【正文】 身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。懸架是汽車幾大系統(tǒng)當(dāng)中主要總成之一，懸架的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車的使用性能的好壞。為了滿足汽車具有良好的行使平順性，要求由簧上質(zhì)量與彈性元件組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)適應(yīng)于合適的頻段，并盡可能的低。在簧上質(zhì)量變化的情況下，車身的高度變化要小，因此，要用非線性彈性特性的懸架。利用減振器的阻尼作用，使汽車的振動(dòng)幅度連續(xù)減小，直至振動(dòng)停止。獨(dú)立懸架導(dǎo)向桿系數(shù)鉸接處多用橡膠的襯套，能隔絕車輪來自不平路面上的沖擊向車身的傳遞。平順性是現(xiàn)代高速、高效率汽車的一個(gè)主要性能,汽車平順性直接影響到人和車輛。因此懸架設(shè)計(jì)關(guān)系到汽車使用性能的優(yōu)劣，具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用意義。根據(jù)懸架的結(jié)構(gòu)形式分為兩類：獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架。在不平道路上行駛時(shí)可減少車架和車身的振動(dòng)，而且有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象。在道路條件和車速相同時(shí)，非簧載質(zhì)量越小，則懸架所受到的沖擊載荷也越小。(3) 獨(dú)立懸架剛度設(shè)計(jì)得較小，使車身振動(dòng)頻率降低，以改善行駛平順性。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求是前后懸架均采用獨(dú)立懸架，因?yàn)楠?dú)立懸架具有如下優(yōu)點(diǎn)：簧下質(zhì)量??；懸架占用的空間?。粡椥栽怀惺艽怪绷?，所以可以用剛度小的彈簧，使車身振動(dòng)頻率降低，改善汽車的平順性；由于有可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的位置高度，使整車的質(zhì)心高度下降，有改善汽車行使穩(wěn)定性；左右車輪各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，互不影響，可減小車身的傾斜和振動(dòng)，同時(shí)在起伏的路面上能獲得良好的地面附著力。轎車的獨(dú)立懸架形式有麥克弗遜式懸架、燭式獨(dú)立懸架、雙橫臂獨(dú)立懸架等。不等長雙橫臂式獨(dú)立懸架能保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定性，已為高級(jí)轎車的前懸架所廣泛采用。五連桿式獨(dú)立懸架具有卓越的操縱性和更高的響應(yīng)性，具有非凡的行駛平穩(wěn)性。后懸架與乘客廂隔離，從而提供寧靜和平順的駕乘體驗(yàn)。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)前懸架采用不等長雙橫臂式獨(dú)立懸架，后懸架采用五連桿式獨(dú)立懸架。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)果車廂中的成員會(huì)感到不舒服和降低了行車的安全感。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。通過硫化將橡膠與鋼板連為一體，再焊接在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定在車身上，起到限制懸架最大行程的作用。它兼由輔助彈性元件的作用。這種材料起泡時(shí)形成了致密的耐磨外層，它保護(hù)內(nèi)部的發(fā)泡不受損失。所以在設(shè)計(jì)中，我選擇了多孔聚氨脂制成的緩沖塊。人體所習(xí)慣的垂直振動(dòng)頻率是步行時(shí)身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率，約為1～ Hz。設(shè)計(jì)的主要目的之一是確保汽車有良好的行駛平順性。根據(jù)力學(xué)分析，如果將汽車看成一個(gè)在彈性懸架上作單自由度振動(dòng)的質(zhì)量，則懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率（固有頻率）為式中：g—重力加速度； f—懸架垂直變形（撓度）； M—懸架簧載質(zhì)量；K（＝Mg/f）—懸架剛度（不一定等于彈性元件的剛度）指使車輪中心相對(duì)于車架和車身向上移動(dòng)的距離（即使懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形）所需加于懸架上的垂直載荷。2)當(dāng)懸架剛度一定時(shí),簧載質(zhì)量越大,則懸架垂直變形越大,而自然振動(dòng)頻率越低。懸架的靜撓度fc是汽車滿載靜止時(shí)懸架的載荷Fw與此時(shí)的懸架的剛度之比，即fc=Fw/c。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量參數(shù)分配系數(shù)ε近視等于1，于是汽車前后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。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。理論分析證明：若汽車以較高的車速駛過單個(gè)路障，n1/n2＜1時(shí)的車身縱向角振動(dòng)要比n1/n2＞1時(shí)小，故取值為： fc1=g/(2πnl)2=(2π*)2=205mm fc2=g/(2πn2)2=(2π*)2=173mm轎車的靜撓度取值范圍如下：fc=100～300mm，所以我的選擇滿足條件。要求懸架有足夠大的撓度，以防止在壞路面上行使時(shí)經(jīng)常碰到緩沖塊。設(shè)懸架的剛度為C，則C=DF/df 當(dāng)懸架所受的垂直方向上的載荷為F時(shí)，其自振頻率為n：n = 1/（2π）[(g*Df)/Fdf]1/2理想的彈性特性是基于如下的假設(shè)的：在任何載荷下，懸架的自振頻率為常數(shù)，即（1/F）*（dF/df）=常數(shù)。這種理想狀態(tài)在實(shí)際中是很難實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通過適當(dāng)?shù)膹椥缘膹椥栽肀平匦?，力求減小自振頻率隨懸架變化的幅度。此時(shí)懸架自振頻率全都是1/（2π）* (g/fc)1/2。圖 31懸架自振頻率第四章 彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算螺旋彈簧廣泛地應(yīng)用于獨(dú)立懸架，特別是前輪獨(dú)立懸架中。螺旋彈簧與鋼板彈簧相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 無需潤滑，不忌泥污；2) 安置它所需的縱向空間不大；3) 彈簧本身質(zhì)量小。此外，螺旋彈簧只能承受垂直載荷，故必須裝設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以傳遞垂直力以外的各種力和力矩。前懸架單個(gè)彈簧剛度： 即根據(jù)強(qiáng)度公式計(jì)算鋼絲直徑d：式中 c—彈簧指數(shù)（旋繞比），c=Dm/d ，c取7； —曲度系數(shù)，為考慮簧圈曲率對(duì)強(qiáng)度影響的系數(shù)， —前懸架的最大工作載荷 查表得許用應(yīng)力[材料：碳素彈簧鋼絲]彈簧中徑Dm： 取 彈簧圈數(shù)彈簧的工作圈數(shù)： 彈簧總?cè)?shù)： （多連桿獨(dú)立懸架）、鋼絲直徑、及結(jié)構(gòu)形式在本次設(shè)計(jì)中后懸架彈性元件選擇螺旋彈簧。因此在設(shè)計(jì)獨(dú)立懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)使其滿足以下要求：(1) 當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和側(cè)傾軸線；(2) 形成恰當(dāng)?shù)目v傾中心；(3) 各鉸接點(diǎn)處受力盡量小，減小橡膠元件的彈性變形，以保證導(dǎo)向精確；(4) 保證車輪定位參數(shù)及其隨車輪跳動(dòng)的變化能滿足要求；(5) 具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命。 .圖5－3 上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案 側(cè)傾中心雙橫臂式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由如圖55所示方式得出。將P點(diǎn)與車輪接地點(diǎn)N連接，即可在汽車軸線上獲得側(cè)傾中心W。作出與其平行的通過N點(diǎn)的平行線，同樣可獲得側(cè)傾中心W。側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行些。然而，前懸架的側(cè)傾中心的高度受到允許輪距變化限制幾乎不可能超過150mm。因而，獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心高度為：前后懸架0～150mm。當(dāng)后懸架用獨(dú)立懸架時(shí)，其側(cè)傾中心的高度要大一些。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛的采用液力減振器。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成為熱能被油液和減振器殼所吸引，然后散到大氣中。要求油液的黏度受溫度的變化的影響近可能的小，且具有抗氧化性，抗汽化以及對(duì)各種金屬和非金屬零件不起腐蝕的作用等性能。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對(duì)減振器提出了如下的要求：，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。，減振器能自動(dòng)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。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。與雙筒式減振器相比，單筒充氣式減振器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 工作缸筒直接暴露在空氣中，冷卻效果好；(2) 在缸筒外徑相同的前提下，可采用大直徑活塞，活塞面積可增大將近一倍，從而降低工作油壓；(3) 在充氣壓力作用下，油液不會(huì)乳化，保證了小振幅高頻振動(dòng)時(shí)的減振效果；(4) 由于浮動(dòng)活塞將油、氣隔開，因而減振器的布置與安裝方向可以不受限制。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)卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)而言。圖61減振器特性（a）阻力——位移特性 （b）阻力——速度特性汽車懸架有阻尼后，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架，取φy=。因懸架系統(tǒng)固有頻率，所以理論上。例如，減振器如下（圖62）所示，安裝時(shí)，其阻尼系數(shù)δ為： 前懸架的單個(gè)減振器阻尼系數(shù)：后懸架的單個(gè)減振器阻尼系數(shù)： 圖62減振器安裝位置在下擺臂長度n不變的條件下，改變減振器下橫擺臂上的固定點(diǎn)位置或者減振器軸線與鉛直線之間的夾角α，會(huì)影響減振器阻尼系數(shù)的變化。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度Vx。40mm； W——為懸架系統(tǒng)的固有頻率；Vx為卸荷速度，～。前懸架的單個(gè)減振器伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)：后懸架的單個(gè)減振器伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)：前懸架單個(gè)減振器的最大卸荷力：后懸架單個(gè)減振器的最大卸荷力：根據(jù)伸張行程時(shí)的最大卸荷力和缸內(nèi)最大壓力強(qiáng)度來計(jì)算工作缸的直徑：式中：[p]—工作缸內(nèi)最大允許壓力，取3～4Mpa； λ—為連桿直徑與缸筒直徑之比，～本次設(shè)計(jì) [p]＝3Mpa λ＝前懸架減振器工作缸直徑：后懸架減振器工作缸直徑：貯油筒直徑Dc=（～）D，壁厚取2mm。為此，現(xiàn)代汽車大多都裝有橫向穩(wěn)定桿來加大懸架的側(cè)傾角剛度以改善汽車的行駛穩(wěn)定性。橫向穩(wěn)定桿帶來的好處除了可增加懸架的側(cè)傾角剛度，從而減小汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角外，恰當(dāng)?shù)剡x擇前、后懸架的側(cè)傾角剛度比值，也有助于使汽車獲得所需要的不足轉(zhuǎn)向特性。若只在后懸架中安裝，則會(huì)使汽車趨于過多轉(zhuǎn)向。在有些懸架中，橫向穩(wěn)定桿還兼起部分導(dǎo)向桿系的作用，其余情況下則在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意避免與懸架的導(dǎo)向桿系發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。前懸架的側(cè)傾角剛度為：后懸架的側(cè)傾角剛度為：由當(dāng)角剛度給定時(shí)，可求得所需要的穩(wěn)定桿直徑d：式中：E—材料的彈性模量，E=105MPa；L—橫向穩(wěn)定桿兩端點(diǎn)間的距離；所以本次設(shè)計(jì)橫向穩(wěn)定桿d＝30mm。它是指汽車在行駛過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)于載貨汽車還包括保持貨物完好的性能。要進(jìn)行汽車懸架的平順性分析與優(yōu)化，就必須建立汽車的平順性模型并進(jìn)行頻響特性求解。因此自由度數(shù)目應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，本設(shè)計(jì)選取比較典型的模型——二自由度進(jìn)行分析MATLAB是一套功能非常強(qiáng)大的商業(yè)數(shù)學(xué)