轎車(chē)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)【麥弗遜懸架】

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汽車(chē)車(chē)架（或車(chē)身）若直接安裝于車(chē)橋（或車(chē)輪）上，由于道路不平，由于地面沖擊使貨物和人會(huì)感到十分不舒服，這是因?yàn)闆](méi)有懸架裝置的原因。汽車(chē)懸架是車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)軸（或車(chē)輪）之間的彈性聯(lián)結(jié)裝置的統(tǒng)稱(chēng)。它的作用是彈性地連接車(chē)橋和車(chē)架（或車(chē)身），緩和行駛中車(chē)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(jìn)的振動(dòng)，使汽車(chē)行駛中保持穩(wěn)定的姿勢(shì)，改善操縱穩(wěn)定性；同時(shí)懸架系統(tǒng)承擔(dān)著傳遞垂直反力，縱向反力（牽引力和制動(dòng)力）和側(cè)向反力以及這些力所造成的力矩作用到車(chē)架（或車(chē)身）上，以保證汽車(chē)行駛平順；并且當(dāng)車(chē)輪相對(duì)車(chē)架跳動(dòng)時(shí)，特別在轉(zhuǎn)向時(shí)，車(chē)輪運(yùn)動(dòng)軌跡要符合一定的要求。根據(jù)汽車(chē)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不同懸架種類(lèi)又可分為獨(dú)立懸架，非獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架其特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪安裝于整體式車(chē)橋上，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受沖擊力時(shí)會(huì)直接影響到另一側(cè)車(chē)輪上，當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)定位參數(shù)變化小。 非獨(dú)立懸架由于非簧載質(zhì)量比較大，高速行駛時(shí)懸架受到?jīng)_擊載荷比較大，平順性較差。非獨(dú)立懸架在轎車(chē)上應(yīng)用較為廣泛的有鋼板彈簧懸架和扭力梁式懸架。 鋼板彈簧懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠。目前廣泛應(yīng)用于貨車(chē)和大客車(chē)上，有些轎車(chē)后懸架也有采用的。鋼板彈簧懸架一般由若干片長(zhǎng)度不等、曲率半徑不同、厚度相等或不等的彈簧鋼片疊合在一起，形成一根類(lèi)似等強(qiáng)度的彈性梁；鋼板彈簧懸架結(jié)構(gòu)上主要由鋼板彈簧、中心螺栓、彈簧夾、卷耳以及套管等組成。鋼板彈簧能夠?qū)④?chē)橋與車(chē)身聯(lián)系起來(lái)，鋼板彈簧各彈簧片之間存在相對(duì)相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，能夠?qū)④?chē)輪受到?jīng)_擊力傳遞到車(chē)架上，從而起到緩沖傳力以及減振的功效；除了減振作用外，鋼板彈簧還起到了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，控制車(chē)輪相對(duì)車(chē)身按規(guī)定軌跡行駛，從而保證良好的操作性以及穩(wěn)定性。 一、 選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀 扭力梁式后懸架常見(jiàn)于在發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)(FF)的車(chē)型。其外觀與作動(dòng)方式類(lèi)似于拖曳臂式，只是在連接左右輪的下支架中間以一根粗大的梁連接，而梁的兩側(cè)拖曳臂用于為前后方向定位，整個(gè)懸架系統(tǒng)以拖曳臂的前端與車(chē)身連結(jié)，在梁的上方有用來(lái)做為橫向定位的連桿，看起來(lái)就像H型。在車(chē)身傾斜時(shí)因扭力梁車(chē)軸的扭曲，使車(chē)輪的傾角會(huì)有變化。由于扭力梁式后懸架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，容易維修且占用車(chē)底空間較小，可降低車(chē)底盤(pán)的高度，從而車(chē)內(nèi)空間得以增加。 獨(dú)立懸架是兩側(cè)車(chē)輪分別獨(dú)立地與車(chē)架（或車(chē)身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè)車(chē)輪，獨(dú)立懸架所采用的車(chē)橋是斷開(kāi)式的。這樣使得發(fā)動(dòng)機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車(chē)重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。獨(dú)立懸架允許前輪有大的跳動(dòng)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(shí)獨(dú)立懸架非簧載質(zhì)量小，可提高汽車(chē)車(chē)輪的附著性。獨(dú)立懸架目前有麥弗遜式獨(dú)立懸架、雙橫臂式獨(dú)立懸架、雙叉臂式獨(dú)立懸架、多連桿式獨(dú)立懸架等等，它們都有著各自不同的優(yōu)勢(shì)，在汽車(chē)上發(fā)揮著重要的作用。 麥弗遜式懸掛是當(dāng)今世界用的最廣泛的轎車(chē)前懸掛之一。麥弗遜式懸掛由螺旋彈簧、減振器、三角形下擺臂組成，絕大部分車(chē)型還會(huì)加上橫向穩(wěn)定桿。主要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是螺旋彈簧套在減振器上組成，減振器可以避免螺旋彈簧受力時(shí)向前、后、左、右偏移的現(xiàn)象，限制彈簧只能作上下方向的振動(dòng)，并可以用減振器的行程長(zhǎng)短及松緊，來(lái)設(shè)定懸掛的軟硬及性能。麥弗遜式懸掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單所以它輕量、響應(yīng)速度快。并且在一個(gè)下?lián)u臂和支柱的幾何結(jié)構(gòu)下能自動(dòng)調(diào)整車(chē)輪外傾角，讓其能在過(guò)彎時(shí)自適應(yīng)路面，讓輪胎的接地面積最大化。 多連桿懸掛能實(shí)現(xiàn)主銷(xiāo)后傾角的最佳位置，大幅度減少來(lái)自路面的前后方向力，從而改善加速和制動(dòng)時(shí)的平順性和舒適性，同時(shí)也保證了直線行駛的穩(wěn)定性，因?yàn)橛陕菪龔椈衫旎驂嚎s導(dǎo)致的車(chē)輪橫向偏移量很小，不易造成非直線行駛多連桿懸掛在收縮時(shí)能自動(dòng)調(diào)整外傾角，前束角以及使后輪獲得一定的轉(zhuǎn)向角度。多連桿懸掛結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，材料成本、研發(fā)實(shí)驗(yàn)成本以及制造成本遠(yuǎn)高于其它類(lèi)型的的懸掛、而且其占用空間大，中小型車(chē)出于成本和空間考慮極少使用這種懸掛。但多連桿式懸掛舒適性能是所有懸掛中最好的，操控性能也和雙叉臂式懸掛難分伯仲，高檔轎車(chē)由于空間充裕、且注重舒適性能何操控穩(wěn)定性，所以大多使用多連桿懸。 鑒于本設(shè)計(jì)車(chē)型特點(diǎn)，綜合懸架的各自特性以及成本等方面，將汽車(chē)的前懸設(shè)計(jì)為麥弗遜懸架，后懸設(shè)計(jì)為扭力梁式懸架 二、研究方案及預(yù)期結(jié)果。 （一） 設(shè)計(jì)方案或論文主要研究?jī)?nèi)容 本課題的名稱(chēng)是轎車(chē)懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真分析。 主要研究的內(nèi)容是 1）.進(jìn)行前后懸架的底盤(pán)布置； 2）.懸架結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的確定； 3）.用AutoCAD完成懸架裝配圖及主要零件圖。 （二）主要解決的問(wèn)題、理論、方法、技術(shù)路線 本課題主要解決解決汽車(chē)零部件企業(yè)轎車(chē)懸架產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中設(shè)計(jì)與產(chǎn)品建模及性能優(yōu)化等問(wèn)題；通過(guò)汽車(chē)構(gòu)造，汽車(chē)?yán)碚摚?chē)設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行前后懸架的底盤(pán)布置、懸架結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的確定，并用AutoCAD完成懸架裝配圖及主要零件圖。最終通過(guò)UG等計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行部分零件機(jī)構(gòu)的三維建模，仿真分析。 技術(shù)路線 查閱相關(guān)資料了解設(shè)計(jì)對(duì)象 確定轎車(chē)的初始參數(shù) 懸架力學(xué)模型及參數(shù)計(jì)算 懸架結(jié)構(gòu)選擇 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 減振器的設(shè)計(jì)計(jì)算 懸架二維圖繪制 三維建模及裝配 懸架運(yùn)動(dòng)仿真及有限元分析 完成設(shè)計(jì)及書(shū)寫(xiě)說(shuō)明書(shū) （三）論文框架 懸架結(jié)構(gòu)形式分析及選擇 懸架主要參數(shù)的確定 彈性元件的選擇； 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 減振器的設(shè)計(jì) 懸架其他結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)； 三維建模及仿真分析 4. 預(yù)期結(jié)果 繪制工程圖紙4張（裝配圖2張A0~A1，零件圖2張A2） 三維建模仿真1份 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明1份 三、研究進(jìn)度 第1周—第4周：畢業(yè)實(shí)習(xí),收集資料,撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告。 第5周：撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，進(jìn)行開(kāi)題答辯。 第6周：確定懸架結(jié)構(gòu)形式分析及選擇和懸架主要參數(shù) 第7周：彈性元件的設(shè)計(jì) 第8周—第9周：懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第10周：減震器的設(shè)計(jì)及其它元件的設(shè)計(jì) 第11周—第13周：繪制零件圖與裝配圖并進(jìn)行建模與仿真 第14周：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第15周：整理設(shè)計(jì)資料，打印輸出，提交設(shè)計(jì)資料。 第16周：準(zhǔn)備答辯，論文評(píng)閱。 四、主要參考文獻(xiàn) [1]余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M].第五版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.3 [2]王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8(4) [3]王三民.機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè),北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.12 [4]濮良貴.紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M]北京:高等教育出版社,第八版,2006.5 [5]蔡進(jìn)軍.獨(dú)立懸架總成疲勞損傷分析[D].武漢:武漢理工大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院,2012. [6]郭孔輝.汽車(chē)操縱動(dòng)力學(xué)原理[M].長(zhǎng)春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,19911-10. [7]Matschinsky W. Independent wheel suspension for rear wheels of automobiles, especially passenger cars: U.S. Patent 4, 168, 075[P]. 1979-9-18. [8]吳麗順.麥弗遜懸架建模仿真以及整車(chē)的操縱穩(wěn)定性分析[D].東北大學(xué).2010 [9]王文.麥弗遜式前懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及優(yōu)化研究[D].華南理工大學(xué).2013 [10]時(shí)培成.麥弗遜式獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)分析[P].機(jī)械傳動(dòng).2008 五、指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字：