸架的特點(diǎn)，能滿足不同的使用性能要求。麥弗遜式獨(dú)立懸架：滑柱擺臂式懸架將減振器作為引導(dǎo)車(chē)輪跳動(dòng)的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。正因?yàn)檫@種型式的懸架內(nèi)側(cè)空間大，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)布置，能夠降低車(chē)子的重心，因此許多轎車(chē)與多功能乘用車(chē)上采用了這種懸架。特點(diǎn)：側(cè)傾中心比較高、車(chē)輪定位參數(shù)和輪距變化很小、懸架側(cè)傾角剛度較大可不裝橫向穩(wěn)定器、橫向剛度大、占用空間小結(jié)構(gòu)緊湊。非獨(dú)立懸架按照結(jié)構(gòu)型式可分為鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架和二連桿式螺旋彈簧非 2－2鋼板彈簧非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架。如下圖2所示。它中部用U型螺栓將鋼板彈簧固定在車(chē)橋上。它由鋼板彈簧銷(xiāo)釘將鋼板彈簧前端卷耳部與鋼板彈簧前支架連接在一起，前端卷耳孔中為減少摩損裝有襯套。當(dāng)車(chē)架受到?jīng)_擊彈簧變形時(shí)兩卷耳之間的距離有變化的可能。2）空氣彈簧非獨(dú)立懸架汽車(chē)在行駛時(shí)由于載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化。因而對(duì)于不同類(lèi)型汽車(chē)提出不同的要求，礦山及大型客車(chē)要求其空車(chē)與滿載時(shí)的車(chē)身高度變化不大；對(duì)于轎車(chē)要求在好路上降低車(chē)身高度，提高車(chē)速行駛；在壞路上提高車(chē)身，可以增大通過(guò)能力?？諝鈴椈煞仟?dú)立懸架可以滿足要求。因?yàn)槁菪龔椈勺鳛閺椥栽?，只能承受垂直載荷，所以其懸架系統(tǒng)要加設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器。螺旋彈簧非獨(dú)立懸架多見(jiàn)于皮卡、越野車(chē)和一些廉價(jià)小轎車(chē)的后橋上。螺旋彈簧非獨(dú)立懸架系統(tǒng)具有良好操縱穩(wěn)定性，可減小輪胎磨損。二連桿式螺旋彈簧非獨(dú)立懸架在性能表現(xiàn)上兩連桿與麥弗遜懸架有許多相似之處，優(yōu)點(diǎn)在于重量輕、減震響應(yīng)速度快，故選擇二連桿式螺旋彈簧非獨(dú)立懸架做為后懸架。但因?yàn)閼壹艿膫?cè)傾角剛度cφ和垂直剛度的之間c的正比的關(guān)系，所以減小垂直剛度c的同時(shí)使側(cè)傾角剛度減小，并使側(cè)傾角增加，結(jié)果車(chē)廂中的成員會(huì)感到不舒服和降低了行車(chē)的安全感。有了橫向穩(wěn)定器，就可以做到在不增大懸架垂直剛度的前提下，增大懸架的側(cè)傾角剛度。前后軸車(chē)輪負(fù)荷的轉(zhuǎn)移大小，主要取決于前后懸架的側(cè)傾角剛度值。在汽車(chē)懸架上設(shè)計(jì)橫向穩(wěn)定器，能增大前懸架的側(cè)傾角剛度。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉的特點(diǎn)。彈性的穩(wěn)定桿所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力矩就妨礙了懸架彈簧的變形，因而減小了車(chē)身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。采用螺旋彈簧作彈性元件的懸架系統(tǒng)，具有無(wú)需潤(rùn)滑，不忌泥污，安置它所需的縱向空間不大，彈簧質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。第3章 技術(shù)參數(shù)確定與計(jì)算 自振頻率對(duì)于大多數(shù)汽車(chē)而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù)，因而可以近似地認(rèn)為ε＝1，即前、后橋上方車(chē)身部分的集中質(zhì)量的垂向振動(dòng)是相互獨(dú)立的，并用偏頻,表示各自的自由振動(dòng)頻率。一般對(duì)于采用鋼制彈簧的轎車(chē)，約為1～（60～80次/min）, ～(70～90次/min),非常接近人體步行時(shí)的自然頻率。為了減少汽車(chē)的角振動(dòng)，一般汽車(chē)前、后懸架偏頻之比約為。 懸架剛度懸架剛度的計(jì)算公式由，則W——懸架的角速度，W=2πfK——懸架的角剛度M——簧上質(zhì)量即K=W2m所以前懸架的剛度后懸架的剛度 懸架靜撓度懸架靜撓度是指汽車(chē)滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度K之比，即＝/K。對(duì)于剛度為常數(shù)的懸架，靜撓度f(wàn)c完全由所選擇的自振頻率所決定：前懸架的靜撓度為。轎車(chē)的靜撓度取值范圍如下：100～300mm，所以我的選擇滿足條件。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。前懸架動(dòng)撓度后懸架動(dòng)撓度圖為了得到良好的平順性，應(yīng)當(dāng)采用較軟的懸架以降低偏頻，但軟的懸架在一定載荷下其變31懸架撓度 形也大，對(duì)于一般轎車(chē)而言，懸架總的工作行程即靜撓度與動(dòng)撓度之和應(yīng)當(dāng)不小于160mm。螺旋彈簧在懸架布置中可以在彈簧內(nèi)部安裝減振器、行程限位塊或?qū)蛑菇Y(jié)構(gòu)緊湊。末端厚度為鋼絲直徑的1/3左右，繞后末端幾乎貼近相鄰的一圈彈簧。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約材料，占用垂直空間小，特別是由于兩端都平整，安裝時(shí)可以隨意的傳動(dòng)，因而設(shè)計(jì)時(shí)可以取圈數(shù)任意值，不必限于整數(shù)。 螺旋彈簧的參數(shù)計(jì)算懸架剛度與彈簧剛度的關(guān)系為可得出彈簧剛度前懸架彈簧剛度后懸架彈簧剛度螺旋受力根據(jù)螺旋受力＝4780N確定合金彈簧鋼絲材料的許用剪切應(yīng)力[τ]=700N/mm螺旋彈簧的強(qiáng)度條件表達(dá)式為τ＝式中K－曲度系數(shù)，按下式計(jì)算，其中彈性指數(shù)C＝7彈簧絲直徑d的設(shè)計(jì)計(jì)算式為取螺旋彈簧中徑螺旋彈簧外徑螺旋彈簧內(nèi)徑節(jié)距螺旋升角自由高度＝PZ+＝307+13＝230mm 彈簧圈數(shù)兩圈間隙δ=P－d=30－13＝17mm考慮到螺旋彈簧的工作圈數(shù)Z對(duì)于壓縮后的螺旋彈簧高度及下擺臂與車(chē)身的相對(duì)位置有很大影響，故Z取7?？?cè)?shù)＝Z+2＝9第5章 減振器設(shè)計(jì) 減振器概述懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動(dòng)，為改善汽車(chē)行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減振器，為衰減振動(dòng)，汽車(chē)懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器，液力減振器的工作原理是，當(dāng)車(chē)架和車(chē)橋作往復(fù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而活塞在鋼筒內(nèi)作往復(fù)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器殼底內(nèi)的油液便反復(fù)的通過(guò)一些窄小的空隙流入另一內(nèi)腔。減振器的阻尼力的大小隨車(chē)架和車(chē)橋相對(duì)速度的增減而增減，并且與油液的黏度有關(guān)。減振器的阻尼力越大，振動(dòng)消除的越快，但卻使串聯(lián)的彈性元件的作用發(fā)揮的作用不能充分的發(fā)揮，同時(shí)，過(guò)大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車(chē)架的損壞。這時(shí)，彈性元件起主要作用。 (3) 當(dāng)車(chē)橋與車(chē)橋間的相對(duì)速度過(guò)大時(shí)，要求減振器能自動(dòng)加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過(guò)大的沖擊載荷。雖然搖臂式能夠在較大的工作壓力下（10～20MP）工作，但由于它的工作特性受活塞的磨損和工作溫度變化影響大，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。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。雙向作用減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力、噪聲低、總長(zhǎng)度短等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車(chē)上得到越來(lái)越多的應(yīng)用。減振器的性能通常用阻力速度特性圖表示。該圖具有如下的特點(diǎn)：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；各段特性的指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指當(dāng)卸荷閥開(kāi)啟前的阻尼系數(shù)而言。圖51減振器特性（a）阻力——位移特性 （b）阻力——速度特性汽車(chē)懸架有阻尼后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減的振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)φ來(lái)表示評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。φ值小則反之。兩者之間的保持φy=（～）φs的關(guān)系。對(duì)于無(wú)內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取φ=～；對(duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，φs＞；為了避免懸架碰撞車(chē)架，取φy=。則前懸架減振器的阻尼系數(shù)為：則后懸架減振器的阻尼系數(shù)為：伸張行程時(shí)前懸架減振器的阻尼系數(shù)為：伸張行程時(shí)后懸架減振器的阻尼系數(shù)為： 最大卸荷力為減小傳到車(chē)身上的沖擊，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開(kāi)卸荷閥。Vx=Aωacosα/n式中，A為車(chē)身振幅，取177。懸架在伸張行程時(shí)，最大卸荷力最大，為。λ為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器取λ=～，取λ=。前貯油筒直徑Dc前==*40=56mm=*40=56mm前后的貯油筒的材料為20鋼第6章 橫向穩(wěn)定器設(shè)計(jì)現(xiàn)代轎車(chē)懸架很軟，即固有頻率很低，為提高懸架的側(cè)傾角剛度，減小橫向傾斜，常在懸架中添設(shè)橫向穩(wěn)定桿，保證良好操縱穩(wěn)定性。當(dāng)車(chē)身只作垂直移動(dòng)而兩側(cè)懸架變形相等時(shí)，橫向穩(wěn)定桿在支座的套筒內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，橫向穩(wěn)定桿不起作用。彈性穩(wěn)定桿所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)內(nèi)力矩妨礙了懸架彈簧的變形，因而減小了車(chē)身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。為了緩沖隔振和降低噪聲，橫向穩(wěn)定桿與車(chē)輪及車(chē)架的連接處均有橡膠支承。平順性是指汽車(chē)在行駛過(guò)程中保持乘員所處的振動(dòng)環(huán)境具有一定舒適性的性能，對(duì)于載貨汽車(chē)還包括保持貨物完好的性能。傳統(tǒng)的分析方法是對(duì)車(chē)輛進(jìn)行抽象簡(jiǎn)化，建立其振動(dòng)微分方程，通過(guò)在頻域范圍求解預(yù)估其平順性，分析結(jié)論都以曲線和數(shù)據(jù)來(lái)表示，缺乏直觀性和交互性。即通過(guò)在計(jì)算機(jī)上“再現(xiàn)”、“體驗(yàn)”試驗(yàn)過(guò)程，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行車(chē)輛的平順性試驗(yàn)，為減少開(kāi)發(fā)過(guò)程中試驗(yàn)和制造費(fèi)用提供求解方案。圍繞車(chē)輛平順性的虛擬試驗(yàn)技術(shù)，本文在設(shè)計(jì)與建立桌面式車(chē)輛平順性虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)、建立平順性動(dòng)力學(xué)分析模型，虛擬場(chǎng)景中車(chē)輛平順性試驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的再現(xiàn)等方面進(jìn)行了探索性的工作。系統(tǒng)的“輸入”主要是汽車(chē)以一定車(chē)速駛過(guò)隨機(jī)的路面不平度而引起，因此產(chǎn)生的振動(dòng)也是隨機(jī)的。系統(tǒng)的“輸入”經(jīng)過(guò)由輪胎、懸架、座墊等彈性阻尼元件和懸掛質(zhì)量、非懸架質(zhì)量構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)，傳遞到懸掛質(zhì)量或人體，這兩部分的加速度就是“輸出”的振動(dòng)物理量。目前，人們?cè)谄巾樞匝芯糠揭幻娣e累了大量的研究方法。一、試驗(yàn)研究方法:新設(shè)計(jì)或改進(jìn)的汽車(chē)，在試制出來(lái)以后要對(duì)它進(jìn)行平順性試驗(yàn)，以便對(duì)這些車(chē)輛的平順性進(jìn)行評(píng)定。所以對(duì)汽車(chē)平順性進(jìn)行試驗(yàn)研究是必須的。汽車(chē)試驗(yàn)按試驗(yàn)方法可分為三類(lèi): 。傳統(tǒng)的理論研究方法就是力求建立能完全反映客觀實(shí)際的振動(dòng)模型，用精確的算法求出與實(shí)際一致的響應(yīng)。近年來(lái)，人們?cè)谄巾樞匝芯可咸岢隽烁鞣N各樣的簡(jiǎn)化模型和求解方法。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(guò)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。然后采用不同的算法進(jìn)行微分方程求解。對(duì)整車(chē)的振動(dòng)模型進(jìn)行的某種程度的簡(jiǎn)化，既保證了分析的準(zhǔn)確性，又給計(jì)算和分析帶來(lái)了很大的方便。(如圖41)車(chē)輪與車(chē)身垂直位移坐標(biāo)為、坐標(biāo)原點(diǎn)選在各自的平衡位置，其運(yùn)動(dòng)方程為： （81） （82）式中，為簧載質(zhì)量，=1034kg；為非簧載質(zhì)量，=55kg；為左右兩側(cè)懸架的合成剛度，；為左右兩側(cè)懸架的合成當(dāng)量阻尼系數(shù)，；為左右兩側(cè)懸架的合成輪胎剛度； 為簧載質(zhì)量的垂直位移；為簧載質(zhì)量的垂直位移；為路面不平度賦值函數(shù)，即路面不平度對(duì)汽車(chē)的實(shí)際激勵(lì)。若不動(dòng)（），則由式（83）得： （85）這相當(dāng)于只有車(chē)身質(zhì)量單自由度無(wú)阻尼自由振動(dòng)。在無(wú)阻尼自由振動(dòng)時(shí)，設(shè)兩個(gè)質(zhì)量以相同的圓頻率和相角作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。 考慮寬帶隨機(jī)振動(dòng)是不同頻帶的振動(dòng)對(duì)人體感覺(jué)的干擾作用，將對(duì)人體最敏感頻率范圍以外的其它頻帶的振動(dòng)加速度有效值進(jìn)行頻率加權(quán)，等效折算為最敏感頻率范圍的振動(dòng)加速度有效值，并作出車(chē)身加速度的幅頻特性曲線圖。路面越惡劣，行駛速度越高，車(chē)體加速度均方根值越大。路面的激勵(lì)頻率由路面譜的頻率分量和車(chē)速?zèng)Q定，因此對(duì)應(yīng)一定的路面必有某一引起車(chē)體共振的車(chē)速，行駛時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離共振車(chē)速。7－2 幅頻特性曲線第8章 結(jié)論本次設(shè)計(jì)是以實(shí)車(chē)為研究對(duì)象，對(duì)SUV轎車(chē)的懸架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和平順性分析。經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算和參數(shù)的確定，繪制出前、后懸架的裝配圖和部分零件圖。用MATLAB軟件進(jìn)行時(shí)域響應(yīng)計(jì)算，求出了線性系統(tǒng)振動(dòng)各自由度處的時(shí)域加速度響應(yīng)，分析了座椅、地板、車(chē)軸的垂直振動(dòng)；利用頻率加權(quán)法即：總加權(quán)加速度有效值評(píng)價(jià)法對(duì)平順性進(jìn)行分析，并計(jì)算出加權(quán)加速度均方根=評(píng)價(jià)結(jié)果為在人的主觀感覺(jué)上沒(méi)有不舒適的感覺(jué)。參考文獻(xiàn)[1]劉惟信. ：[2]：[3]（下）.北京：，10[4]：，5