麥弗遜式獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 QQ 36296518 原創(chuàng)通過(guò)答辯 前言 懸架是現(xiàn)代汽車(chē)的重要組成部分之一。雖然并非汽車(chē)在行進(jìn)必不可少的裝備，但如果沒(méi)有懸架，將極大的影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和平順性。懸架對(duì)整車(chē)性能有著重要的影響。在汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇的今天，人們對(duì)汽車(chē)的性能的認(rèn)識(shí)更多的靠更為直接的感觀感受，而非他們不太懂得的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。 因此，對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性﹑平順性的提升成為了各大汽車(chē)廠商的共識(shí)。與此關(guān)系密切的懸架系統(tǒng)也被不斷改進(jìn)，主動(dòng)半主動(dòng)懸架等具有反饋的電控系統(tǒng)在高端車(chē)輛上的應(yīng)用日趨廣泛。無(wú)論定位高端市場(chǎng)，還是普通家庭的經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)， 沒(méi)有哪個(gè)廠家敢忽視懸架系統(tǒng)及其在整車(chē)中的作用。這一切，都是因?yàn)?/p>

2、懸架系統(tǒng)對(duì)乘員的主觀感受密切聯(lián)系。懸架系統(tǒng)的優(yōu)劣，乘員在車(chē)上可以馬上感受到。 “木桶理論”，很多人都知道，整車(chē)就好比是個(gè)“大木桶”，懸架是它的一片木板。雖然，沒(méi)有懸架的汽車(chē)還是可以跑動(dòng)的，但是坐在上面是很不舒服的。坐過(guò)農(nóng)用車(chē)貨廂的人，對(duì)此應(yīng)該是頗有些體會(huì)的，即便是較好的路況，在上面也是顛來(lái)顛去的。因?yàn)樗膽壹芎芎?jiǎn)單，對(duì)平順性和操縱穩(wěn)定性考慮的很少。只有當(dāng)懸架這塊木板得到足夠重視，才能使整車(chē)性能得以提升。否則，只能是句空話。 正因?yàn)閼壹茉诂F(xiàn)代汽車(chē)上的重要重要作用，應(yīng)該重視汽車(chē)懸架的設(shè)計(jì)。只有認(rèn)真，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)才能確保其與整車(chē)的完美匹配。而要做到這一點(diǎn)，就必須，查閱大量相關(guān)書(shū)籍，圖冊(cè)，行業(yè)和國(guó)家

3、標(biāo)準(zhǔn)。 這些是對(duì)我們這些將來(lái)要從事汽車(chē)設(shè)計(jì)，制造工作的工科出身的大學(xué)畢業(yè)生的必須經(jīng)歷的一個(gè)必不可少的訓(xùn)練。沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的訓(xùn)練的洗禮，是不可能具備這種專(zhuān)業(yè)精神和素質(zhì)的。 目錄 前言 1 第一章 懸架的功用 3 第二章 懸架系統(tǒng)的組成 4 第三章 懸架的類(lèi)型及特點(diǎn) 5 §3.1非獨(dú)立懸架的分類(lèi)及特點(diǎn) 5 §3.2獨(dú)立懸架分類(lèi)及特點(diǎn) 7 第四章 匹配車(chē)型的選擇 9 第五章 懸架主要參數(shù)的確定 10 §5.1懸架靜撓度 10 §5.2懸架的動(dòng)撓度 11 第六章 彈性元件的計(jì)算 13 §6.1彈簧形式

4、、材料的選擇 13 §6.2確定彈簧直徑及剛度 13 § 6.3其他參數(shù)的計(jì)算 14 §6.4彈簧的校驗(yàn) 14 第七章 減振器的設(shè)計(jì) 15 第八章 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 §8.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 18 § 8.2 麥弗遜式懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 第九章 懸架系統(tǒng)的輔助元件 22 第十章 展望—未來(lái)的汽車(chē)懸架 23 小結(jié) 24 參考文獻(xiàn) 25 第一章 懸架的功用 懸架是現(xiàn)代汽車(chē)上的重要總成之一，它把車(chē)架和車(chē)軸彈性地連接起來(lái)，是車(chē)架（或承載式車(chē)身）和車(chē)橋（或車(chē)輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱(chēng)。其主要任務(wù)是： 1、傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架（或車(chē)

5、身）之間的一切力和力矩； 2、緩和路面?zhèn)鹘o車(chē)架（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)，保證汽車(chē)的行駛平順性； 3、保證車(chē)輪在路面不平和載荷變化時(shí)理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，使汽車(chē)獲得高速的行使能力。 懸架把車(chē)架與車(chē)輪彈性地聯(lián)系起來(lái)，關(guān)系到汽車(chē)的多種使用性能。從外表上看，轎車(chē)懸架僅是由一些桿、筒以及彈簧組成，但轎車(chē)懸架是一個(gè)較難達(dá)到完美要求的汽車(chē)總成，這是因?yàn)閼壹芗纫獫M足汽車(chē)的舒適性要求，又要滿足其操縱穩(wěn)定性的要求，而這兩方面又是互相對(duì)立的。因此，必須找到一個(gè)平衡點(diǎn)，既能保證操縱穩(wěn)定性的優(yōu)良，又能具備較好的平順性。

6、 第二章 懸架系統(tǒng)的組成 現(xiàn)在汽車(chē)，特別是乘用車(chē)懸架，其形式和種類(lèi)會(huì)因?yàn)椴煌墓竞驮O(shè)計(jì)單位的不同而不同。但是一般都是由彈性元件、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等部分組成。 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，由于螺旋彈簧只承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對(duì)車(chē)體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小，無(wú)需潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，故現(xiàn)代轎車(chē)多采用螺旋彈簧。但由于螺旋彈簧本身沒(méi)有摩擦而沒(méi)有減振作用，需要另外安裝減振器。 汽車(chē)在不平路面上行駛時(shí)，由于懸架的彈性作用使汽車(chē)產(chǎn)生垂直振動(dòng)。為了迅速衰減這種振動(dòng)和抑制車(chē)身、車(chē)輪

7、的共振，減小車(chē)輪的振幅，懸架應(yīng)安裝減振器，并使之具有合理的阻尼。利用減振器的阻尼作用，使汽車(chē)振動(dòng)的振幅連續(xù)減小，直至振動(dòng)停止。 導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿系組成，用來(lái)決定車(chē)輪相對(duì)于車(chē)架（或車(chē)身）的運(yùn)動(dòng)特性，并傳遞除彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。當(dāng)用縱置鋼板彈簧作為彈性元件時(shí)，它兼起導(dǎo)向裝置的作用。緩沖塊用來(lái)減輕車(chē)軸對(duì)車(chē)架（或車(chē)身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過(guò)大的變形。有些轎車(chē)和客車(chē)上，為防止車(chē)身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過(guò)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(chē)具有不足轉(zhuǎn)向特性，改善汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車(chē)，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的車(chē)身的側(cè)傾角和橫向

8、角振動(dòng)。 第三章 懸架的類(lèi)型及特點(diǎn) 汽車(chē)懸架可分為兩大類(lèi)：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。 非獨(dú)立懸架如圖3-1所示，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)的車(chē)輪由一根整體式車(chē)橋相連，車(chē)輪連同車(chē)橋一起通過(guò)彈性懸架與車(chē)架（或車(chē)身）連接。當(dāng)一側(cè)車(chē)輪因道路不平而發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，必然引起另一側(cè)車(chē)輪在汽車(chē)橫向平面內(nèi)發(fā)生擺動(dòng)，故稱(chēng)為非獨(dú)立懸架。 圖3-1 非獨(dú)立懸架 獨(dú)立懸架如圖3-2所示，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是車(chē)橋做成斷開(kāi)的，每一側(cè)的車(chē)輪可以單獨(dú)地通過(guò)彈性懸架與車(chē)架（或車(chē)身）連接，兩側(cè)車(chē)輪可以單獨(dú)跳動(dòng)，互不影響，故稱(chēng)為獨(dú)立懸架。 圖3-2獨(dú)立懸架 §3.1非獨(dú)立懸架的分類(lèi)及特點(diǎn) 1、鋼板彈簧非獨(dú)立懸架 在這

9、種懸架中，鋼板彈簧被用做非獨(dú)立懸架的彈性元件，兼作導(dǎo)向裝置。這種懸架主要用在總質(zhì)量大些的商用車(chē)前后懸架以及某些乘用車(chē)的后懸架上。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工作可靠。 缺點(diǎn)：由于整車(chē)布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長(zhǎng)度（特別是前懸架），使之剛度較大，所以汽車(chē)平順性較差；簧下質(zhì)量大；在不平路面上行駛時(shí)，左右車(chē)輪相互影響，并使車(chē)軸（橋）和車(chē)身傾斜；當(dāng)兩側(cè)車(chē)輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪會(huì)左、右搖擺，使前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動(dòng)時(shí)，懸架易與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉；當(dāng)汽車(chē)直線行駛在凹凸不平的路段上時(shí)，由于左右兩側(cè)車(chē)輪反向跳動(dòng)或只有一側(cè)車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，不僅車(chē)輪外傾角有變化，還會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；汽

10、車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，離心力也會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；車(chē)軸（橋）上方要求有與彈簧行程相適應(yīng)的空間。 圖3-3鋼板 2、螺旋彈簧非獨(dú)立懸架 因?yàn)槁菪龔椈勺鳛閺椥栽荒艹惺艽怪陛d荷，所以其懸架系統(tǒng)要加設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器。 3、空氣彈簧非獨(dú)立懸架? ??1. 壓氣機(jī)；2.7. 空氣濾清器；3. 車(chē)身高度控制閥；4. 控制桿； 5. 空氣彈簧；6. 儲(chǔ)氣罐；8. 貯氣筒；9. 壓力調(diào)節(jié)器；10. 油水分離器 圖3-4 ?空氣彈簧非獨(dú)立懸架 空氣彈簧只承受垂直載荷，因而必加設(shè)減振器，其縱向力和橫向力及其力矩由懸架中的縱向推力桿和橫向推力桿來(lái)傳遞。 §3.2獨(dú)立懸架分

11、類(lèi)及特點(diǎn) 現(xiàn)在，前懸架基本上都采用獨(dú)立懸架系統(tǒng)，最常見(jiàn)的與雙橫臂式和麥弗遜式懸架。 。 圖3-5 雙橫臂式獨(dú)立前懸架 圖3-6麥弗遜式懸架 1、雙橫臂式獨(dú)立懸架 工作原理：由上短下長(zhǎng)兩根橫臂連接車(chē)輪與車(chē)身，通過(guò)選擇比例合適的長(zhǎng)度，可使車(chē)輪和主銷(xiāo)的角度及輪距變化不大 這種獨(dú)立懸架被廣泛應(yīng)用在轎車(chē)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(gè)V形擺臂以一定的距離，分別安裝在車(chē)輪上，另一端安裝在車(chē)架上。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但經(jīng)久耐用，同時(shí)減振器的負(fù)荷小，壽命長(zhǎng)。可以承載較大負(fù)荷，多用于輕型﹑小型貨車(chē)的前橋。 缺點(diǎn)：因?yàn)橛袃蓚€(gè)擺臂，所以占用的空間

12、比較大。所以，乘用車(chē)的前懸架一般不用此種結(jié)構(gòu)形式。 2、麥弗遜式（滑柱連桿式） 工作原理：這種懸架目前在轎車(chē)中采用很多。這種懸架將減振器作為引導(dǎo)車(chē)輪跳動(dòng)的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。 麥弗遜獨(dú)立懸架的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 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(chē)及整車(chē)布局，多用于中低檔乘用車(chē)的前橋。 缺點(diǎn)： 由于結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)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。 獨(dú)立懸架的總體特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1. 發(fā)動(dòng)機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車(chē)重心，并使之結(jié)構(gòu)緊湊。 2. 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

13、。 3. .非簧載質(zhì)量小，可提高汽車(chē)車(chē)輪的附著性。 缺點(diǎn)： 1. 由于在轉(zhuǎn)向時(shí)由于受離心力的作用內(nèi)側(cè)車(chē)輪要比外側(cè)車(chē)輪受到的力大得多，極端情況下，是危險(xiǎn)區(qū)域。 2. 某些特殊情況下(如轉(zhuǎn)速過(guò)快、側(cè)向風(fēng)較大、路況較差等)，側(cè)傾較大，乘員感到不適。 第四章 匹配車(chē)型的選擇 普通乘用車(chē)所使用的仍舊是傳統(tǒng)的機(jī)械式的懸架系統(tǒng)，發(fā)展趨勢(shì)是，四輪全部采用獨(dú)立懸架系統(tǒng)。目前，乘用車(chē)上應(yīng)用的懸架系統(tǒng)，五花八門(mén)，全部采用非獨(dú)立，全部獨(dú)立，抑或是將二者結(jié)合，這主要源于汽車(chē)廠商的不同市場(chǎng)定位，市場(chǎng)策略。 本次設(shè)計(jì)選定的匹配車(chē)型為奇瑞07款東方之子2

14、.0 MT豪華型，其參數(shù)配置如下： 基本資料 車(chē)型名稱(chēng) 奇瑞東方之子2.0MT豪華型 生產(chǎn)廠商 奇瑞股份有限公司 所屬 東方之子 上市時(shí)間 2007 車(chē)體結(jié)構(gòu) 三廂轎車(chē) 級(jí)別 中型車(chē) 車(chē)身質(zhì)量 1440Kg 軸距 2700mm 輪距 1550/1520mm前、后） 全車(chē)長(zhǎng)度 4770mm 車(chē)身寬度 1815mm 車(chē)身高度 1445mm 油箱容積 60 L 標(biāo)準(zhǔn)座位數(shù) 5 行李箱容積 621 L 標(biāo)準(zhǔn)引擎 ACTECO-SQR484F/直列4缸雙頂置凸輪軸 標(biāo)準(zhǔn)變速器 5檔手動(dòng) 標(biāo)準(zhǔn)排量 1971cc 燃油系

15、統(tǒng) 電子燃油噴射式 最大功率 95/5500 KW/rpm 最大扭矩 82/4300-4500 N·m/rpm 驅(qū)動(dòng)方式 前置前驅(qū) 制動(dòng)方式 碟/碟 轉(zhuǎn)向助力 助力轉(zhuǎn)向式 懸掛方式 麥弗遜式獨(dú)立懸架，圓柱螺旋彈簧，雙向作用筒式減振器/復(fù)合多連桿式獨(dú)立懸架，圓柱螺旋彈簧，雙向作用筒式減振器（前/后） 輪轂尺寸 輪胎 205/55 R16 最小轉(zhuǎn)彎半 6.0m 最小離地間隙 190mm 接近角 圖示如下： 圖4-1 奇瑞07款東方之子2.0 MT豪華型圖示 第五章 懸架主

16、要參數(shù)的確定 §5.1懸架靜撓度 懸架靜撓度 是指汽車(chē)滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度c之比，即。 汽車(chē)前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車(chē)平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代的汽車(chē)的質(zhì)量分配系數(shù)ε近似等于1，于是汽車(chē)前、后軸上方車(chē)身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。因此，汽車(chē)前、后部分車(chē)身的固有頻率 和 （亦稱(chēng)偏頻）可用下式表示 ;; （5-1） 其中、為前、后懸架的剛度(N/cm) ;‘為前、后懸架的簧上質(zhì)量。 偏頻越小則平順性越好，乘用車(chē)要求滿載前懸架偏頻n約為0.80～1.15 ，

17、 后懸架偏頻n約為0.98～1.30Hz非常接近人體步行時(shí)的自然頻率。為了減少汽車(chē)的角振動(dòng)，一般汽車(chē)前后懸架偏頻之比約為 。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)的乘用車(chē)空載時(shí)前軸軸荷56%～66%，后軸軸荷34%～44% ，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的車(chē)前軸軸荷設(shè)占60%，后軸設(shè)占40% 故 設(shè)偏頻，由5-1得 當(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時(shí)，前、后懸架的靜撓度可用以

18、下式子表示 （5-2） 將、代入公式（5-1）得 （5-3） 分析式（5-2）可知：懸架的靜撓度直接影響車(chē)身振動(dòng)的偏頻n 。 因此，欲保證汽車(chē)有良好的行駛平順性，必須正確選取懸架的靜撓度。 選取前后懸架的靜撓度值時(shí)，應(yīng)使之接近，并希望后懸架的靜撓度比前懸架的靜撓度小些，這樣有利于防止車(chē)身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)。推薦取 。 由（5-2）得 故符合設(shè)計(jì)要求。 §5.2懸架的動(dòng)撓度 懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開(kāi)始懸掛壓縮到結(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1/2或2/3）時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架（或車(chē)身）

19、的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。對(duì)乘用車(chē)取70～90mm，對(duì)于本次設(shè)計(jì)取=80mm。 對(duì)于一般轎車(chē)而言懸架總的工作行程即靜撓度與動(dòng)撓度之和應(yīng)當(dāng)不小于160mm，通過(guò)以上設(shè)計(jì)得 故設(shè)計(jì)符合要求。 §5.3懸架的彈性特性 懸架受到的垂直外力F與由此引起的車(chē)輪中心相對(duì)于車(chē)身位移f(即懸架的變形)的關(guān)系曲線，稱(chēng)為懸架的彈性特性。其切線的斜率是懸架的剛度。當(dāng)懸架變形f與所受垂直外力F之間不成固定的比例變化時(shí)，懸架特性如圖5-1所示。此時(shí)，懸架剛度是變化的，其特點(diǎn)是在滿載位置附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好；距離滿載較遠(yuǎn)的兩端，

20、曲線變陡，剛度增大。 1、緩沖塊復(fù)原點(diǎn) 2、復(fù)原行程緩沖塊脫離支架3、主彈簧彈性特性曲線 4、復(fù)原行程 5、壓縮行程 6、緩沖塊壓縮期懸架彈性特性曲線 7、緩沖塊壓縮時(shí)開(kāi)始接觸彈性支架 8、額定載荷 圖5-1 懸架彈性特性曲線 系統(tǒng)的固有頻率f： 車(chē)輪上下跳動(dòng)行程一般范圍是：上跳行程70～120mm，下跳行程80～130mm。懸架 垂直剛度隨車(chē)輛參數(shù)而不同，換成系統(tǒng)固有頻率為1～2Hz。 因此設(shè)計(jì)符合要求。 第六章 彈性

21、元件的計(jì)算 §6.1彈簧形式、材料的選擇 由于螺旋彈簧的的生產(chǎn)量較大，應(yīng)用廣泛且成本低，故選擇壓縮圓柱螺旋彈簧。根據(jù)汽車(chē)的工作條件，采用熱扎彈簧鋼60Si2MnA，加熱成形，而后淬火﹑回火等處理。 §6.2確定彈簧直徑及剛度 當(dāng)彈簧僅承受軸向載荷時(shí) 因?yàn)? 故 式中： ——彈簧中徑； ——彈簧的許用應(yīng)力，查表得； C—旋繞比，取C=8； K—曲度系數(shù)，； 由此可得 mm 取 d=15 mm 又因?yàn)? ， 得 在最大工作負(fù)荷作用下，取彈簧的有

22、效圈數(shù)為： 圈 彈簧的剛度計(jì)算公式為 式中： G—切變模量，查表得，； 代入數(shù)據(jù)得： ==28.75 N/mm § 6.3其他參數(shù)的計(jì)算 彈簧外徑： 彈簧內(nèi)徑： 總?cè)?shù)： 節(jié)距： 自由高度： 壓拼高度： 螺旋導(dǎo)角： 展開(kāi)長(zhǎng)度： §6.4彈簧的校驗(yàn) 壓縮螺旋彈簧軸向變形較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生側(cè)向彎曲而失去穩(wěn)定性，特別是彈簧自由高 度超過(guò)彈簧中徑的4倍時(shí)，更容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象，因而設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。 高徑比 故穩(wěn)定性符合要求。 第七章 減振器的設(shè)計(jì) 減振器作為阻尼元

23、件是懸架的重要組成元件之一，其作用是迅速衰減汽車(chē)振動(dòng)，改善汽車(chē)行駛平順性，增強(qiáng)車(chē)輪與路面附著性能，減少汽車(chē)因慣性力引起的車(chē)身傾角變化，提高汽車(chē)操縱性和穩(wěn)定性。另外減振器能夠降低車(chē)身部分動(dòng)載荷，延長(zhǎng)汽車(chē)使用壽命。 減振器的功能決不僅僅是衰減振動(dòng)，其對(duì)整車(chē)綜合特性的影響如下： 圖7-1 減振器對(duì)整車(chē)綜合特性的影響 目前汽車(chē)使用的減振器主要是筒式液力減振器，其結(jié)構(gòu)可分為雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式三種。本次設(shè)計(jì)的減振器采用的是雙筒充氣液力減振器，它具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦力小、噪聲低、總長(zhǎng)度短等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車(chē)上得到越來(lái)越多的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)減振

24、器的要求是，在使用期間保證汽車(chē)的行駛平順性的性能穩(wěn)定；有足夠的使 用壽命。 此次所選懸架的減振器為雙向作用筒式液壓減振器，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示: 主要部件：1.活塞桿2.工作缸筒3.活塞4伸張閥5.貯油缸筒 6.壓縮閥7.補(bǔ)償閥8.流通閥9.導(dǎo)向座10.防塵罩11.油封 圖7-2 雙作用筒式液壓減振器 1.相對(duì)阻尼系數(shù)的確定 汽車(chē)懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)的大小來(lái)評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。的表達(dá)式為 （7-1） 式中，是懸架系統(tǒng)的垂直剛度；為簧上質(zhì)量。 式（7-

25、1）表明，相對(duì)阻尼系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度c和不同簧上質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到車(chē)身；值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)取得小些，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)取得大些。兩者之間保持有=（0.25-0.50）的關(guān)系。 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取與的平均值。取=0.30，為避免懸架碰撞車(chē)架，取=0.5，則=0.4，=0.25=0.2。 2、阻尼系數(shù)的確定 減振器的阻尼系數(shù)=2。因懸架系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率，所以理論上。實(shí)際上，應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的阻尼系數(shù)。此麥弗遜式獨(dú)立懸架減振器如圖7-4安

26、裝 圖7-3 減振器安裝位置 此時(shí)減振器的阻尼系數(shù)為 已知=0.30，c=17.0，， 故代入數(shù)據(jù)得 3、最大卸荷力的確定 為減少傳到車(chē)身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開(kāi)卸荷閥。此時(shí)活塞速度成為卸荷速度。 式中，為卸荷速度 ，A為車(chē)身振幅，取±40mm 代入數(shù)據(jù)得： 伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)為，在伸張行程的最大卸荷力 4、筒式減振器工作缸直徑D的確定 根據(jù)伸張行程的最

27、大卸荷力F計(jì)算工作缸直徑D為 式中，[p]為工作缸最大允許壓力，取3.5Mpa ；λ為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器取λ=0.4 ； 代入數(shù)據(jù)得： 減振器的工作缸直徑D有20mm、30mm、40mm、（45mm）50mm、65mm等選取直徑D=30mm。 儲(chǔ)油筒直徑Ds=1.5D=1.5×30=45mm壁厚取2mm，材料選20鋼。 第八章 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) §8.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 1、麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心 麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由如圖8-1所示方式得出。從懸架與

28、車(chē)身的固定連接點(diǎn)E作活塞桿運(yùn)動(dòng)方向的垂直線并將下橫臂線延長(zhǎng)。兩條線的交點(diǎn)即為極點(diǎn)P。將P點(diǎn)與車(chē)輪接地點(diǎn)N的連線交在汽車(chē)軸線上，交點(diǎn)W即為側(cè)傾中心。 圖8-1 麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的確定 各數(shù)據(jù)為：，， ，，d=300mm， 麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的高度為 (8-1) 式中 代入式子8-1得 前懸架的側(cè)傾中心高度受到允許的輪距變化限制，并且?guī)缀醪豢赡艹^(guò)150mm。 此外，在前輪前驅(qū)的汽車(chē)上，由于前橋軸荷大，且為驅(qū)動(dòng)橋，故因盡可能使前輪輪荷變 化小。因此，在獨(dú)立懸架中，側(cè)傾中心高度為： 前懸0～120mm

29、，后懸80～150mm。 此次設(shè)計(jì)的前懸側(cè)傾中心高度為46mm，因而設(shè)計(jì)符合要求。 2、側(cè)傾軸線 在獨(dú)立懸架中，汽車(chē)前部與后部側(cè)傾中心的連線成為側(cè)傾軸線，側(cè)傾軸線應(yīng)大致與 地面平行，且盡可能離地面高些。平行是為了是為了使得在曲線行駛前、后軸上的軸荷 變化接近相等從而保證中性轉(zhuǎn)向特性；而盡可能高則是為了使車(chē)身的側(cè)傾限制在允許的 范圍內(nèi)。 3、縱傾中心 麥弗遜式獨(dú)立懸架的縱傾中心，可由E點(diǎn)作減振器運(yùn)動(dòng)方向的垂直線。該垂直線與橫臂軸D的延長(zhǎng)線的交點(diǎn)O即為縱傾中心，如圖8-2所示 圖8-2 麥弗遜式獨(dú)立懸架的縱傾中心 § 8.2 麥弗遜式懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

30、 1、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析 圖8-3 懸架受力簡(jiǎn)圖 分析如圖8-3a所示麥弗遜式懸架受力簡(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 (8-2) 式中，為前輪上的靜載荷減去前軸簧下質(zhì)量的1／2。 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)子順性有不良影響。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(8-2)可知，為了減小力，，要求尺寸c十b越大越好，或者減小尺寸a。增大尺寸使懸架占用空間增加，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(dá)到減小

31、尺寸的目的，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G點(diǎn)外伸至車(chē)輪內(nèi)部，既可以達(dá)到縮短尺寸a的目,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)G點(diǎn)后的主銷(xiāo)軸線不再與減振器軸線重合。 2、擺臂軸線布置方式的選擇 圖8-4 角變化示意圖 麥弗遜式懸架的擺臂軸線與主銷(xiāo)后傾

32、角的匹配影響汽車(chē)的縱傾穩(wěn)定性，圖8-4中，C點(diǎn)為汽車(chē)縱向平面內(nèi)懸架相對(duì)于車(chē)身跳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)瞬心。當(dāng)擺臂軸的抗前俯角-β等于靜平衡位置的主銷(xiāo)后傾角時(shí)，擺臂軸線正好與主銷(xiāo)軸線垂直，運(yùn)動(dòng)瞬心交于無(wú)窮遠(yuǎn)處，主銷(xiāo)軸線在懸架跳動(dòng)時(shí)作平動(dòng)。因此，值保持不變。 當(dāng)-β與的匹配使運(yùn)動(dòng)瞬心C交于前輪后方時(shí)(圖8-4a)，在懸架壓縮行程，角有增大的趨勢(shì). 當(dāng)-β與的匹配使運(yùn)動(dòng)瞬心C交于前輪前方時(shí)(圖8-4b)，在懸架壓縮行程，角有減小的趨勢(shì)。 為了減少汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的縱傾，一般希望在懸架壓縮行程主銷(xiāo)后傾角有增加的趨勢(shì)。因此，在設(shè)計(jì)麥弗遜式懸架時(shí)，應(yīng)選擇參數(shù)β能使運(yùn)動(dòng)瞬心C交于前輪后方。 3、擺臂長(zhǎng)度的確定

33、 圖8-5 麥弗遜式獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)特性 圖8-5為某轎車(chē)采用的麥弗遜式前懸架的實(shí)測(cè)參數(shù)為輸人數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果。圖中的幾組曲線是下擺臂“取不同值時(shí)的懸架運(yùn)動(dòng)特性。由圖可以看出，擺臂越長(zhǎng)，曲線越平緩， 即車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)輪距變化越小，有利于提高輪胎壽命。主銷(xiāo)內(nèi)傾角γ車(chē)輪外傾角δ和主銷(xiāo)后傾角λ曲線的變化規(guī)律也都與類(lèi)似，說(shuō)明擺臂越長(zhǎng)，前輪定位角度的變化越小，將有利于提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。 所以設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足布置要求的前提下應(yīng)盡量加長(zhǎng)擺臂長(zhǎng)度。 第九章 懸架系統(tǒng)的輔助元件 橫向穩(wěn)定器 通過(guò)減小懸架垂直剛度c，能降低車(chē)身振動(dòng)固有頻率n，達(dá)到改善汽車(chē)平順性的目的。但因?yàn)閼壹艿膫?cè)

34、傾剛度和懸架垂直剛到c之間是正比關(guān)系，所以減小垂直剛度c的同時(shí)使側(cè)傾剛度也堅(jiān)信，并使車(chē)廂側(cè)傾角增加，結(jié)果車(chē)廂中的乘員會(huì)感到不舒適和降低了行車(chē)安全感。解決這一矛盾的主要方法就是在汽車(chē)上設(shè)置橫向穩(wěn)定器。有了橫向穩(wěn)定器，就可以做到在不增大懸架垂直剛度c的條件下，增大懸架的側(cè)傾角剛度。 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛產(chǎn)生的側(cè)傾力矩，使內(nèi)、外側(cè)車(chē)輪的負(fù)荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并影響車(chē)輪側(cè)片剛度K和車(chē)輪側(cè)偏角變化。前、后軸（橋）車(chē)輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移 ，主要取決于前、后懸架的側(cè)傾角剛度值。在汽車(chē)前懸架上設(shè)置橫向穩(wěn)定器，能增大前懸架的側(cè)傾角剛度。 有時(shí)也安裝橫向穩(wěn)定桿，因?yàn)楫?dāng)兩則懸架變形相同時(shí)，橫向穩(wěn)定器不起作用。當(dāng)兩側(cè)懸架變形不等時(shí)，車(chē)身相

35、對(duì)路面橫向傾斜時(shí)，車(chē)架一側(cè)移近彈簧支座，穩(wěn)定桿的同側(cè)末端就隨車(chē)架向上移動(dòng)，而另一側(cè)車(chē)架遠(yuǎn)離彈簧座，相應(yīng)橫向穩(wěn)定桿的末端相對(duì)車(chē)架下移，橫向穩(wěn)定桿中部對(duì)于車(chē)架沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而穩(wěn)定桿兩邊的縱向部分向不同方向偏轉(zhuǎn)，于是穩(wěn)定桿被扭轉(zhuǎn)。彈性的穩(wěn)定桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)內(nèi)力矩就阻礙懸架彈簧的變形，減少了車(chē)身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。 第十章 展望—未來(lái)的汽車(chē)懸架 雖然設(shè)計(jì)師們已經(jīng)針對(duì)彈簧和減振器已經(jīng)有了許多改進(jìn)，但在過(guò)去的若干年中，汽車(chē)懸架的基本設(shè)計(jì)仍未有重大突破。但所有這一切可能會(huì)隨著B(niǎo)ose全新的懸架設(shè)計(jì)理念的引入而發(fā)生變化。有些專(zhuān)業(yè)人士

36、甚至表示，Bose懸架是自全獨(dú)立式設(shè)計(jì)面世以來(lái)汽車(chē)懸架領(lǐng)域 的最大進(jìn)步。 Bose懸架前端模塊 Bose系統(tǒng)在每個(gè)車(chē)輪處使用一個(gè)線性電磁馬達(dá)（LEM）取代了傳統(tǒng)的減振器和彈簧裝置。 放大器以隨著系統(tǒng)的每次壓縮重新產(chǎn)生動(dòng)力的方式向馬達(dá)提供電力。這種馬達(dá)的主要優(yōu)點(diǎn)是它們不受傳統(tǒng)液壓式減振器固有的慣性限制。因此，LEM能夠以更快的速度伸縮，從而幾乎完全消除了車(chē)廂的震動(dòng)。車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)可以控制得如此之好，以至于不管車(chē)輪發(fā)生什么情況，車(chē)身都能保持平穩(wěn)。LEM還可以抵消汽車(chē)加速、制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎時(shí)的車(chē)身運(yùn)動(dòng)，為駕駛員提供更美妙的操控體驗(yàn)。 小結(jié) 在這個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中

37、我領(lǐng)悟到了許多，很多東西是不可能通過(guò)平時(shí)的學(xué)習(xí)得到的，必須動(dòng)手才會(huì)有收獲。經(jīng)過(guò)這個(gè)類(lèi)似“實(shí)戰(zhàn)”的訓(xùn)練，獲益匪淺：對(duì)汽車(chē)懸架系統(tǒng)有了一個(gè)系統(tǒng)，全面的認(rèn)識(shí)，特別是對(duì)麥弗遜式獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)，原理有了較為深入的理解。 經(jīng)歷了此番難忘的課程設(shè)計(jì)，深深的感到，在今后的學(xué)習(xí)中必須加倍努力，只有把在此暴露的問(wèn)題統(tǒng)統(tǒng)解決掉，才有向前進(jìn)可能，才會(huì)有更大的進(jìn)步。 參考文獻(xiàn) [1]馮超,鄔惠樂(lè),余志生等.汽車(chē)工程手冊(cè)[M].人民交通出版社,2001 [2]王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004 [3]陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造（下冊(cè)）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009 [4]東北工學(xué)院《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).冶金工業(yè)出版社，1983 [5] 余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2009 第25頁(yè) 共 25 頁(yè)