畢業(yè)設(shè)計(jì)--中級(jí)轎車(chē)前懸架設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　中級(jí)轎車(chē)前懸架設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2012 年6月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文主要研究中級(jí)轎車(chē)的前懸架設(shè)計(jì)分析方法，以及懸架運(yùn)動(dòng)與前輪定位參數(shù)的變化關(guān)系。</p><p&

2、gt;　　首先根據(jù)設(shè)計(jì)給定的參數(shù)對(duì)整車(chē)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，包括整車(chē)的尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和性能參數(shù)，在選擇這些參數(shù)的時(shí)候可以通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)得到，在選擇之后進(jìn)行了相關(guān)的驗(yàn)證，保證各參數(shù)能達(dá)到各項(xiàng)性能的基本要求。在總體設(shè)計(jì)完成之后，對(duì)前懸架進(jìn)行方案的選擇，本設(shè)計(jì)懸架采用麥弗遜獨(dú)立懸架。然后對(duì)懸架的性能參數(shù)進(jìn)行選擇，包括懸架的偏頻、相對(duì)阻尼系數(shù)、非簧載質(zhì)量。在選擇完基本參數(shù)后，對(duì)懸架的彈性元件（螺旋彈簧）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，包括剛度和強(qiáng)度等

3、的校核，使設(shè)計(jì)的彈簧能滿足設(shè)計(jì)的偏頻要求。之后為懸架匹配減振器，計(jì)算減振器的尺寸，并且驗(yàn)算減振器是否滿足強(qiáng)度要求和穩(wěn)定性要求。最后,利用Pro/E軟件對(duì)已設(shè)計(jì)的好的零件進(jìn)行三維建模，得到懸掛的裝配圖，并用Pro/E中的機(jī)構(gòu)模塊對(duì)懸掛進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 麥弗遜 懸架 Pro/E 機(jī)構(gòu)仿真</p><p><b>　　Abstract</b&g

4、t;</p><p>　　This article is mainly about to study the method of designing a light car’s front suspension, also the article analyze the relation between suspension movement and front wheel alignment parameter

5、s. </p><p>　　First, it designs the scheme of whole car based on the four parameters which was already been given, this including the whole car’s size parameters, weight parameters, and property parameters. w

6、e may choose those parameters refer to national standards or some relative experience parameters. we may also do some work to prove the chosen was correct after those parameters being chosen, as to make every parameters

7、meet the basic demand of every property. when the whole car schemes were already desig</p><p>　　key words：Mcpherson suspension Pro/E </p><p><b>　　目 錄</b></p><p

8、><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 論文研究的目的和意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　第2章 汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)目

9、標(biāo)3</p><p>　　2.2汽車(chē)形式的選擇3</p><p>　　2.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式3</p><p>　　2.3汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的選擇5</p><p>　　2.3.1 整車(chē)整備質(zhì)量5</p><p>　　2.3.2 汽車(chē)的總質(zhì)量6</p><p>　　2.3.3 汽車(chē)的軸

10、荷分配6</p><p>　　第3章 汽車(chē)懸架的結(jié)構(gòu)選型與分析7</p><p>　　3.1 懸架的設(shè)計(jì)要求7</p><p>　　3.2 懸架的結(jié)構(gòu)形式分析8</p><p>　　3.2.1 懸架結(jié)構(gòu)形式的分類(lèi)8</p><p>　　3.2.2 懸架的組成及各部件作用9</p><p&

11、gt;　　3.3懸架方案的選擇10</p><p>　　第4章 懸架的設(shè)計(jì)計(jì)算11</p><p>　　4.1 懸架主要參數(shù)的確定11</p><p>　　4.1.1 影響平順性的參數(shù)11</p><p>　　4.2 彈性元件的計(jì)算16</p><p>　　4.2.1 前懸架螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算16</

12、p><p>　　4.3 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.3.1 設(shè)計(jì)要求20</p><p>　　4.3.2 前輪定位參數(shù)與主銷(xiāo)軸的布置21</p><p>　　4.3.3 橫臂軸的選型與布置24</p><p>　　4.4 減振器的設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.4

13、.1減振器的結(jié)構(gòu)與工作原理:27</p><p>　　4.4.2 減振器相對(duì)阻尼系數(shù)32</p><p>　　4.4.3 減振器阻尼系數(shù)的確定34</p><p>　　4.4.4 最大卸荷力的確定34</p><p>　　4.4.5 筒式減振器工作缸直徑的確定35</p><p>　　4.4.6活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)

14、算35</p><p>　　4.4.7導(dǎo)向座寬度和活塞寬度的設(shè)計(jì)計(jì)算36</p><p>　　4.4.8．活塞桿的強(qiáng)度校核37</p><p>　　第五章 麥弗遜懸架建模及仿真38</p><p>　　5.1 Pro/E軟件的簡(jiǎn)介38</p><p>　　5.1.1.Pro／Engineer設(shè)計(jì)方法主要特性

15、39</p><p>　　5.2 懸架零件三維圖的形成41</p><p>　　5.2.1 Pro/E設(shè)計(jì)界面41</p><p>　　5.2.2主要零件的三維圖形42</p><p>　　5.2.3裝配圖的形成43</p><p>　　5.2.4運(yùn)動(dòng)仿真44</p><p>　　5

16、.2.5結(jié)果分析45</p><p><b>　　結(jié)論47</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)47</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 論文研究的目的和意義</p><p>　　懸架是現(xiàn)代

17、汽車(chē)上重要的總成之一，它把車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)軸（或車(chē)輪）彈性連接起來(lái)。其主要任務(wù)是傳遞作用在車(chē)輪與車(chē)架之間的一切力和力矩，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車(chē)身（或車(chē)身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車(chē)平順的行駛。懸架一般分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架，獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：非簧載質(zhì)量小，有利于提高駕乘舒適性；由于彈性元件只承受垂直載荷，使之可用剛度較小的彈簧，降低了車(chē)身振動(dòng)的頻率，改善了行駛平順性；本次設(shè)計(jì)中前懸架采用麥弗遜獨(dú)立懸架，取

18、消了前軸，可使發(fā)動(dòng)機(jī)的位置降低，汽車(chē)質(zhì)心下降，從而提高了汽車(chē)行駛穩(wěn)定性，左右車(chē)輪的單獨(dú)跳動(dòng)，減少了車(chē)身的傾斜和振動(dòng)；同時(shí)正確的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)型式和參數(shù)，有助于消除前輪擺振、縱傾現(xiàn)象等。非獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠等， </p><p>　　本論文的研究目的是根據(jù)給定參數(shù)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，然后對(duì)前后懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)匹配，滿足前后懸架的偏頻要求。通過(guò)對(duì)麥弗遜懸架的空間解析法分析懸架的運(yùn)動(dòng)特性，分析前懸架在車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)

19、前輪定位系數(shù)的改變等。并對(duì)后懸架板簧的設(shè)計(jì)過(guò)程加深認(rèn)識(shí)與理解。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　獨(dú)立懸架早期只單純用于轎車(chē)上，目前大部分輕型汽車(chē)和越野汽車(chē)為了提高舒適性也開(kāi)始采用獨(dú)立懸架，同時(shí)一些中型卡車(chē)及客車(chē)為了提高駕乘的舒適性和行駛性也開(kāi)始采用獨(dú)立懸架，在國(guó)外甚至一些輪式工程機(jī)械如吊車(chē)和重型卡車(chē)也開(kāi)始采用獨(dú)立懸架。因此對(duì)于獨(dú)立懸架的設(shè)計(jì)技術(shù)，國(guó)

20、內(nèi)外都進(jìn)行了研究，這些研究主要集中在以下幾個(gè)方面：獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)方法，獨(dú)立懸架參數(shù)對(duì)汽車(chē)行駛平順性的影響；獨(dú)立懸架對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的影響。國(guó)內(nèi)的研究主要表現(xiàn)為：獨(dú)立懸架和轉(zhuǎn)向系的匹配；獨(dú)立懸架與轉(zhuǎn)向橫拉桿長(zhǎng)度和斷開(kāi)點(diǎn)的確定；懸架彈性元件的設(shè)計(jì)分析；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析；獨(dú)立懸架對(duì)前輪定位參數(shù)的影響；獨(dú)立懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。國(guó)外除上述研究外，還進(jìn)入了微觀領(lǐng)域的研究，如用原子力學(xué)顯微鏡觀察懸架材料內(nèi)部聚合體的電子轉(zhuǎn)化情況，研究懸架作為彈性介質(zhì)的流

21、變特性等，從而使得獨(dú)立懸架向著智能化，輕量化，小型化，通用化方向發(fā)展。同時(shí)由于電子，微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得獨(dú)立懸架技術(shù)向著半主動(dòng)、主動(dòng)懸架方向發(fā)展。</p><p>　　非獨(dú)立懸架早期廣泛應(yīng)用于除了轎車(chē)以外的其它車(chē)型中，由于其可靠性和簡(jiǎn)單的特性，現(xiàn)在還被廣泛的用于轎車(chē)的后橋，輕型汽車(chē)和越野汽車(chē)的后橋，重型汽車(chē)的前后橋都采用非獨(dú)立懸架。</p><p>　　1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容</p

22、><p>　　本論文研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　(1)汽車(chē)總體設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇；</p><p>　　(2)汽車(chē)懸架方案確定；</p><p>　　(3)前懸架設(shè)計(jì)計(jì)算；</p><p>　　(4)前懸架的三維建模及仿真。</p><p>　　第2章 汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)</

23、p><p>　　2.1設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)目標(biāo)</p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)中給定的參數(shù)如下表所示：</p><p>　　表2-1 給定設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　設(shè)計(jì)的懸架能夠傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架之間的力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車(chē)架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車(chē)的行駛平順性；保證車(chē)輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車(chē)的

24、操縱穩(wěn)定性，由于該汽車(chē)的設(shè)計(jì)最高車(chē)速較高，所以設(shè)計(jì)的懸架也必須能夠保證高速行駛的能力。</p><p>　　2.2汽車(chē)形式的選擇</p><p>　　2.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)當(dāng)是汽車(chē)上最重要的部分，而它的布置形式對(duì)于汽車(chē)的性能具有重大影響。對(duì)于轎車(chē)來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)的布置位置可以簡(jiǎn)單的分為前置，中置和后置三種。下面介紹幾種發(fā)動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)布置形

25、式及其特點(diǎn)。</p><p>　　1.布置方式的分類(lèi)：</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)前置、后輪驅(qū)動(dòng)(FR)：國(guó)內(nèi)外的大多數(shù)載重車(chē)，部分轎車(chē)及部分客車(chē)均采用這種傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)形式。它是前輪轉(zhuǎn)向、后輪驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力通過(guò)離合器——變速器——傳動(dòng)軸輸送到驅(qū)動(dòng)橋上，在此減速增扭后傳送到后面的左右半軸上，驅(qū)動(dòng)后輪使汽車(chē)運(yùn)行，前后輪各行其職，轉(zhuǎn)向與驅(qū)動(dòng)分開(kāi)，負(fù)荷分布比較均勻。 </p>&

26、lt;p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)(FF)：是20世紀(jì)90年代在國(guó)內(nèi)外轎車(chē)上逐漸流行的布置形式。為縮短整車(chē)長(zhǎng)度，減輕轎車(chē)質(zhì)量，常將發(fā)動(dòng)機(jī)置于前軸之前，變速器之后的東西都往前挪，變速器與驅(qū)動(dòng)橋做成一體，固定在發(fā)動(dòng)機(jī)旁，動(dòng)力直接輸送到前輪上，降低底盤(pán)高度，改善高速時(shí)操縱穩(wěn)定性。如常見(jiàn)的奧迪100轎車(chē)，還有微型轎車(chē)(夏利、奧拓等)均采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置，前輪驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)系布置形式，常見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)前置，前軸驅(qū)動(dòng)轎車(chē)也有兩種給構(gòu)：一是發(fā)動(dòng)機(jī)軸線與前橋

27、平行的橫置式(如夏利轎車(chē))；二是發(fā)動(dòng)機(jī)縱置式(如桑塔納、奧迪等轎車(chē))。</p><p>　　后置發(fā)動(dòng)機(jī)、后輪驅(qū)動(dòng)(RR)：它似乎是FF車(chē)的翻版，只不過(guò)是將車(chē)前的“五臟六腑”移到車(chē)后。此種車(chē)輛保持了FF車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，也消除了FF車(chē)的缺點(diǎn)，由于車(chē)內(nèi)布置趨于合理，且對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲和溫度有所改善，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和良好的使用性能受到用戶的歡迎。</p><p>　　全輪驅(qū)動(dòng)(NWD)：是越野汽車(chē)特有的形式。

28、(如BJ2020切諾基等)。通常發(fā)動(dòng)機(jī)前置，在變速器后裝有分動(dòng)器，以便將動(dòng)力分別輸送到全部車(chē)輪上。全輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)力性好，爬坡及越野能力強(qiáng)。但與單獨(dú)的前、后輪驅(qū)動(dòng)相比結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，傳動(dòng)效率低。</p><p>　　2.各種布置方式的特點(diǎn)：</p><p>　?。?）發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng) </p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)前置及前輪驅(qū)動(dòng)，使前軸軸荷增大，汽車(chē)具有明顯的不足轉(zhuǎn)向性

29、能，提高了卓越的高速行駛操縱性和穩(wěn)定性，前軸負(fù)荷提高近60％，具有明顯的轉(zhuǎn)向不足趨勢(shì)。另外，由于前輪具有驅(qū)動(dòng)力，降低了前輪的側(cè)向偏離剛度，增加了汽車(chē)不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，從而保證了高速行駛安全。 </p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)前置，前輪驅(qū)動(dòng)的橫置發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)線路短，發(fā)動(dòng)機(jī)前艙尺寸緊湊，可提高車(chē)內(nèi)空間的利用率；其曲軸與轎車(chē)前驅(qū)動(dòng)軸平行，省去了螺旋錐齒輪傳動(dòng)(主傳動(dòng)器的主傳動(dòng)齒輪可采用圓柱形齒輪)，減少了傳動(dòng)噪音，簡(jiǎn)化了工藝．

30、減少了零件，降低了成本；傳動(dòng)效率高，加之整車(chē)質(zhì)量較小，使轎車(chē)具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。 </p><p>　　前置、前輪驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置的離合器、變速器、驅(qū)動(dòng)輪等都布置在轎車(chē)的前部，使得車(chē)頭相對(duì)縮短，由于取消了縱貫前后的傳動(dòng)軸，降低底盤(pán)高度，減少了振動(dòng)，地板上也不必設(shè)置凸起的傳動(dòng)軸通道，它最大限度地增加了車(chē)廂內(nèi)容積；使行李箱的地板降低了，增加了行李箱的空間，車(chē)身地板高度降低，使地板平坦，室內(nèi)寬敞，后座位置更加安靜、舒適，

31、有助于改善乘客乘坐的舒適性。 </p><p>　　由于后軸是固定式，減少了非簧載質(zhì)量，提高了平穩(wěn)性，所以后座比較安穩(wěn)舒適，同時(shí)也降低了輪胎的磨耗；若采用鼓式制動(dòng)器，前輪不必裝制動(dòng)鼓，把制動(dòng)鼓裝在傳動(dòng)軸上即可得到前輪的制動(dòng)效果，減少了前輪上的非簧載質(zhì)量，提高了汽車(chē)的行駛平順性。 </p><p>　?。?）后置式發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)：</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)途和

32、旅游大客車(chē)，很多都采用后置式發(fā)動(dòng)機(jī)、后輪驅(qū)動(dòng)(如國(guó)產(chǎn)東風(fēng)大客車(chē))，這類(lèi)車(chē)輛由于動(dòng)力總成緊湊，機(jī)動(dòng)性好，整車(chē)整備質(zhì)量小。車(chē)內(nèi)布置趨于合理，車(chē)廂內(nèi)地板平坦，且發(fā)動(dòng)機(jī)與車(chē)廂分隔開(kāi)，所以室內(nèi)振動(dòng)和噪聲小，對(duì)車(chē)內(nèi)溫度有所改善，舒適性好，車(chē)廂面積利用率高；軸荷分配較合理，可在車(chē)外修理發(fā)動(dòng)機(jī)；此外地板下可形成容積較大的行李艙。但其缺點(diǎn)是：發(fā)動(dòng)機(jī)移到后面使冷卻問(wèn)題不好解決，散熱條件差，容易引起過(guò)熱，對(duì)冷卻系統(tǒng)要求較高，水箱布置困難。行動(dòng)中，車(chē)尾部所形成

33、的負(fù)壓及車(chē)輪揚(yáng)起的灰塵，使得進(jìn)氣環(huán)境惡化，發(fā)動(dòng)機(jī)防塵比較困難，對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)的濾清效果和密封性要求較高，后橋易超載，滿載時(shí)汽車(chē)具有過(guò)度轉(zhuǎn)向傾向；發(fā)動(dòng)機(jī)距駕駛員較遠(yuǎn)，變速器、離合器、油門(mén)等操縱桿要通過(guò)狹窄的車(chē)底，從車(chē)頭駕駛員位置連通到車(chē)尾發(fā)動(dòng)機(jī)的位置上，操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，操縱穩(wěn)定性差；改裝成貨車(chē)和旅行轎車(chē)?yán)щy；不易根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)聲響判斷其故障和異響；乘員前面失去了發(fā)動(dòng)機(jī)做“安全屏障”，汽車(chē)前端要經(jīng)過(guò)加固處理而使成本上升，另外發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲易傳給乘客，影響

34、了乘坐舒適性，為此，制約了此類(lèi)型轎車(chē)的發(fā)展。不過(guò)對(duì)于有充分空間位置的大客車(chē)來(lái)講(如東風(fēng)大客車(chē))，既能解決</p><p>　　考慮到本次設(shè)計(jì)的車(chē)型是中級(jí)轎車(chē)，因此采用結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、緊湊的前置前驅(qū)的布置方式。此種形式降低了底盤(pán)高度，提高了高速行駛的穩(wěn)定性和操縱性，傳動(dòng)效率高。</p><p>　　2.3汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的選擇</p><p>　　汽車(chē)的質(zhì)量參數(shù)包括整車(chē)整備

35、質(zhì)量，載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)，汽車(chē)總質(zhì)量、軸荷分配等。</p><p>　　2.3.1 整車(chē)整備質(zhì)量</p><p>　　整車(chē)整備質(zhì)量是指車(chē)上帶有全部設(shè)備（包括隨車(chē)工具，備胎等），加滿燃料，水但是沒(méi)有載貨和載人時(shí)的整車(chē)質(zhì)量。它是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。由于在設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品材料、制造工藝以及道路狀況等方面的不斷完善，汽車(chē)的整備質(zhì)量這一設(shè)計(jì)指標(biāo)有不斷減小的趨勢(shì)。因?yàn)檫@樣不僅可以降低造價(jià)，而且是

36、降低汽車(chē)使用油耗的重要途徑。</p><p>　　在總體設(shè)計(jì)階段可對(duì)同類(lèi)型同級(jí)別且結(jié)構(gòu)相似的樣車(chē)及其部件的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定分析，并以此為基礎(chǔ)初步估算出新設(shè)計(jì)汽車(chē)各部件的質(zhì)量及整車(chē)的整備質(zhì)量。在此，我們參考桑塔納 2007款 1.8 景暢型的整車(chē)的整備質(zhì)量,取m0=1100kg</p><p>　　2.3.2 汽車(chē)的總質(zhì)量</p><p>　　汽車(chē)總質(zhì)量是指已整備完好，裝

37、備齊全并按規(guī)定裝滿客，轎車(chē)的整車(chē)質(zhì)量，可按表2-2中的公式確定： </p><p>　　表2-2汽車(chē)總質(zhì)量計(jì)算公式</p><p>　　由前述可知，乘坐定員為五人，故mp=65 5=325kg，所以汽車(chē)的總質(zhì)量計(jì)算為</p><p>　　ma=m0+me+mp=1100+8 5+325=1465kg</p><p>　　2.

38、3.3 汽車(chē)的軸荷分配</p><p>　　汽車(chē)的軸荷分配是指汽車(chē)在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車(chē)軸對(duì)支承平面的垂直負(fù)荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來(lái)表示。</p><p>　　在設(shè)計(jì)軸荷分配的時(shí)候，需要同時(shí)考慮到以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1) 應(yīng)使輪胎磨損均勻，為此，希望滿載時(shí)每個(gè)輪胎負(fù)荷大致相等。</p><p>　　(2)

39、應(yīng)滿足汽車(chē)使用條件。</p><p>　　(3)在確定軸荷分配時(shí)還要充分考慮到汽車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能要求。</p><p>　　表2-3 軸荷分配范圍 </p><p>　　根據(jù)上表，可以初步選取該汽車(chē)的軸荷分配，</p><p>　　表2-4 設(shè)計(jì)汽車(chē)的軸荷分配</p><p>　　第3章 汽車(chē)懸架的結(jié)構(gòu)選型與分析&l

40、t;/p><p>　　3.1 懸架的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　懸架的主要功能是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架（或車(chē)身）之間的一切力和力矩，并緩和汽車(chē)行駛過(guò)不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車(chē)的行駛平順性。</p><p>　　在設(shè)計(jì)懸架時(shí)必須考慮以下幾個(gè)方面的要求：</p><p>　　(1)通過(guò)合理設(shè)計(jì)懸架的彈性特性及阻尼

41、特性確保汽車(chē)具有良好的行駛平順性，即具有較低的振動(dòng)頻率、較小的振動(dòng)加速度值和合適的減振性能，并能避免在懸架的壓縮或伸張行程極限點(diǎn)發(fā)生硬沖擊，同時(shí)還要保證輪胎具有足夠的接地能力；</p><p>　　(2)合理設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以確保車(chē)輪與車(chē)架或車(chē)身之間所有力和力矩的可靠傳遞，保證車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)車(chē)輪定位參數(shù)的變化不會(huì)過(guò)大，并且能滿足汽車(chē)具有良好的操縱穩(wěn)定性的要求；</p><p>　　(3)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

42、的運(yùn)動(dòng)應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，否則可能引發(fā)轉(zhuǎn)向輪擺振；</p><p>　　(4)側(cè)傾中心及縱傾中心位置恰當(dāng)，汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)具有抗側(cè)傾能力，汽車(chē)制動(dòng)和加速時(shí)能保持車(chē)身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車(chē)在制動(dòng)和加速時(shí)車(chē)身縱傾；</p><p>　　(5)懸架構(gòu)件的質(zhì)量要小尤其是非懸掛部分的質(zhì)量要盡量??；</p><p>　　(6)所有零部件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和使用壽命

43、；</p><p><b>　　(7)制造成本低；</b></p><p>　　(8)便于維修、保養(yǎng)。</p><p>　　3.2 懸架的結(jié)構(gòu)形式分析</p><p>　　3.2.1 懸架結(jié)構(gòu)形式的分類(lèi)</p><p>　　(1)按照汽車(chē)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分:</p><p>　　懸

44、架可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩類(lèi)。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左、右車(chē)輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過(guò)懸架與車(chē)架（或車(chē)身）連接；獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左、右車(chē)輪通過(guò)各自的懸架與車(chē)架（或車(chē)身）連接。（圖3-1）</p><p>　　圖3-1 懸架的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖</p><p>　　非獨(dú)立懸架 b)獨(dú)立懸架</p><p>　　1)獨(dú)立懸架系統(tǒng)的特點(diǎn)及分類(lèi)：</p>

45、;<p><b>　　獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：</b></p><p>　　在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車(chē)輪可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，互不影響，不但減小了行駛時(shí)車(chē)架和車(chē)身的振動(dòng)，而且可以防止轉(zhuǎn)向輪的偏擺。</p><p>　　獨(dú)立懸架系統(tǒng)一般都配備穩(wěn)定桿，可減少轉(zhuǎn)彎時(shí)的左右搖晃，改進(jìn)穩(wěn)定性。</p><p>　　汽車(chē)的非簧載質(zhì)量小。采用獨(dú)立

46、懸架時(shí)，非簧載質(zhì)量只包括車(chē)輪質(zhì)量和懸架系統(tǒng)中部分零件的質(zhì)量，所以比非獨(dú)立懸架的非簧載質(zhì)量要小得多，可提高汽車(chē)的平順性和乘坐舒適性。</p><p>　　由于左右輪之間沒(méi)有車(chē)軸相連，所以地板和發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置可以降低，這樣可降低車(chē)輛的重心，有利于提高汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性。</p><p>　　按車(chē)輪運(yùn)動(dòng)形式獨(dú)立懸架可以分成四種類(lèi)型：</p><p>　　橫臂式獨(dú)立懸架：其

47、車(chē)輪可以在橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的。</p><p>　　縱臂式獨(dú)立懸架：車(chē)輪可以在縱向平面內(nèi)擺動(dòng)。</p><p>　　車(chē)輪沿主銷(xiāo)移動(dòng)的懸架：含燭式懸架和麥弗遜式懸架。</p><p>　　(2)按照控制方式分:</p><p>　　按照控制方式的不同,汽車(chē)懸架可分為主動(dòng)控制和被動(dòng)控制。</p><p>　　傳統(tǒng)的機(jī)械控制屬

48、于被動(dòng)控制，即汽車(chē)的狀態(tài)只能被動(dòng)地取決于路面、行駛狀況和汽車(chē)的彈性元件、減震器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。而主動(dòng)控制采用電子控制技術(shù)，它能根據(jù)路面和行駛狀況，自動(dòng)調(diào)節(jié)懸架剛度和阻尼，可控制汽車(chē)的震動(dòng)和狀態(tài)，使汽車(chē)平順行駛。</p><p>　　3.2.2 懸架的組成及各部件作用</p><p>　　懸架作為一個(gè)完整的系統(tǒng)主要包括四大部分：</p><p><b>

49、;　　(1)彈性元件</b></p><p>　　作用是：避免道路沖擊力直接傳到車(chē)架、車(chē)身并緩和沖擊力。</p><p>　　用于懸架的彈性元件主要有：</p><p>　　鋼板彈簧，大多用于非獨(dú)立懸架；</p><p>　　螺旋彈簧，廣泛用于獨(dú)立懸架，特別是前輪獨(dú)立懸架，有些后輪非獨(dú)立懸架，必須加減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；</p&

50、gt;<p>　　扭桿彈簧，扭桿本身扭轉(zhuǎn)剛度是常數(shù)，但采用扭桿彈簧的懸架是變剛度的；</p><p>　　氣體彈簧，變剛度彈簧，一般要導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；</p><p>　　橡膠彈簧，多作懸架副簧和緩沖塊。</p><p><b>　　減振器</b></p><p>　　作用是：加速車(chē)架與車(chē)身振動(dòng)的衰減，改善汽車(chē)行

51、駛的平順性。</p><p>　　用于懸架的減振器有以下幾種：</p><p>　　油液式雙向作用筒式減振器，在壓縮和伸張兩行程內(nèi)部起減振作用；</p><p>　　油液式單向作用筒式減振器，僅在伸張行程起減振作用；</p><p><b>　　油氣充氣式減振器</b></p><p>　　阻尼可

52、調(diào)式減振器，當(dāng)懸架系統(tǒng)某一參數(shù)變化時(shí)，減振器阻力也隨之變化。</p><p><b>　　導(dǎo)向機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　作用是：作傳力機(jī)構(gòu)的同時(shí)，使車(chē)輪按照一定的軌跡相對(duì)于車(chē)架和車(chē)身跳動(dòng)，起導(dǎo)向作用。</p><p><b>　　橫向穩(wěn)定器</b></p><p>　　作用是：安裝于多數(shù)轎車(chē)

53、和客車(chē)上，目的是為了防止汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜。</p><p>　　3.3懸架方案的選擇</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)是針對(duì)中級(jí)汽車(chē)的底盤(pán)結(jié)構(gòu)，并且汽車(chē)的布置采用前置前驅(qū)，故在前懸架的選擇上可以采用當(dāng)前主流的麥弗遜式懸架。</p><p>　　麥克弗遜懸架是以福特汽車(chē)公司的工程師Earle S. McPherson的名字命名的。典型的結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。

54、麥弗遜懸架相對(duì)雙橫臂懸架而言，它不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減小了質(zhì)量，還節(jié)省了空間，降低了制造成本，并且?guī)缀醪徽加脵M向空間，有利于車(chē)身前部地板的構(gòu)造和發(fā)動(dòng)機(jī)布置，這一點(diǎn)在用于緊湊型轎車(chē)的前懸架時(shí)，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。麥弗遜懸架的另外一些優(yōu)點(diǎn)包括：鉸接點(diǎn)的數(shù)目較少；上下鉸點(diǎn)與車(chē)輪接地點(diǎn)之間的距離較小，這對(duì)減小鉸點(diǎn)處的受力有利；彈簧行程較大、另外，當(dāng)車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，其輪距、前束及車(chē)輪外傾角等均改變不大，減輕了輪胎的磨損，也使汽車(chē)具有良好的行駛穩(wěn)定性。&l

55、t;/p><p>　　圖3-2 麥克弗遜式前懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　麥弗遜懸架的缺點(diǎn)是：由于自由度減少，懸架運(yùn)動(dòng)特性的可設(shè)計(jì)性不如雙橫臂懸架；振動(dòng)通過(guò)上支承點(diǎn)傳遞給汽車(chē)頭部，需采取相應(yīng)措施隔離振動(dòng)、噪聲；減振器的活塞桿與導(dǎo)向套之間存在摩擦力，使得懸架的動(dòng)剛度增加，彈性特性變差，小位移時(shí)這一影響更加顯著；對(duì)輪胎的不平衡較敏感；減振器緊貼車(chē)輪布置，其間空間很小，有些情況下不便于采用寬胎

56、或加裝防滑鏈。</p><p>　　第4章 懸架的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　4.1 懸架主要參數(shù)的確定</p><p>　　4.1.1 影響平順性的參數(shù)</p><p>　　懸架設(shè)計(jì)的主要目的之一是確保汽車(chē)具有良好的行駛平順性。汽車(chē)行駛時(shí)振動(dòng)越劇烈，則平順性越差。</p><p><b>　　1，平順性評(píng)

57、價(jià)指標(biāo)</b></p><p>　　ISO2631規(guī)定，當(dāng)振動(dòng)波形峰值系數(shù)時(shí)，用加速度的加權(quán)均方根值來(lái)評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體舒適性和健康的影響。評(píng)價(jià)時(shí)采用人體坐姿受振模型，如圖4-1，不僅考慮座椅支撐面處輸入點(diǎn)3個(gè)方向的線振動(dòng)，還考慮該點(diǎn)3個(gè)方向的角振動(dòng)及座椅靠背和腳支撐面兩個(gè)輸入點(diǎn)各3個(gè)方向的線振動(dòng)，共3個(gè)輸入點(diǎn)12個(gè)軸向的振動(dòng)。對(duì)于每個(gè)軸向的振動(dòng)，其加權(quán)加速度均方根值可由下式得到：</p>

58、<p><b>　?。ㄊ?-1）</b></p><p>　　式中 ——振動(dòng)加速度功率譜密度函數(shù)，可由加速度時(shí)間歷程得到；</p><p>　　——考慮人體對(duì)不同頻率振動(dòng)的敏感程度不同而引入的頻率加權(quán)函數(shù)。</p><p>　　圖4-1 人體坐姿受振模型</p><p>　　考慮到不同輸入點(diǎn)、不同軸向的振

59、動(dòng)對(duì)人體影響的差異，總的加權(quán)加速度均方根值可求出為：</p><p><b>　?。ㄊ?-2）</b></p><p>　　式中 ——用式4-1求出的各軸向振動(dòng)加速度均方根值；</p><p>　　——各軸向加權(quán)系數(shù)。</p><p>　　總的加權(quán)加速度均方根值與人體主觀感覺(jué)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4-1：</p>

60、;<p>　　表4-1 加權(quán)加速度均方根值與人途主觀感覺(jué)之間的關(guān)系</p><p>　　汽車(chē)的振動(dòng)輸出由道路激勵(lì)輸入和汽車(chē)對(duì)振動(dòng)的傳遞特性共同決定。路面不平度可以用道路功率譜表征，其中為空間頻率，是路面不平度波長(zhǎng)的倒數(shù)。當(dāng)汽車(chē)以車(chē)速駛過(guò)給定的路面時(shí)，道路激勵(lì)的時(shí)間功率譜可表述為：</p><p><b>　　（式4-3）</b></p>

61、<p>　　式中 ——路面不平度系數(shù)，；</p><p><b>　　——時(shí)間頻率，。</b></p><p>　　大量的研究和實(shí)踐結(jié)果表明，對(duì)平順性影響最為顯著的三個(gè)懸架特性參數(shù)為：懸架的彈性特性、阻尼特性以及非懸掛質(zhì)量。</p><p>　　2，懸架的彈性特性和工作行程</p><p>　　對(duì)于大多數(shù)汽車(chē)

62、而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù)，因而可以近似地認(rèn)為，即前后橋上方車(chē)身部分的集中質(zhì)量的垂向振動(dòng)是相互獨(dú)立的，并用偏頻，表示各自的自由振動(dòng)頻率，偏頻越小，則汽車(chē)的平順性越好。一般對(duì)于采用鋼制彈簧的轎車(chē)，約為，約為非常接近人體步行時(shí)的自然頻率。載貨汽車(chē)的偏頻略高于轎車(chē)，前懸架約為，后懸架則可能超過(guò)。為了減小汽車(chē)的角振動(dòng)，一般汽車(chē)前、后懸架偏頻之比約為。下表為各類(lèi)汽車(chē)的偏頻和靜、動(dòng)撓度值的一般范圍。對(duì)于舒適性要求高的汽車(chē)偏頻值取低限。對(duì)于前、后懸架的

63、靜撓度值和 的匹配，推薦??；而對(duì)于貨車(chē)考慮到前、后軸荷的差別和避免駕駛員疲勞，則前、后靜撓度值之比要更大些。具體的偏頻選取可參考表4-2：</p><p>　　表4-2 汽車(chē)懸架的偏頻、靜撓度和動(dòng)撓度</p><p>　　由上表選取滿載時(shí)前后懸架的偏頻分別為：</p><p>　　n1=1.4Hz,n2=1.5Hz所以n1/ n2=0.93，滿足要求。</p

64、><p>　　當(dāng)時(shí)，汽車(chē)前、后橋上方車(chē)身部分的垂向振動(dòng)頻率，與其相應(yīng)的懸架剛度</p><p>　　以及懸掛質(zhì)量之間有如下關(guān)系：</p><p>　　n1= （式4-4） </p><p>　　式中 ——重力加速度，；</p><p>　　——前、后懸架剛度，；</p><p&g

65、t;　　——前、后懸架簧載重力，。</p><p>　　為了求出前后懸架的垂直剛度，必須先求出前后懸架的簧載質(zhì)量。而可以通過(guò)滿載時(shí)前后輪的軸荷減去前后非簧載質(zhì)量得到。</p><p>　　簧載質(zhì)量分為簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量?jī)刹糠?，由彈性元件承載的部分質(zhì)量，如車(chē)身、車(chē)架及其它所有彈簧以上的部件和載荷屬于簧上質(zhì)量。車(chē)輪、非獨(dú)立懸架的車(chē)軸等屬于簧下質(zhì)量，也叫非簧載質(zhì)量M。如果減小非簧載質(zhì)量可使車(chē)身振

66、動(dòng)頻率降低，而車(chē)輪振動(dòng)頻率升高，這對(duì)減少共振，改善汽車(chē)的平順性是有利的。非簧載質(zhì)量對(duì)平順性的影響，常用非簧載質(zhì)量和簧載質(zhì)量之比m/M進(jìn)行評(píng)價(jià)，此比值越小越佳</p><p>　　為了獲得良好的平順性和操縱性，非簧載質(zhì)量應(yīng)盡量小些。根據(jù)同類(lèi)車(chē)型類(lèi)比，取前懸架的非簧載質(zhì)量為60kg，將數(shù)據(jù)代入式4-5得出：</p><p>　　ms1= =336.25kg；</p><p&

67、gt;　　將計(jì)算所得的ms1代入式4-4，得到：</p><p><b>　　前懸架的剛度為：</b></p><p><b>　　25.99 ；</b></p><p>　　由于懸架的靜撓度，因而式4-4又可表達(dá)為：</p><p><b>　?。ㄊ?-6）</b></

68、p><p><b>　　式中 的單位為。</b></p><p>　　所以 由式4-6求出前、后懸架的靜撓度分別為： 172.48mm 。</p><p>　　懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開(kāi)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其自由高度的）時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架（或車(chē)身）的垂直位移。為了防止汽車(chē)行駛過(guò)程中頻繁撞擊限位塊，應(yīng)當(dāng)有

69、足夠的動(dòng)撓度，對(duì)于轎車(chē)的值應(yīng)不小于0.5，大客車(chē)應(yīng)不小于0.75。取的值為0.6.所以 =0.6 =0.6 172.48=103.49mm.</p><p>　　此時(shí)懸架總的工作行程即靜撓度和動(dòng)撓度之和等于：</p><p><b>　　=275.97mm</b></p><p><b>　　3，懸架的阻尼特性</b>&l

70、t;/p><p>　　當(dāng)汽車(chē)懸架僅有彈性元件而無(wú)摩擦或減振裝置時(shí)，汽車(chē)懸掛質(zhì)量的振動(dòng)將會(huì)延續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間，因此，懸架中一定要有減振的阻尼力。對(duì)于選定的懸架剛度，只有恰當(dāng)?shù)剡x擇阻尼力才能充分發(fā)揮懸架的緩沖減振作用。</p><p>　　對(duì)于一個(gè)帶有線性阻尼減振器的懸架系統(tǒng)或彈簧—質(zhì)量—阻尼系統(tǒng)，可用相對(duì)阻尼比來(lái)評(píng)價(jià)阻尼的大小或振動(dòng)衰減的快慢程度。</p><p>　　相對(duì)阻

71、尼比可表達(dá)為：</p><p><b>　?。ㄊ?-7）</b></p><p>　　式中 ——彈簧剛度；</p><p>　　——懸掛部分的質(zhì)量。</p><p>　　上式表明，減振器的阻尼作用除與其阻尼系數(shù)有關(guān)外，也與懸架的剛度及懸掛質(zhì)量有關(guān)。不同剛度和不同質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。為了獲得良好的

72、平順性，典型的相對(duì)阻尼比如表4-3：</p><p>　　表4-3 汽車(chē)懸架的偏頻及相對(duì)阻尼比</p><p>　　4，懸架的非簧載質(zhì)量</p><p>　　前懸架為麥弗遜獨(dú)立懸架，其非簧載質(zhì)量包括車(chē)輪和轉(zhuǎn)向節(jié)的質(zhì)量等；后懸架為縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架，其非簧載質(zhì)量包括車(chē)輪和轉(zhuǎn)向節(jié)的質(zhì)量以及連接左右車(chē)輪的從動(dòng)橋的整個(gè)剛性梁，包括主減速器、差速器以及半軸的質(zhì)量，還有傳

73、動(dòng)軸的部分質(zhì)量。由上述的分析中，已知了懸架的非簧載質(zhì)量取為50kg，后懸架的非簧載質(zhì)量為100kg。</p><p>　　4.2 彈性元件的計(jì)算</p><p>　　4.2.1 前懸架螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1，前懸架靜、動(dòng)撓度和螺旋彈簧靜、動(dòng)撓度的關(guān)系</p><p>　　麥弗遜懸架在振動(dòng)時(shí)，由于彈簧與車(chē)體并不垂直，所以懸架

74、的靜撓度并不等于螺旋彈簧的靜撓度?？梢酝ㄟ^(guò)振動(dòng)時(shí)螺旋彈簧位置的改變來(lái)尋找?guī)缀侮P(guān)系根據(jù)已知的懸架靜撓度來(lái)求出螺旋彈簧的靜撓度，如圖4-8所示：</p><p>　　圖中 ——前懸架的靜撓度，已知 =172.48mm；</p><p>　　——螺旋彈簧的靜撓度。</p><p>　　根據(jù)后面確定的前輪定位參數(shù)可知減振器布置角 = 。</p><p

75、>　　由圖中的幾何關(guān)系可以得到下式：</p><p><b>　　解三角形ABC：</b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　求得:</b></p><p>　　=169.54mm </p><p>

76、;　　圖4-8 前懸架振動(dòng)示意圖</p><p>　　2，螺旋彈簧基本參數(shù)的選擇</p><p>　　(1) 彈簧中徑D和彈簧有效工作圈數(shù)n</p><p>　　初步取 =130mm，n=8圈 </p><p>　　(2) 計(jì)算螺旋彈簧的鋼絲直徑d</p><p>　　根據(jù)下面的公式進(jìn)行計(jì)算：</p>

77、<p><b>　　d= </b></p><p>　　式中：n——彈簧有效工作圈數(shù)</p><p>　　G——彈簧材料的剪切模量，取8.0 4MPa</p><p><b>　　D——彈簧中經(jīng)</b></p><p>　　代入數(shù)值求得： d=13.62mm</p>

78、<p>　　查閱《GBT20891994圓柱螺旋壓縮彈簧兩端圈并緊磨平或鍛平型尺寸及參數(shù)》確定鋼絲直徑d=14mm。</p><p>　　3，螺旋彈簧端部形狀和材料的選擇</p><p>　　首先，采用彈性特性為線性的等節(jié)距螺旋彈簧，由于鋼絲直徑=18mm>10mm，所以在熱處理工藝上需要成形后淬火并回火，即熱成形彈簧。在端部形狀的選擇上采取兩端碾細(xì)的端部結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)節(jié)約

79、材料，占用垂向空間小，特別是由于兩端都平整，安裝時(shí)可以任意轉(zhuǎn)動(dòng)，因而設(shè)計(jì)時(shí)彈簧的圈數(shù)可以去任意值，不必限于整數(shù)。</p><p>　　螺旋彈簧材料的選擇可參考下表4-4:</p><p><b>　　表4-4</b></p><p>　　選用彈簧的材料為：60 Mn </p><p>　　由于汽車(chē)螺旋彈簧受變載荷作用次數(shù)

80、在106以上，因此屬于Ⅰ類(lèi)彈簧，其[ ]=480Mpa,查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：熱處理方式為淬火加高溫回火，淬火劑為油，淬火溫度為870?；鼗饻囟葹?80。。經(jīng)過(guò)高溫回火后，有良好的綜合力學(xué)性能。主要用于制作機(jī)車(chē)車(chē)輛、汽車(chē)和拖拉機(jī)上的板簧、螺旋管彈簧，安全閥和止回閥用彈簧，以及其他高應(yīng)力下工作的重要彈簧，還可制作耐熱彈簧等。</p><p><b>　　4．旋彈簧強(qiáng)度校核</b></

81、p><p>　　螺旋彈簧的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可以表示為：</p><p><b>　　式(4-15)</b></p><p>　　將已知數(shù)據(jù)代入上式，其中靜撓度 =169.54,剪切彈性模量G=80000MPa：，螺旋彈簧中徑：=130mm，鋼絲直徑：d =14mm，有效圈數(shù)為：n=8圈，兩端均選0.75圈支承圈，則彈簧總?cè)?shù)為：</p>&l

82、t;p>　　Na=n+n2=8+1.5=9.5圈</p><p>　　所以， =447.24MPa 。 </p><p>　　選取彈簧許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)，應(yīng)根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)型式和工作特點(diǎn)來(lái)確定。由上述分析可知該材料許用切應(yīng)力為[ ]=480MPa， =447.24 MPa <[ ]=480MPa而故強(qiáng)度可靠。</p><p>　　5．彈簧幾何尺寸的計(jì)算<

83、/p><p>　　彈簧的最大變形量為fmax=fs+0.6fs=1.6*169.54=271.26mm</p><p>　　在Fmax作用下相鄰兩圈的間距δ≥0.1d=1.4，取δ=1.5mm，則無(wú)載荷作用下彈簧的節(jié)距為 ：</p><p>　　t=d+fmax/n+δ =14+271.26/8+1.5mm=49.40mm</p><p>　　自

84、由高度： H0=nt+(n2-0.5)d=8*49.40+1*14=409.26mm</p><p>　　選 H0=410mm</p><p>　　螺旋角α： α= arctg = 6.85。</p><p>　　外徑D2： D2=D+d=130+14=144mm</p><p>　　內(nèi)徑D1： D1=

85、D-d=130-14=116mm</p><p>　　6．計(jì)算結(jié)果的整理:</p><p>　　根據(jù)上述計(jì)算螺旋彈簧的參數(shù)如下：</p><p>　　4.3 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 設(shè)計(jì)要求</p><p>　　獨(dú)立懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)承擔(dān)著懸架中除垂向力之外的所有作用力和力矩，并且決定了懸架

86、跳動(dòng)時(shí)車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)軌跡和車(chē)輪定位角的變化。因此，在設(shè)計(jì)獨(dú)立懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)使其滿足以下要求：</p><p>　　形成恰當(dāng)?shù)膫?cè)傾中心和側(cè)傾軸線；</p><p>　　形成恰當(dāng)?shù)目v傾中心；</p><p>　　各鉸鏈點(diǎn)處受力盡量小，減小橡膠元件的彈性變形，以保證導(dǎo)向精確；</p><p>　　保證車(chē)輪定位參數(shù)及其隨車(chē)輪跳動(dòng)的變化能滿足要求；&

87、lt;/p><p>　　具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命。</p><p><b>　　輪前束</b></p><p>　　3，麥弗遜懸架受力情況與螺旋彈簧斜置</p><p>　　分析如圖4-21所示的麥弗遜獨(dú)立懸架受力簡(jiǎn)圖可知：作用在導(dǎo)向套上的橫向力，可根據(jù)圖上的布置尺寸求得，</p><p><b

88、>　　式(4-34)</b></p><p>　　式中 ——單側(cè)前輪簧載質(zhì)量；</p><p>　　橫向力越大，則作用在導(dǎo)向套上的摩擦力越大（為摩擦因數(shù)），這對(duì)汽車(chē)平順性有不良的影響。為了減小摩擦力，在導(dǎo)向套和活塞表面應(yīng)用了減磨材料和特殊工藝。由式(4-34)可知，為了減小，要求尺寸越大越好，或者減小尺寸。增大前者會(huì)使懸架占用的空間增加，在布置上產(chǎn)生困難；若采用增加減

89、振器軸線傾斜度的方法，可達(dá)到減小的目的，但也存在布置困難的問(wèn)題。為此，在保持減振器軸線不變的條件下，常將圖中的點(diǎn)外伸至車(chē)輪內(nèi)部，既可以達(dá)到縮短尺寸的目的，又可獲得較小的甚至是負(fù)的主銷(xiāo)偏移距，提高制動(dòng)穩(wěn)定性。移動(dòng)點(diǎn)后的主銷(xiāo)軸線不再與減振器軸線重合。</p><p>　　圖4-21 麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖</p><p>　　由圖4-21可知，將彈簧和減振器的軸線相互便宜距離，再

90、考慮到彈簧軸向力的影響，則作用到導(dǎo)向套上的力將減小，即：</p><p><b>　　式(4-35)</b></p><p>　　由式(4-35)可知，增加距離，有助于減小作用到導(dǎo)向套上的橫向力。</p><p>　　所以，為了發(fā)揮彈簧反力減小橫向力的作用，可以把彈簧斜置，即將彈簧的下端布置得盡量靠近車(chē)輪，從而造成彈簧軸線及減振器軸線成一個(gè)角度

91、。在本次設(shè)計(jì)中，將該彈簧的斜置角度（即彈簧中心線與減振器中心線的夾角）取為7°。</p><p>　　4.3.2 前輪定位參數(shù)與主銷(xiāo)軸的布置</p><p>　　筒式減振器上鉸鏈的中心與橫擺臂外端的球鉸鏈中心的連線為麥弗遜懸架的主銷(xiāo)軸線。此結(jié)構(gòu)也為無(wú)注銷(xiāo)結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　1，主銷(xiāo)偏移距</b></p>

92、<p>　　圖4-16所示為麥弗遜式前懸架，當(dāng)主銷(xiāo)軸線的延長(zhǎng)線與地面的交點(diǎn)位于輪胎胎冠印跡中心線外側(cè)時(shí)，具有負(fù)的主銷(xiāo)偏移距，可以保證汽車(chē)制動(dòng)穩(wěn)定性。在這里也選取負(fù)主銷(xiāo)的偏移距，令主銷(xiāo)軸線與車(chē)輪縱向中心線的夾角為12°。</p><p>　　圖4-16 麥弗遜懸架的主銷(xiāo)偏移距</p><p>　　2， 四個(gè)前輪定位參數(shù)的初步選取</p><p>

93、<b>　　如下表4-5：</b></p><p>　　圖4-17 主銷(xiāo)后傾角 圖4-18 主銷(xiāo)內(nèi)傾角</p><p>　　圖4-19 前輪外傾角 圖4-20 前輪前束</p><p>　　3，麥弗遜懸架受力

94、情況與螺旋彈簧斜置</p><p>　　分析如圖4-21所示的麥弗遜獨(dú)立懸架受力簡(jiǎn)圖可知：作用在導(dǎo)向套上的橫向力，可根據(jù)圖上的布置尺寸求得，</p><p><b>　　式(4-34)</b></p><p>　　式中 ——單側(cè)前輪簧載質(zhì)量；</p><p>　　橫向力越大，則作用在導(dǎo)向套上的摩擦力越大（為摩擦因數(shù)）

95、，這對(duì)汽車(chē)平順性有不良的影響。為了減小摩擦力，在導(dǎo)向套和活塞表面應(yīng)用了減磨材料和特殊工藝。由式(4-34)可知，為了減小，要求尺寸越大越好，或者減小尺寸。增大前者會(huì)使懸架占用的空間增加，在布置上產(chǎn)生困難；若采用增加減振器軸線傾斜度的方法，可達(dá)到減小的目的，但也存在布置困難的問(wèn)題。為此，在保持減振器軸線不變的條件下，常將圖中的點(diǎn)外伸至車(chē)輪內(nèi)部，既可以達(dá)到縮短尺寸的目的，又可獲得較小的甚至是負(fù)的主銷(xiāo)偏移距，提高制動(dòng)穩(wěn)定性。移動(dòng)點(diǎn)后的主銷(xiāo)軸線

96、不再與減振器軸線重合。</p><p>　　圖4-21 麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖</p><p>　　由圖4-21可知，將彈簧和減振器的軸線相互便宜距離，再考慮到彈簧軸向力的影響，則作用到導(dǎo)向套上的力將減小，即：</p><p><b>　　式(4-35)</b></p><p>　　由式(4-35)可知，增

97、加距離，有助于減小作用到導(dǎo)向套上的橫向力。</p><p>　　所以，為了發(fā)揮彈簧反力減小橫向力的作用，可以把彈簧斜置，即將彈簧的下端布置得盡量靠近車(chē)輪，從而造成彈簧軸線及減振器軸線成一個(gè)角度。在本次設(shè)計(jì)中，將該彈簧的斜置角度（即彈簧中心線與減振器中心線的夾角）取為5°。</p><p>　　4.3.3 橫臂軸的選型與布置</p><p>　　1，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

98、橫臂軸的選型</p><p>　　麥弗遜懸架的下控制臂主要有兩種形式：A形臂和L形臂，L形臂如圖4-22所示，由于L形臂可以使汽車(chē)縱向接近于“0 偏移”，所以該設(shè)計(jì)中選用當(dāng)前流行的L形下控制臂。</p><p>　　L 形控制臂的球銷(xiāo)和控制臂前部連接襯套的中心在，即在汽車(chē)縱軸線上坐標(biāo)相同。從車(chē)輪傳遞到球銷(xiāo)的側(cè)向力通過(guò)L 形下控制臂前襯套直接傳遞到副車(chē)架(后連接襯套的影響很小)，這樣只需要通

99、過(guò)設(shè)定前襯套的剛度來(lái)調(diào)節(jié)汽車(chē)的側(cè)向剛度。</p><p>　　圖4-22 縱向“0偏移”L型下控制臂</p><p>　　1—下控制臂球鉸 2—下控制臂前連接襯套 3—控制臂后連接襯套</p><p>　　在汽車(chē)通過(guò)有凹坑的路面引起在車(chē)輪接地點(diǎn)產(chǎn)生縱向力時(shí)，此縱向力繞下控制臂球銷(xiāo)和前襯套的軸線形成縱向力矩，通過(guò)設(shè)定L 形下控制臂后襯套的剛度來(lái)控制該力

100、矩，緩和路面帶來(lái)的沖擊使車(chē)輪產(chǎn)生縱向柔性。可見(jiàn)L 型下控制臂的設(shè)計(jì)，使汽車(chē)在側(cè)向和縱向的受力分別通過(guò)前、后襯套進(jìn)行控制,使需要的側(cè)向剛度獨(dú)立于縱向柔性，使側(cè)向力和縱向力同時(shí)作用時(shí)相互間不發(fā)生耦合，避免了懸架臂共振的發(fā)生，從而提高了汽車(chē)行駛的平順性。另外，L 形控制臂的前后連接襯套剛度一般都設(shè)定為前硬后軟，這有助于在轉(zhuǎn)向時(shí)受到側(cè)向力時(shí)前輪形成負(fù)前束，增加不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，有利于提高汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性。</p><p>

101、　　2， 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)橫臂軸的布置方式</p><p>　　(1) 縱傾中心對(duì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)橫臂軸的布置方式的影響</p><p>　　前面4.1.2節(jié)中也介紹了汽車(chē)縱傾中心的確定方法，提到了麥弗遜懸架的縱傾中心需要根據(jù)減振器的上點(diǎn)和橫擺臂的方向和離地位置確定，見(jiàn)圖4-24，</p><p>　　圖4-24 麥弗遜式獨(dú)立懸架縱向回轉(zhuǎn)中心示意圖</p>&l

102、t;p>　　設(shè)從前輪接地點(diǎn)到C點(diǎn)的直線與水平軸線形成的角為(圖4-24)。在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，分配在前輪上的制動(dòng)力繞懸架臂的回轉(zhuǎn)中心C點(diǎn)在前輪接地點(diǎn)形成一個(gè)方向向上、大小為的分力，這個(gè)力與車(chē)身前傾的力相反，是前輪的抗前傾力。顯然，角越大，這個(gè)抗前傾力越大，即角的大小表征著懸架抗汽車(chē)前傾能力的強(qiáng)弱。因此，為加強(qiáng)防前傾效果，在懸架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使角盡可能的大，加大角可采用兩種方法：一是使減振支柱后傾；二是加大下控制臂搖動(dòng)軸DE的側(cè)視圖傾斜角。由于

103、減振支柱后傾會(huì)增大主銷(xiāo)后傾角，而主銷(xiāo)后傾角一般都是設(shè)定好的（本設(shè)計(jì)中的主銷(xiāo)后傾角為5.5°），所以現(xiàn)在麥?zhǔn)角皯壹芟驴刂票鄣膬蓚€(gè)安裝點(diǎn)從以前的垂直方向等高布置變成前低后高，有效地防止制動(dòng)時(shí)發(fā)生的“點(diǎn)頭”現(xiàn)象。由于受到副車(chē)架安裝位置和懸架其它設(shè)計(jì)因素的影響，角能調(diào)節(jié)的幅度有限，但適當(dāng)提高后連接點(diǎn)E點(diǎn)的高度就可以有效地提高汽車(chē)的抗前傾能力?，F(xiàn)在一般用抗點(diǎn)頭率(抗前傾力和由于慣性力作用使車(chē)身前部下沉的力的比值) 來(lái)表征汽車(chē)的抗前傾能力

104、的大小，與安裝D、E點(diǎn)等高的下控制臂轎車(chē)相比，鉸接點(diǎn)E的安裝位置提高了約10mm的轎車(chē)抗點(diǎn)頭率高了近一倍。</p><p>　　這里為了有效提高汽車(chē)抗點(diǎn)頭能力，采用上述方法，即將擺臂右側(cè)的鉸鏈點(diǎn)相對(duì)左側(cè)的鉸鏈點(diǎn)高20mm，設(shè)計(jì)如下圖所示，</p><p>　　圖4-25 麥弗遜式獨(dú)立懸架縱向擺臂斜置</p><p>　　4.4 減振器的設(shè)計(jì)</p>

105、<p>　　汽車(chē)車(chē)身和車(chē)輪振動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動(dòng)阻力，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到周?chē)目諝庵腥ィ_(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的。減振器分為單向作用式和雙向作用式，本次設(shè)計(jì)采用雙向作用式筒式液體減振器。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)流程：</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用正向設(shè)計(jì),具體過(guò)程如下圖所示：<

106、;/p><p>　　4.4.1減振器的結(jié)構(gòu)與工作原理:</p><p>　　(1) 減震器的功能:</p><p>　　1) 抑制行駛時(shí)傳達(dá)給車(chē)身(Body)的大震動(dòng)，以提高乘車(chē)舒適感(Ride Comfort)。</p><p>　　- 緩沖傳達(dá)給駕駛者和乘客的沖擊，以提高乘車(chē)舒適感，降低疲勞。</p><p>　　-

107、保護(hù)裝載的貨物。</p><p>　　- 延長(zhǎng)車(chē)身壽命，防止彈簧損壞。</p><p>　　2) 抑制行駛時(shí)車(chē)輪的快速震動(dòng)，以防止輪胎離開(kāi)路面，從而改善行使穩(wěn)定性 </p><p>　　(Ride Handling)。</p><p>　　- 改善行駛穩(wěn)定性及調(diào)整性。</p><p>　　- 有效地把發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃?jí)毫鬟_(dá)

108、到地面，以節(jié)約燃料費(fèi)用。</p><p><b>　　- 提高剎車(chē)效果。</b></p><p>　　- 延長(zhǎng)車(chē)體各個(gè)部分的壽命，節(jié)約車(chē)的維護(hù)費(fèi)用。</p><p>　　(2)減震器減震原理</p><p>　　圖2-1的質(zhì)量M變形Xo，然后放手，那么從放手的瞬間開(kāi)始質(zhì)量M開(kāi)始振動(dòng),在無(wú)任何阻力的情況下，受到彈簧的彈力重

109、復(fù)做如圖2-3中(I)的特定固有振動(dòng)頻率的周期運(yùn)動(dòng)。一方面，在圖2-2的情況中，安裝了阻尼器“C”，所以在加上同樣的變形后放手，就如圖2-3中 (II)，隨著時(shí)間振幅減少，特定的周期運(yùn)動(dòng)被吸收。如此，在圖2-1的狀態(tài)下車(chē)輛駛過(guò)突出部位，車(chē)體開(kāi)始持續(xù)振動(dòng)，共振引起擺動(dòng)，影響乘車(chē)舒適性和駕駛穩(wěn)定性。此時(shí)，若要抑制振動(dòng)，則要如圖2-2安裝D阻尼器“C”相應(yīng)的抵抗力。抑制質(zhì)量M的振動(dòng)的抵抗力叫做阻尼力，起生成阻尼力作用的Damper叫做減震器。

110、</p><p>　　(3)減震器的構(gòu)造:</p><p>　　震器由產(chǎn)生阻尼力的活塞閥和底閥（Body Valve)，儲(chǔ)存油和氣體（空氣）的氣缸本體和貯存管，傳達(dá)車(chē)體運(yùn)動(dòng)的連桿，防止內(nèi)部氣體或油泄漏的油封構(gòu)成。而且，以活塞閥為基準(zhǔn)，其上稱作活塞</p><p>　　，其下稱作活塞下室，貯存管和氣缸本體之間的空間叫貯存室?；钊舷率铱偸怯捎凸酀M，貯存室的下層以油灌滿

111、，上層以空氣或氣體（氮?dú)猓M。</p><p><b>　　(4)減震器分類(lèi)</b></p><p>　　減震器可以根據(jù)運(yùn)作原理，貯存管有否，貯存室，安裝類(lèi)型，分很多種。</p><p>　　? 按照運(yùn)作原理可分為: 雙作用式/ 單作用式</p><p>　　- 雙作用式: 在車(chē)輛回彈和壓縮啟動(dòng)時(shí)都產(chǎn)生阻尼力(大部分減震

112、器屬于此類(lèi).)</p><p>　　- 單作用式 : 在車(chē)輛單方向啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻尼力</p><p>　　(主要是在伸長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生阻尼力。</p><p><b>　　適用于越野車(chē)。）</b></p><p>　　? 按有無(wú)貯存的分類(lèi)</p><p>　　: Twin Tube(雙筒式) / Mono

113、Tube(單筒式) </p><p>　　- Twin Tube Type(雙筒式)</p><p>　　: 有貯存管式 </p><p>　　- Mono Tube Type(單筒式)</p><p>　　: 此類(lèi)型無(wú)貯存管，在下部用自由活塞把</p><p>　　25～30 Bar之間的空氣與

114、油分開(kāi)。與</p><p>　　孿生管式相比，油流發(fā)生的噪音</p><p>　　較少，阻尼力性能優(yōu)良，雖輕，但在減</p><p>　　震器下端安置了氣體室，因此基本長(zhǎng)度</p><p>　　較長(zhǎng)，摩擦力較大，對(duì)外部沖擊較薄弱</p><p>　　? 按貯存室的分類(lèi) : 油式/氣體式</p><p

115、>　　- 油式 : 此式在貯存室上部灌滿空氣，貯存室</p><p>　　的空氣與油混合引起氣化。氣化在快速運(yùn)作</p><p>　　或連續(xù)運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生，也是噪音的原因之一。</p><p>　　- 氣體式 : 此式在貯庫(kù)室上部灌滿了氣體（氮?dú)猓?lt;/p><p>　　彌補(bǔ)了油式的缺點(diǎn)，產(chǎn)生穩(wěn)定的阻尼力，噪音較少。</p>

116、<p>　　? 按照設(shè)置類(lèi)型的分類(lèi): 減震器 / 減震支柱</p><p>　　- 減震器 : 此式只產(chǎn)生阻尼力</p><p>　　- 減震支柱 : 不只產(chǎn)生阻尼力，也是懸架結(jié)構(gòu)的一部分，</p><p>　　起著定位車(chē)輪位置的功能，適用于麥弗遜支柱式懸架。</p><p>　　4.4.2 減振器相對(duì)阻尼系數(shù)</p>