【正文】 量大；在不平路面上行駛時，左、右車輪相互影響 ，并使車軸（橋）和車身傾斜；當兩側(cè)車輪不同步跳動時，車輪會左、右搖擺使前輪容易產(chǎn)生敗陣；前輪跳動時，懸架易于轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)產(chǎn)生運動干涉；當汽車直線行駛在凹凸不平的路段上時，由于左右兩側(cè)車輪反向跳動或只有一側(cè)車輪跳動時，不僅車輪外傾角有變化，還會產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，離心力也會產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；車軸（橋）上方 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 要求有與彈簧行程相適應(yīng)的空間。 非獨立懸架主要用于貨車、大客車的前、后懸架以及某些轎車的后懸架。 獨立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 獨立懸架又分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式等幾種。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)動中心稱之為側(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)傾力臂及側(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)動角度稱之為車廂側(cè)傾角。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 4) 橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。 不同形式的懸架占用的空間尺寸不 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；占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。 懸架 雙橫臂式 單橫臂式 單縱臂式 單斜臂式 麥弗遜式 扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式 側(cè)傾中心高 比較低 比較高 比較低 居單橫臂和 單縱臂之間 比較高 比較低 車輪定位 參數(shù)的變化 車輪外傾角 與主銷內(nèi)傾 角均有變化 車輪外傾角 與主銷內(nèi)傾 角變化大 主銷后傾角 變化大 有變化 變化小 左、右輪同時跳動時不變 輪距 變化小，輪 胎磨損速度 慢 變化大，輪 胎磨損速度 快 不變 變化不大 變化很小 不變 懸架側(cè)傾角 剛度 較小，需用 橫向穩(wěn)定器 較大，可不 裝橫向穩(wěn)定 器 較小，需用 橫向穩(wěn)定器 居單橫臂式 和單縱臂式 之間 較大，可不裝橫向穩(wěn)定器 橫向剛度 橫向剛度大 橫向剛度小 橫向剛度較 小 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用較多 占用較少 幾乎不占用高度空間 占用的空間小 其它 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 前懸架用 得較多 結(jié)構(gòu)簡單、成 本低，前懸架 上用得少 結(jié)構(gòu)簡單、成本低 結(jié)構(gòu)簡單、 緊湊，轎車 上用得較多 結(jié)構(gòu)簡單，用于 發(fā)動機前置 前輪 驅(qū)動轎車后懸架 表 32 不同形式懸架的特點 前、后懸架方案的選擇 目前汽車的前、后懸架采用的方案有：前輪和后輪均采用非獨立懸架；前輪采用獨立懸架，后輪采用非獨立懸架；前輪與后輪均采用獨立懸架等幾種。 發(fā)動機前置的汽車，常采用麥弗遜式前懸架。之所以叫減 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 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：懸架重量輕和占用空間小。占用空間小帶來的直接好處就是設(shè)計師能在發(fā)動機倉布置下更大的發(fā)動機，而且發(fā)動機的放置方式也能隨心所欲。但同時也有很多不足比如穩(wěn)定性差 .抗側(cè)傾和制動點頭能力弱 .增加穩(wěn)定桿以后有所緩解但無法從根本上解決問題 .耐用性不高 .減震器容易漏油需要定期更換。 為了減小活塞 2和導(dǎo)向套之間的摩擦，彈簧上斜置的 活塞桿和彈簧上托盤 9通過一個可分離支座：在 E 點固定在汽車翼子板上。它放在彈簧托盤 3上，保護鍍鉻的桿 2。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁 支架 4和 U形夾 13 焊接在管 1上。 U形夾則把車輪支架支承在 U 形彎腳中。車輪的導(dǎo)向由一個第二代雙排徑向止推滾珠軸承來承擔。橫置的螺栓 15 穿過轉(zhuǎn)向球銷的環(huán)形槽，以防止球銷在螺栓出現(xiàn)意外松動時滑脫。 斜置單臂式獨立懸架 是單橫臂式和單縱臂式獨立懸架的折衷方案。單斜臂繞與汽車縱軸線成一定角度 (0 90 )?????? 的軸線擺動。從而可獲得良好的操縱穩(wěn)定性。 圖 34 斜置單臂式獨立懸架 本論文懸架方案的選擇為前麥弗遜懸架后 斜置單臂式獨立懸架 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 24 頁 第 4 章 懸架的設(shè)計計算 懸架主要參數(shù)的選擇計算 （ 1） 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 c 之比， 即 /cwf F c? 。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù) ε 近似等于 1，于是汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系。 當采用彈性特性為線性變化的懸架時，前、后懸架的靜撓度可用下式表示 111 cgmfc ? 222 cgmfc ? 式中， g 為重力加速度 (g=981cm／ s2)。因此，欲保證汽車有良好的行駛平順性，必須正確選取懸架的靜撓度。理論分析證明：若汽車以較高車速駛過單個路障， 1n ／ 2n 1 時的車身縱向角振動要比 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 25 頁 1n / 2n 1 時小，故推薦取 2cf =(0． 8～ 0． 9) 1cf 。為了改善微型轎車后排乘客的乘坐舒適性，有時取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。 用途不同的汽車，對平順性要求 不一樣。對普通級以下轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在1． 00～ 1． 45Hz，后懸架則要求在 1． 17～ 1． 58Hz。貨車滿載時，前懸架偏頻要求在 1． 50～ 2． 10Hz，而后懸架則要求在1． 70～ 2． 17Hz。 選擇貨車滿載時前后懸架的偏頻分別為： ZHn ? ， ZHn ? 所以 ??nn ，滿足要求 。 （ 2） 懸架的動撓度 df 懸架的動撓度 df 是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形 (通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的 1／ 2 或 2／ 3)時，車輪中心相對車架 (或車身 )的垂直位移。對轎車， df 取 7—9cm；對大客車 , df 取 5～ 8cm；對貨車 df 取 6～ 9cm。所以選取貨車前后懸架的動撓度等于靜撓度，即： 1df = 1cf = ， 1df = 2cf = 。它對簧上質(zhì)量的側(cè)傾角有影響；側(cè)傾角過大或過小都不好。側(cè)傾剛度過大而側(cè)傾角過小的汽車又缺乏汽車發(fā)生側(cè)翻的感覺，同時使輪胎側(cè)偏角增大 ，如果發(fā)生在后輪會使汽車增加了過多轉(zhuǎn)向的可能。～ 4176?！?7176?！?3176。而前、后懸架側(cè)傾角剛度的分配會影響前、后輪的側(cè)偏角大小，從而影響轉(zhuǎn)向特性，所以設(shè)計時還應(yīng)考慮懸架側(cè)傾角剛度在前、后軸上的分配。為此，應(yīng)該使前懸架具有的側(cè)傾角剛度要略 大于后懸架的側(cè)傾角剛度。 彈性元件的計算 前懸架螺旋彈簧的設(shè)計計算 （ 1） 螺旋彈簧的剛度計算 汽車滿載質(zhì)量 Q=3280 kg 前軸負荷 kgQG ?? 后軸負荷 kgQG ?? 非簧質(zhì)量 前懸架 1 70Q kg? 后懸架 2 80Q kg? 簧載質(zhì)量 前懸架 kgQGQ 5392/)701148(2/)( 1101 ????? 后懸架 kgQGQ 10262/)802132(2/)( 2202 ????? 螺旋彈簧的剛度 前懸架 cmNf gQc c / ???? 后懸架 cmNf gQc c / 6 1 0 2 62202 ???? （ 2） 彈簧的靜撓度scf和動撓度sdf 麥弗遜懸架在振動時，由于彈簧與車體并不垂直，所以懸架的靜撓度并不等于螺旋彈簧的靜撓度。 圖 41 前懸架振動示意圖 解三角形 ABC： 502 )4 50( 504c os 222 1?? ????? cf 1cf = 同理，可以求出后懸架 螺旋彈簧的靜 撓度為：2cf= mmff cd ?? 2df=2cf= （ 3） 螺旋彈簧的主要尺寸的確定 1) 彈簧 中徑 D和鋼絲直徑 d 取 前懸架 1D =110mm 1d =15mm 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 28 頁 后懸架 2D =90mm 2d =15mm 2) 工作圈數(shù) i 可按下式求得： 438Gdi cD? 式 (43) 式中 G—— 彈簧材料的剪切彈性模量，取 10G MPa?? ； c—— 螺旋彈簧剛度。 后懸架： 6 18 3442 ??? ???i 取工作圈數(shù)為： 42?i 圈 （ 4） 彈簧端部結(jié)構(gòu)型式及所用 材料的選定 首先，采用彈性特性為線性的等節(jié)距螺旋彈簧，由于鋼絲直徑 d =18mm10mm，所以在熱處理工藝上需要成形后淬火并回火，即熱成形彈簧。 螺旋彈簧材料的選擇可參考下表 42： 彈簧鋼種 應(yīng)用 6 70 、 85 汽車板簧、圓形螺旋彈簧、 12mm 的小型彈簧 55Si2Mn 55SiMnB 用作 25mm 汽車板簧、螺旋彈簧、氣缸閥簧 55SiMnVB 汽車板簧、螺旋彈簧、氣缸閥簧 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 29 頁 60SiMn 60SiMnA 汽車板簧、螺旋彈簧、氣缸閥簧 55CrMnA 60CrMnA 50mm 的螺旋彈簧和鋼板彈簧 表 42部分彈簧鋼種在汽車上的應(yīng)用 材料選用 60CrMnA (5) 彈簧的強度校核 螺旋彈簧的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可以表示為： 1 2cc f GdDi? ?? 式 (44) 動載荷下的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力表示為： 1 2dd f GdDi? ?? 式 (45) 前懸架： ?1c? ，1d?= ?1c? 后懸架： ?2c? ，2d?= ?2c? 選取彈簧許用扭轉(zhuǎn) 應(yīng)力時，應(yīng)根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)型式和工作特點來確定，一般推薦滿載需用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 500 ~ 700MPa，彈簧最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力在 980 ~ 1078MPa范圍內(nèi)。 獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計要求 （ 1） 前懸導(dǎo)向機構(gòu) ： 1)懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過177。 2)懸架上載荷變化時，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。在 0． 4g側(cè)向加 速度作用下，車身側(cè)傾 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 30 頁 角不大于 6176。并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 （ 2）后懸導(dǎo)向機構(gòu) ： 1)懸架上的載荷變化時，輪距無顯著變化。 前輪定位參數(shù)與主銷軸的布置 筒式減振器上鉸鏈的中心與橫擺臂外端的球鉸鏈中心的連線為麥弗遜懸架的主銷