前麥參考資料弗遜獨立懸架設(shè)計

1、第1章緒論1.1懸架的功用懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間彈性連接裝置的總 稱。（1）傳遞它們之間一切的力（反力）及其力矩（包括反力矩）。（2）緩和，抑制由于不平路面所引起的振動和沖擊，以保證汽車良好的平順性，操縱穩(wěn)定性。（3）迅速衰減車身和車橋的振動。懸架系統(tǒng)的在汽車上所起到的這幾個功用是緊密相連的。要想迅速的衰 減振動、沖擊，乘坐舒服，就應(yīng)該降低懸架剛度。但這樣，又會降低整車的 操縱穩(wěn)定性。必須找到一個平衡點，即保證操縱穩(wěn)定性的優(yōu)良，又能具備較 好的平順性。懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否，直接對汽車行駛平順性、操 縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。由此可見懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車

2、上是重要的 總成之一。1.2 懸架的組成現(xiàn)代汽車，特別是乘用車的懸架，形式，種類，會因不同的公司和設(shè)計 單位，而有不同形式。但是，懸架系統(tǒng)一般由彈性元件、減振器、緩沖塊、橫向穩(wěn)定器等幾部分組成等，見圖1-1所示。它們分別起到緩沖、減振、力的傳遞、限位和控制車輛側(cè)傾角度的作用圖1-1汽車懸架組成示意圖1-彈性元件2-縱向推力桿3-減震器4-橫向穩(wěn)定器5-橫向推力桿彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，現(xiàn) 代轎車懸架多采用螺旋彈簧，個別高級轎車則使用空氣彈簧。螺旋彈簧只承 受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對車體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小, 無需潤滑的優(yōu)點，但由于本身沒有摩擦

3、而沒有減振作用。這里我們選用螺旋 彈簧。減振器是為了加速衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動，減振器有筒式減振器, 阻力可調(diào)式新式減振器，充氣式減振器。它是懸架機(jī)構(gòu)中最精密和復(fù)雜的機(jī) 械件。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動 軌跡相對車身跳動，通常導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由控制擺臂式桿件組成。種類有單桿式或 多連桿式的。鋼板彈簧作為彈性元件時，可不另設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，它本身兼起導(dǎo) 向作用。有些轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過大的橫向傾 斜，在懸架系統(tǒng)中加設(shè)橫向穩(wěn)定桿，目的是提高橫向剛度，使汽車具有不足 轉(zhuǎn)向特性，改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。現(xiàn)代汽車懸架的發(fā)展十分快，不斷出現(xiàn)，嶄新

4、的懸架裝置。按控制形式 不同分為被動式懸架和主動式懸架。目前多數(shù)汽車上都采用被動懸架，也就 是說汽車姿態(tài)（狀態(tài)）只能被動地取決于路面及行駛狀況和汽車的彈性元件， 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減振器這些機(jī)械零件。1.3 懸架的分類汽車的懸架從大的方面來看，可以分為兩類：非獨立懸架系統(tǒng), 如圖1-2所示。圖1-2獨立懸架獨立懸架是兩側(cè)車輪分別獨立地與車架（或車身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè) 車輪受沖擊，其運動不直接影響到另一側(cè)車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷 開式的。這樣使得發(fā)動機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。獨立懸架允許前輪有大的跳動空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使 平順性得到改善。同時獨立懸架非

5、簧載質(zhì)量小，可提高汽車車輪的附著性。獨立懸架的類型及特點：獨立懸架的車軸分成兩段（如圖 1-3）,每只 車輪用螺旋彈簧獨立地，地連接安裝在車架（或車身）下面，當(dāng)一側(cè)車輪受沖 擊，其運動不直接影響到另一側(cè)車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷開式的。圖1-3獨立懸架的運動現(xiàn)在，前懸架基本上都采用獨立懸架系統(tǒng)，最常見的有雙橫滑柱 臂式（又稱麥弗遜式）。（1）雙橫臂式（圖1-4）圖1-4雙橫臂式獨立前懸架工作原理：由上短下長兩根橫臂連接車輪與車身，通過選擇比例合適的 長度，可使車輪和主銷的角度及輪距變化不大這種獨立懸架被廣泛應(yīng)用在轎車前輪上。雙橫臂的臂有做成 A字形或V 字形，V形臂的上下2個V形擺臂以一定

6、的距離，分別安裝在車輪上，另一 端安裝在車架上。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但經(jīng)久耐用，同時減振器的負(fù)荷小，壽命長?？?以承載較大負(fù)荷，多用于輕型、小型貨車的前橋。缺點：因為有兩個擺臂，所以占用的空間比較大。所以，乘用車的前懸架一 般不用此種結(jié)構(gòu)形式。（2）麥弗遜式（圖1-5）圖1-5麥弗遜式獨立前懸架工作原理：這種懸架目前在轎車中采用很多。這種懸架將減振器作為引 車輪跳動的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。這種懸架將雙橫臂上臂去掉并以橡膠做支承，允許滑柱上端作少許角位 移。內(nèi)側(cè)空間大，有利于發(fā)動機(jī)布置，并降低車子的重心。車輪上下運動時，主銷軸線的角度會有變化，這是因為減振器 端支點橫擺臂擺動。以上問題可通

7、過調(diào)整桿系設(shè)計布置合理得到解決。 麥弗遜獨立懸架的特點：優(yōu)點：技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)緊湊，響應(yīng)速度快，占用空間少，便于裝車及整 車布局，多用于中低檔乘用車的前橋。缺點：由于結(jié)構(gòu)過于簡單，剛度小，穩(wěn)定性較差，轉(zhuǎn)彎側(cè)傾明顯，必須 加裝橫向穩(wěn)定器，加強(qiáng)剛度。非獨立懸架如圖1-6所示。其特點是兩側(cè)車輪安裝于一整體式車橋上， 當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊力時會直接 影響到另一側(cè)車輪上，當(dāng)車輪上下跳動時定 位參數(shù)變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導(dǎo)向作用，使結(jié)構(gòu)大 為簡化，降低成本。目前廣泛應(yīng)用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有 采用的。非獨立懸架由于非簧載質(zhì)量比較大，高速行駛時懸架受到?jīng)_擊載荷 比較大，平順性較差

8、。1.4 懸架的國內(nèi)外發(fā)展情況汽車懸架的發(fā)展十分迅速，不斷出現(xiàn)嶄新的懸架裝置。正常情況按控制 形式不同分為被動式懸架和主動式懸架。目前多數(shù)汽車上都采用被動懸架， 20世紀(jì)80年代以來主動懸架開始在一部分汽車上應(yīng)用，并且目前還在進(jìn)一 步研究和開發(fā)中。主動懸架可以能主動地控制垂直振動及其車身姿態(tài)，根據(jù) 路面和行駛工況自動調(diào)整懸架剛度和阻尼。隨著當(dāng)前世界汽車工業(yè)朝著高速、高性能、舒適、安全可靠的方向發(fā)展, 空氣懸架彈簧是當(dāng)今汽車發(fā)展的一大趨勢，特別是在大型客車和載重汽車上 尤為突出。其實，早在20世紀(jì)50年代，空氣懸架彈簧就開始應(yīng)用在載重車、 小轎車、大客車及鐵道車輛上。到60年代，德國、美國等工業(yè)

9、發(fā)達(dá)國家生產(chǎn) 的大部分公共汽車上裝有了主動式空氣彈簧懸架。國內(nèi)早在20世紀(jì)60年代就設(shè)計生產(chǎn)了空氣彈簧懸架，但由于工業(yè)技術(shù) 條件有限，當(dāng)時生產(chǎn)的產(chǎn)品使用效果不甚理想，以后在很長一段時期，產(chǎn)品 沒有進(jìn)一步發(fā)展，因此，國外生產(chǎn)空氣懸架彈簧的廠家憑借著資金與技術(shù)優(yōu) 勢進(jìn)入國內(nèi)市場，為國內(nèi)生產(chǎn)豪華客車的廠家配套成熟的主動式空氣彈簧懸 架產(chǎn)品。同時我國公路條件的改善為汽車懸架創(chuàng)造了基本的使用條件，并產(chǎn)生了 很大的促進(jìn)作用。高速公路的迅速發(fā)展、運輸量的增加以及對高性能客車的 需求，都對汽車的操縱穩(wěn)定性、平順性、安全性提出了更高的要求。此外， 重型汽車對路面破壞機(jī)制的研究及認(rèn)識的進(jìn)一步加深，政府對高速公路養(yǎng)

10、護(hù) 的重視，限制超載逐步在國內(nèi)各地受到重視，這些因素都將促使新型懸架在 重型車市場的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大。隨著國內(nèi)客車產(chǎn)品檔次的逐步升級，空氣懸架彈簧逐步被市場接受。目 前，在國內(nèi)有多家客車廠生產(chǎn)的豪華大客車裝有空氣懸架，如安凱、金龍客車、桂林大宇、合肥現(xiàn)代、杭州客車等。由于主動式空氣懸架彈簧價格較貴，為降低成本，有的企業(yè)部分車型前橋使用鋼板彈簧，后橋使用空氣懸架彈簧。由此可知懸架正充分關(guān)注這方面的變化，提高綜合開發(fā)能力，以適應(yīng)市場的需求和變化，新型懸架的誕生迫在眉睫。本章小結(jié)本章主要介紹了麥弗遜懸架的功用和優(yōu)缺點。 并且針對麥弗遜獨立懸架的未來發(fā)展趨勢有了一定了解。第 2 章 懸架分析設(shè)計2.1

11、 懸架結(jié)構(gòu)方案分析2.1.1 獨立懸架與非獨立懸架結(jié)構(gòu)形式的選擇為適應(yīng)不同車型和不同類型車橋的需要，懸架有不同的結(jié)構(gòu)型式，主要有獨立懸架與非獨立懸架。獨立懸架與非獨立懸架各自的特點在上一章中已經(jīng)作了介紹， 本章不再累述， 轎車對乘坐舒適性要求較高， 故選擇獨立懸架。2.1.2 懸架具體結(jié)構(gòu)形式的選擇麥弗遜式獨立懸架是獨立懸架中的一種，是一種減振器作滑動支柱并與下控制臂鉸接組成的一種懸架形式, 與其它懸架系統(tǒng)相比, 結(jié)構(gòu)簡單、 性能好、布置緊湊 , 占用空間少。 因此對布置空間要求高的發(fā)動機(jī)前置前驅(qū)動轎車的前懸架幾乎全部采用了麥弗遜式懸架。此次設(shè)計的懸架為發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的哈飛路寶7110車型

12、， 故選擇麥弗遜式獨立懸架形式。2.2 彈性元件彈性元件是懸架的最主要部件，因為懸架最根本的作用是減緩地面不平度對車身造成的沖擊，即將短暫的大加速度沖擊化解為相對緩慢的小加速度沖擊。 使人不會造成傷害及不舒服的感覺； 對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。2.3 減振元件減振元件主要起減振作用。為加速車架和車身振動的衰減，以

13、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 2-1 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)相對運動時，而減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運動，則減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉(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。圖2-1含減振器的懸架簡圖1.車身；2.減震器；3.彈性原件；4.車橋。2.4 傳力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)車輪相對于車架和車身跳動時，車輪

14、(特別是轉(zhuǎn)向輪)的運動軌跡應(yīng)符 合一定的要求。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時還承擔(dān)著使車輪按一定軌跡 相對于車架和車身跳動的任務(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)。對前輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求(1)懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過+4.0mm輪距變化大會引 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) 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0.4g側(cè)向加速度作用下, 車身側(cè)傾角0 6-7度。并使車輪與車身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。(4)制動時，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時，有抗后仰作用。(5)具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命，可靠地傳

15、遞除垂直力以外的各種力和 力矩。2.5 橫向穩(wěn)定器在多數(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)生過大的橫 向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件一一橫向穩(wěn)定器。橫向穩(wěn)定器實際是一根近似U型的桿件，兩個端頭與車輪剛性連接，用來防 止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾。其原理是當(dāng)一側(cè)車輪相對車身位移比另外一側(cè)位移大 時，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，限制該側(cè)車輪跳動幅度。本章小結(jié)本章主要介紹麥弗遜懸架的主要結(jié)構(gòu)組成，各個零部件的工作原理以及在汽車整體運動中的主要功用。對在以后的懸架設(shè)計中提供了理論基礎(chǔ)。第3章 懸架主要參數(shù)的確定懸架設(shè)計可以大致分為結(jié)構(gòu)型

16、式及主要參數(shù)選擇和詳細(xì)設(shè)計兩個階段，此畢業(yè)設(shè)計已通過答現(xiàn)，詳細(xì)計算，完整說明書和全套設(shè)計圖紙- 請聯(lián)系扣扣：©零；®®®®麥弗蒯H立 HFJ7110前 懸架至統(tǒng) 擺雪總成 cat匕律模相對阻尼系數(shù)巾的物理意義是：減震器的阻尼作用在與不同剛度C和不 同簧上質(zhì)量ms的懸架系統(tǒng)匹配時，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。也值大，振動能 迅速衰減，同時又能將較大的路面沖擊力傳到車身；也值小則反之，通常情 況 下， 將 壓 縮 行 程 時 的 相 對 阻 尼系數(shù)中丫取小些，伸張行程時的相對阻尼系數(shù)S取得大些，兩者之間保持中丫二(0.25-0.50 )中S的關(guān)系。設(shè)計時

17、，先選取中丫與中s的平均值巾。相對無摩擦的彈性元件懸架，取巾=0.25-0.35 ;對有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，也值取的小些，為避免懸架碰 撞車架，取7=05-： s取巾=0.3,則有：,計算得：S=0.4,中 Y=0.(2)減震器阻尼系數(shù)&的確定c減震器阻尼系數(shù)6=wcm。因懸架系統(tǒng)固有頻率h=匕,所以理 論上6 =2ms6。實際上，應(yīng)根據(jù)減震器的布置特點確定減震器的阻尼系數(shù)。我選擇下圖的安裝形式，則起阻尼系數(shù)6為:(4-18)21 m s - b圖4-10減震器的布2 a cos根據(jù)公式n=1Cs2 二飛 ms,可得出：32 2 n ms17滿載時計算前懸剛度 CS =4 12 3.

18、142 292.5 = 11535.73N/m代入數(shù)據(jù)得：=6.3HZ,取a/b=0.8, ： =14按滿載計算有：簧上質(zhì)量m2 = 292.5kg,代入數(shù)據(jù)得減震器的阻尼系數(shù)1 =2 0.3 292.5 8.230.948為:= 1640N,s/m (4-19) )10.9703)(3)減震器最大卸荷力F0的確定為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減震器活塞振動速度達(dá)到一定值時，減 震器打開卸荷閥。此時的活塞速度稱為卸荷速度 Vx,按上圖安裝形式時有：Vx = A acos- /b(4-20)式中，Vx為卸荷速度，一般為0.150.3m/s, A為車身振幅，取±40mm；6為懸架振動固有頻

19、率。代入數(shù)據(jù)計算得卸荷速度為：Vx =0.04 8.23 0.948 cos16 =0.3m/s符合Vx在0.150.3m/s之間范圍要求。根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式：F。=cSVx可以計算最大卸荷力。式中，c是沖擊載荷系數(shù)，取c=1.5 ;代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力F。為：F0 =1.8 1640 0.3 = 885.6N(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計算工作缸直徑D為:D= /A、 無 I.P 1-入(4-21)其中，P 1工作缸最大壓力，在 3Mpa4Mp飆【P】=3Mpa 連桿直徑與工彳缸直徑比值，=0.40.5 ,取昊=0.4。代入計算得工作缸直徑D為：4 885

20、.63.143 10 61 - 0.4 2=21.16 mm(4-22)減震器的工作缸直徑 D有20mm 30mm 40mm 45mm 50mm 65mm等幾 種。選取時按照標(biāo)準(zhǔn)選用，按下表選擇。表4.3減震器的工作缸選擇工作缸直徑D基長L貯油直徑Dc吊環(huán)直徑（）吊環(huán)直徑寬度B活塞行程S230、240、25R3011 (120)44 (47)2924260、 270、 280120、130、14R4014 (150)543932150、 270、 280120、130、14R5017 (180)70 (75)4740150、160、17R180120、130、14R65210210625015

21、0、160、17R180、190所以選擇工作缸直徑D=30mmJ減震器，對照上表選擇起長度:活塞彳T程S=240mm基長L=110mm則：Lmin =L +S = 240 +110 = 350 mm （壓縮到底的長度）Lmax =Lmin +S =350 + 240 = 590 mm （拉足的長度）取貯油缸直徑Dc=45mm壁厚取2.6mm4.4橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計4.4.1 橫向穩(wěn)定桿的作用橫向穩(wěn)定桿是一根擁有一定剛度的扭桿彈簧，它和左右懸掛的下托臂或 減震器滑柱相連。當(dāng)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(dāng)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

22、定得側(cè)傾。此時外側(cè)懸掛收縮，內(nèi)測懸掛舒張，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。從而提高車輛行駛穩(wěn)定性。4.4.2 橫向穩(wěn)定桿參數(shù)的選擇具體尺寸選擇如下：桿的直徑d=22mm桿長L=1000mmc=363mma=68mm b=69mm l2=156mm 圓角半徑 R=23mm圖4-11橫拉桿本章小結(jié)本章主要是針對零部件主要參數(shù)的計算和校核。在設(shè)計過程中主要根據(jù) 整體懸架在整個汽車中的剛度的基礎(chǔ)上進(jìn)行計算設(shè)計。并且在計算和設(shè)計過 程中不斷的了解到了整體懸架的剛度在其零部件的設(shè)計中的作用。第五章麥弗遜獨立懸架catia建模5.1 麥弗遜獨立懸架零部件的設(shè)計根據(jù)CA而裝和零部件

23、圖對螺旋彈簧、減震器、下擺臂件設(shè)計。圖5-1麥弗遜獨立懸架零部件5.2 對懸架系統(tǒng)零部件的總裝基于CATIA平臺的零部件總裝圖5-2懸架系統(tǒng)零部件的總裝設(shè)計5.3麥弗遜懸架的整體安裝對麥弗遜懸架安裝轉(zhuǎn)向系 輪胎 輪轂等安裝圖5-3麥弗遜懸架及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體安裝本章小結(jié)本章主要是基于CADH紙利用CATIA進(jìn)行三維建模的設(shè)計，在利用CATIA 的制圖了解它的具體形狀和在整體懸架中的具體位置的設(shè)計和作用， 在三維 建模過程中應(yīng)不斷的與實體與設(shè)計理論相結(jié)合。結(jié)論在畢業(yè)設(shè)計過程中，通過對哈飛路寶7110麥弗遜懸架的設(shè)計工作。本文 按照劉惟信編著的汽車設(shè)計一書詳細(xì)研究了麥弗遜懸架的設(shè)計方案，提出了比較可

24、行的設(shè)計思路，并按照這一思路進(jìn)行詳細(xì)地計算，最終根據(jù)計算數(shù)據(jù)繪制出麥弗遜懸架系統(tǒng)的總裝配圖及其零部件圖。在設(shè)計過程中，查閱了很多汽車相關(guān)的資料，對大學(xué)期間學(xué)到的汽車知識有了更高層次的認(rèn)識。通過親自查找資料和分析計算，充分鍛煉了自己設(shè)計的能力；通過發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，體驗到了設(shè)計的樂趣；在繪圖的過程中，我熟悉并掌握了CAD0圖的一些標(biāo)準(zhǔn)和技巧，當(dāng)然也會存在一些問題，期待批評指正。用CAE過圖之后，我更深刻地體會到CA加圖的效率，也認(rèn)識到其成為主流的深層原因。手繪零件圖后，我進(jìn)一步熟悉了手繪圖紙的各個細(xì)節(jié)，同時進(jìn)一步感受到了手繪圖紙的麻煩與機(jī)繪圖紙的簡便。通過這次畢業(yè)設(shè)計，考驗了我在大學(xué)所學(xué)的知識，是我大學(xué)四年課程的一次大的總結(jié)。在設(shè)