桑塔納2000前麥弗遜獨(dú)立懸架畢業(yè)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 減振器結(jié)構(gòu)類型的選擇 減振器的功能是吸收懸架垂直振動(dòng)的能量，并轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，使振動(dòng)迅速衰減。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力式減震器。其作用原理是，當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減震器中的活塞在缸筒內(nèi)業(yè)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，于是減震器殼體內(nèi)的油液反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過(guò)另一些狹小的孔隙流入另一個(gè)內(nèi)腔。此時(shí)，孔與油液見的摩擦力及液體分子內(nèi)摩擦便行程對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為熱能，被油液所吸收，然后散到大氣中。 減振器大體上可以分為兩大類，即摩擦式減振器和液力減振器。故名思義，摩擦式減振器利用兩個(gè)緊壓在一起的 盤片之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力提供阻尼。由于庫(kù)侖摩擦力隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的提高而減小，并且很易受油、水等的影響，無(wú)法滿足平順性的要求，因此雖然具有質(zhì)量小、造價(jià)低、易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)代汽車上已不再采用這類減振器。液力減振器首次出現(xiàn)于 1901 年，其兩種主要的結(jié)構(gòu)型式分別為搖臂式和筒式。與筒式液力減減振器振器相比，搖臂式減振器的活塞行程要短得多，因此其工作油壓可高達(dá) 75筒式只有 式減振器的質(zhì)量?jī)H為擺臂式的約 1/2，并且制造方便，工作壽命長(zhǎng)，因而現(xiàn)代汽車幾乎都采用筒式減振器。筒式減振器最常 用的三種結(jié)構(gòu)型式包括 :雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式。 雙筒式液力減振器 雙筒式液力減振器雙筒式液力減振器的工作原理如圖 9所示。其中 A 為工作腔， 腔之間通過(guò)閥系連通，當(dāng)汽車車輪上下跳動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)活塞 1 在工作腔 使減振器液流過(guò)相應(yīng)閥體上的阻尼孔，將動(dòng)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?。車輪向上跳?dòng)即懸架壓縮時(shí)，活塞 1 向下運(yùn)動(dòng)，油液通過(guò)閥進(jìn)入工作腔上腔，但是由于活塞桿 9占據(jù)了一部分體積，必須有部分油液流經(jīng)閥進(jìn)入補(bǔ)償腔 C;當(dāng)車輪向下跳動(dòng)即懸架伸張時(shí)，活塞 1 向上運(yùn)動(dòng)，工作腔 A 中的壓力升高，油液經(jīng)閥流入 下腔，提供大部分伸張阻尼力，還有一部分油液經(jīng)過(guò)活塞桿與導(dǎo)向座間的縫隙由回流孔 6 進(jìn)人補(bǔ)償腔，同樣由于活塞桿所占據(jù)的體積，當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，必定有部分油液經(jīng)閥流入工作腔下腔。減振器工作過(guò)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高達(dá) 120攝氏度，有時(shí)甚至可達(dá) 200攝氏度。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(bǔ)償腔中油液高度應(yīng)達(dá)到缸筒長(zhǎng)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(shí)空氣經(jīng)油封 7進(jìn)入補(bǔ)償腔甚至經(jīng)閥吸入工作腔，造成油液乳化，影響減振器的工作性能。 圖 9 雙筒式減振器工作原理圖 12345 6789買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 減振器的特性可用圖 10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(dāng)油液流經(jīng)某一給定的通道時(shí)，其壓力損失由兩部分構(gòu)成。其一為粘性沿程阻力損失，對(duì)一般的湍流而言，其數(shù)值近似地正比于流速。其二為進(jìn)入和離開通道時(shí)的動(dòng)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(yuǎn)比密度隨溫度的變化顯著，因而在設(shè)計(jì)閥系時(shí)若能盡量利用前述的第二種壓力損失，則其特性將不易受油液粘性變化的影響，也即不易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，如圖 10所示。圖中曲線 道下阻尼力 F 與液流速度 v 的關(guān)系，若與通道 A 并聯(lián)一個(gè)直徑更 /大的通道 B，則總的特性將如圖中曲線 A+果 B 為一個(gè)閥門，則當(dāng)其逐漸打開時(shí)，可獲得曲線 A 與曲線 A+B 間的過(guò)渡特性。恰當(dāng)選擇 A,B 的孔徑和閥的逐漸開啟量，可以獲得任何給定的特性曲線。閥打開的過(guò)程可用三個(gè)階段來(lái)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(dāng)減振器活塞相對(duì)于缸筒的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到 0. lm/全打開則需要運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到數(shù)米每秒。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 圖 10 閥的開啟程度對(duì)減振器特性影響示意圖 圖 11給出了三種典型的減振器特性曲線。第一種為斜率遞增型的，第二種為等斜率的 (線性的 )，第三種為斜率遞減型的。其中第一種在小速度時(shí)，阻尼力較小，有利于保證平坦路面上的平順性，第三種則在相當(dāng)寬的振動(dòng)速度范圍內(nèi)都可提供足夠的阻尼力，有利于提高車輪的接地能力和汽車的行駛性能。根據(jù)汽 車的型式、道路條件和使用要求，可以選擇恰當(dāng)?shù)淖枘崃μ匦浴?圖 11 典型的減振器特性曲線 圖 12 減振器斜置時(shí)計(jì)算傳遞比示意圖 需要注意的是，在大部分汽車上，減振器不是完全垂直安裝，如圖 時(shí)減振器本身的阻尼力與車輪處的阻尼力之間存在差異，當(dāng)左右車輪同向等幅跳動(dòng)時(shí)，阻尼力的傳遞比 由于角度 (見圖 12)同時(shí)造成車輪處力的減小和減振器行程的減小，因此減振器買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 的阻尼系數(shù)應(yīng)為車輪 處阻尼系數(shù)的 2。當(dāng)車身側(cè)傾時(shí)，相應(yīng)的傳遞比 co s/ ，式中 單筒充氣式液力減振器 單筒充氣式減振器的工作原理如圖（ 13）所示。其中浮動(dòng)活塞 3 將油液和氣體分開并且將缸筒內(nèi)的容積分成工作腔 4 和補(bǔ)償腔 2 兩部分。當(dāng)車輪下落即懸架伸張時(shí)，活塞桿 8帶動(dòng)活塞 5 下移，壓迫油液經(jīng)過(guò)伸張閥 10從工作腔下腔流入上腔。此時(shí)，補(bǔ)償腔 2 中的氣體推動(dòng)活塞 3 下移以補(bǔ)償活塞桿抽出造成的容積減小 ;車輪上跳時(shí)，活塞 5 向上運(yùn)動(dòng)， 油液通過(guò)壓縮閥 6 由上腔流入下腔，同時(shí)浮動(dòng)活塞向上移動(dòng)以補(bǔ)償活塞桿在油液中的體積變化。 與前述的雙筒式減振器相比，單筒充氣式減振器具有以下優(yōu)點(diǎn) :工作缸筒 n 直接暴露在空氣中，冷卻效果好 ;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 ;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 ;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。其缺點(diǎn)在于 :為保證氣體密封，要求制造精度高 ;成本高 ;軸向尺寸相對(duì)較大 ;由于氣體壓力的作用，活塞桿上 大約承受 190推出力，當(dāng)工作溫度為 100時(shí)，這一值會(huì)高達(dá) 450N，因此若與雙筒式減振器換裝，則最好同時(shí)換裝不同高度的彈簧。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 圖 13 雙筒充氣式減振器的優(yōu)點(diǎn)有 :在小振幅時(shí)閥的響應(yīng)也比較敏感 ;改善了壞路上的阻尼特性 ;提高了行駛平順性 ;氣壓損失時(shí)，仍可發(fā)揮減振功能 ;與單筒充氣式減振器相比，占用軸向尺寸小，由于沒有浮動(dòng)活塞，摩擦也較小。因而本次設(shè)計(jì)選擇雙筒式減振器。 圖 14 為雙筒充氣式減振器用于麥克弗遜懸架時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。 12345678 91011121314買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 彈性元件是懸架的最主要部件，因?yàn)閼壹茏罡镜淖饔檬菧p緩地面不平度對(duì)車身造成的沖擊，即將短暫的大加速度沖擊化解為相對(duì)緩慢的小加速度沖擊。使人不會(huì)造成傷害及不舒服的感覺；對(duì)貨物可減少其被破壞的可能性。 彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧等常用類型。除了板彈簧自身有減 振 作用外，配備其它種類彈性元件的懸架必須配備 減振元件 ，使已經(jīng)發(fā)生振動(dòng)的汽車盡快靜止。鋼板 彈簧是汽車最早使用的彈性元件，由于存在諸多設(shè)計(jì)不足之處，現(xiàn)逐步被其它種類彈性元件所取代，本文選擇螺旋彈簧。 減 振元件 主要 起減振作用 。為加速車架和車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的，如圖 8 所示。 汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器。液力減振器的作用原理是當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，而減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過(guò)一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。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)化為熱能，而被油液和減振器殼體所吸收，然后散到大氣中。本文選擇雙筒式液力減振器。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 圖 8 含減振器的懸架簡(jiǎn)圖 車輪相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)時(shí)，車輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)符合一定的要求，否則對(duì)汽車某些行駛性能（特別是操縱穩(wěn)定性）有不利的影響。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時(shí)還承擔(dān)著使車輪按一定軌跡相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)的任務(wù)，因而這些傳力構(gòu)件還起導(dǎo)向作用，故稱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 對(duì)前輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求 （ 1）懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過(guò) +距變化大會(huì)引起輪胎早期磨損； （ 2）懸架上載荷變化時(shí)，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； （ 3） 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在 向加速度作用下，車身側(cè)傾角 6使車輪與車身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 （ 4） 制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時(shí)，有抗后仰作用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 （ 5） 具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命，可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。 在多數(shù)的轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā) 生過(guò)大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件 橫向穩(wěn)定器。 橫向穩(wěn)定器實(shí)際是一根近似 U 型的桿件，兩個(gè)端頭與車輪剛性連接，用來(lái) 防止車身產(chǎn)生過(guò)大側(cè)傾。 其原理是當(dāng)一側(cè)車輪相對(duì)車身位移比另外一側(cè)位移大時(shí)，穩(wěn)定桿承受扭矩，由其自身剛性限制這種傾斜，特別是前輪，可有效防止因一側(cè)車輪遇障礙物時(shí)，限制該側(cè)車輪跳動(dòng)幅度。 3 懸架主要參數(shù)的確定 懸架設(shè)計(jì)可以大致分為結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)選擇和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，有時(shí)還要反復(fù)交叉進(jìn)行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置共同配合確定。 設(shè) 計(jì) 參數(shù)： 架的空間幾何參數(shù) 在確定零件尺寸之前，需要先確定懸架的空間幾何參數(shù)。麥弗遜式懸架的受力圖如圖 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 根據(jù)車輪尺寸，確定 G 點(diǎn)離地高度為 據(jù)車身高度確定 C 大致高度為 70010震器安裝角度 15。 架的彈性特性和工作行程 對(duì)于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù) =而可以近似地認(rèn)為 =1，即前后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂直振動(dòng)是相互獨(dú)立的，并用偏頻 1n ， 2n 表示各自的自由振動(dòng)頻率，偏頻越小，則汽車的平順性越好。一般對(duì)于鋼制彈簧的轎車， 1n 約為 1 60 80次 /， 2n 約為 70 90次 /非常接近人體步行時(shí)的自然頻率。 取 n=架的工作行程 懸架的工作行程由靜撓度與動(dòng)撓度之和組成。 由 3中 懸架靜撓度 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 得懸架靜撓度： 25 3-2 c 則懸架動(dòng)撓度： 0.7）了得到良好的平順性，因當(dāng)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形量也大，對(duì)于一般轎車而言，懸架總工作行程（靜擾度與動(dòng)擾度之和）應(yīng)當(dāng)不小于 160 而dc =60 符合要求 架剛度計(jì)算 已知：已知整車裝備質(zhì)量： m =900取簧上質(zhì)量為 1060則由軸荷分配圖知： 空載前軸單輪軸荷取 56%： 2%569001m =252載前軸單輪軸荷取 56%： 6 42 %5613 002 懸架 滿載 剛度： 滿載s = 5c o 空載剛度 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 空載s = 5c o 4 懸架主要零件 設(shè)計(jì) 旋彈簧的設(shè)計(jì) 由于存在懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的關(guān)系，懸架剛度 C 與彈簧剛度區(qū)別在于懸架剛度 C 是指車輪處單位撓度所需的力；而彈簧剛度 例如麥弗遜獨(dú)立懸架的懸架剛度 下圖所示。 算彈簧鋼絲直徑 d 根據(jù)下面的公式可以計(jì)算： 48 4 8 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模量， 查表取 彈簧中徑，取 100入計(jì)算得： d= 確定鋼絲直徑 d=12簧外徑 D=112簧有效工作圈數(shù) n=8； 簧校核 （ 1）彈簧剛度校核 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 彈簧剛度的計(jì)算公式為：48代入 數(shù)據(jù)計(jì)算可得彈簧剛度 所以彈簧選擇符合剛度要求。 （ 2）彈簧表面剪切應(yīng)力校核 彈簧在壓縮時(shí)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： 23 88 PD m 式中 C 彈簧指數(shù)（旋繞比）， K 曲度系數(shù)，為考慮簧圈曲率 對(duì)強(qiáng)度影響的系數(shù)，1 4 P 彈簧軸向載荷 已知10d=12以算出彈簧指數(shù) C 和曲度系數(shù) K ： =100/12=4 3 314c o 0 N 則彈簧表面的剪切應(yīng)力： 323 m表可知 =635 為 ，所以彈簧滿足要求。 汽車空載時(shí)彈簧載荷 s 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 滿載時(shí)彈簧載荷 Cs過(guò) D=100 d=12 查表可得 ：?jiǎn)稳偠?=281 ；工作極限載荷下的單圈型變量 簧剛度 P = n=281 8=作行程 h=1 = 514 =作極限載荷下的型變量 Fj= 距 t=由高度 Ho= 取 240旋角 = 展開長(zhǎng)度 L=小載荷時(shí)的高度 大載荷時(shí)的高度 限載荷是的高度 小結(jié) 綜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D=112簧有效工作圈數(shù) n=8。 震器參 數(shù)的設(shè)計(jì) （ 1）相對(duì)阻尼系數(shù) 相對(duì)阻尼系數(shù)的物理意義是：減震器的阻尼作用在與不同剛度 C 和不同簧上質(zhì)量產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動(dòng)能迅買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 速衰減，同時(shí)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(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) Y 取小些，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)S取得大些，兩者之間保持 Y =（ 的關(guān)系。 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取 Y 與S的平均值。相對(duì)無(wú)摩擦的彈性元件懸架，取=有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，值取的小些，為避免懸架碰撞車架，取 Y = =有： S，計(jì)算得：S=Y = 2）減震器阻尼系數(shù) 的確定 減震器阻尼系數(shù) 2。因懸架系統(tǒng)固有頻率 ，所以理論上 。實(shí)際上，應(yīng)根據(jù)減震器的布置特點(diǎn)確定減震器的阻尼系數(shù)。我 們選擇下圖的安裝形式，則起阻尼系數(shù) 為： 222co s 根據(jù)公式21 ，可得出： 2 滿載時(shí)計(jì)算前懸剛度 6 7 2 m 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 代入數(shù)據(jù)得： = 15 按滿載計(jì)算有：簧上質(zhì)量 3402 m 入數(shù)據(jù)得減震器的阻尼系數(shù)為： 2 （ 3）減震器最大卸荷力0為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減震器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減震器打開卸荷閥。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度上圖安裝形式時(shí)有： x / 式中，般為 s， ； 為懸架振動(dòng)固有頻率。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得卸荷速度為： o 符合s 之間范圍要求。 根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式：0可以計(jì)算最大卸荷力。式中， c 是沖擊 載 荷 系 數(shù) ， 取 c= 代 入 數(shù) 據(jù) 可 得 最 大 卸 荷 力0F 52 3 5 （ 4）減震器工作缸直徑 D 的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸 荷力0為： 2014 P 其中， P 工作缸最大壓力，在 3 P =3 連桿直徑與工作缸直徑比值， = = 代入計(jì)算得工作缸直徑 D 為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 1