愛麗舍轎車前懸架畢業(yè)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 摘 要 懸 架是現(xiàn)代汽車 上的重要總成 之一，它把 車架（或車身）與車軸（或輪胎）彈性地 連接起來。它的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，比如支撐力、制 動力和驅(qū)動力等，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動、保證 乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動載荷。 本文主要講的是愛麗舍轎車前懸架設(shè)計，重點從愛麗舍轎車前懸架的選型、減振器的 計算及選型、彈性元件形式的選擇計算及選型和橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計計算。首先，我把形式 不同的懸架的優(yōu) 缺點進行了比較，然后定下愛麗舍轎車前懸架的形式 麥弗遜式懸架。然 后圍繞麥弗遜式懸架的部件進行設(shè)計。先是彈簧的設(shè)計計算，再是減振器的計算選型，最 后是橫向穩(wěn)定桿的計算。 關(guān)鍵詞 ：懸架，麥弗遜式，設(shè)計 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 is an of of to ( as of I a a of to be a d : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 1 緒論 架重要性 現(xiàn)代汽車除了保證其基本性能，即行駛性、轉(zhuǎn)向性和制動性等之外，目前正致力于提 高安全性與舒適性，向高附加價值、高性能和高質(zhì)量的方向發(fā)展。對此，尤其作為提高操 縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性的轎車懸架必須進行相應(yīng)的改進。舒適性是汽車最重要的使用性能 之一。 舒 適性與車身的 固有振動特性 有關(guān)，而車 身的固有振動特性又與懸架的特性相關(guān)。 懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架（或車身）與車軸（或輪胎）彈性地連接起 來。 懸架 的作用及功能 架圖 懸 架的主要作用 是傳遞作用在 車輪和車身 之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動 力和驅(qū)動力等，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動、保證乘 員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動載荷。其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪和車架（或車 身）之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承 載系統(tǒng)的振動，保證汽車的行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運動 特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。 汽車在不平路面上 行駛時，由于懸架的彈性作用，使汽車產(chǎn)生垂直振動。為了迅速衰 減這種振動和抑制車身、車輪的共振，減小車輪的振幅，懸架應(yīng)裝有減振器，并使之具有 合理的阻尼。利用減振器的阻尼作用，使汽車振動的振幅連續(xù)減小，直至振動停止。 1 3 懸架的設(shè)計要求 為了滿足汽車具有良好的行駛平順性，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)在合適的頻段，并盡可能低。前、后懸架固有頻率的匹配應(yīng)合理，對乘用車， 要 求前懸架固有頻 率略低于后懸架 的固有頻率，還 要盡量避免懸架 撞擊車架（或 車身）。 在簧上質(zhì)量變化的 情況下，車身高度變化要小，因此，應(yīng)采用非線性彈性特性懸架。 要正確地選擇懸架方案和參數(shù)，在車輪上、下跳動時，使主銷定位角變化不大、車輪 運動與導(dǎo)向機構(gòu)運動要協(xié)調(diào)，避免前輪擺振；汽車轉(zhuǎn)向時，應(yīng)使之稍有不足轉(zhuǎn)向特性。 懸架與汽車的多種使用性能有關(guān)，為滿足這些性能，對懸架提出的設(shè)計要求有： 1）保證汽車有良好的行駛平順性。 2）具有合適的衰減振動的能力。 3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 4）汽車制動或加速時，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要合 適。 5）有良好的隔聲能力。 6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。 7 ）可靠地傳遞 車身與車輪之間 的各種力和力 矩，在滿足零 部件質(zhì)量要小的 同時，還 要保證有足夠的強度和壽命。 2 已知參數(shù) 整車整備質(zhì)量： 1115 軸距： 2540空載前軸軸載質(zhì)量： 685 空載后軸軸載質(zhì)量： 430滿載總質(zhì)量： 1490 滿載前軸載質(zhì)量： 802滿載后軸載質(zhì)量： 688 前輪輪距： 1423后輪輪距： 14233 懸架的結(jié)構(gòu)分析及選型 3 1 懸架的分類 根據(jù)導(dǎo)向機構(gòu)的不同可將汽車懸架分為獨立懸架和非獨立懸架兩大類（如圖 70 年代又發(fā)展了一種前后懸架或左右懸架相通的交聯(lián)式懸架。非獨立懸架的車輪裝在一根 整體車軸的兩端，當一邊車輪跳動時，影響另一側(cè)車輪也作相應(yīng)的跳動，使整個車身振動 或傾斜，汽車的平穩(wěn)性和舒適性較差，但由于構(gòu)造較簡單，承載力大，目前仍有部分轎車 的后懸架采用這種型式。 a)非獨立懸架 b)獨立懸架 圖 獨立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨立地安裝在車架 (或車身 )下面，當 一邊車輪發(fā)生跳動時，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好。但這種懸架構(gòu)造 較復(fù)雜，承載力小?，F(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢。 3 1 1 非獨立懸架優(yōu)缺點分析 非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是，左、右車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過懸架與車架（或車 身）連接。 優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，工作可靠。 缺點是： 1）由于整車布 置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長度（特別是前懸架）， 使之剛度較大，所以汽車平順性較差； 2 ）簧下質(zhì)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； 3 ）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)生擺振；前輪跳動 4 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 時，懸架易與轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)產(chǎn)生運動干涉； 4 ）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)生不利的周轉(zhuǎn)向特性； 5 ）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）上方要求有與 彈簧行程相適應(yīng)的空間。 這種懸架主要用在總質(zhì)量大些的商用車前、后懸架以及某些乘用車的后懸架上。 3 1 2 獨立懸架優(yōu)缺點分析 獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是，左、右車輪通過各自的懸架與車架（或車身）連接。優(yōu)點是： 1）簧下質(zhì)量?。?2）懸架占用的空間??； 3 ）彈性元件只承受垂直力，所以可以用剛度小的彈簧，使車身振動頻率降低，改善 了汽車行駛平順性； 4 ）由于采用斷開式車軸，所以能降低發(fā)動機的位置高度，使整車的質(zhì)心高度下降， 改 善了汽車的行駛 穩(wěn)定 性； 5）左 、右車輪各自獨 立運動互不影 響，可減少車身 的傾斜和 振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力； 6）獨立懸架可提供多種方案供設(shè)計人員選用，以滿足不同設(shè)計要求。 缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修困難。 這種懸架主要用于乘用車和部分總質(zhì)量不大的商用車上。 3 1 3 比較選型 由于我這次設(shè)計的是愛麗舌轎車前懸架，是乘用車，再加上對兩種懸架的比較，我選 擇獨立懸架作為設(shè)計方向。 3 2 獨立懸架的分類及比較 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)梁隨動臂式等幾種類型。 對于不同結(jié)構(gòu)形式的獨立懸架，不僅結(jié)構(gòu)特點不同，而且許多基本特性也有較大區(qū)別。 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)產(chǎn)生側(cè)傾時，相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心，稱為側(cè)傾中心高度。側(cè)傾中心位置高，它 到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)向力臂及側(cè)傾力矩小些，車身的側(cè)傾角也會減少。但側(cè)傾 中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大，加快輪胎的磨損。 （ 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。若主銷后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生 擺振；若車輪外傾角變化大，會影響汽車的直線行駛穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和 輪胎的磨損速度。 （ 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。車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度 大小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。 （ 4）橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小， 則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振 現(xiàn)象。 5 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 結(jié)構(gòu)如右圖， 3 2 1 雙橫臂式結(jié)構(gòu)及特性分析 特性：側(cè)傾中心高度較低；車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角均有變化；輪距變化小，故輪胎 磨損速度慢；懸架側(cè)傾角剛度較小需要橫向穩(wěn)定器；橫向剛度大；空間尺寸大；結(jié)構(gòu)稍復(fù) 雜，前懸架用得較多。 3 2 2 單橫臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析 結(jié)構(gòu)如右圖， 特性：側(cè)傾中心高度較高；車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大；輪 距變化大，故輪胎磨損速度快；懸架側(cè)傾角剛度較大可不裝橫向穩(wěn)定 器；橫向剛度大；空間尺寸較小 ；結(jié)構(gòu)簡單、成本低，前懸架用得較 少。 3 2 3 單縱臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析 結(jié)構(gòu)如右圖， 側(cè)傾中心高度較低；車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變 變化不大；懸架側(cè)傾角剛度較小需要橫向穩(wěn)定器；橫 幾乎不占用高度空間；結(jié)構(gòu)簡單、成本低。 化大；輪距 向剛度??； 3 2 4 單斜臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析 結(jié)構(gòu)如右圖， 側(cè)傾中心高度在單橫臂式和單縱臂式之間；車輪 外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大；輪距變化不大；懸架側(cè)傾角剛度在單 橫臂式和單縱臂式之間；橫向剛度較??；幾乎不占用高度空間；結(jié) 構(gòu)簡單、成本低。 6 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 3 2 5 麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析 結(jié)構(gòu)如右圖， 特性：側(cè)傾中心高度較高；車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變 化?。惠喚嘧兓苄?，故輪胎磨損速度慢；懸架側(cè)傾角剛度 較大可不裝橫向穩(wěn)定器；橫向剛度大；占用空間尺寸小；結(jié) 構(gòu)簡單、緊湊乘用車上用得較多。 3 2 6 扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析 結(jié)構(gòu)如右圖， 特性：側(cè)傾中心高度較低；左右車輪同時跳動時不變；輪距不 變，故輪胎磨損速度慢；懸架側(cè)傾角剛度較大可不裝橫向穩(wěn)定器； 橫向剛度大；占用空間尺寸??；結(jié) 構(gòu)簡單，用于發(fā)動機前置前輪驅(qū) 動乘用車的后懸架。 3 2 7 比較選型 通過對這幾種獨立懸架的結(jié)構(gòu)和特性進行的比較，我選擇麥弗 遜式獨立懸架作為我設(shè)計的對象 4 輔助元件選擇 由于麥弗遜式懸架的側(cè)傾剛度較大可以不裝橫向穩(wěn)定器，所以輔助元件不需要橫向穩(wěn) 定器，下面就主要選擇緩沖塊。 緩沖塊通常用橡膠制造（如圖 通過硫化將橡膠與 鋼板連接為一體，再經(jīng)焊在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定到車 架（車身）或其他部位上，起到限制懸架最大行程的作用。 有些汽車裝用多孔聚氨脂制成的幾種形狀的緩沖塊（如 圖 它兼有輔助彈性元件的作用。多孔聚氨脂是一種有 很高強度和耐磨性能的符合材料。這種材料起泡時就形成了 致密的耐磨層，它保護內(nèi)部的發(fā)泡部分不受損傷。由于在該 材料中有密封的起泡，在載荷作用下彈性元件被壓縮，但其 外廓尺寸增加卻不大，這點與橡膠不同。有些汽車的緩沖塊 裝在減振器上。 橡膠緩沖塊 孔 脂制成的輔助彈性元件形狀 7 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 5 懸架撓度 f 的計算 架靜撓度 計算 懸架靜撓度 f c 是指汽車在滿載靜止時懸架上的載荷 Fw c 與此時懸架剛度才 c 之比，即 汽車懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車平順性的主要參數(shù)之 一。而汽車部分車身固有頻率（偏頻）可用下式表示： 2中 汽車前懸架剛度， N/ 汽車前懸架簧上質(zhì)量， n 汽車前懸架偏頻， 而汽車懸架的靜撓度可用下式表示： c 由這兩式可得出： n 設(shè)計時取前懸架的偏頻 n= 根據(jù)上面公式可以計算出前懸架的靜 撓度為： 架動撓度 算 懸 架的動撓度 指從滿載 經(jīng)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 塊壓縮到妻子有高度的 1/2 或 2/3）時，車輪中 心相對車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應(yīng) 由足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經(jīng) 常碰到緩沖塊。對乘用車， f d 取 70 90客 車， f d 取 50 80貨車， f d 取 60 90 取懸架動撓度 f d 為 80 架彈性特性 懸架受到的垂直外力 F 與由此引起的車輪中心相對于車身位移 f（即懸架的變形）的 8 2 F f 。 1 C n 1） m g f 2） 25 f 3） 25 f 2062 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 關(guān)系曲線，稱為懸架的彈性特性。其切線的斜率是懸架的剛度。 懸架的彈性特性有線性特性和非線性彈性特性兩種。當懸架變形 f 與所受垂直外力 F 之間成固定的比例變化時，彈性特性為以直線，稱為線性彈性特性，此時，懸架剛度為常 數(shù)。當懸架變形 f 與所受垂直外力 F 之間不成固定比例變化時，彈性特性如圖所示。此時， 懸架剛度是變化的，其特點是在滿載位置（圖中電 8）附近，剛度小且曲線變化平緩 ，因 而平順性良好；距滿載較遠的兩端，曲線變陡，剛度增大。這樣，可在有限的動撓度 f d 范 圍內(nèi)，得到比線性懸架更多的動容量。懸架的動容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形到 結(jié)構(gòu)允許的最大變形位置消耗的功。懸架的動容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小。 6 彈性元件的設(shè)計 6 1 彈簧參數(shù)的計算選擇 為 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，并用偏頻來表 示各自、的自由振動頻率。偏頻越小。則汽車的平順性越好。一般對于采用鋼制彈簧的轎 車，前懸架的偏頻 n=1 常接近人體步行時的自然頻率。 設(shè)計時取前懸架的偏頻 n=據(jù)下面公式可以計算出前懸架的剛度： 2中 汽車前懸架剛度， N/ 汽車前懸架簧上質(zhì)量， n 汽車前懸架偏頻， 6 1 1空載計算剛度 根據(jù)估算可估計出前懸架簧下質(zhì)量為 52知前懸架空載前軸載質(zhì)量為 685起單 側(cè)簧上質(zhì)量為 2 n= 代入計算得： 4 1 2滿載計算剛度 已知前懸架滿載時軸載質(zhì)量為 802單側(cè)簧上質(zhì)量為 2 N= 9 2 對于大多數(shù)汽車而言，起懸掛質(zhì)量分配系數(shù) 而 可以近似的 C s 2 2 n C 4n m 4） 1 m = (685 52) = ； 2 2 1 m = (802 52) 375 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 代入計算得： 4 375 =m 6 1 3按滿載計算彈簧鋼絲直徑 d 根據(jù)下面的公式可以計算： 8i G 式中 i 彈簧 有效工作圈數(shù)，先取 8 G 彈簧材料的剪切彈性摸量，取 10 彈簧中徑，取 110代入計算得： d=6 1 4確定彈簧參數(shù) 彈簧鋼絲直徑 d=12簧外徑 D=122簧有效工作圈數(shù) n=8； 彈簧校核 彈簧剛度校核 8i 代入數(shù)據(jù)計算可得彈簧剛度 ： 8i 81108 所以彈簧選擇符合剛度要求。 彈簧表面剪切應(yīng)力校核 彈簧在壓縮時其工 作方式與扭桿類似，都是靠材料的剪切變形吸收能量，彈簧鋼絲表 面的剪應(yīng)力為： d d d 4C 4 C P 彈簧軸向載荷。 已知 110 d=12以算出彈簧指數(shù) C 和曲度系數(shù) K： 10 2 2 4 3 8D i C 4 S 4 4 簧剛度的計算公式為：C = 6） 3 4 10 4 0 12 C = 3 8K m 7） 3 2 D 式中 C 彈簧指數(shù)（旋繞比）， C= ； 4C 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 C = Dm d = 110/12= K 4C 1 4C4 = 4 1 4 4 P=（ 802 1/2 = 。 則彈簧表面的剪切應(yīng)力： 12 10 =1000 630 因為 ，所以彈簧滿足要求。 小結(jié) 宗上可以最終選定彈簧的參數(shù)為：彈簧鋼絲直徑 d=12簧外徑 有效工作圈數(shù) n=8。 7 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 7 1 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計要求 對前輪導(dǎo)向機構(gòu)的 設(shè)計要求是： D=122簧 1） 懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過 距變化大會引起輪胎早期磨 損。 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)該產(chǎn)生縱向加 速度。 3） 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在 向加速度作用下，車身側(cè)傾角小 于等于 6 7，并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 4） 制動時，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時，有抗后俯作用。 對汽車后輪獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的要求： 1） 懸架上載荷變化時，輪距 無顯著變化。 2） 汽 車轉(zhuǎn)彎行 駛時，應(yīng) 使車身側(cè)傾 角小，并使車輪與車身的傾斜反向，以減 小過多轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 此外，導(dǎo)向機構(gòu)還應(yīng)有足夠強度，并 可 靠 地 傳遞 除 垂 直力 以 外 的各 種 力 和力 矩。 7 2 麥弗遜式獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu) 設(shè)計 7 2 1 導(dǎo)向機構(gòu)受力分析 圖 受力簡圖（如圖 由圖可知：作用在導(dǎo)向套上的橫向力 ： 11 m = 3 2 2 d d 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 cbd c 式中， F 前輪上的靜載荷 F 減去前軸簧下質(zhì)量的 1/2。 1 1 橫向力 大，則作用在導(dǎo)向套上的摩擦力 F3 f 越大（ f 為摩擦因數(shù)），這對汽車平順 性有不良影響。為了減小摩擦力，在導(dǎo)向套和活塞表面應(yīng)用了減摩擦材料和特殊工藝。由 上式可知，為了減小 要求尺寸 c+b 越大越好，或者減小尺寸 a。增大 c+出版使懸架占 用空間增加，在布置上有困難；若采用增加減振器軸線傾斜度的方法，可達到減小 a 的目 的，但也存在布置困難的問題。為此，在保持減振器軸 線不變的條件下，常將圖中的 G 點 外伸至車輪內(nèi)部，既可以達到縮短尺寸 a 的目的，又可以獲得小、較小的甚至是負的主銷 偏移距，提高制動穩(wěn)定性能。移動 G 點后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。 7 2 2 橫臂軸線布置方式的選擇 麥弗遜式獨立懸架的橫臂軸線與主銷后傾角的匹配，影響汽車的縱傾穩(wěn)定性。如圖所 示。其中 O 點為汽車縱向平面內(nèi)懸架相對于車身跳動的運動瞬心。當擺臂的抗俯角 - 等 于靜平衡位置的主銷后傾角 時，橫臂 軸線正好與主銷軸線垂直，運動瞬心交 于無窮遠處，主銷軸線在懸架跳動時作 平動。因此， 值保持不變。 當 - 與 的匹配使運動瞬心 O 交 于前輪后方時，在懸架壓縮行程， 角 有增大的趨勢。 當 - 與 德匹配使運 圖 動瞬心 O 交于前輪前方時，在懸架壓縮行程， 角有減小的趨勢。 為了 減少汽車制動時的縱傾，一般希望在懸架壓縮 行程主銷后傾角 有增加的趨勢。 因此，在設(shè)計麥弗遜式獨立懸架時，應(yīng)該選擇參數(shù) 能使運動瞬心 O 交于前輪后方。 7 2 3 橫擺臂主要參數(shù) 下圖為某乘用車采用的麥弗遜式前懸架的實測參數(shù)為輸入數(shù)據(jù)的計算結(jié)果。圖中的 幾組曲 線是下橫臂 不同值時的懸架運動特性。由圖可以看出，橫臂越長， 線越 12 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 平緩，即車輪跳動時輪距變化越小，有利于提高輪胎壽命。 圖 主銷內(nèi)傾角 、車輪外傾角 和主銷 后傾角 曲線的變化規(guī)律也都與 B 越小，將有利于提高汽車的操縱穩(wěn)定性。 y 類似，說明擺臂越長，前輪定位角度的變化 具體設(shè)計時，在滿足布置要求的前提下，應(yīng)盡量加長橫 臂長度。 8 減振器的結(jié)構(gòu)類型與主要參數(shù)的選擇 振器分類 減振器大體上分為兩大類，即摩擦式減振器和液力減振器。 摩 擦式減振器 利用兩個緊 壓在一起的盤 片之間相對 運動時的 摩 擦力提供阻 尼。但是由于 庫侖摩擦力隨 相對運動速 度的提高而 減 小，并且很 容易受到油、 水等的影響， 無法正常工 作，無法滿 足 平順性的要 求，因此雖然 具有質(zhì)量小、 造價低、容 易調(diào)整等優(yōu) 點，但現(xiàn)在汽車上已經(jīng)不再采用這類減振器。 液力減振器最早出現(xiàn)于 1901 年，有兩種主要的結(jié)構(gòu)形式分別 是 搖臂式和筒 式。懸架中用 的最多的減振 器是內(nèi)部充 有液體的液 力 式減振器。 所以我選擇筒 式減振器。而 在筒式減振 器中，常用 的 三種形式是 ：雙筒式、單 筒充氣式和雙 筒充氣式。 我選擇雙筒 式液力減振器。 8 2 雙筒式液力減振器工作原理 雙筒式液力減振器的工作原理如圖所示。其中 A 為工作腔， C 為 補償腔，兩 腔之間通過閥 系連通，當汽 車車輪上下 跳動時，帶 動活塞 1 在工作腔 A 中上下移動，迫使減振器液流過相應(yīng)閥體上 的 阻尼孔，將 動能轉(zhuǎn)化為熱 能耗散掉。車 輪向上跳動 即懸 架壓縮 時，活塞 1 向下運動，油通過閥進入工作腔上腔，但是由于活 13 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 塞桿 9 占據(jù)了一部分體積，必須有部分油液經(jīng)閥進入補償腔 C；當車輪向下跳動即懸架 伸張時，活塞 1 向上運動，工作腔 A 中的壓力升高，油液經(jīng)閥流入下腔，提供大部分升 張阻尼力，還有一部分油液經(jīng)過活塞桿與導(dǎo)向座間的縫隙由回流孔 6 進入補償腔，同樣由 于活塞桿所占據(jù)的體積，當活塞向上運動時，必定有部分油液經(jīng)閥流入工作腔下腔。減 振器工作過程中產(chǎn)生的熱量靠貯油缸筒 3 散發(fā) 。減振器的工作溫度可達到 120 度，有時甚 至可達 200 度。為了提供溫度升高后油液膨脹的空間，減振器的油液不能加得太滿，但一 般在補償腔中油液高度應(yīng)達到缸筒長度的一半，以防止低溫或減振器傾斜的情況下，在極 限伸張位置時空氣經(jīng)油封 7 進入補償腔甚至經(jīng)閥吸如工作腔，造成油液乳化，影響減振 器的工作性能。 減振器的特性可以用下圖所示的示功圖和阻尼力 振器特性曲線的 形 狀 取決 于閥 系 的具 體結(jié) 構(gòu)和 各 閥開 啟力 的 選 擇。一般而言，當油液流經(jīng)某一給定的通道時， 其 壓 力損 失由 兩 部分 構(gòu)成 。其 一 為粘 性阻 力 損 失，對一般的湍流而言，其數(shù)值近似地正比于流 速。其二為進入和離開通道時的動能損失，其數(shù) 值也與流速近似成正比，但主要受油液密度而不 是粘性的影響。由于油液粘性隨溫度的變化遠比 密度隨溫度的變化顯著， 因而在設(shè)計閥系時若 能盡量利用前述的第 圖 二種壓力損失，則其特性將不易受油液粘性變化的影響，也即不受油液溫度變化的影 響。不論是哪種情形，其阻力都大致與速度的平方成正比。圖中曲線 A 所示為在某一給定 的 A 通道下阻尼力 F 與液流速度 v 的關(guān)系，若遇通道 A 并聯(lián)一個直徑更大的通道 B，則總 的特性將如圖中曲線 A+B 所示。如果 B 為一個閥門，則當其逐漸打開時，可獲得曲線 A 與 曲線 A+B 間的過渡特性。恰但選擇 A、 B 的孔徑和閥的逐漸開啟量，可以獲得任何給定特 性曲線。閥打開的過程可用三個階段來描述，第一階段為閥完全關(guān)閉，第二階段為閥部分 開啟，第三階段為閥完全打開。通常情況下，當減振器活塞相對于缸筒的運動速度達到 s 時閥就開始打開，完全打開則需要運動速度達到數(shù)米每秒。 8 3 減振器計算 8 3 1 相對 阻尼系數(shù) 相對阻尼系數(shù) 的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度 c 和不同簧上質(zhì)量 懸架系統(tǒng)匹配時，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。 值大，震動能迅速衰減，同時又能將較大 的路面沖擊力傳到車身； 值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時的相對阻尼系數(shù) Y 取 得小些，伸張行程時的相對阻尼系數(shù) S 取得大些。兩者之間保持 Y =（ S 的 關(guān)系。 設(shè)計時，先選取 Y 與 S 的平均值 。相對無摩擦的彈性元件懸架，取 = 14 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 對有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架， 值取的小些。為避免懸架碰撞車駕，取 2 計算得： S = Y =8 3 2 減振器阻尼系數(shù) 的確定 c Y =S 。 減 振 器 的 阻 尼 系 數(shù) 2 cm s 。 因 懸 架 系 統(tǒng) 固 有 頻 率 m s ，所 以理 論上 2。實際上，應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點確定減振器的阻尼系數(shù)。我選擇下圖的安 裝 形式，則其阻尼系數(shù) 為： 2msb 2 a 2 8） 根據(jù)公式 n c 1 2 圖 m s = 2n 9） a 代入數(shù)據(jù)得： =取 b 1 =10 按滿載計算有：簧上質(zhì)量 m s = 2 802 52375代入數(shù)據(jù)得減振器的阻尼系數(shù)為： =2 375 ( ) ( 1 ) 2 =s/m 5 取 =有： C ， 可 得出： 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 8 3 3 減振器最大卸荷力 確定 為 減小傳到車身 上的沖擊力， 當減振器活塞 振動速度達到一定值時，減振器打開卸 荷閥。此時的活塞速度稱為卸荷速度 按上圖安裝形式時有： v x Aa b 10） 式中， v x 為卸荷速度，一般為 s； A 為車身振幅，取 40 為懸架震動固 有頻率。 代入數(shù)據(jù)計算得卸荷速度為： =s 符合 間范圍要求。 根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式： c以計算最大卸荷力。 式中， c 是沖擊載荷系數(shù)，取 c=入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力 ： 8 3 4 減振器工作缸直徑 D 的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力 算工作缸直徑 D 為： p1 其中， p 工作缸最大壓力，在 3 4 取 p=3 連桿直徑與工作缸直徑比值， = = 代入計算得工作缸直徑 D 為： 310 1 減振器的工作缸直徑 D 有 203040 45 5065幾種。選取時 按照標準選用，按下表選擇。 16 工 作 缸 直 徑 D 基 長 L 貯油直徑 環(huán)直徑 吊環(huán)直徑 寬度 B 活塞行程 S 30 11（ 120） 44（ 47） 29 24 230、 240、 250、 260、 270、 280 40 14（ 150） 54 39 32 120、 130、 140、 150、 270、 280 4F D 11） 2 420.4 6 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 所以選擇工作缸直徑 D=30減振器，對照下表選擇其長度： 活塞形程 S=240長 L=110： L S 240 110 350壓縮到底的長度） S 350 240 590拉足的長度） 取貯油缸直徑 44壁厚取 29 橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計 向穩(wěn)定桿作用 橫 向穩(wěn)定桿是一 根擁有一定剛 度的扭桿彈 簧，他與左右懸掛的下托臂或減震器滑柱 相連。當左右懸掛都處于顛簸路面時，兩邊的懸掛同時上下運動，穩(wěn)定桿不發(fā)生扭轉(zhuǎn)；當 車輛在轉(zhuǎn)彎時，由于外側(cè)懸掛承受的力量較大，車身發(fā)生一定側(cè)傾。此時外側(cè)懸掛收縮， 內(nèi)側(cè)懸掛舒張，那么橫向穩(wěn)定桿就會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定的彈力，阻止車輛側(cè)傾。從而提 高了車輛行駛穩(wěn)定性。而再增加支撐桿部件，則能達到同時提高懸掛縱向剛度的目的。但 是，光靠增加穩(wěn)定桿所提高的性能是有限的，使用各種穩(wěn)定桿設(shè)計能從一定程度上提高穩(wěn) 定性和懸 掛幾何剛度。如果要從根本解決這些問題，就必須改變整個懸掛的幾何形狀，那 么多連桿和雙搖臂懸掛就成了高性能懸掛的代表。麥弗遜懸掛除了在穩(wěn)定性和剛度方面要 遜色于多連桿以外，在耐用性上也不能與多連桿懸掛相提并論。由于麥弗遜懸掛的減震器 支柱需要承受橫向力，同時又要起到上下運動減低震動的目的，所以減震器支撐桿的摩擦 很不均勻，減震器油封容易磨損造成液壓油泄露降低減震效果。為了降低汽車的固有振動 頻率以改善行駛平順性，現(xiàn)代轎車懸架的垂直剛度值都較小，從而使汽車的側(cè)傾角剛度值 也很小，結(jié)果使汽車轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾嚴重，影 響了汽車的行駛穩(wěn)定性。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)定桿在獨 立懸架中的典型安裝形式如下圖示。 圖 當左右車輪同向等振幅跳動時，橫向穩(wěn)定桿不起作用；當左右車輪有垂直的相對位移 時，穩(wěn)定桿受扭，發(fā)揮彈性元件的作用。橫向穩(wěn)定桿帶來的好處除了可增加懸架的側(cè)傾角 17 50 17（ 180） 70（ 75） 47 40 120、 130、 140、 150、 160、 170、 180 65 210 90 62 50 120、 130、 140、 150、 160、 170、 180、 190、 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 剛度，從而減小汽車轉(zhuǎn)向時車身的側(cè)傾角外，也有助于使汽車獲得所需要的不足轉(zhuǎn)向特性。 向穩(wěn)定桿參數(shù)的選擇 具體尺寸選擇如下：桿的直 徑 d=18長 L=1000c=363a=68b=69 156角半徑 R=23 10 懸架的結(jié)構(gòu)元件 制臂與推力桿 獨 立懸架中用縱 臂、橫臂或斜 臂（統(tǒng)稱控 制臂）中的三者之一，將車輪（或車軸） 與車架（或車身）連接起來。有些懸架在車軸與車架（車身）之間布置有縱向或橫向推力 桿。控制臂或推力桿在車輪（或車軸）與車架（或車身）之間傳遞力和力矩，并決定了它 們的結(jié)構(gòu)形式。對于僅沿軸線方向傳遞拉力或壓力，并伴隨有縱向彎曲作用的推力 桿，大 多數(shù)用端部有接頭的簡單鋼管制造，并應(yīng)當保證有足夠的縱向彎曲應(yīng)力；少數(shù)情況下也可 以用能獲得比較大的縱向抗彎強度、斷面為異形的板材制造，如用兩個槽形斷面的梁組合 成一個工字形的梁。 為了保證順利的裝配和補償制造與安 裝時可能產(chǎn)生的誤差，有時要求推力桿具有 調(diào)節(jié)長度的功能。如果兩個推力桿連接成為 一體并有一定的夾角，基于上述相同的理 由，還可能提出改變兩個臂之間夾角的要 求。在下圖所示結(jié)構(gòu)中，接頭與推力桿經(jīng)螺 紋連接，使兩者相對轉(zhuǎn)動就能達到調(diào)節(jié)長度 的目的；而松開加緊螺栓 2，又能調(diào)節(jié)兩個 推力桿之間 的夾角。 控 制 臂 在 比 較 復(fù) 雜 的 受 力 狀 態(tài) 下 工 作，要承受牽引力、制動力、側(cè)向力和力矩 等。為了提高控制臂的剛度，臂的斷面應(yīng)該 該采用具有較深結(jié)構(gòu)的構(gòu)件或者封閉式的 箱形斷面結(jié)構(gòu)。 頭 控制 臂或推 力桿 通常 過位 于他們 端部 的接頭與其它件實現(xiàn)連接。這些接頭應(yīng)該滿 足下述要求： 1）有較小的摩擦； 2）在使用期間不需要進行保養(yǎng)，以減少使用成本或降低勞動強度； 3）連接應(yīng)該有一定的彈性； 4）具有隔聲性能。 因為上述四個要求互有矛盾，所以同時都滿足有困難 。目前，在接頭內(nèi)設(shè)計有橡膠襯 套或者塑料襯套，橡膠襯套接頭使接頭有彈性變形，并有隔聲性能；塑料襯套應(yīng)該用聚氨 酯或聚四氟乙烯材料制造。 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，街頭有軸銷式接頭和球頭銷兩種。接頭所連接的兩部分之間的相對運 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 武漢理工大學學士學位論文 動形式和傳力特點，將影響接頭形式的選擇。 我選擇球頭銷連接，其特點是：用塑料制成整體式球碗，利用塑料的彈性將球頭銷壓 入球碗后再裝到球座上，工作時球頭銷的球面部分在球頭碗內(nèi)滑動。這種球頭連接球頭承 受各個方向的作用力，在使用中又不要求保養(yǎng)。 19 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828