奇瑞微型汽車懸架系統(tǒng)設計畢業(yè)論文

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1、 本科生畢業(yè)設計（論文） 奇瑞微型汽車懸架系統(tǒng)設計 摘 要 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車乘座舒適性和安全性的要求逐漸提高，因此對汽車懸架系統(tǒng)和減震器也提出了更高的要求。這次設計的微型汽車的懸架系統(tǒng)是有實際意義的。 本次設計的主要內(nèi)容是：奇瑞微型汽車的前、后懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計。其前后懸架均采用目前比較流行的麥弗遜式獨立懸架，減震器為液力雙向作用筒式減震器。本說明書還包括前、后懸架性能和結(jié)構(gòu)特點的介紹，懸架參數(shù)的確定，減震器設計及計算過程，螺旋彈簧設計及設計過程，懸架剛度和撓度的計算以及各零部件包括連接處的選擇。并用MATLAB軟件編程平順性的分析，論證了該系統(tǒng)設計方案的正確性和可行性

2、。 在對樣車懸架進行平順性分析中，建立了兩自由度的平順性分析模型，分別繪制車身加速度幅頻特性曲線、相對動載幅頻特性曲線、彈簧動撓度幅頻特性曲線分析了懸架參數(shù)對汽車平順性的影響。因此，這次設計的懸架系統(tǒng)具有良好的行使平順性。 關(guān)鍵詞：懸架系統(tǒng)；減震器；螺旋彈簧；導向機構(gòu)；平順性 Abstract With the development of the automobile industry, people have been promoting the requirement for the safety and ride com

3、fort of vehicles. As a result there is a big demand on the suspension and the shock absorber system. The design of the mini-car suspension system is a practical sense. The project mainly includes the designs of the front and rear suspension system of the Chery Automobiles. The independent McPherso

4、n suspension in common use is adopted in both the front and the rear suspension system. The shock absorber with two-direction hydraulic-cylinder is applied here. This papers introduced the structure characteristics of the front and rear suspension, determined the suspension parameters, designed and

5、calculated the shock absorbers and coil spring, etc. Furthermore, a program for ride performance computation is compiled by using MATLAB software. In the suspension analysis of the sample car, a model with two degree of freedoms is established. Some curves for ride quality analysis are carried out.

6、 From the calculated curves, some topics on how the suspension parameters effect on the ride comfort are discussed. Therefore, a conclusion can be drawn that the current designed suspension system has a good ride performance. Key words: Suspension system; Shock absorber; Coil spring; Guidan

7、ce mechanism; Ride performance 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 懸架簡介 1 1.2 設計要求： 2 第2章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇 3 2.1獨立懸架結(jié)構(gòu)特點 3 2.2獨立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 3 2.3輔助元件 4 第3章 技術(shù)參數(shù)確定與計算 5 3.1主要技術(shù)參數(shù) 5 3.2懸架性能參數(shù)確定 5 3.3懸架靜撓度 6 3.4懸架動撓度 6 3.5懸架彈性特性曲線 6 第4章 彈性元件的設計計算 7 4.1前懸架彈簧 7 4.2后懸架彈簧 8 第5章 懸架導向機構(gòu)的設計 10

8、5.1導向機構(gòu)設計要求 10 5.2麥弗遜獨立懸架示意圖 10 5.3導向機構(gòu)受力分析 11 5.4橫臂軸線布置方式 13 5.5導向機構(gòu)的布置參數(shù) 13 第6章 減振器設計 14 6.1減振器概述 14 6.2減振器分類 14 6.3減振器參數(shù)選取 15 6.4減振器阻尼系數(shù) 15 6.5最大卸荷力 16 6.6筒式減振器主要尺寸 16 第7章 橫向穩(wěn)定桿設計 18 7.1橫向穩(wěn)定桿參數(shù)確定 18 第8章 平順性分析 20 8.1平順性概念 20 8.2汽車的等效振動分析 20 8.3車身加速度的幅頻特性 22 8.4相對動載的幅頻特性 23 8.5懸架

9、動撓度的幅頻特性 24 8.6影響平順性的因素 26 第9章 結(jié) 論 27 參考文獻 28 致 謝 29 附 錄Ⅰ 30 附 錄II 39 V 第1章 緒 論 1.1 懸架簡介 汽車懸架是車架與車軸之間的彈性聯(lián)結(jié)裝置的統(tǒng)稱。它的作用是彈性地連接車橋和車架，緩和行駛中車輛受到的沖擊力。保證貨物完好和人員舒適；衰減由于彈性系統(tǒng)引進的振動，使汽車行駛中保持穩(wěn)定的姿勢，改善操縱穩(wěn)定性；同時懸架系統(tǒng)承擔著傳遞垂直反力，縱向反力和側(cè)向反力以及這些力所造成的力矩作用到車架上，以保證汽車行駛平順；并且當車輪相對車架跳動時，特別在轉(zhuǎn)向時，車輪運動軌跡要符合一定的要求，因此懸架還起使車輪按

10、一定軌跡相對車身跳動的導向作用。 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)。 懸架與汽車的多種使用性能有關(guān)，為滿足這些性能，懸架系統(tǒng)必須能滿足這些性能的要求:首先，懸架系統(tǒng)要保證汽車有良好的行駛平順性，對以載人為主要目的的轎車來講，乘員在車中承受的振動加速度不能超過國標規(guī)定的界限值。其次，懸架要保證車身和車輪在共振區(qū)的振幅小，

11、振動衰減快。再次，要能保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，一方面懸架要保證車輪跳動時，車輪定位參數(shù)不發(fā)生很大的變化，另一方面要減小車輪的動載荷和車輪跳動量。還有就是要保證車身在制動、轉(zhuǎn)彎、加速時穩(wěn)定，減小車身的俯仰和側(cè)傾。最后要保證懸架系統(tǒng)的可能性，有足夠的剛度、強度和壽命。所以，汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。 1.2 設計要求： （1）完成前懸架系統(tǒng)設計； （2）完成后懸架系統(tǒng)設計； （3）對整車進行平順性分析； （4）提出前后懸架匹配方面的改進方案。 （5）有良好的隔音能力； （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

12、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。 為了滿足汽車具有良好的行駛平順性，要求簧上質(zhì)量與彈性元件組成的振系統(tǒng)的固有頻率應在合適的頻段，并盡可能低。前、后懸架固有頻率的匹配應合理，對于轎車，要求前懸架的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）。 汽車在不平路面行駛時，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，懸架應裝有減振器，并使之具有合理的阻尼。阻尼值取大，能使振動迅速衰減，但會把路面較大的沖擊傳遞到車身，阻尼值取小，振動衰減慢，受沖擊后振動持續(xù)時間長，使乘客感到不舒服。為

13、充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比設計得比伸張行程小。 利用減振器的阻尼作用，使汽車振動的振幅減小，直至振動停止。 適當?shù)剡x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、車輪運動與導向機構(gòu)運動要協(xié)調(diào)，避免前輪擺振；汽車轉(zhuǎn)向時，應使之稍有不足轉(zhuǎn)向特性。 第2章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇 2.1獨立懸架結(jié)構(gòu)特點 獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是車橋做成斷開的，每一側(cè)的車輪可以單獨的通過彈性懸架與車架（車身）連接，兩側(cè)車輪可以單獨跳動，互不影響。轎車和載重量1t以下的貨車前懸架廣為采用獨立懸架，轎車后懸架上也在逐漸采用獨立懸架，越野車、礦

14、用車和大客車的前懸架也有一些采用獨立懸架。 獨立懸架的優(yōu)點是：簧下質(zhì)量小；懸架占用的空間?。粡椥栽怀惺艽怪绷?，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；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；左、右車輪獨自運動互不影響，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；獨立懸架可提供多種方案供設計人員選用，以滿足不同設計要求。獨立懸架的缺點是結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，維修困難。這種懸架主要用于乘用車和部分質(zhì)量不大的商用車上。 2.2獨立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 根據(jù)導向機構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)特點，獨立懸架可分

15、為：雙橫臂，單橫臂，縱臂式，單斜臂，多桿式及滑柱（桿）連桿（擺臂）式等等。按目前采用較多的有以下三種形式：雙橫臂式，滑柱連桿式，斜置單臂式。按彈性元件采用不同分為：螺旋彈簧式，鋼板彈簧式，扭桿彈簧式，氣體彈簧式，中級轎車目前采用最多的是螺旋彈簧懸架。 如圖1所示為雙橫臂式獨立懸架。雙橫臂式獨立懸架按上下橫臂是否等長，又分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式兩種懸架。等長雙橫臂式懸架在車輪上下跳動時，能保持主銷傾角不變，但輪距變化大(與單橫臂式相類似)，造成輪胎磨損嚴重，現(xiàn)已很少用。對于不等長雙橫臂式懸架，只要適當選擇、優(yōu)化上下橫臂的長度，并通過合理的布置、就可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的

16、限定范圍內(nèi)保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。 麥弗遜獨立懸架特點是主銷位置和前輪定位角不隨車輪的上下跳動而變化，有利于汽車的操縱性和穩(wěn)定性。麥克弗遜式是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動。特點是主銷位置和前輪定位角隨車輪的上下跳動而變化，這點與燭式懸架正好相反。這種懸架構(gòu)造簡單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。 麥弗遜懸掛通常由兩個基本部分組成：支柱式減震器和A字型托臂。之所以叫減震器支柱是因為它除了減震還有支撐整個車身的作用，他的結(jié)構(gòu)很緊湊，把減震器和減震彈簧集成在一起，組成一個可以上下運動的滑柱；下托臂通常是A字型的設計，用于給車輪

17、提供部分橫向支撐力，以及承受全部的前后方向應力。整個車體的重量和汽車在運動時車輪承受的所有沖擊就靠這兩個部件承擔。所以麥弗遜的一個最大的設計特點就是結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單能帶來兩個直接好處那就是：懸掛重量輕和占用空間小。 圖2－2 麥弗遜獨立懸架 2.3輔助元件 2.3.1橫向穩(wěn)定器 近代汽車的懸架一般都很軟，在高速行駛中轉(zhuǎn)向時，車身會產(chǎn)生很大的橫向傾斜和橫向角振動。為了減少這種橫向傾斜，往往在懸架中添置橫向穩(wěn)定器來加大懸架的側(cè)傾角剛度以改善

18、汽車的行駛穩(wěn)定性。當左右車輪有垂向的相對位移時，穩(wěn)定桿受扭，發(fā)揮作用。它除了可增加懸架的側(cè)傾角剛度，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。 2.3.2導向機構(gòu) 導向機構(gòu)的作用是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，它由導向機構(gòu)由控制擺臂式桿件組成。出于對中級轎車的考慮為了在原有獨立懸架的基礎上添加導向機構(gòu)又不使結(jié)構(gòu)復雜，決定采用單桿式導向機構(gòu)。 第3章 技術(shù)參數(shù)確定與計算 3.1主要技術(shù)參數(shù) 整車的基本參數(shù)見表 尺寸參數(shù) 軸距（mm） 2600 輪距 前輪（mm） 1380 后輪（mm） 1360 質(zhì)

19、量參數(shù) 軸荷分配 空載 前軸（kg） 660 后軸（kg） 630 滿載 前軸（kg） 780 后軸（kg） 885 非簧載質(zhì)量：前懸非簧載質(zhì)量為55kg 后懸非簧載質(zhì)量為85kg 簧載質(zhì)量（滿載） 前簧載質(zhì)量＝滿載軸荷質(zhì)量—非簧載質(zhì)量＝780—55＝725kg 后簧載質(zhì)量＝滿載軸荷質(zhì)量—非簧載質(zhì)量＝885－85＝800kg 3.2懸架性能參數(shù)確定 1）自振頻率（固有頻率）選取 對發(fā)動機排量在1.6L以下的乘用車，前懸架滿載偏頻要求在1.00――1.45Hz，后懸架則要求在1.17――1.58Hz。原則上，乘用車的發(fā)動機排量越大，懸架的偏頻應

20、越小，要求滿載前懸架偏頻在0.80――1.15Hz，后懸架則要求在1.70――2.17Hz。 因此取：前懸架偏頻 n=1.2Hz 后懸架偏頻 n=1.25Hz 2) 懸架剛度 前后懸架剛度分別為 3.3懸架靜撓度 ： 前懸架靜撓度： 后懸架靜撓度： 符合 式中：—汽車靜止時懸架上的載荷 —重力加速度 前、后懸架的靜撓度和應當接近，并使后懸架靜撓度比前懸架的靜撓度小些，這樣有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動。 3.4懸架動撓度 為了防止在不平路面上行駛時經(jīng)常沖擊緩沖塊，懸架還必須具備足夠的動撓度。

21、前、后懸架的動撓度常按其相應的靜撓度來選取，對于轎車取。因此取 3.5懸架彈性特性曲線 圖 3-1懸架彈性特性曲線 1-緩沖塊復原點 2-復原行程緩沖塊脫離支架 3-主彈簧彈性特性曲線 4-復原行程 5-壓縮行程 6-緩沖塊壓縮期懸架特性曲線 7-緩沖塊壓縮時開始接觸彈性支架 8-額定載荷 第4章 彈性元件的設計計算 4.1前懸架彈簧 1）彈簧中徑、鋼絲直徑、及結(jié)構(gòu)形式 定彈簧中徑 鋼絲直徑 結(jié)構(gòu)形式：端部并緊、不磨平、支撐圈為1圈 所選用的材料為查《機械設計手冊》得 則 2）彈

22、簧圈數(shù) 由前知 單側(cè)螺旋彈簧所受軸向載荷為 其中m—前懸架單側(cè)簧載質(zhì)量（） —前懸架減振器安裝角（） 螺旋彈簧在下的變形為 螺旋彈簧的剛度 由 得彈簧工作圈數(shù) 取， 又彈簧總?cè)?shù)與有效圈數(shù)關(guān)系為 則彈簧總?cè)?shù) 3）彈簧完全并緊時的高度 彈簧總?cè)?shù)與有效圈數(shù)以及彈簧完全并緊時的高度間的關(guān)系如下： 則 取彈簧總高度 4）應力校核 所選螺旋彈簧的剪應力為： 又 則 式中 —曲度系數(shù) —彈簧指數(shù) 4.2后懸架彈簧 1）彈簧中徑、鋼絲直徑、及結(jié)構(gòu)形式 定彈簧中徑

23、 鋼絲直徑 結(jié)構(gòu)形式：端部并緊、不磨平、支撐圈為1圈 所選用的材料為查《機械設計手冊》得 則 2） 彈簧圈數(shù) 由前知 單側(cè)螺旋彈簧所受軸向載荷為 其中—后懸架單側(cè)簧載質(zhì)量（） —后懸架減振器安裝角（） 螺旋彈簧在下的變形為 螺旋彈簧的剛度 由 得彈簧工作圈數(shù) 取， 又彈簧總?cè)?shù)與有效圈數(shù)關(guān)系為 則彈簧總?cè)?shù) 3）彈簧完全并緊時的高度 彈簧總?cè)?shù)與有效圈數(shù)以及彈簧完全并緊時的高度間的關(guān)系如下： 則 取彈簧總高度 4）應力校核 所選螺旋彈簧的剪應力為： 又 則

24、 式中 —曲度系數(shù) —彈簧指數(shù) 第5章 懸架導向機構(gòu)的設計 5.1導向機構(gòu)設計要求 1）懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過，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)有合理的變化特性，車輪不應產(chǎn)生縱向加速度。 3）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應使車身側(cè)傾角小。在側(cè)加速度下，車身側(cè)傾角不大于，并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足轉(zhuǎn)向效應。 4）汽車制動時，應使車身有抗前俯作用，加速時有抗后仰作用。 5.2麥弗遜獨立懸架示意圖

25、 圖5-1 麥弗遜式獨立懸架 1） 適用彈簧：螺旋彈簧 2） 主要使用車型：轎車前輪； 3） 車輪上下振動時前輪定位的變化： （1） 輪距、外傾角的變化比稍小； （2） 拉桿布置可在某種程度上進行調(diào)整。 4） 側(cè)擺剛度：很高、不需穩(wěn)定器； 5） 操縱穩(wěn)定性： （1） 橫向剛度高； （2） 在某種程度上可由調(diào)整外傾角的變化對操縱穩(wěn)定性進行調(diào)整。 5.3導向機構(gòu)受力分析 —作用到導向套上的力 —前輪上的靜載荷 減去前軸簧下質(zhì)量的 —彈簧軸向力 —彈簧和減振器的軸線相互偏移的距離 圖5-2麥弗遜式獨立懸架導向機構(gòu)受力簡圖 分析如圖5-

26、2所示麥弗遜式獨立懸架導向機構(gòu)受力簡圖可知。 橫向力越大，則作用在導向套和活塞上的摩擦力越大（為摩擦系數(shù)），這對汽車平順性有不良影響。為了減小摩擦力，在導向套和活塞表面應用了減磨材料和特殊工藝。由上式可知，為了減小，要求尺寸越大越好，或者減小尺寸。增大使懸架占用空間增大，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，常將圖中的點外伸至車輪內(nèi)部，既可以達到縮短尺寸的目的，又可以獲得較小的甚至是負的主銷偏移距，提高制動穩(wěn)定性。移動點后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。 圖5-3麥弗遜式獨立懸架導向機

27、構(gòu)受力簡圖 為了發(fā)揮彈簧減小橫向力的作用，有時還將彈簧下端布置靠近車輪，從而造成彈簧軸線及減振器軸線成一角度。這就是麥弗遜式獨立懸架中，主銷軸線、滑柱軸線和彈簧軸線不共線的主要原因。 5.4橫臂軸線布置方式 麥弗遜式獨立懸架的擺臂軸線與主銷后傾角的匹配影響到汽車的側(cè)傾穩(wěn)定性。當擺臂軸的抗前傾俯角等于靜平衡位置的主銷后傾角時，擺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作平動。因此，主銷后傾角保持不變。 當抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運動瞬心交于前輪后方時，在懸架壓縮行程，主銷后傾角有增大的趨勢。當抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運動瞬心交于前輪前

28、方時，在懸架壓縮行程，主銷后傾角有減小的趨勢。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，在設計麥弗遜式獨立懸架時，應選擇參數(shù)抗前傾俯角能使運動瞬心交于前輪后方。 第6章 減振器設計 6.1減振器概述 為加速車架與車身的振動的衰減，以改善汽車的行使平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部裝有減振器。在麥弗遜懸架中，減振器與彈性元件是串聯(lián)安裝。 汽車懸架系統(tǒng)中廣泛的采用液力減振器。液力減振器的工作原理是，當車架和車橋作往復的相對運動而活塞在鋼筒內(nèi)作往復運動時，減振器殼底內(nèi)的油液便反復的通過一些狹小的空隙流入另一內(nèi)腔。此時孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩

29、擦便形成對振動的阻力，使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)化成為熱能被油液和減振器殼體所吸收，然后釋放到大氣中。減振器的阻尼力的大小隨車架和車橋相對速度的增減而增減，并且與油液的黏度有關(guān)。要求油液的黏度受溫度變化的影響近可能的小，且具有抗氧化抗汽化性及對各種金屬和非金屬零件不起腐蝕作用等性能。 減振器的阻尼力越大，振動消除的越快，但卻使串聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時，過大的阻尼力還可能導致減振器連接零件及車架的損壞。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對減振器提出如下的要求： 1）在懸架的壓縮行程內(nèi)，減振器的阻尼力應該小，以充分利用彈性元件來緩和沖擊； 2）在懸架的伸張行程內(nèi)，減振器的阻尼

30、力應該大，以要求迅速的減振； 3）當車橋與車架的相對速度較大時，減振器能自動加大液流通道的面積，使阻尼力始終保持在一定的限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。 6.2減振器分類 減振器按結(jié)構(gòu)形式不同，分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能在比較大的工作壓力 條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度變化的影響大而遭淘汰。筒式減振器工作壓力雖然僅為 ，但是因為工作性能穩(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛的應用。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪聲低、總長度短等優(yōu)點，在乘用車上得到越來越多的應用。 6.3減振器參數(shù)選取 通常情

31、況下，將壓縮行程時的相對阻尼系數(shù)取得小些，伸張行程的相對阻尼系數(shù)取得大些。兩者之間保持的關(guān)系 設計時，先選取與的平均值。對于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，?。粚τ谟袃?nèi)摩擦的彈性元件懸架，值取小些。對于行使路面條件較差的汽車，值應取大些，一般??；為避免懸架碰撞車架，取 對于本設計選用的懸架，取 6.4減振器阻尼系數(shù) 減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有頻率，所以理論上。實際上應根據(jù)減振器的布置特點確定減振器的阻尼系數(shù)。例如，當減振器如圖6-2安裝時，減振器阻尼系數(shù)為 所以 （單邊）

32、 （單邊） 圖6-2 減振器安裝位置 在下擺臂長度不變的條件下，改變減振器下橫臂的上固定點位置或者減振器軸線與鉛直線之間的夾角，會影響減振器阻尼系數(shù)的變化。 6.5最大卸荷力 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。在減振器安裝如圖7-2所示時， 式中 —車身振幅，取 —懸架系統(tǒng)的固有頻率 為卸荷速度,一般為 、均符合要求. 如已知伸張時的阻尼系數(shù),在伸張行程的最大卸荷力

33、 則 6.6筒式減振器主要尺寸 1）筒式減振器工作直徑 可根據(jù)最大卸荷力和缸內(nèi)最大壓力強度來近似的求工作缸的直徑 式中 [P]---工作缸內(nèi)最大允許壓力,取 ---連桿直徑與缸筒直徑之比,雙筒式取 由《汽車筒式減振器尺寸系列及技術(shù)條件》可知:減振器的工作缸直徑 有等幾種。 所以筒式減振器工作直徑可?。? 取 取 2）油筒直徑 貯油筒直徑，壁厚取，材料可取鋼 前貯油筒直徑 取 后貯油筒直徑 取 連桿直徑的選擇：；

34、 第7章 橫向穩(wěn)定桿設計 7.1橫向穩(wěn)定桿參數(shù)確定 當用于獨立懸架時，橫向穩(wěn)定器側(cè)傾角剛度與車輪處的等效側(cè)傾角剛度之間的換算關(guān)系可如下求出：設汽車左右車輪接地點處分別作用大小相等，方向向反的垂向力微量d，在該二力作用下左右車輪處的垂直位移為d，相應的橫向穩(wěn)定桿部受到的垂向力和位移分別為d和 d，由于此時要考察的是穩(wěn)定桿在車輪處的等效側(cè)傾角剛度，因而不考慮懸架中彈簧的作用力，則必然有d 與d所作的功相等， 即d?d= d? d 而作用在桿上的彎矩和轉(zhuǎn)角分別為 d= dL d=2d/L L——橫向穩(wěn)定器兩端點之間的距離

35、 由此可得出桿的角剛度=d/ d= 同理可知車輪的等效角剛度= B——為車輪輪距 由此可得= 由于連接點處橡膠件的變形，穩(wěn)定桿的側(cè)傾角會較小15%~30% 當穩(wěn)定桿兩端受到大小相等、方向相反的垂直力P作用時，其端點的位移f可用材料力學的辦法求出，具體為f= E——材料的彈性模量，E=2.06MPa I——穩(wěn)定桿的截面慣性矩，I= d——穩(wěn)定桿的直徑，mm P——端點作用力，N F——端點位移，mm 由上式可知橫向穩(wěn)定桿的角剛度 ==3EI/2 當角剛度給定時，由此可得出穩(wěn)定桿直徑d d==20mm 還應滿足轉(zhuǎn)應力不超過700MPa ≈615MPa

36、——曲度系數(shù)，=4C-1/4C-4+0.615/C C——彈簧指數(shù)，C=（2R+d）/d 橫向穩(wěn)定器其他參數(shù)： L=1040mm ，a=220mm，b=120mm, l=800mm， 其中 L—橫向穩(wěn)定桿兩端點的距離 l—橫向穩(wěn)定桿中部長度 a—兩端縱向部分的長度 b—橫向穩(wěn)定桿與車身支點距離 第8章 平順性分析 8.1平順性概念 汽車行使時，由路面不平以及發(fā)動機、傳動系和車輪等旋轉(zhuǎn)部件激發(fā)汽車的振動。通常，路面不平是汽車振動的基本輸入。汽車的平順性主要是保持汽車

37、在行駛過程中產(chǎn)生的振動和沖擊環(huán)境對乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)。因此平順性主要根據(jù)乘員主觀感覺的舒適性來評價，對于載貨汽車還包括保持貨物完好的性能，它是現(xiàn)代汽車的主要性能之一。 8.2汽車的等效振動分析 為增強車內(nèi)乘員的舒適感，必須降低汽車行駛中的振動，即提高汽車的行駛平順性能。汽車在一定路面上行駛時，其振動量（振幅、振動速度及加速度）的大小取決于汽車的質(zhì)量、懸架剛度、輪胎剛度和阻尼等結(jié)構(gòu)參數(shù)。但是，汽車振動是一個極為復雜的空間多自由度振動系統(tǒng)。為便于分析，需把復雜的實際汽車在某些假設條件下，簡化為等效振動系統(tǒng)。本設計采用汽車振動系統(tǒng)模型。如圖8-1。 圖8-1 汽車振動系統(tǒng)模

38、型 根據(jù)力學定理，可列出圖7-1所示系統(tǒng)的振動微分方程： 式中，為簧載質(zhì)量； 為非簧載質(zhì)量； 為左右兩側(cè)懸架的合成剛度； 為左右兩側(cè)懸架的合成當量阻尼系數(shù)； 為左右兩側(cè)懸架的合成輪胎剛度； 為簧載質(zhì)量的垂直位移； 為簧載質(zhì)量的垂直位移； 為路面不平度賦值函數(shù)，即路面不平度對汽車的實際激勵。 解式（1）可得該系統(tǒng)振動的兩個主頻率： 式中，，。由上式可知，汽車振動存在兩個主頻和，它們僅為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)而與外界的激勵條

39、件無關(guān)，是表征系統(tǒng)特征的固有參數(shù)。一般地說，其中較小值的一階主頻，且接近由彈簧質(zhì)量和懸架剛度所決定的頻率，而較大值的二階主頻率，較接近主要由輪胎剛度和非簧載質(zhì)量所決定的頻率。 方程的解是由自由振動齊次方程的解與非齊次方程特解之和組成。 令，，則齊次方程為 式中的稱為系統(tǒng)固有頻率，而阻尼對運動的影響取決于和的比值變化ζ， 汽車懸架系統(tǒng)阻尼比ζ的數(shù)值通常在0.25左右，屬于小阻尼，此時微分方程的通解為 8.3車身加速度的幅頻特性 雙質(zhì)量系統(tǒng)在，質(zhì)量比剛度比，阻尼比兩種情況下的幅頻特性曲線

40、。由四個參數(shù)可按下式確定車輪部分的固有頻率和阻尼比 （一階阻尼比） （二階阻尼比） 8-2 車身加速度的幅頻特性曲線圖 圖8-2雙質(zhì)量系統(tǒng)，車輪部分的具體參數(shù)為 ， ， 共振時，增大而幅頻減小，在第一共振峰和第二共振峰之間的高頻區(qū)，增大幅頻也增大，在高頻共振區(qū)，雙質(zhì)量系統(tǒng)出現(xiàn)第二共振峰，在之后，幅頻按一定斜率衰減，也減小，所以對共振與高頻段的效果相反，綜合考慮，取比較合適。 8.4相對動載的幅頻特性 車輪動載 ，頻率響應函數(shù) 將 代入上式，得

41、： 式中 圖8-3的參數(shù)采用與圖8-2所示雙質(zhì)量系統(tǒng)同樣的參數(shù)。相對動載的幅頻特性曲線在低頻共振區(qū)，與車身加速度的幅頻特性曲線趨勢不同，；在高頻共振區(qū)， 阻尼比對相對動載的幅頻特性曲線的峰值影響很大；在之間的幅頻，阻尼比越大幅頻就越大；在之后，相對動載幅頻特性曲線按一定斜率衰減，越大幅頻衰減越快。綜合考慮，取比較合適。 圖8-3 相對動載的幅頻特性曲線圖 8.5懸架動撓度的幅頻特性 圖8-4 限位行程的示意圖 由圖7-4所示，由車身平衡位置起，懸架允許的最大壓縮行程就是其限位行程。彈簧動撓度與限位行程應適當配合，否

42、則會增加行駛中撞擊限位的概率，使平順性變壞。 頻率響應函數(shù)為 將 與 代入上式，得： 懸架系統(tǒng)對于車身位移來說，是將高頻輸入衰減的低通濾波器；對于動撓度來說，是將低頻輸入衰減的高通濾波器。阻尼比對只在共振區(qū)起作用，而且當時已不呈現(xiàn)峰值。且阻尼比與幅頻值成反比，如圖7-5所示。 圖8-5 懸架動撓度的幅頻特性曲線圖 通過分析，當阻尼比時，本懸架系統(tǒng)的平順性特性較好，符合 ISO02631-1：1997 （E）標準。 8.6影響平順性的因素 1）結(jié)構(gòu)參數(shù)對平順性的影響 （

43、1）懸架剛度 彈性元件是汽車懸架的主要組成部分，彈性元件的剛度或懸架等效剛度及其特性是影響平順性的主要因素。當簧載質(zhì)量一定時，減小可降低車體固有振動頻率，但值過小會使車體振動過程中的懸架動行程增大，并使非簧載質(zhì)量的振動位移也增大，甚至導致車輪離開地面，對汽車操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生不利后果。汽車在實際使用中，簧載質(zhì)量隨汽車的裝載情況而變，當值一定時，將隨減小而增大。因此，理想的懸架彈性特性應具有變剛度或非線性特性，即隨汽車載荷的變化，懸架剛度能自動增大或減小，以減小懸架限位塊碰撞車身的機率，使車體免遭撞擊。 （2）懸架阻尼 汽車懸架系統(tǒng)中裝有減振器。減振器阻尼對車體固有頻率的影響不大，但卻能使車體

44、振動迅速衰減，改善車內(nèi)乘員的舒適感。研究表明，懸架阻尼的大小還對操縱穩(wěn)定性和制動方向穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。 （3） 輪胎 輪胎徑向剛度與輪胎結(jié)構(gòu)、尺寸和氣壓有關(guān)，若以與懸架剛度之比來表示，則可見，對于一定型號的輪胎，降低胎內(nèi)氣壓（即剛度減小）可改善平順性，但也將增加車輪的側(cè)向偏離，以惡化操縱穩(wěn)定性，應予以注意。 （4） 非簧載質(zhì)量 在整車質(zhì)量一定時，減小非簧載質(zhì)量可改善平順性。目前多數(shù)轎車采用獨立懸架結(jié)構(gòu)，優(yōu)點之一可在一定總質(zhì)量下減小非簧載質(zhì)量，改善平順性。 2）使用因素對平順性的影響 道路不平是引起汽車振動的主要原因，當汽車在不平路面行駛時，前、后車橋和車體都經(jīng)常受來自道路的沖擊。路面

45、越惡劣，行駛速度越高，車體加速度均方根值越大。當激勵頻率與車輛系統(tǒng)的一階主頻率或二階主頻率重和時，將產(chǎn)生車體的共振，加速車體的振動。路面的激勵頻率由路面譜的頻率分量和車速決定，因此對應一定的路面必有某一引起車體共振的車速，行駛時應遠離共振車速。 此外，汽車的技術(shù)狀況不正常，如減振器油液黏度過大或漏油及密封失效等故障，均將導致車體振動加劇、沖擊頻繁、平順性惡化。 參考文獻 [1] 王望予主編. 汽車設計. 機械工業(yè)出版社，2000 [2] 劉惟信主編. 汽車設計. 人民交通出版社，2001 [3] 陳家瑞主編. 汽車構(gòu)造. 北京人民交通出版社，2004 [4] 康展權(quán)等編.

46、汽車工程手冊. 人民交通出版社，2001 [5] 胡亞莊主編. 簡明汽車知識詞典. 北京理工大學出版社，2001 [6] 吳宗澤主編. 機械零件設計手冊. 機械工業(yè)出版社，2004 [7] 龔微寒編著. 汽車現(xiàn)代設計制造. 人民交通出版社，1995 [8] 張英會主編. 彈簧手冊. 機械工業(yè)出版社，2003 [9] 何光里主編. 汽車運用工程師手冊. 清華大學出版社，2001 [10] 馮國勝等編著. 車輛現(xiàn)代設計方法. 科學出版社， 1990 [11] 張洪欣主編. 汽車行駛平順性計算機預測. 汽車工程，1986 [12] 汽車標準匯編（第四卷）.中國汽車技術(shù)研究中心標準化研

47、究所出版，2000 [13] 曾慶東等編著. 汽車減振器設計. 機械工業(yè)出版社，1999 [14] 宋德明等編著. AUTOCAD2005完全自學手冊. 中國鐵道出版社，2007 [15] 彭英杰主編. AUTOCAD2006完全自學手冊. 北京希望電子出版社，2006 [16] 潘曉輝等編著. MATLAB5.1全攻略寶典. 中國水利水電出版社，2000 [17] J. 厄爾賈維克R.沙爾夫著. 汽車構(gòu)造與檢修. 機械工業(yè)出版社，1999 [18] Geoferey Hoeard. Chassi＆Suspension Engineering. London:Osprey Publ

48、ishing limited,1987 第9章 結(jié) 論 本次設計為奇瑞微型轎車懸架系統(tǒng)設計。設計的基本步驟為根據(jù)給定車型的各項基本參數(shù)計算出懸架的剛度，靜撓度，動撓度，以及減振器的阻尼系數(shù)，最大卸荷力，再經(jīng)過校核應力及平順性分析，選取適當尺寸進行裝配圖和零件圖的繪制。 根據(jù)所設計的車型確定本次設計為麥弗遜式獨立式懸架，這種懸架構(gòu)造簡單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。其工作特點為當一邊車輪發(fā)生跳動時，另一邊車輪不受干擾，這樣提高了汽車的平順性和舒適性。并且現(xiàn)在轎車前、后懸架大都采用了獨立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢。 在平順性分析中，建立兩自由度的平順

49、性分析模型，取值繪制影響平順性的特性曲線。最后針對汽車的操縱穩(wěn)定性，編寫車輪橫向運動和車輪外傾角分析程序，總結(jié)了影響汽車操縱穩(wěn)定性因素。這些工作使數(shù)據(jù)的選取更加適當，使所設計的汽車懸架系統(tǒng)的性能得到改善。 致 謝 經(jīng)過三個多月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導師。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，無論是在設計的選題、數(shù)據(jù)的計算，還是圖紙繪制，都得到了老師極大的幫助和指導。我的設計較為復

50、雜煩瑣，但是老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將影響我今后在學習和工作當中的態(tài)度。 感謝所有的同學對我的幫助，在緊張的學習和工作中，與各位同學的交流，不僅使我得以開闊了思路，并且得到了許多有益的幫助和啟示，在這當中我感受到了真實的快樂與充實。 然后還要感謝大學四年來所有教育我們的老師，想起自己的老師，我自己十分受感動，他們就像對自己子女一樣對待我們。嚴謹?shù)膽B(tài)度和教育的方式都是我應該銘記在心的。由衷的感謝我的老師謝謝！ 最后感謝我的母?！|寧工業(yè)大學四年來對我的大力栽培。

51、 附錄Ⅰ Automobile Suspension Since the automobile invention, The engineers have been studying design of automobiles suspension system well. The initial automobile suspension system will be uses horse-drawn vehicles elastic steel plate, the effect will not be good. In 1908 the coil spring

52、 started to used in the passenger vehicle, at that time once had two entirely different opinions. The first opinion position installment rigidity big coil spring, causes the wheel is maintaining with the road surface contact tendency, enhances the tire to stress ability. When such malpractice is rid

53、es the automobile has intensely jolts the feeling. Another opinion thought that should use the soft helical spring, adapts the rugged road surface, enhances rides time automobiles stability and comfortableness. But such manuverability of automobile is bad. 30-40 ages, the independent suspension fork

54、 started to appear, and obtains the very big development. Shock absorber also by early friction type development for fluid strength type. These improvements enhanced the suspension fork performance without doubt, but regardless of how to improve, this times suspension fork still belonged to the pass

55、ive form suspension fork, still had the very big limitation in many aspects. But with the lapse of time, the industry unceasing development, suspension systems structure renews unceasingly, causes the automobile and in the smooth performance enhances unceasingly at comfortableness. The automobile s

56、uspension fork to full has consummated the enhancement in process, which below introduced is quite now advanced, has the European blood relationship suspension fork series. MacPherson Strut or McPherson strut This is currently, without doubt, the most widely used front suspension system in cars

57、of European origin. It is simplicity itself. The system basically comprises of a strut-type spring and shock absorber combo, which pivots on a ball joint on the single, lower arm. At the top end there is a needle roller bearing on some more sophisticated systems. The strut itself is the load-bearing

58、 member in this assembly, with the spring and shock absorber merely performing their duty as oppose to actually holding the car up. In the picture here, you cant see the shock absorber because it is encased in the black gaiter inside the spring. The steering gear is either connected directly t

59、o the lower shock absorber housing, or to an arm from the front or back of the spindle (in this case). When you steer, it physically twists the strut and shock absorber housing (and consequently the spring) to turn the wheel. Simple. The spring is seated in a special plate at the top of the assembly

60、 which allows this twisting to take place. If the spring or this plate are worn, youll get a loud clonk on full lock as the spring frees up and jumps into place. This is sometimes confused for CV joint knock. Rover 2000 MacPherson derivative During WWII, the British car maker Rover worked on

61、 experimental gas-turbine engines, and after the war, retained a lot of knowledge about them. The gas-turbine Rover T4, which looked a lot like the Rover P6, Rover 2000 and Rover 3500, was one of the prototypes. The chassis was fundamentally the same as the other Rovers and the net result was the th

62、e 2000 and 3500 ended up with a very odd front suspension layout. The gas turbine wasnt exactly small, and Rover needed as much room as possible in the engine bay to fit it. The suspension was derived from a normal MacPherson strut but with an added bellcrank. This allowed the suspension unit to sit

63、 horizontally along the outside of the engine bay rather than protruding into it and taking up space. The bellcrank transferred the upward forces from the suspension into rearward forces for the spring / shock combo to deal with. In the end, the gas turbine never made it into production and the Rove

64、r 2000 was fitted with a 2-litre 4-cylinder engine, whilst the Rover 3500 was fitted with an evergreen 3.5litre V8. Open the hood of either of these classics and the engine looks a bit lost in there because theres so much room around it that was never utilised. The image on the left shows the Rover-

65、derivative MacPherson strut. Double wishbone suspension systems.. Coil Spring type 1 This is a type of double-A or double wishbone suspension. The wheel spindles are supported by an upper and lower A shaped arm. In this type, the lower arm carries most of the load. If you look head-on at this

66、 type of system, what youll find is that its a very parallelogram system that allows the spindles to travel vertically up and down. When they do this, they also have a slight side-to-side motion caused by the arc that the wishbones describe around their pivot points. This side-to-side motion is known as scrub. Unless the links are infinitely long the scrub motion is always present. There are two other types of motion of the wheel relative to the body when the suspension a