【正文】 系統(tǒng)的平順性性進行了編程分析，論證了該系統(tǒng)設(shè)計方案的合理正確性，能夠滿足工程實際的需要。此外對于汽車生產(chǎn)企業(yè)懸架設(shè)計，具有一定的參考價值。 dependent suspension。 ride fort。 對于這些因素 ,起著主要作用有發(fā)動機特性 、輪胎特性 、 制動特性 、 車身剛度 、 空氣動力學(xué)特性 和 懸架特性等。其次 ,為了把車輪和路面間產(chǎn)生的驅(qū)動力 、 制動力 、 橫向力等的前后、左右載荷有效地傳遞給車體 ,用最佳的狀態(tài)使輪胎與路面接地 ,達到理想的汽車運動狀態(tài)。其作用為： 懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng) (車架或承載式車身 )之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠其變形來吸收能量，達到緩沖的目的。為了迅速衰減不必要的振動，懸架中還必須包 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 2 括阻尼元件，即減振器。導(dǎo)向機構(gòu)決定了車輪跳動時的運動軌跡和車輪定位參數(shù)的變 化，以及汽車前后側(cè)傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。 盡管一百多年來汽車懸架從結(jié)構(gòu)型式到作用原理一直在不斷地演進，但從結(jié)構(gòu)功能而言，它都是由彈性元件、減 振裝置和導(dǎo)向機構(gòu)三部分組成。 懸架是汽車幾大系統(tǒng)當中主要總成之一，懸架的設(shè)計是否合理直接關(guān)系到汽車的使用性能的好壞，并且 汽車懸架和懸掛質(zhì)量、非懸掛質(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，并進一步影響 到汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟性和運營經(jīng)濟性。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。 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，使汽車的振動幅度連續(xù)減小，直至振動停止。獨立懸架導(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。懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車駕（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。 課題研究的目的及意義 懸架是汽車幾大系統(tǒng)中主要總成之一，懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)（車架或承載式車身）之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。懸架結(jié)構(gòu)是否合理直接影響到車輛行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性和運行安全性。此課題研究也必將為提高我國汽車工業(yè)產(chǎn)品自主開發(fā)能力做出貢獻。 2）懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計 3）穩(wěn)定桿計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計 2彈性元 件設(shè)計 螺旋彈簧的計算 3減振器的設(shè)計 阻尼系數(shù)確定及缸徑確定 4平順性分析 建立 2自由度模型，應(yīng)用 MATLAB 進行平順性分析 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（ Individual wheel suspension）是車輪通過各自獨立的懸架與車架（或車身）相連。各項指標都優(yōu)于非獨立式懸掛，但該懸掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而 且還會使驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向系變得復(fù)雜起來。 2－ 1獨立懸架 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 5 、客車及載人車輛。 、軍用車輛和礦山車輛。 根據(jù)導(dǎo)向機構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)特點，獨立懸架可分為：雙橫臂，單橫臂，縱臂式，單斜臂，多桿式及滑柱（桿）連桿（擺臂）式等等。 1）雙橫臂式（雙叉式）獨立懸架 雙橫臂式獨立懸架。這種獨立懸架被廣泛應(yīng)用在轎車前輪上。 V形臂的上下 2 個 V形擺臂以一定的距離，分別安裝在車輪上，另一端安裝在車架上。當汽車車輪上下運動時，上臂比下臂運動弧度小。這種結(jié)構(gòu)有利于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定性。之所以叫減震器支柱是因為它除了減震還有支撐整個車身的作用，他的結(jié)構(gòu)很緊湊，把減震器和減震彈簧集成在一起，組成一個可以上下運動的滑柱；下托臂通常是A 字型的設(shè)計，用于給車輪提供部分橫向支撐力，以及承受全部的 前后方向應(yīng)力。所以麥弗遜的一個最大的設(shè)計特點就是結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單能帶來兩個直接好處那就是：懸掛重量輕和占用空間小。占用空間小 ， 發(fā)動機倉 可以 布置下更大的發(fā)動機，而且發(fā)動機 能夠隨意放置 。 3）斜置單臂式獨立懸架 這種懸架是單橫臂和單縱臂獨立懸架的折衷方案。這種懸架適于做后懸架。因而一些轎車上為減輕車重和簡化結(jié)構(gòu)采用多桿式懸架。上桿的兩端都裝有橡膠隔振套。下連桿與普 通的下擺臂相同，下連桿的內(nèi)端通過橡膠隔振套與前橫梁相連接。多桿紗前懸架系統(tǒng)的主銷軸線從下球鉸延伸到上面的軸承，它與上連桿和第三連桿無關(guān)。這種懸架減振器和螺旋彈簧不象麥弗遜懸架那樣沿轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動。 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。 派力奧、西耶那轎車前懸采用的是 MC pherson 麥弗遜式（滑柱連桿式）獨立懸架。它的優(yōu)點是具有良好的操縱穩(wěn)定性，車輛側(cè)傾幅度較小，且后輪尋跡性相當好。非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架或車身的下面。 非獨立式懸架的兩側(cè)車輪安裝于一根整體式車橋上，車橋通過懸掛與車架相連。而且由于非懸掛質(zhì)量較重，懸掛的緩 沖性能較差，行駛時汽車振動，沖擊較大。 非獨立懸架的優(yōu)點有： (1)結(jié)構(gòu)簡單，制造、維護方便，經(jīng)濟性好； 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 7 (2)工作可靠，使用壽命長； (3)車輪跳動時，輪距、前束不變，因而輪胎磨損?。? (4)轉(zhuǎn)向時，車身例傾后車輪的外傾角不變，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)向時車身的側(cè)傾角。用于轎車或載貨汽車的前懸架時，一般需要拾高發(fā)動機或是將車橋 (軸 )做成中間下凹的形狀以利發(fā)動機布置，這將增加制造成本；用于轎車后懸架時，會導(dǎo)致行李箱容積減小，備胎的布置也不方便； 2)用于驅(qū)動橋時，會使得非懸掛質(zhì)量較大，不利于汽車的行駛乎順性及輪胎的接地性能； 3)當兩側(cè)車輪跳動高度不一致時 (例如左右車輪駛過的凸起高度不同 )，整根車橋會傾斜，使左右車輪直接相互影響； 4)在不平路面直線行駛時，由于左右車輪跳動不一致而導(dǎo)致的軸轉(zhuǎn)向 會降低直線行駛的穩(wěn)定性； 5)用于驅(qū)動橋時，驅(qū)動橋的輸入轉(zhuǎn)矩會引起 左右車輪負荷轉(zhuǎn)移。 單橫臂式獨立懸架： 單橫臂獨立懸架的特點是當懸架變形時，車輪平面將產(chǎn)生生傾斜而改變兩側(cè)車輪與路面接觸點間的距離－輪距，致使輪胎相對于地面?zhèn)认蚧?，破壞輪胎和地面的附?。但是，由于結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、 布置方便等原因，在車速不太高的重型越野車上也有采用的。 雙橫臂式獨立懸架： 雙橫臂式獨立懸架按上下橫臂是否等長，又分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式兩種懸架。兩擺臂等長的懸架 車輪上下跳動時 車輪平面沒有傾斜，但輪距卻發(fā)生了較大的變化，這將增加車輪側(cè)身滑移的可能性 ，并且 造成輪胎磨損嚴重，現(xiàn)已很少用。不大的輪距變化在輪胎較軟時可以 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 8 由輪胎變形來適應(yīng)，目前轎車的輪胎可容許輪距的改變在每個車輪上達到 4～5mm 而不致使車輪沿路面滑移。 單縱臂式獨立懸架：轉(zhuǎn)向輪采用這種懸架時，車輪上下跳動將使主銷后傾角產(chǎn)生很大變化。 雙縱臂式獨立懸架： 兩個縱臂長度一般做成相等，形成平等四連桿機構(gòu)。但因其上下跳動的范圍 比麥弗遜式的小，因此較少用于 SUV 轎車；單斜臂式獨立懸架：此懸架兼 有單橫臂和單縱臂式獨立懸架的特點，多用于后輪驅(qū)動的汽車后懸架上。多連桿能使車輪繞著與汽車縱軸線成一定角度的軸線內(nèi)擺動，是橫臂式和縱臂式的折衷方案，適當?shù)剡x擇擺臂軸線與汽車縱軸線所成的夾角，可不同程度地獲得橫臂式與縱臂式懸架的特點，能滿足不同的使用性能要求。 麥弗遜式獨立懸架 ： 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。正因為這種型式的懸架內(nèi)側(cè)空間大，有利于發(fā)動機布置，能夠降低車子的重心，因此許多轎車與多功能乘用車上采用了這種懸架。特點：側(cè)傾中心比較高、車輪定位參數(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。 非獨立懸架按照結(jié)構(gòu)型式可分為鋼板彈簧式 非獨立懸架 和二連桿式 螺旋彈簧非 2－ 2鋼板彈簧非獨立懸架 獨立懸架 。如下圖 2 所示。它中部用 U型螺栓將鋼板彈簧固定在車橋上。它由鋼板彈簧銷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。當車架受到?jīng)_擊彈簧變形時兩卷耳之間的距離有變化的可能。 2）空氣彈簧非獨立懸架 汽車在行駛時由于載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化。因而對于不同類型汽車提出不同的要求，礦山及大型客車要求其空車與滿載時的車身高度變化不大；對于轎車要求在好路上降低車身高度，提高車速行駛；在壞路上提高車 身，可以增大通過能力。空氣彈簧非獨立懸架可以滿足要求。 因為螺旋彈簧作為彈性元件 ，只能承受垂直載荷 ， 所以其懸架系統(tǒng)要加設(shè)導(dǎo)向機構(gòu)和減振器。螺旋彈簧非獨立懸架多見于皮卡、越野車和一些廉價小轎車的后橋上。 螺旋彈簧非獨立懸 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 非獨立懸架做為后懸架。但因為懸架的側(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)簡單，不易發(fā)生運動干涉的特點。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，因而減小了車身的橫向傾斜和橫向角振動。 采用螺旋彈簧作 彈性元件的懸架系統(tǒng) ，具有無需潤滑，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。 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 11 第 3章 技術(shù)參數(shù)確定與計算 自振頻率 對于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù) ～aby ?? ?? ，因而可以近似地認為ε＝ 1，即前、后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂向振動是相互獨立的，并用偏頻 1n , 2n 表示各自的自由振動頻率。一般對于采用鋼制彈簧的轎車， 1n 約為 1～ （ 60～ 80次 /min） , 2n 約為 ～ (70～ 90 次 /min),非常接近人體步行時的自然頻率。為了減少汽車的角振動，一般汽車前、后懸架偏頻之比約為 ～nn ? 。 懸架剛度 suK 懸架剛度 suK 的計算公式由 ??? 22 mKn su?? ，則 mnKsu 2)2( ?? W—— 懸架的角速度， W=2π f K—— 懸架的角剛度 M—— 簧上質(zhì)量 即 K=W2m 所以前懸架的剛度 mN　mnK su /587221034))2( 2121 ????? ＝（? 后懸架的剛 度 mN　mnK su /63051946))2( 2222 ????? ＝（? 懸架靜撓度 cf 懸架靜撓度 cf 是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷 wF 與此時懸架剛度 K 之比，即 cf ＝ wF /K。對于剛度為常數(shù)的懸架，靜撓度 fc 完全由所選 本科生畢業(yè)設(shè)計（說明書） 12 擇的自振頻率所 決定：2)2( ngfc ?? ? 前懸架的靜撓度為 mmfc 1721＝ 。 轎車的靜撓度取值范圍如下： ?2cf 100～ 300mm，所以我的選擇滿足條件。要求懸架應(yīng)有足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經(jīng)常碰撞緩沖塊。 前懸架動撓度 mmff cd 11 ?＝ 后懸架動撓度 mmff cd 22 ?＝ 圖為了得到良好的平順性，應(yīng)當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，對于一般轎車而言，懸架總的工作行程即靜撓度 cf 與動撓度 df 之和應(yīng)當不小于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，安裝時可以隨意的傳動，因而設(shè)計時可以取圈數(shù)任意值，不必限于整數(shù)。 螺旋彈簧 的參數(shù)計算 懸架剛度與彈簧剛度的關(guān)系為 2susp KCosK ?? ? 可得出彈簧剛度?CosKsusp 2K ? 前懸架彈簧剛度 mNCosCosK susp /30 017122 58 7222K 111 ????? ? 后懸架彈簧剛度 mNCosCosK susp /32 011102 63 0512K 222 ????? ? 螺旋受力 NMba