【正文】 的桿徑 d0=，選擇整數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 d1＝ 21mm，橫向 C 3e s d (2kl l l l l ?2l ) 4 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 穩(wěn)定桿的形狀應(yīng)由它的空間布置要求來定。為了使橫 向穩(wěn)定桿在拐角處的半徑值不至于過小，此處取最小半徑 R＝ 18mm。 圖 基于 UG 軟件的橫向穩(wěn)定桿三維圖 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 減震器的選型與設(shè)計 減振器類型的選擇 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 夏利轎車的工作工況一般為城市道路工況，總體來說，它所行駛的路面較為 平緩。所 以，在此設(shè)計方案中選用液力式減振器如圖 所示。 圖 夏利轎車減振器的三維模型圖 主要性能參數(shù)的選擇 減振器的主要性能參數(shù)主要有兩個：相對阻尼系數(shù) ? 和阻尼系數(shù) ?。 在選擇相對阻尼系數(shù)時，應(yīng)考慮到：取得大雖然能使振動迅速衰減，但會把 較大的不平路面的沖擊力傳到車身；另一方面，取得過小又會使振動衰減慢，不 利于行駛平順性。 ? 減振器的阻尼系數(shù)不僅與非簧載質(zhì)量和懸架剛度有關(guān)，還與相對阻尼系數(shù)有 關(guān)。 F0 的確定 為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動速度達(dá)到一定值時，減振器 打開卸荷閥。由懸架結(jié)構(gòu)總體布置方案知 a＝ 201mm n=212mm 所以， vx Awa cos ?/ n ＝ 40 10 ?cos 5 ＝ m/s 取伸張行程的阻尼系數(shù) ?s =?=2054= 10 ，在伸張行程的最大卸荷 力 F0 ?svs ＝ 10 ＝ （ N） （ ） 2 2 0 3 0 3 3 0 2 2?m wn ?（ ） 2 2 2 2????210 2054 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 主要尺寸的確定 湖南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 D 的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力 F0 計算工作缸直徑 D 為： ?p1 ?? ?3 ?1 ? a ?為連桿直徑與缸筒直徑之比，取 ?＝ （ ） 根據(jù)求得的工作缸直徑，查汽車筒式減振器的有關(guān)國標(biāo) (JB1459—85)，就可以 就近選用一個標(biāo)準(zhǔn)尺寸。 一般 Dc=(~)D=，壁厚取 2mm，材料選用 20 號鋼。 彈簧限位緩沖塊的設(shè)計 在夏利汽 車的前懸中， 因結(jié)構(gòu)的限制 ，導(dǎo)向臂和轉(zhuǎn) 向拉桿間的轉(zhuǎn) 角被限制在 177。如果 懸架行程增大，這 些角度將可能超 出規(guī)定值，此時 ，零件會因 為沖擊而發(fā)出噪聲，鉸接的銷軸也將承受彎曲載荷，具有斷裂的危險。 夏利汽車前懸的垂直 剛度為 ，這就意味著懸架被設(shè)計得非常軟，當(dāng) 然，這樣有利于提高汽車的平順性和舒適性，但同時卻增加了螺旋彈簧達(dá)到壓縮 極限的可能性。根據(jù) 約森 另外，轎車內(nèi)噪音水平跟懸架系統(tǒng)零件的共 振頻率和路面噪音的頻率有 關(guān)。 0 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 3 麥弗遜式懸架導(dǎo)向機構(gòu)的仿真與優(yōu)化 以上的分析中已經(jīng)給出夏利轎車前懸的結(jié)構(gòu)形式，即麥弗遜式獨立懸架。因此 ,對其運動情 況進(jìn)行精確分析可提高系統(tǒng)設(shè)計水平 ,進(jìn)而改善整車性能 。在此 過程中將不可避免的引起輪距、主銷傾角、側(cè)傾中心和縱傾中 心等車輪定位參數(shù) 的變化。 3. 2 麥弗遜式懸架系統(tǒng)物理模型的建立 在建立懸架系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之前首先需要建立懸架系統(tǒng)的物理模型，通過將 圖 為夏利轎車的部分實體模型 懸架的實體模型（圖 為夏利轎車的部分實體模型 的）抽象為物理模型，我們可 以很直觀的了解懸架系統(tǒng)在工作過程中各構(gòu)件的運動情況和各關(guān)鍵點之間的相對 位置關(guān)系。 導(dǎo)向機構(gòu)運動學(xué)分析 數(shù)學(xué)準(zhǔn)備 （ 1）直線與 x、 y、 z 軸正方向的夾角分別是： ?x, ?y,?z ?cos?z （ ） cos?x ? 則其方向余弦為： cos?y ? 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 圖 空間坐標(biāo)系中的方向余弦 （ 2）已知兩點 A,B 在空間坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為： T T [A]=[XA,YA,ZA] [B]=[XB,YB,ZB] 可根據(jù)確定 [A] 、 [B]的坐標(biāo)和相關(guān)理論確定直線 AB 的方向余弦。 空間直線 L 在 XOY 平面內(nèi)的投影角為 ?，在 XOZ 平面內(nèi)的投影角 為 ?。根據(jù)空間機 構(gòu)學(xué)原理，懸架各點運動后的坐標(biāo)可通過下述方法加 以確定： 已知擺臂上兩點的坐標(biāo) M、 N，利用投影關(guān)系可以求得擺臂線 L 在 XOY 平面 和 XOZ 平面與 X 軸的夾角分別 ?、 ?，如圖。 T 39。 O2 =[0,0,0] 。 O2T sin ? + B1T cos ? , T O 2T cos ? + B1T sin ? ] 。 [U]=[ux。uz]=[1/ tg ?tg j 1。tgj ?ux ] （ ） B1 點擺動后的坐標(biāo) B 點在整車的坐標(biāo)系 XYZ 的位置坐標(biāo)可以認(rèn)為是由 0 點建立坐標(biāo)系 X39。Z39。 B1 可以認(rèn)為是 BO 桿繞坐標(biāo)系 X39。Z39。如圖 所示。 q1=ux?sin(?/2)。 q3=uzsin(?/2) 39。兩次旋轉(zhuǎn)后， B1,A4 點的坐標(biāo)為： [B1]=[Qx][Qy][B1’]+[O2] （ ） [A4]=[Qx][Qy][A4’]+[O2] （ ） [Qx]的歐拉參數(shù)為： q0=cos( ?2 /2)。q2=0。q1=0。q3=0 (1)(2)整理得，并設(shè) d=A4T, t=B1T 則有， ?? 另設(shè)， p1=dcos ?+tsin?, p2=(dcos ?tsin?)cos ?1 得到， d cos ??t sin ? ?XA4 ?XB1 1,0,0 ?cos ?1,0, sin ?1 0 ?? YA4 ?YB1 = 0, cos ?2,?sin ?2 ?0,1,0 ??dsin ??t cos ? ?? ?? ZA4 ?ZB1 0,sin ?2,cos ?2 ?sin ?1,0, cos ?1 d cos ??t sin ? XA4 ?XB1 ?1=arcsin 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 p1 p2 O2 點的坐標(biāo)為： [O2]=[B1][Qx][Qy][B1’] （ ） E 點的坐標(biāo)為： [E]=[Qx][Qy][E’]+[O2] （ ） C 點的坐標(biāo)為： [C]=[Qx][C’]+[O2] （ ） D 點的坐標(biāo)為： [D]=[Qx][D’]+[O2] （ ） 主銷后傾角 ?: tan ?( XA4 ?XT )( ZA4 ?ZT ) （ ） 主銷內(nèi)傾角 ?: tan ?(YA4 ?YT )(ZA4 ?ZT ) （ ） 車輪外傾角 ?: tan ?(YC ?YD)( ZC ?ZG) （ ） 1/2 輪距的變化 ?B : ?B YC ?YCo （ ） 基于 MATLAB 軟件的運動特性仿真分析 實際問題中的懸架參數(shù) 以前軸的中心點為原點，汽車的前進(jìn)方向為 X 軸方向， Y 軸指向駕駛者的右 側(cè)， Z 軸根據(jù)右手螺旋定則 來確定。以表中的坐標(biāo)值和部分相關(guān)點之間的距離為初始狀態(tài)值，以車 輪的上下跳動量為輸入，車輪的定位參數(shù)為輸出，根據(jù)空間機構(gòu)學(xué)的理論知識和 節(jié)的理論分析 ，運用 MATLAB 軟件建立懸架運動學(xué)仿真分析程序，源程序 如附錄 B 所示。 fopen 命令以只讀的形式打開已建立的 txt 文件，當(dāng)文件不存在是返回錯 誤。 infile=input(39。,39。)。r39。 if unit0 disp(39。)。 39。%f39。 ，根據(jù)式 —，通過矩 陣工具建立懸架運 動過程的算法。 figure(1)。r39。 title(39。)。origin39。 xlabel(39。)。車輪跳動量 39。 grid。 仿 真結(jié)果及分析 圖 輪距變化量和車輪跳動量的關(guān)系曲線 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 如上文所述，幾乎所有的獨立懸架中，車輪的上下跳動量都會導(dǎo)致輪距發(fā)生 變化。此外，輪距變化對轉(zhuǎn)向也有較大的影響。因麥弗遜式前懸的側(cè) 傾中心位置較高，所以輪距變化量較大。但作為城市用車，它的車輪跳動量范圍很小 ,一般 在 20mm20mm 范圍內(nèi)變化，所以設(shè)計方案依然可行。一方面，通過設(shè) 置外傾角可以消除支承及轉(zhuǎn)向節(jié)中的間隙；另一方面，外傾角還可以保證汽車在 承載時車輪和地面保持垂直。 圖 為夏利轎車前輪外傾角與車輪上下跳動量的關(guān)系曲線，其麥佛遜懸架在 車輪上跳時曲線向負(fù)角方向凹入，彰顯了此懸架的優(yōu)點。 39。 圖 主銷內(nèi)傾角和車輪跳動量的關(guān)系曲線 主銷內(nèi)傾角和主銷偏移距之間有著 緊密的聯(lián)系。 從圖 中可以看出，主銷內(nèi)傾角為負(fù)值，負(fù)的主銷內(nèi)傾角有利于汽車的轉(zhuǎn)向 回正力矩。這樣的變化趨勢使車 輪在上跳過程中主 銷偏移距不斷變大，轉(zhuǎn)向回正力矩也不斷增大，從而保證了汽車的直線行駛性能。 0 0 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 圖 主銷后傾角和車輪跳動量的關(guān)系曲線 正的主銷后傾角可以保證汽車的直線行使性能，將正的主銷后傾角和負(fù)的車 輪拖距聯(lián)合使用，這樣不僅可以使縱傾中心離車輪較近，以減小轉(zhuǎn)向時的輸入力 矩，還可以減小路面不平度對轉(zhuǎn)向性能的影響。路面不平度在車輪接地點上引起的交變側(cè)向力會產(chǎn) 生繞轉(zhuǎn)向節(jié)軸的力矩，力矩作用在轉(zhuǎn)向橫拉桿上就會引起轉(zhuǎn)向沖擊和轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定。此變化特性意味著車輪在受到?jīng)_擊或遇到障礙物后縱傾中心將向后 移動，這樣可以保證汽車的抗俯仰和抗前蹲特性。當(dāng)轉(zhuǎn)向橫拉桿的斷開點位置選擇不當(dāng)時，汽車運 動過程中將出現(xiàn)橫拉桿與懸架導(dǎo)向機構(gòu)運動不協(xié)調(diào)、前輪擺振等現(xiàn)象，這些 不利 情況的出現(xiàn)將會加劇輪胎磨損，破壞操縱穩(wěn)定性。下文將 進(jìn)一步采用優(yōu)化理論確定斷開點的最佳位置，使干涉量最小。 (2)根據(jù)已知的轉(zhuǎn)向節(jié)臂端點 E 的位置坐標(biāo)和假設(shè)的 F 點位置坐標(biāo)，求出 EF 的長度 (用 F 點坐標(biāo) XF, YF 和 ZF 的函數(shù)式來表示 )。 (4)車輪上下跳動時，下擺臂 A1B1 繞 L 軸擺動 (實際上是繞瞬心軸擺動 )。這樣 E2 到 F1 之間的距離必然不等于從 E 到 F 的距離，這個距離變化量在本文中稱為干涉量。 (5)將 (4)中得到的所有干涉量的絕對值加權(quán)相加，取為優(yōu)化設(shè)計 數(shù)學(xué)模型中的目 標(biāo)函數(shù)，而 XF, YF 和 ZF 為優(yōu)化變量，根據(jù)車輛總布置中所允許的 F 點空間位 置變化范圍，可以確定 XF , YF 和 ZF 的取值范圍，作為約束