轿车前独立悬架设计与实现

轿车前独立悬架设计与实现
轿车前独立悬架设计与实现

夏利轿车前独立悬架设计

摘要

轿车前悬所使用的是麦弗逊式独立悬架。麦弗逊式独立悬架有着结构简单、紧凑、占用空间小等众多优点,在现代轻型汽车中得到了广泛的运用。

本文分别从设计、制造、仿真分析、优化设计等方面对夏利用麦式悬架进行了设计、分析和优化。论文首先完成了悬架中关键零部件如:螺旋弹簧、横向稳定杆、减振器等的设计和选型;进而运用空间坐标变换的方法分析了悬架的结构特点和运动特征,并以此为基础建立了悬架的物理模型和数学模型。同时,论文还根据仿真结果(车轮定位参数与车轮跳动量的关系曲线),对悬架性能进行了简要评价。最后,运用机械优化理论,以干涉量的加权均值为目标函数,优化了转向横拉杆断开点的位置。结果表明,优化后的转向横拉杆断开点位置可以明显地减小干涉量,从而降低悬架跳动对转向机构的影响程度。

关键词:夏利轿车;麦弗逊式悬架;设计计算;运动分析;转向横拉杆断开点;优化设计;

工艺分析

The design of the front suspension of XiaLi automobile

Abstract

The kind of the front suspension in XiaLi automobile is Macpherson suspension . Because of its characteristics of simple structure, low-cost and space economy, Macpherson suspension has become the most popular independent suspension since its emergence, and it is widely used in automobile especially in cars.

the paper summarized the design and analysis of the front suspension of XiaLi automobile in aspects of design, manufacture, simulation analysis and optimization design. Firstly the Paper complete the suspension of key components such as : helical springs, anti-roll bar and damper in the design and selection ,and then the dimensional positions of points on the left Macpherson suspension while the front left wheel jumps are calculated with the method of dimensional coordinate transformation. The paper also gives a brief performance evaluation According to the simulation result. Based on the requirements of general layout, a constrained optimization design model is set up with the steering cross rod ball joint position as the optimization variables (design parameters), and the sum of steering cross rod length interference while the left front wheel bouncing as the objective function. And the optimization results are worked out by programming on computer. The difference between the optimized and the original design is figured out. The results indicate that the modeling method in the paper is practical.

Keywords: XiaLi Automobile; Macpherson suspension; design and calculation; kinematic analysis; steering rod cross ball joint; optimization design; Technical Analysis

目录

1.绪论 (1)

1.1研究背景及研究意义 (1)

1.2夏利轿车麦佛逊式悬架 (1)

1.2.1麦弗逊悬架的特点 (1)

1.2.2麦弗逊悬架的结构分析 (2)

1.3论文研究目的和主要内容 (2)

2.麦佛逊式悬架的设计计算 (4)

2.1悬架的总体方案设计 (4)

2.2螺旋弹簧的设计计算 (4)

2.2.1螺旋弹簧简介 (4)

2.2.2螺旋弹簧受力及变形 (5)

2.2.3弹簧的设计计算 (7)

2.3横向稳定杆的设计计算 (9)

2.3.1横向稳定杆简介 (9)

2.3.2横向稳定杆的设计计算 (9)

2.4减震器的设计与选型 (10)

2.4.1减振器的选择要求 (10)

2.4.2主要性能参数的选择 (11)

2.4.3主要尺寸的选择 (12)

2.5弹簧限位缓冲块的设计 (13)

2.5.1缓冲块的作用 (13)

2.5.2缓冲块的设计 (14)

2.5.3缓冲限位块的性能分析 (16)

3.麦佛逊式悬架导向机构的设计与仿真 (17)

3.1独立悬架导向机构 (17)

3.2麦弗逊式悬架系统物理模型的建立 (17)

3.3导向机构运动学分析 (18)

3.3.1数学准备 (18)

3.3.2导向机构运动学计算 (19)

3.4基于MATLAB软件的悬架运动特性仿真分析 (21)

3.4.1实际问题中的悬架参数 (21)

3.4.2车轮定位参数仿真分析 (22)

3.5基于MATLAB软件转向横拉杆断开点的优化设计 (26)

3.5.1麦佛逊式悬架导向机构对转向梯形的影响 (26)

3.5.2麦弗逊悬架转向横拉杆断开点位置的优化 (27)

3.5.3优化结果分析 (29)

4.关键零部件的校核 (30)

4.1螺旋弹簧的强度校核 (30)

4.1.1稳定性验算 (30)

4.1.2弹簧的实际性能参数 (30)

4.1.3弹簧对整车的影响: (30)

4.2横向稳定杆的强度校核 (31)

4.2.1横向稳定杆的应力校核 (31)

4.2.2结果分析 (33)

5.工艺性与经济性分析 (34)

5.1螺旋弹簧的工艺性 (34)

5.1.1弹簧的材料 (34)

5.1.2弹簧的制造工艺 (36)

5.1.3弹簧的疲劳强度 (37)

5.2横向稳定杆的工艺性 (38)

5.2.1材料的选择 (38)

5.2.2许用应力 (38)

5.3麦佛逊式悬架的经济性分析 (38)

结论 (39)

致谢 (40)

参考文献 (41)

附录 (45)

附录A 基于UG open grip的夏利车轮自生成程 (45)

附录B 基于MATLAB的运动学仿真程 (52)

附录C 基于MATLAB的优化计算程 (56)

附录D MATLAB程序用悬架参 (60)

1.绪论

1.1课题背景及研究意义

悬架是现代汽车上的重要总成之一,它把车架(或车身)与车轮弹性地连接起来[1]。悬架需要传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩,缓和路面传给车身的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的振动,使汽车获得高速的行驶能力和理想的运动特性。悬架对于整车的意义重大。

鉴于悬架设计在汽车特别是在轿车总成开发中的重要地位,几乎各国汽车研发机构和各大汽车生产集团都在悬架的开发中投入了极大的热情。悬架本身的性能特点、与整车的匹配关系等无不决定了汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性,进而直接决定了整车的档次和价格。因此,对悬架的研究有着重要的实用意义。

图1.1 夏利TJ 7100悬架系统

1.2 夏利轿车麦佛逊式悬架

1.2.1麦弗逊悬架的特点

麦弗逊悬架一般用于轿车的前轮。与其它悬架系统相比,麦弗逊式悬架系统

具有结构简单,紧凑,占用空间少,性能优越等特点。麦式悬架还具有较为合理的运动特性,能够保证整车性能要求[2][3][4]。因此,麦弗逊悬架在前置前驱的轿车和微型汽车上有着广泛的应用。虽然麦弗逊悬挂在行车舒适性上的表现令人满意,其结构简单体积不大,可有效扩大车内乘坐空间,但也由于其构造为滑柱式,对左右方向的冲击缺乏阻挡力,抗刹车点头等性能较差。

1.2.2麦弗逊悬架的结构分析

麦弗逊悬架由多个零件组成(图1.1 为夏利TJ7100轿车的悬架系统总图),故在悬架机构分析中采用空间机构分析法对其进行分析。在运用此方法进行分析时,我们将悬架总成中的构件等效成刚体来研究悬架系统的空间运动。

图1.2是1/2麦弗逊式悬架的等效机构图,借助图中所示的等效方式,我们可以清楚地看出悬架摆臂和转向节之间的连接通过球副来等效;减振器外套筒和活塞的联接方式被等效成一个移动副;减振器的上支点和车身的连接被等效成一个转动副。这样,麦弗逊式悬架被抽象成一个封闭的空间机构。通过图示的等效方案可以使我们对悬架系统的分析变得简单,且不会在很大程度上影响分析的结果。

图1.2 麦弗逊悬架的等效机构图

1.3 论文研究目的和主要内容

本文的研究对象是夏利轿车麦弗逊式前悬架。和其它形式的悬架相比,麦式

悬架有着无可比拟的优点和较难改进的缺点。通过对悬架弹性元件的计算、分析,导向机构的仿真和优化,可以验证悬架中关键零部件的可行性,掌握悬架的适用范围和使用条件,改善整车的行驶平顺性和操纵稳定性。在此基础上文章还进一步提出和麦式悬架性能有着密切关系的转向横拉杆断开点位置的优化方案,并对仿真结果进行了剖析。

具体内容包括:

(1)根据原型车的设计要求和布置方案对悬架中的弹性元件、减振器、缓冲限位块等重要零部件进行了设计计算和可行性校核;

(2)运用空间坐标变换理论和空间刚体运动学原理,通过对麦弗逊式悬架的简化和抽象,将实物模型转成可供分析和研究的物理模型和数学模型;

(3)运用MATLAB软件的混合编程工具对建立的数学模型进行仿真分析,对得到的悬架性能评定参数:车轮外倾角、主销后倾角等车轮定位参数讨论分析,并以此为根据来评定夏利汽车的前麦弗逊式悬架性能;

(4)提出转向横拉杆断开点位置的优化设计方案,运用MATLAB软件加以实现,通过优化前后干涉量与车轮跳动量关系曲线的对比分析,提出断开点位置的改进方案;

(5)论文还突破狭义的设计范畴,对悬架关键零件如螺旋弹簧、横向稳定杆等的材料选用、工艺要求、影响疲劳因子、经济性等进行分析,以期从整体上把握悬架的设计、制造全过程。

2. 麦佛逊式悬架的设计计算

2.1 悬架的总体方案设计

本文的设计对象为夏利某改型车的麦弗逊式前独立悬架。根据整车的使用要求和工作条件,型车给定了如下所示的设计参数:

设计状态下的前轴轴荷1m :710kg

空载时的前轴轴载: '1m :639kg(空载)

前桥左右悬架的总质量u m :73Kg

前悬架的设计偏频1n =1.31Hz

1.悬架的刚度

根据设计要求给定的设计状态下的轴荷及簧下质量,可求得前悬架单侧的簧上质量s m

'1171073318.5()22

s m m m kg --=== (2.1)

于是,前悬架的刚度C 为

()2

12s C n m π=? ()223.14159261.31318.521578.027(/)21.6(/)

N m N m m =???=≈ 2.悬架的静挠度

悬架的静挠度1c f 和悬架刚度之间有如下关系:

2115c f n ??= ??? (2.2)

代入数值得: 114.598()c f cm =,取1c f =146mm

3.悬架的动挠度

为了防止汽车在坏路面上行使驶时悬架经常碰撞到缓冲块,悬架必须有足够大的动挠度。

从结构和使用要求上来考虑选此悬架的动挠度d f =80mm 。

2.2 螺旋弹簧的设计计算

2.2.1螺旋弹簧简介

螺旋弹簧作为弹性元件的一种,具有结构紧凑、制造方便及高的比能容量,因此在现代轻型以下汽车的悬架结构中运用普遍,特别是在轿车中的运用。它不仅能够使汽车具有良好的乘坐舒适性,而且能够保证悬架在大摆动量下车轮较强的定位能力。除了以上的优点以外,螺旋弹簧还可以通过和减振器的巧妙组合达到最大限度地减小悬架占用的空间的目的[5]。

2.2.2弹簧的受力及变形

根据悬架系统的装配图,对其进行结构分析、计算可以得出平衡位置处弹簧所受压缩力P与车轮载荷N v'的关系式:

P=A

'

3

cos318.5cos209.81

3.1910()

cos()cos(201230)

v

y

N

N

β

βδα

'

??

===?

''

+-+-

(2.3)

式中,β为车轮外倾角,

δ为减振器内倾角,α为主销轴线与减振器的夹角式中角度如图2.1所示。

1.弹簧所受的最大力

取动荷系数k=1.7,则弹簧所受的最大力Pdmax为:

33

Pdmax=k P=1.7 3.19 10=5.4210()

N

????(2.4

图2.1

2.车轮到弹簧的力及位移传递比i y x,

车轮与路面接触点和零件连接点间的传递比既表明行程不同也表明作用在该

二处的力的大小不同。弹簧的刚度K

s 与悬架的线刚度K

x

可由传递比建立联系[6]:

利用位移传递比i

x 便可计算出螺旋弹簧的刚度K

s

K

s =f

i i

N

f

F

x

y

h

v

F

w

/

/,'

=(2.5)

其中分数N f

h

v/,'代表悬架的线刚度。从而,得到如下关系式:

K

s = K

x

i

x

i

y

当球头支承B由减振器向车轮移动t值时,根据文献,悬架的行程传递比及力的传递比为(其中的参数说明详见图2.2):

i x =)

cos(

/1

α

δ-(2.6)

i y =

t

ctg

o

c

o

c

t

dtg

R

-

-

+

+

-

+

+

-

+

+

+

-

)

(

)

(

)

sin(

)

(

)

cos(

)

cos(

δ

β

α

δ

α

δ

δ

α

δ(2.7)

图2.2

代入数值可得到i

x =1.002 i

y

=1.146。所以,位移传递比i

x

i

y

为1.148

3.弹簧在最大压缩力作用下的变形量

由夏利轿车前悬给定的偏频f=1.31Hz,可得到了汽车悬架的线刚度:

K

x =4222222

3.14 1.310.78.29

f M

π??=??=(n/mm)(2.8)

于是可得出弹簧的刚度K

s

K

s = K

x

i

x

i

y

=21(N/mm)(2.9)

进而可得到弹簧在最大压缩力Pdmax作用下的变形量F:

F=Pdmax/ K

s

=5420/21=258(mm) (2.10)所以,弹簧所受最大弹簧力和相应的最大变形为:

Pdmax=5420N

F=258mm

2.2.3弹簧的设计计算

根据已经求得的弹簧所受最大弹簧力和相应的最大变形即可进行弹簧的设计。

1.选择弹簧的材料和确定许用应力

根据其工作条件选择簧丝材料[8]:60Si2MnA。材料的性能参数见表1.1

2.选择弹簧旋绕比:

旋绕比(弹簧指数)一般的选择范围是C=4~8,这里我们初选旋绕比C=8。

3. 计算钢丝直径d

曲率系数K=18.1C

615.04C 41C 4=+-- (2.11) d ][KPC

596.1τ≥=10.4mm 选d=10.5mm

4.弹簧中径D 2选择

D2=C*d=8*10.5=84mm

选D2=90mm

5.弹簧圈数n 选择

n=493

4333278.510(10.510

) 4.9880.092110

s Gd K D -???==???

(2.12) 选n=6圈

两端均选0.75圈支承圈,则弹簧总圈数为:

n1=n+n2=6+1.5=7.5圈

6 .弹簧的工作极限变形

F 1.12 1.120.2580.289j F m ≤=?=

(2.13) 工作极限载荷: P 36.0710j

j F P N F ≤=?

2.14) 7.弹簧的几何尺寸

节距t t=d+F/n+258

10.50.1410.544.28δ=++?=mm

自由高度H 0 H0=nt+1.5d

=844.2 1.510.5369.3mm ?+?=

选 H 0=370mm

螺旋角α: 244.2

8.8990t arctg arctg nD απ?===?

外径D:D=D2+d=90+10.5=100.5mm

进而需将原有弹簧座的尺寸作相应的改变(实际尺寸根据弹簧的外径尺寸而定)。

内径D1:D1=D2-d=90-10.5=89.5mm

2.4横向稳定杆的设计计算

2.4.1横向稳定杆简介

现代汽车的悬架一般都很软,在高速行驶时,车身会产生很大的横向倾斜和横向角振动。结果不仅会使驾驶者缺乏安全感而且会使汽车具有过多转向特性。为了减少这种横向倾斜,往往在悬架中添设横向稳定杆[9][10]。

弹簧钢制成的横向稳定杆呈扁平的U形,横向安装在汽车的前端或后端。杆中部的两端自由地支承在两个橡胶套筒内,而套筒则固定在车架上。横向拉杆的两侧纵向部分的末端通过支杆与悬架下摆臂相连。当车身只作垂直移动而两侧悬架变形相等时,横向稳定杆在套筒内自由转动,横向稳定杆不起作用。当两侧悬架变形不等而车身相对与路面横向倾斜时,横向稳定杆便被扭转。弹性的横向稳定杆所产生的扭转的内力矩在一定程度上妨碍了悬架弹簧的变形,因而减少了车身的横向角振动。

采用横向稳定杆除了可减轻车身倾斜外,还会影响汽车的操纵稳定性。主要包括以下两点[11]:

(1)前悬架中采用较硬的横向稳定杆有助于汽车的不足转向性,并能改善汽车的蛇形行驶性能;

(2)增大后悬架的稳定性,会使前轮驱动汽车具有中性转向性能,使后轮驱动车具有更大的过度转向性。

2.4.2横向稳定杆的设计计算

根据夏利轿车前悬的结构要求和使用条件,这里选用Ⅱ型稳定器。确定横向稳定杆杆径d0的公式如下:

0)

d=

(2.15)其中:Cs=9.52N/mm; E=196Gpa; G=80Gpa;

k——对于圆截面杆段,所采用的修正系数;

l0 =523mm; l2=363mm; l4=200mm; l5=210mm;

l7=500mm; ls=1145mm.

各参数的含义如图2.3所示,其数值可参考横向稳定杆的零件图。

图2.3

于是可以求得横向稳定杆的杆径d0=20.9,选择整数标准值d1=21mm

2.4减震器的设计与选型

2.4.1减振器的选择要求

当汽车悬架中只有弹性元件而没有摩擦或减振装置时,汽车车身的振动将会延续很长时间,汽车的行驶平顺性和操纵稳定性变坏。因此,悬架中必须有可以实现减振功能的元件。一般通过安装减振器来实现[12]。

汽车悬架系统中广泛采用液力减振器。液力减振器的作用原理是当车架与车桥作往复相对运动,而活塞在缸筒内往复移动时,减振器壳体内的油液反复地从一个内腔通过一些窄小的空隙流入另一内腔。此时,孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力,使车身和车架的振动能量转化为热能,而被油液和减振器壳体所吸收,然后散到大气中。其阻尼力的影响因素主要有:空隙大小、油液粘度和液流速度[13]。

减振器的阻尼力愈大,振动消除得愈快,但却使得并联弹性元件的作用不能充分发挥,同时,过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架损坏。为解决这一矛盾,对减振器提出如下要求:

(1)在悬架压缩行程(车桥与车架相互移近的行程)内,减振器阻尼力应较

小,以便充分利用弹性元件的弹性,以缓和冲击;

(2)在悬架伸张行程(车桥与车架相互远离的行程)内,减振器的阻尼比应大,以求迅速减振;

(3)当车桥(或车轮)与车架的相对速度过大时,减振器应当能自动加大液流通道截面积,使阻尼力始终保持在一定限度内,以避免承受过大的冲击载荷。

图2.4 夏历轿车减振器的安装位置

2.4.2主要性能参数的选择

减振器的主要性能参数主要有两个:相对阻尼系数?和阻尼系数δ。它们决定了减振器的阻力—位移特性和阻力—速度特性。

1.相对阻尼系数?的选择

在选择相对阻尼系数时,应考虑到:取得大虽然能使振动迅速衰减,但会把较大的不平路面的冲击力传到车身;另一方面,取得过小又会使振动衰减慢,不利于行驶平顺性。一般对于无摩擦的弹性元件(如螺旋弹簧)悬架,取?=0.25~0.35。根据前面的计算和型车的设计要求,本车的相对阻尼系数为:?=0.324。

2.减振器的阻尼系数δ

减振器的阻尼系数不仅与非簧载质量和悬架刚度有关,还与相对阻尼系数有

关。

δ=2?x MK (2.16) 当减振器安装在悬架中与垂直线成一定夹角时,如图2.4所示,则此时的阻尼系数应根据减震器的布置特点确定:

2222cos s m wn a ψδα

= (2.17) 2

22020.324318.58.232102054201cos 5

????== 式中: w ——杠杆比,i=n/a ;

N ——为下横臂的长度

α——减振器安装角。

3.最大卸荷力0F 的确定

为减小传到车身上的冲击力,当减振器活塞振动速度达到一定值时,减振器打开卸荷阀。此时的活塞速度称为卸荷速度x v

c o s /x v A w a n

α= (2.18) 式中,x v 为卸荷速度一般为0.15-0.30m/s ,A 为车身振幅,取±40mm ;w 为悬架振动固有频率。由悬架结构总体布置方案知a =201mm n=212mm

所以, c o s /x v A w a n

α= =40×310-×8.23×0.948?0cos5=0.31 m/s

取伸张行程的阻尼系数s δ=1.8δ=1.8×2054=3.659×310,在伸张行程的最大卸荷力

0s s F v δ==3.659×310×0.31=1133.4(N ) (2.19)

2.4.3主要尺寸的选择

1.筒式减振器工作缸直径D 的确定

根据伸张行程的最大卸荷力0F 计算工作缸直径D 为:

D = (2.20)

==

25.08mm

式中,[]p最大允许压力,取3M a p;

λ为连杆直径与缸筒直径之比,取λ=0.48

根据求得的工作缸直径,查汽车筒式减振器的有关国标(JB1459—85),就可以就近选用一个标准尺寸。这里我们选用的工作缸直径D=25mm。

2.储油筒的确定

一般D c=(1.35~1.5)D=35.5mm,壁厚取2mm,材料选用20号钢。

2.5弹簧限位缓冲块的设计

汽车上连接车轮与车身的一些零件,在悬架运动到上下极限位置时,其转动角度、长度等有可能出现某些变化。有时为了降低生产成本,增加零件的耐久性与刚度,设计的这些参数的储备量都比较小[13][14]。在夏利汽车的前悬中,导向臂和转向拉杆的铰接只允许有一定的转角,如果悬架行程增大,这些角度将可能超出规定值。此时,相关零件会因为冲击而损坏并发出噪声,铰接的销轴也将承受弯曲载荷,具有断裂的危险。为了防止悬架相关零件在汽车行驶过程中的直接碰撞,限制悬架相对车身的行程,悬架中要设置弹簧限位缓冲块。

2.5.1缓冲块的作用

为了提高汽车的平顺性和舒适性,现代轿车的悬架都被设计得非常软[15](夏利汽车前悬的垂直刚度为21.6N/m),这样,悬架就能够最大限度地保证车身的平稳、保证车轮与路面的良好接触。在一般的城市工况下软的悬架对汽车操纵稳定性和使用特性有利,但当汽车在恶劣的道路工况下行驶时,却会大大增加悬架弹性元件与车身碰撞的几率,此时,缓冲块就显得尤为重要。

如图2.5所示的是单独使用螺旋弹簧和与减振缓冲块复合使用两种状态下试验所得3条力-形变曲线[16]。

图2.5 螺旋弹簧和缓冲减震块的力-形变比例关系

由图中曲线①可以看出没有减振缓冲块时,当螺旋弹簧压缩至行程极限时(轿车行驶中遇到恶劣路面,常常会发生),产生非常尖锐的拐点,来自地面的力值将直接传递到汽车底盘上,不仅轿车内的司乘人员会感到极度的不舒服,而且也加速了减振器甚至汽车底盘的损坏;曲线②、③描述的是减振缓冲块与螺旋弹簧复合作用的情况。当轿车遇到恶劣路面时,螺旋弹簧先产生一定量的形变,随后减振缓冲块开始吸收冲击能并产生形变,这样便能够使曲线连续平稳过渡。同时,通过设计还能找出最佳组合曲线来满足乘坐人员乘坐的舒适性要求和轿车行驶的平稳性要求。

2.5.2缓冲块的设计

1.材料的选择

现代轿车上普遍使用的缓冲块材料有两种:一种是橡胶,另一种是微孔聚氨酯。夏利轿车前悬架拟采用的是微孔聚氨酯减振缓冲块,因为和橡胶缓冲快相比微孔聚氨酯减振缓冲块具有如下优点[17]:

(1)它具有比软橡胶材料有更要好的柔性;

(2)具有非常高的可压缩性和变形能力,试验表明圆柱体零件被压缩到其高度的50%时,微聚氨酯零件压缩变形的横向尺寸增大的量为原尺寸的12%,而橡胶

零件变形增大的量则达到原尺寸的40%;

(3)优良的力学性能。微孔聚氨酯具有低的压缩变形和蠕变性能、优良的耐气候性、耐低温性、耐腐蚀性、耐磨性和耐老化性能,具有较好的化学稳定性,使用寿命更长;

(4)非常优秀的耐动态疲劳性能。微孔聚氨酯减振缓冲块在往复压缩中产生的内生热少,而且分散热量的速度也比橡胶块,因此在实际应用中有更好的耐久性。在2HZ的高频率下(超过了轿车行驶中实际的颠簸压缩频率),在大位移设计形变下往复压缩可以超过100万次以上,这是橡胶材料远不能达到的;

优良的柔度曲线。微孔聚氨酯减振缓冲块可从小的压缩力产生大形变非(5).

常平稳地过渡到大的压缩力值小形变状态,提供的曲线比橡胶的更加平缓、柔和,与减振器结合使用能充分体现缓冲、限位的作用,给乘客的感觉更为舒适,为轿车的平稳行驶提供了保障。

2.缓冲限位块的性能要求

缓冲限位块要想很好地实现与悬架系统及整车的性能匹配,实现整车对悬架系统行驶平顺性等性能的要求,必须具有以下性能要求:

(1)耐动态疲劳能好,延长悬架系统的寿命;

(2)适当的柔性,能够有效地使弹簧受的力平稳地过渡到缓冲限位块上来,从而减少车内的振动;

(3)非常好的可压缩性和变形能力,使其静态曲线更加柔和;

(4)优良的力学性能;

(5)较好的耐环境性能,减少减振器油水或微生物对其寿命的影响;

(6)耐高低温性能好,以便悬架系统能在严寒或酷热气候下仍然能够正常工作。

如果设计同时,缓冲限位块作为辅助弹簧决定着整车的舒适性和行驶平顺,,

选用不当将会严重影响悬架系统的工作效果和使用寿命。首先,,缓冲限位块的静态特征曲线即力一行程曲线必需和螺旋弹簧的性能相匹配,并且能满足整车的设计要求:曲线过硬不能发挥缓冲功能,行驶平顺性较差;曲线过软不能发挥限位功能,以致螺旋弹簧和减振器的寿命变短。缓冲限位块的静态工作曲线主要受材料形状尺寸和重量影响。其次,缓冲限位块的耐久性能直接影响悬架系统的寿命。缓冲限位块长期在大载荷、高频率条件下工作,如果材料选用不当或者重量不合适、形状尺寸设计不合理等,都会导致缓冲限位块过早损坏减少弹簧和减振器的

汽车悬架设计毕业论文

汽车悬架设计毕业论文 目录 摘要............................................ 错误!未定义书签。目录............................................................ I 绪论 (1) 1.1汽车悬架概述 (1) 1.2论文研究的背景及意义 (2) 1.3 毕业论文研究容 (2) 第2章汽车悬架概述 (3) 2.1悬架基本概念 (3) 2.1.1悬架概念 (3) 2.1.2悬架最主要的功能 (3) 2.1.3悬架基本组成 (3) 2.1.4悬架类型 (4) 2.2悬架系统研究与设计的领域 (4) 2.3悬架设计要求 (4) 2.4悬架的主要特性 (5) 2.4.1 悬架的垂直弹性特性 (5) 2.4.2 减振器的特性 (6) 2.5 本章小结 (6) 第3章悬架对汽车主要性能的影响 (7) 3.1悬架对汽车平顺性的影响 (7) 3.1.1悬架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 (7) 3.1.2悬架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 (10) 3.1.3非簧载质量对汽车行驶平顺性的影响 (11) 3.1.4改善平顺性的主要措施 (12) 3.2悬架与汽车操纵稳定性 (12) 3.2.1 汽车的侧倾 (12) 3.2.2侧倾时垂直载荷对稳态响应的影响 (14) 3.3本章小结 (16) 第4章悬架主要参数的确定 (16) 4.1 悬架静挠度的计算 (17) 4.2 悬架动挠度的计算 (17)

第5章双横臂独立悬架导向机构的设计 (19) 5.1 导向机构设计要求 (19) 5.2导向机构的布置参数 (19) 5.2.1侧倾中心 (19) 5.2.2侧倾轴线 (20) 5.2.3纵倾中心 (20) 5.2.4悬架横臂的定位角 (21) 5.2.5纵向平面上、下横臂的布置方案 (21) 5.2.6横向平面上、下横臂的布置方案 (22) 5.2.7水平面上、下横臂摆动轴线的布置方案 (23) 5.2.8上、下横臂长度的确定 (24) 5.3 前轮定位参数与主销轴的布置 (25) 5.3.1主销偏移距 (25) 5.3.2四个前轮定位参数的初步选取 (26) 第6章弹性元件的计算 (28) 6.1 螺旋弹簧的刚度 (28) 6.1.1螺旋弹簧的刚度 (28) 6.1.3弹簧校核 (31) 6.2 小结 (31) 第7章振器的结构类型与主要参数的选择 (32) 7.1 减振器的分类 (32) 7.2 双筒式液力减振器工作原理 (32) 7.3 减震器参数的设计计算 (35) 7.3.1相对阻尼系数的确定 (35) 7.3.2减震器阻尼系数的确定 (35) 7.3.3减震器最大卸荷力的确定 (36) 7.3.4减震器工作缸直径的确定 (37) 第8章横向稳定杆设计计算 (39) 8.1 横向稳定杆的作用 (39) 8.2 横向稳定杆参数的选择 (39) 第9章导向机构的仿真设计 (41) 9.1 仿真设计及分析 (41) 9.1.2前轮外倾角(camber)变化 (43) 9.1.3前轮前束角(toe)的变化 (43) 9.1.4主销倾角(kingpin)的变化 (44)

普通级轿车前悬架(麦弗逊式)设计

摘要 悬架是现代汽车上的重要总成之一,它把车架(或车身)与车轴(或轮胎)弹性地连接起来。它的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩,比如支撑力、制动力和驱动力等,并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。 本文完成的是东方之子轿车前悬架设计,重点从东方之子轿车前悬架的选型、减振器的计算及选型、弹性元件形式的选择计算及选型和横向稳定杆的设计计算。首先,我把形式不同的悬架的优缺点进行了比较,然后定下东方之子轿车前悬架的形式—麦弗逊式悬架,最后围绕麦弗逊式悬架的部件进行设计。先是弹簧的设计计算,再是减振器的计算选型,最后是横向稳定杆的设计。 关键词:悬架;麦弗逊式;设计

Abstract Suspension is an important element of one of the modern automobile, it flexibly to link the chassis (orbody) and axle (or tires) . Its main role is the role of transmission in the bodybetween the wheels and all the power and moment, such as support of, system dynamics anddriving force, and easing the road to the whole body impact load, decay resulting vibration,ensure the comfort of the crew, cargo and vehicles reduce their moving load. The main stress is front suspension design,Training emphasis from the former car models,and models Absorber calculations, flexible choice of components and models and forms ofstabilizer bar design data.First of all, I have a different form of a suspension of the advantages and disadvantagescompared to the previous suspension of the car and then set form Eastar on suspension.Then design around Eastar suspension components. First, the spring-loaded design terms,to be absorber calculation models, a horizontal stabilizer bar final calculation. stabilizer bar. Keyword : Suspension, Macpherson ,Design

汽车悬架优化设计_毕业设计论文

4.4.4主销内倾角的优化 (23) 4.4.5轮距优化 (23) 4.4.6各定位参数同时优化 (24) 4.4.6.1前束优化后的图形 (25) 4.4.6.2车轮外倾角优化后的图形 (25) 4.4.6.3主销后倾角优化后的图形 (25) 4.4.6.4主销内倾角优化后的图形 (25) 4.4.6.5轮距变化优化后的图形 (26) 4.4.6.6各参数优化前后的数值表 (26) 4.4.6.7小结 (27) 结论 (27) 致谢 (27) 参考文献 (27)

引言 汽车悬架是汽车一个非常重要的部件。汽车悬架是汽车的车架与车桥或车 轮之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和 力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动, 以保证汽车能平顺地行驶。另外,悬架系统能配合汽车的运动产生适当的反应, 当汽车在不同路况作加速、制动、转向等运动时,能提供足够的安全性,保证操 纵不失控。所以,悬架是汽车底盘中最重要、也是汽车改型设计中经常需要进行 重新设计的部件。汽车行驶中路面的不平坦、凸起和凹坑使车身在车轮的垂直作 用力下起伏波动,产生振动与冲击;加减速及制动和转弯使车身产生俯仰和侧倾 振动。这些振动与冲击会严重影响车辆的平顺性和操纵稳定性等重要性能。悬架作为上述各种力和力矩的传动装置,其传递特性能的好坏是影响汽车行驶平顺性 和操纵稳定性最重要、最直接的因素。只有当汽车底盘配备了性能优良的悬架, 才会得到整车性能优良的汽车。 悬架按照结构分大体可以分为独立式悬架和非独立式悬架。非独立悬架具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但由 于其舒适性及操纵稳定性都较差,在现代轿车中基本上已不再使用,多用在货车和大客车上。独立悬架是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架悬挂在车架或车 身下面的。其优点是:质量轻,减少了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面附 着力;可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适性;可以使发动机位置降低,汽 车重心也得到降低,从而提高汽车的行驶稳定性;左右车轮单独跳动,互不相干,能减小车身的倾斜和震动。不过,独立悬架存在着结构复杂、成本高、维修不便 的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬架,按其结构形式的不同,独立悬架又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬架等。麦弗逊悬架因为其 结构简单、制造成本低、节省空间方便发动机布置等优点被广泛地运用。大到宝马M3,保时捷911这类高性能车,小到菲亚特STILO,福特FOCUS,甚至国产的哈飞面包车前悬挂都是采用的麦弗逊式设计。 当前,中国汽车企业大多侧重于汽车整车的研发,而忽视了汽车主要零部件和相关配套产业的提供。然而从某种意义上讲,整车对于汽车产业不是最重要的,最重要的还是汽车关键零部件的创新和发展。关键零部件的科技含量综合体现汽车整车的创新能力和品牌建设能力。我国在底盘的集成设计及开发领域开发 设计起步较晚,设计和制造水平远远落后于国外发达国家。国内大多数整车及零部件制造企业都没有掌握悬架系统的自主设计和开发技术,大多数为引进外国技术进行复制开发和生产,几乎可以说国内企业的底盘技术基本上都是照搬过外 的,没有任何自己的技术。 在现代的工程研究领域,计算机仿真己成为热门研究课题。借助计算机的快速计算能力,人们不仅可以求出所需要的数值结果,还可以模拟出工程中的具体情况,以便人们可以直观的进行分析研究,我们称为计算机仿真技术。今天的机械系统仿真技术研究中,大多以多体系统理论作为研究上的理论基础。计算多体系统动力学的产生极大地改变了传统机构动力学分析的面貌,使工程师从传统的手工计算中解放了出来,只需根据实际情况建立合适的模型,就可由计算机自动求解,并可提供丰富的结果分析和利用手段;对于原来不可能求解或求解极为困 难的大型复杂问题,现可利用计算机的强大计算功能顺利求解;而且现在的动力学分析软件提供了与其它工程辅助设计或分析软件的强大接口功能,它与其它工

底盘-10-麦弗逊式悬架的构造及拆装实训

底盘-10-麦弗逊式悬架的构造及拆装实训

汽修专业理实一体教案 课题项目七麦弗逊式悬架的结构、工作原理及拆装实训 教学目标一、知识目标 了解麦弗逊式悬架的工作原理原理二、技能目标 拆卸安装悬架 三、情感目标 培养团队合作能力 培养不怕脏不怕累的劳动精神 教学重点一、实训车间的行为规范 二、悬架及减震的工作原理 教学难点一、悬架的运动原理 二、规范的使用各种工具 教学准备一、转向系统实训台 二、拆装作业台 三、120件套工具箱 作业布置一、作业 二、实训报告 教学考核一、现场提问(30%) 二、现场实践操作(70%)

教学反思 教学内容或教学流程教法设计 一、课前三分钟 1.强调车间内不允许玩手机,督促班干部收缴手机 2.保持车间干净整洁,不准带入饮料零食等物 3.未经老师允许,不得擅自操作各个机械 4.检查教材、笔记本、笔 二、复习旧知与导入新课 1.复习旧知 底盘构成 2.导入新课 颠簸路面上,车辆如何减少震动,吸收能量? (1)弹簧延时,缓冲 (2)减震吸收能量 三、悬架的结构

『悬挂在汽车底盘安放位置的示意 图』 ●悬挂的概念和分类 首先让我们来了解一下什么 是悬挂:悬挂是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩,比如支撑力、制动力和驱动力等,并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。典型的汽车悬挂结构由弹性元件、减

震器以及导向机构等组成,这三部分分别起缓冲,减振和力的传递作用。绝大多数悬挂多具有螺旋弹簧和减振器结构,但不同类型的悬挂的导向机构差异却很大,这也是悬挂性能差异的核心构件。根据结构不同可分为非独立悬挂和独立悬挂两种。 『奥迪S4前后均采用了独立悬挂』 非独立悬挂由于是用一根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上,一侧车轮受到的冲击、振动必然要影响另一侧车轮,这样自然不会得到较好的操纵稳定性及舒适性,同时由于左

汽车钢板弹簧悬架设计方案

汽车钢板弹簧悬架设计 (1)、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外,还兼起导向作用,而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单,使用维修、保养方便,长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧,如图1-a所示,这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上,弹簧弹性特性如图2-a所不,呈线性特性。 变形 载荷变形 载荷变形载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧,如图1-b所不,为减少弹簧质量,弹簧厚度沿长度方向制成等厚,其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-a。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧,如图1-c 所示,这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2-b 所示,为两级变刚度特性,开始时仅主簧起作用,当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用,弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧,如图1-d 所示,这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下,副簧随汽车载荷变化逐渐起作用,弹簧特性呈非线性特性,如图2-c 所示。

多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下,根据汽车对悬架性能(频率)要求,确定弹簧刚度,求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时,根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量,得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴,车轮,制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方,弹簧3/4的质量为非簧载质量,下置弹簧,1/4弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求,由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下,尽量增加弹簧长度,这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比,因此从改善汽车平顺性角度看,希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下,长的弹簧在车轮上下跳动时,弹簧两卷耳孔距离变化相对较小,对前悬架来说,主销后倾角变化小,有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅,从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧,从而减少弹簧片数,并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3)悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求,应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率,就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时,希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ,并且两值最好接近,一般推荐:

汽车设计(悬架部分)

前言 本小组程设计的课题是悬架的设计。在选择车型时我们参考以下几个要求:可靠,坚固,耐用,使用成本较低,油耗处于国内中等水平,为当前主流技术水平,车型新颖等等。所以,悬架的设计宜选用成熟技术,零部件,彻底的贯彻“三化”原则,较为合理的成本控制。选择参考车型为日产NV200。 悬架是现代汽车的重要组成部分之一。因而悬架设计成功与否,极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性,对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天,人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受,而这种感官感受都是由汽车悬架传递给驾驶者的,人们对汽车悬架的设计也是越来越重视。 因此,对汽车操纵稳定性﹑平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的悬架系统也被不断改进,主动半主动悬架等具有反馈的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。无论定位高端市场,还是普通家庭的经济型轿车,没有哪个厂家敢忽视悬架系统及其在整车中的作用。这一切,都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。悬架系统的优劣,乘员在车上可以马上感受到。 现在悬架的设计也是国内汽车厂商一个重要提升的方向。以前对汽车的要求相对较低,国人更注重外观和汽车配置方面的要求,因此对汽车悬架的概念及要求并没有很高的要求。随着现在人们对汽车操纵稳定性﹑平顺性越来越重视,人们不仅需要一辆好看配置高的车,更需要一辆好开乘坐舒适的车。因此现在国内出现很多汽车厂商将新汽车的悬架设计及调校交给国外一些有实力汽车厂商,这也实实在在的提升了自身车型的市场竞争力,不过从另一方面也反映出国内悬架设计及调校所存在的问题,也使我们知道悬架设计的重要性,从而让我们对汽车悬架设计更加重视。 悬架从无到有,是人们对汽车稳定性﹑平顺性不断追求下诞生。悬架从简单到复杂,是人们对更高的汽车稳定性﹑平顺性和操纵稳定性的不断追求。所以对悬架设计的重视,就能使整车性能得以提升,从而提高车型的竞争力,赢得更好的表现。 而悬架设计涉及到部件与整体的关系。一句话:整体离不开部件,部件也成不了整体。整体可以提供部件提供不了的功能,反过来部件又对整体有着重要影响。 正因为悬架在现代汽车上的重要重要作用,应该重视汽车悬架的设计。只有认真,严谨的设计才能确保其与整车的完美匹配。而要做到这一点,就必须,查阅大量相关书籍,图册,行业和国家标准。 这些是对我们这些将来要从事汽车设计,制造工作的工科出身的大学生的必须经历的一个必不可少的训练。没有经过严格的训练的洗礼,是不可能具备这种专业精神和素质的。通过这样的设计让我们对汽车整体及局部有更好更深的认识,使我们在今后的学习及工作道路上有更好的适应性,从而提高自身实力。

车辆工程毕业设计86低速载货汽车车架及悬架系统

第1章前言 车架和悬架系统是汽车设计的重要部分,因为它们的好坏直接关系到汽车各个方面(操控、性能、安全、舒适)性能。 现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架。汽车绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的,如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架是支撑连接汽车的各零部件,并承受来自车内、外的各种载荷,所以在车辆总体设计中车架要有足够的强度和刚度,以使装在其上面的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小,车架的刚度不足会引起振动和噪声,也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。过去对车辆车架的设计与计算主要考虑静强度。当今,对车辆轻量化和降低成本的要求越来越高,于是对车架的结构形式设计有高的要求。首先要满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多边的行驶过程中,固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时,车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形;车架布置的离地面近一些,以使汽车重心位置降低,有利于提高汽车的行驶稳定性。[]1 悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支撑力)、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架(或承载式车身)上,以保证汽车的正常行驶。在进行设计时,要满足以下几点要求: a.规范合理的型式和尺寸选择,结构和布置合理。 b.保证整车良好的平顺性能。 c.工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修、调整。 d.尽量使用通用件,以便降低制造成本。 e.在保证功能和强度的要求下,尽量减小整备质量。 f.其它有关产品技术规范和标准。[]2 目前,农用运输车不能满足“三农”市场需求,突出表现为一般产品生产能力过剩,技术水平低,质量和维修服务水平差,价格较高,而市场急需的高质量经济型产品不能满足需求。结合生产实际,在农用运输车基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。

麦弗逊悬架学位毕业设计

摘要 随着汽车工业技术的发展,人们对汽车的行驶平顺性,操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高。汽车行驶平顺性反映了人们的乘坐舒适性,而舒适性则与悬架密切相关。因此,悬架系统的开发与设计具有很大的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计,计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度及选择出弹簧的各部分尺寸,并且通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸,最后进行了横向稳定杆的设计以及汽车平顺性能的分析。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减,后悬则采用半拖曳臂式独立悬架振器。这种结构的设计,有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。

1绪论: 1.1悬架的功用 悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间弹性连接装置的总称。 1.传递它们之间一切的力(反力)及其力矩(包括反力矩)。 2.缓和,抑制由于不平路面所引起的振动和冲击,以保证汽车良好的平 顺性,操纵稳定性。 3.迅速衰减车身和车桥的振动。 悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击,乘坐舒服,就应该降低悬架刚度。但这样,又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点,即保证操纵稳定性的优良,又能具备较好的平顺性。 悬架结构形式和性能参数的选择合理与否,直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。 1.2 悬架的组成 现代汽车,特别是乘用车的悬架,形式,种类,会因不同的公司和设计单位,而有不同形式。 但是,悬架系统一般由弹性元件、减振器、缓冲块、横向稳定器等几部分组成等。

轿车悬架系统设计

摘要 随着汽车工业技术的发展对汽车的行驶平顺性,操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高,汽车行驶平顺性又与悬架密切相关。因此,对悬架系统的设计具有一定的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计,计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度。通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸。最后进行了横向稳定杆的设计。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架,后悬则采用拖曳臂式悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减振器。这种结构的设计,有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。、采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和零件图。 关键词:家庭轿车;悬架;平顺性;弹性元件

Abstract With the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance. The main design of the study is BYD F3 car before and after the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal Wending Gan. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans. Key words: family sedan; suspension; ride; flexible components

汽车悬架系统设计毕业设计和分析

轿车动力总成悬置系统优化设计研究 摘要 随着社会的日益进步和科学技术的不断发展,人们对汽车舒适性的要求也越来越高,良好的平顺性和低噪声是现代汽车的一个重要标志。NVH已经成为衡量汽车质量水平的重要指标之一。而动力总成是汽车最重要的振源之一。如何合理设计动力总成悬置系统能明显降低汽车动力总成和车体的振动已经成为一个重要的课题。 本课题研究的目的是在现有动力总成悬置系统的基础上,优化动力总成悬置系统参数,达到提高整车平顺性和降低噪声的目的。 对动力总成悬置系统进行优化仿真,通过比较优化前的性能可知,优化后悬置系统隔振性能明显改善。 关键词:动力总成;悬置系统;优化

Investigation on Optimization Design of Plant Mounting System of a Passenger Car Abstract With the increasing social progress and the continuous development of science and technology, people on the requirements of automotive comfort become more sophisticated and good ride comfort and low noise is an important sign of the modern automobile. NVH levels have become an important measure of vehicle quality indicator. The vehicle powertrain is one of the most important vibration source. How to design mounting system can significantly reduce the vehicle powertrain and body vibration has become an important issue. This study is aimed at existing powertrain mounting system, based on parameters optimization of powertrain mounting system, to improve vehicle ride comfort and reduce noise. On the optimization of powertrain mounting system simulation, the performance by comparing the known before the optimization, the optimized mounting system significantly improved. Key words: Powertrain;Mounting system;Optimization

麦弗逊悬架的结构设计毕业设计

毕业设计 卓越工程师培养(海格班) 麦弗逊悬架的结构设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

汽车底盘(悬架)毕业设计

课程设计说明书 学院:机械电子工程学院 班级:交通运输 学生:略 指导老师:略

任务书 本次课程设计的任务如下: 第一组: 建立汽车的前悬架模型,然后测试,细化,优化该模型,建立目标函数,最后与MATLAB实现联合仿真。 1.测量车轮接地点侧向滑移量 2.测量车轮侧偏角 3.测量车轮前束值 4.测量车轮跳动量 5.测量主销后倾角 第二组: 建立整车模型,实现该车在A,B,C三级道路路面上的仿真。

第一部分创建前悬架模型 (1)创建新模型 双击桌面上得ADAMS/View得快捷图标,创建一个名称为:FRONT_SUSP的新模型。(2)设置工作环境 在ADAMS/View选择菜单中得单位命令将长度单位,质量单位,力的单位,时间单位,角度单位和频率单位分别设置为毫米,千克,牛顿,秒,度和赫兹。在工作网格命令中将网格的X方向和Y方向分别设置为750和800,将网格距设置为50。同时将图标大小设置为50。( 3 ) 创建设计点 在ADAMS/View中的零件库中选择点命令,创建八个设计点,其名称和位置如下图: (4)创建主销,上横臂,下横臂,拉臂,转向拉杆,转向节 在ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体命令,定义不同的参数值,在对应点之间创建主销,上横臂,下横臂,拉臂,转向拉杆,转向节。 在ADAMS/View中的零件库中选择球体命令,分别在上横臂,下横臂,转向横拉杆上相应点作为参考点创建铰接球。图形如下:

(5)创建车轮,测试平台及弹簧 在ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体命令,选择转向节两端点作为设计点。并在ADAMS/View中的零件库中选择倒角命令,定义倒圆半径为50,完成车轮倒角的设计。 应用ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体和长方体命令,在创建的(-350,-320,-200)设计点上创建测试平台。 在上横臂上选择创建一点(174.6,347.89,24.85),在大地上创建点(174.6,647.89,24.85),点击ADAMS/View力库的弹簧,设置其刚度和阻尼,选择创建的两点绘制弹簧。 如图:

麦弗逊式悬架的课程设计讲解

前言: 悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成,个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。悬架是汽车中的一个重要总成,它把车架与车轮弹性地联系起来,因此悬架与车辆的行驶平顺性、操控稳定性具有极大的关系。悬架设计的好坏直接影响到整车的性能。因此开发出高品质的悬架是车辆工程师的一项重要任务。而悬架部分涉及的专业知识也比较高深,本文期望通过对悬架进行初级设计以达到对悬架有进一步了解的目 的。 关键词:悬架;减震器;弹簧计算 1

1悬架 1.1悬架的功用 汽车悬架是车架(或车身)与车轴(或车轮)之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车架(或车身),缓和行驶中车辆受到的冲击力;保证货物完好和人员舒适;衰减由于弹性系统引进的振动,使汽车行驶中保持稳定的姿势,改善操纵稳定性;同时悬架系统承担着传递垂直反力,纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架(或车身)上,以保证汽车行驶平顺;并且当车轮相对车架跳动时,特别在转向时,车轮运动轨迹要符合一定的要求,因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。 1.2 悬架的组成 一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。 1.弹性元件 弹性元件用来承受并传递垂直载荷,缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等,这里我们选用螺旋弹簧。 2.减振器 减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动,减振器的类型有筒式减振器,阻力可调式新式减振器,充气式减振器。 3.导向机构 导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩,同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动,通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时,可不另设导向机构,它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上,为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜,在悬架系统中加设横向稳定杆,目的是提高横向刚度,使汽车具有不足转向特性,改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。

车辆工程毕业设计59前麦弗逊独立悬架设计

第1章绪论 1.1悬架的功用 悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间弹性连接装置的总称。 (1) 传递它们之间一切的力(反力)及其力矩(包括反力矩)。 (2)缓和,抑制由于不平路面所引起的振动和冲击,以保证汽车良好的平顺性,操纵稳定性。 (3)迅速衰减车身和车桥的振动。 悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击,乘坐舒服,就应该降低悬架刚度。但这样,又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点,即保证操纵稳定性的优良,又能具备较好的平顺性。 悬架结构形式和性能参数的选择合理与否,直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。 1.2 悬架的组成 现代汽车,特别是乘用车的悬架,形式,种类,会因不同的公司和设计单位,而有不同形式。 但是,悬架系统一般由弹性元件、 减振器、缓冲块、横向稳定器等几部分组成等,见图1-1所示。 它们分别起到缓冲、减振、力的传递、限位和控制车辆侧倾角度的作用。 图1-1 汽车悬架组成示意图 1-弹性元件 2-纵向推力杆 3-减震器 4-横向稳定器 5-横向推力杆 弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,现代轿车悬架多采用螺旋弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。螺旋弹簧只承受垂直载荷,缓和及抑制不平路面对车体的冲击,具有占用空间小,质量小, 1

无需润滑的优点,但由于本身没有摩擦而没有减振作用。这里我们选用螺旋弹簧。 减振器是为了加速衰减由于弹性系统引起的振动,减振器有筒式减振器,阻力可调式新式减振器,充气式减振器。它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。 导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩,同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动,通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时,可不另设导向机构,它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上,为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜,在悬架系统中加设横向稳定杆,目的是提高横向刚度,使汽车具有不足转向特性,改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。 现代汽车悬架的发展十分快,不断出现,崭新的悬架装置。按控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架,也就是说汽车姿态(状态)只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件,导向机构以及减振器这些机械零件。 1.3悬架的分类 汽车的悬架从大的方面来看,可以分为两类:非独立悬架系统, 如图1-2所示。 图1-2 独立悬架 1.3.1独立悬架 独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架(或车身)弹性地连接,当一侧车轮受冲击,其运动不直接影响到另一侧车轮,独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装,有利于降低汽车重心,并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间,有利于转向,便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小,可提高汽车车轮的附着性。 独立悬架的类型及特点:独立悬架的车轴分成两段(如图1-3),每只车轮用螺旋弹簧独立地,地连接安装在车架(或车身)下面,当一侧车轮受冲 2

轿车悬架系设计指南设计

轿车悬架系设计指南 (华福林编写) 1.概言 一辆性能优良的轿车,几乎所有的整车性能,譬如:动力性、制动性、操纵稳定性、平顺性、舒适性、经济性、通过性及安全性,都与底盘设计的优劣息息相关。所谓汽车底盘,一般指车身(含内外饰件)以外的所有零部件总成装配成的平台而言,而汽车设计业内人士则还需将发动机、车架及它们相配套的零部件总成排除在外。因此,汽车设计部门往往将《底盘》定义在两大系统之内,即:1.传动系统:含离合器、变速器、分动器、传动轴、前后驱动桥(包括主减速器、差速器、半轴等)。 2.行路系统:含前轴(包括车轮及轮毂)系、转向系、制动系、悬架系等。 经验丰富的驾驶员在对一辆新车试车后,除对其动力性、经济性评价外,该车的操纵稳定性、平顺性也是他们津津乐道的话题。诸如车辆高速行驶下“发不发飘”、“摆不摆头”、“跑不跑偏”等等。以下仅就个人近50年汽车设计的经验,围绕轿车悬架结构因素对性能影响的简明讨论,供缺乏悬架设计经验的设计师参考。 2.汽车的悬架系 2-1 悬架系是汽车的重要部分。它是将车身(含车架)与车桥(轴)弹性联结的部件,主要功能是: 2-1-1 缓解由于路面不平引起的振动和冲击,保证良好的平顺性。 2-1-2 衰减车身和车桥(或车轮)的振动。

2-1-3 传递车轮和车身(含车架)之间的各种力(垂直力、纵向力和横向力)和力矩(制动力矩和反作用力矩)。 2-1-3 保证汽车行驶时的稳定性。 2-2 汽车悬架通常由弹性元件、导向机构和减震器组成。 2-2-1弹性元件(含各类弹簧)用来传递垂直力和缓解冲击;当汽车横向角刚度较小时,还需装横向稳定器(横向稳定杆)以减小车身的横向 滚动角(侧倾角)。 2-2-2导向机构用来控制车轮相对于车身的运动特性,以保证必要的稳定性,同时传递除垂直力以外的力和力矩。 2-2-3减震器仅用来衰减车身和车桥(或车轮)的振动振幅,它并不能改变悬架的“硬软”程度。 2-3 悬架结构一般分为两大类:独立悬架和整体桥悬架(非独立悬架)。 2-3-1独立悬架分为3个类型,如图4所示 1)麦克菲尔逊支柱型:亦称滑柱式或简称柱式,如图1所示。结构简 单,质量轻,占有空间小,适合发动机前置前轮驱动的布置。 2) 双摆臂型,如图2所示。为了获取最佳的前轮定位及其运动几何学, 通常上、下摆臂具有不同的长度和安装角。该结构经常被中型以 上的轿车、皮卡及轻型越野车上采用。 3) 斜三角单摆臂(A型斜摆臂)如图3所示。长适用于轿车后独立悬 架,以获取较理想的外倾及轮距变化。例如在丰田、奔驰轿车系列 上采用。

毕业设计-汽车悬架设计

2012年毕业设计论文 题目:电动汽车多功能转向系统(悬架设计)学生: 专业:车辆工程 班级: 学号: 指导老师:

目录 摘要 ........................................................................................................................................... - 4 - Abstract ..................................................................................................................................... - 5 - 前言 ........................................................................................................................................... - 6 - 设计背景:.......................................................................................................................... - 6 - 课题来源及要求: ............................................................................................................... - 6 - 主要内容:.......................................................................................................................... - 7 - 产品展示:.......................................................................................................................... - 7 - 第一章悬架分析选型 ............................................................................................................... - 9 - 1.1悬架结构方案选择......................................................................................................... - 9 - 1.1.1 设计对象车型参数..................................................................................................... - 9 - 1.1.2 独立悬架与非独立悬架结构形式的选择 .............................................................. - 9 - 1.1.3 悬架具体结构形式的选择 ..................................................................................- 10 - 1.1.4 弹性原件选择....................................................................................................- 10 - 1.1.5 减振元件选择....................................................................................................- 10 - 1.2传力构件及导向机构 ....................................................................................................- 10 - 1.3横向稳定器 ..................................................................................................................- 11 - 1.4 下摆臂类型选择...........................................................................................................- 11 - 第二章悬架主要参数确定.........................................................................................................- 12 - 2.1悬架挠度计算...............................................................................................................- 12 - 2.1.1悬架静挠度 f的计算.........................................................................................- 12 - c 2.1.2 悬架动挠度 f计算 ...........................................................................................- 13 - d 2.1.3 悬架刚度计算....................................................................................................- 14 - 第三章弹性元件设计................................................................................................................- 15 - 3.1 螺旋弹簧的刚度...........................................................................................................- 15 - 3.2 计算螺旋弹簧的直径....................................................................................................- 15 - 3.3 螺旋弹簧校核 ..............................................................................................................- 16 - 3.3.1 螺旋弹簧刚度校核.............................................................................................- 16 - 3.3.2 弹簧表面剪切应力校核......................................................................................- 16 - 第四章减振器设计 ...................................................................................................................- 17 - 4.1 减振器结构类型的选择 ................................................................................................- 17 - 4.2 减振器参数的设计 .......................................................................................................- 18 - 4.2.1 相对阻尼系数ψ ................................................................................................- 18 - 4.2.2 减振器阻尼系数 的确定..................................................................................- 18 - 4.2.3 减振器最大卸荷力 F的确定 .............................................................................- 19 - 4.2.4 减振器工作缸直径D的确定...............................................................................- 19 - 4.3 横向稳定杆的设计 .......................................................................................................- 21 - 4.3.1 横向稳定杆的作用.............................................................................................- 21 - 4.3.2 横向稳定杆参数的选择......................................................................................- 21 - 第五章麦弗逊式独立悬架导向机构设计....................................................................................- 21 -

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