1、摘 要如今汽車技術(shù)的發(fā)展越來越快，人們對汽車舒適性的要求也越來越高，而汽車的這一方面性能需要靠懸架系統(tǒng)予以保證。根據(jù)當(dāng)前轎車懸架的發(fā)展情況，本設(shè)計的轎車前后懸架均采用獨(dú)立懸架的形式。并且前后懸均采用比較流行的雙橫臂懸架。根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)選取懸架的自振頻率，從而可以計算出懸架的剛度、靜撓度和動撓度。采用以上數(shù)據(jù)計算彈性元件尺寸并且進(jìn)行應(yīng)力校核。在設(shè)計減振器時，根據(jù)阻尼系數(shù)和最大卸荷力來計算選取減振器的主要尺寸。然后再依次確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和橫向穩(wěn)定桿。在所有結(jié)構(gòu)尺寸確定后采用CAXA軟件繪制前后懸架的裝配圖和零件圖。在對樣車懸架進(jìn)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

2、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。文章最后討論汽車的操縱穩(wěn)定性，進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，總結(jié)了影響汽車操縱穩(wěn)定性因素。本文所做工作可為紅旗盛世3.0高級轎車的懸架系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。關(guān)鍵詞：汽車；懸架；平順性；運(yùn)動學(xué)分析目 錄第1章緒論11.1 懸架簡介11.2設(shè)計要求：2第2章前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇32.1獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)32.2獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析32.3前后懸架結(jié)構(gòu)方案42.4輔助元件5橫向穩(wěn)定器5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)5第3章技術(shù)參數(shù)確定與計算63.1自振頻率63.2懸架剛度63.3懸架靜撓度63.4懸架動撓度73.5懸架彈性特性曲線

3、8第4章彈性元件的設(shè)計計算94.1前懸架彈簧94.2后懸架彈簧10第5章懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計115.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計要求115.2雙橫臂獨(dú)立懸架示意圖135.3橫臂軸線布置方式145.4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)145.4.1 側(cè)傾中心145. 4.2縱傾中心155. 4.3抗制動縱傾性（抗制動前俯角）165. 4.4抗驅(qū)動縱傾性（抗驅(qū)動后仰角）165. 4.5懸架橫臂的定位角17第6章減振器設(shè)計186.1減振器概述186.2減振器分類196.3減振器主要性能參數(shù)19相對阻尼系數(shù)19減振器阻尼系數(shù)216.4最大卸荷力226.5筒式減振器主要尺寸23筒式減振器工作直徑23油筒直徑24第7章橫向穩(wěn)定桿設(shè)計25

4、第8章平順性分析278.1平順性概念278.2汽車的等效振動分析278.3車身加速度的幅頻特性298.4相對動載的幅頻特性318.5懸架動撓度的幅頻特性328.6影響平順性的因素34結(jié)構(gòu)參數(shù)對平順性的影響34使用因素對平順性的影響35結(jié)論36參考文獻(xiàn)37致謝38附錄1 39第1章 緒 論1.1 懸架簡介懸架是汽車的重要組成部件，它把車架（或車身）與車軸（或輪胎）彈性的連接起來。它的作用是傳遞車架與車橋（或車身）之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車的行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運(yùn)動特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車

5、高速行駛。汽車懸架包括彈性元件，減振器和傳力裝置等三部分，這三部分分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。從轎車上來講，彈性元件多指螺旋彈簧，它承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對車體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小，無需潤滑的優(yōu)點(diǎn)，但沒有減振作用。減振器多指液力減振器，作用是加速衰減車身的振動。傳力裝置是指車架的上下擺臂等叉形剛架、轉(zhuǎn)向節(jié)等元件，用來傳遞縱向力，側(cè)向力及力矩，并保證車輪相對于車架(或車身)有確定的相對運(yùn)動規(guī)律。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分，懸架主要分為兩大類，獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。本設(shè)計主要介紹獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架的車輪裝在一根整體車軸的兩端，當(dāng)一邊車輪跳動時，影響另一側(cè)車輪也作相應(yīng)的跳動，使整個車身振

6、動或傾斜，汽車的平穩(wěn)性和舒適性較差，但由于構(gòu)造較簡單，承載力大，目前仍有部分轎車的后懸架采用這種型式。獨(dú)立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨(dú)立地安裝在車架(或車身)下面，當(dāng)一邊車輪發(fā)生跳動時，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好。但這種懸架構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小。現(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨(dú)立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢。1.2設(shè)計要求：1）通過合理選擇懸架固有頻率保證具有良好的行駛平順性；2）根據(jù)紅旗高級轎車的對舒適性要求很高，通過選擇減振器阻尼比等參數(shù)使其具有合適的衰減振動的能力；3）通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計保證紅旗轎車在高速行駛時具有良好的操縱穩(wěn)定性4）選擇多連桿懸架要保證結(jié)構(gòu)緊湊，占用

7、空間尺寸要小；5）通過強(qiáng)度計算能可靠地傳遞車身與車輪之間各種力和力矩，還要保證有足夠的強(qiáng)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(yīng)在合適的頻段，并盡可能低。前、后懸架固有頻率的匹配應(yīng)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(yīng)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

8、客感到不舒服。為充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比設(shè)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(dāng)?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(yùn)動與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動要協(xié)調(diào)，避免前輪擺振；汽車轉(zhuǎn)向時，應(yīng)使之稍有不足轉(zhuǎn)向特性。獨(dú)立懸架導(dǎo)向桿系鉸接處多采用橡膠襯套，能隔絕車輪所受來自路面的沖擊向車身的傳遞。第2章 前、后懸架結(jié)構(gòu)的選擇2.1獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)獨(dú)立懸架：是兩側(cè)車輪分別獨(dú)立地與車架（或車身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊，其運(yùn)動不直接影響到另一側(cè)車輪，獨(dú)立懸架所采用的車橋是斷開式的。轎車和載重量1t以下的貨車前懸架廣為采

9、用獨(dú)立懸架，轎車后懸架上也在逐漸采用獨(dú)立懸架，越野車、礦用車和大客車的前懸架也有一些采用獨(dú)立懸架。 獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：簧下質(zhì)量小；懸架占用的空間小；彈性元件只承受垂直力，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(jī)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(dú)自運(yùn)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(dú)立懸架可提供多種方案供設(shè)計人員選用，以滿足不同設(shè)計要求。獨(dú)立懸架的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)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(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式

10、分析根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，獨(dú)立懸架可分為：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。 評價時常從以下幾個方面進(jìn)行：（1）側(cè)傾中心高度 汽車在側(cè)向力作用下，車身在通過左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時，相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心，稱為側(cè)傾中心。側(cè)傾中心到地面的距離，稱為側(cè)傾中心高度。側(cè)傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)向力臂及側(cè)傾力矩小些，車身的側(cè)傾角也會減小。但側(cè)傾中心過高

11、，會使車身傾斜時輪距變化大，加快輪胎的磨損。（2）車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對車身上、下跳動時，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數(shù)會發(fā)生變化。若主銷內(nèi)傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車輪外傾角變化大，會影響汽車的直線行駛穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。（3）懸架側(cè)傾角剛度 當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時，在側(cè)向力作用下，車廂繞側(cè)傾軸線轉(zhuǎn)動，并將此轉(zhuǎn)動角稱之為車廂側(cè)傾角。車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度大小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。（4）橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。懸架不

12、同占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機(jī)的布置和從車上拆裝發(fā)動機(jī)的困難程度。占用空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評價指標(biāo)之一。2.3前后懸架結(jié)構(gòu)方案目前汽車的前、后懸架采用的方案有：前輪和后輪均采用非獨(dú)立懸架；前輪采用獨(dú)立懸架，后輪采用非獨(dú)立懸架；前輪和后輪均采用獨(dú)立懸架等幾種。參考相關(guān)資料，本設(shè)計的前、后懸架均采用獨(dú)立懸架。并參照各式懸架的特點(diǎn)前懸架采用雙橫臂，后懸架采用多連桿。2.4輔助元件橫向穩(wěn)定器近代汽車的懸架一般都很軟，而且螺旋彈簧作為彈性元件只能承受垂直載荷，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

13、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)傾角剛度以改善汽車的行駛穩(wěn)定性。當(dāng)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。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)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(yùn)動軌跡相對車身跳動，它由導(dǎo)向機(jī)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(dú)立懸架的基礎(chǔ)上添加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)又不使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，決定采用單桿式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。第3章 技術(shù)參數(shù)確定與計算3.1自振頻率對于普通級以下轎車滿載的情況,前懸架偏頻(車身的固有頻率)要求在,后懸架偏頻要求在

14、。對于高級轎車滿載的情況, 前懸架偏頻要求在,后懸架偏頻要求在。原則上轎車的級別越高,懸架的偏頻越小。因此取：前懸架偏頻為 后懸架偏頻為 3.2懸架剛度滿載時 前后承載的質(zhì)量 1160kg 1120kg m11160551105kgm21120601060kgc1（）2（）21105/226365.5mc2（）2（）21060/230100m3.3懸架靜撓度g為重力加速度，gmms=205.6mm=172.7mm前、后懸架的靜撓度和應(yīng)當(dāng)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

15、的動撓度。前、后懸架的動撓度常按其相應(yīng)的靜撓度來選取。前、后懸架自振頻率的不同，決定了他們撓度數(shù)值不同。各類汽車動靜撓度取值范圍如下： 貨車 越野車 大客車 轎車 所以，123.36mm 103.62mm3.5懸架彈性特性曲線圖3-1懸架彈性特性曲線1-緩沖塊復(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(shè)計計算4.1前懸架彈簧：汽車滿載靜止時懸架上的載荷 10829N材料名稱：硅錳合金彈簧鋼絲(60Si2MnA) 標(biāo)準(zhǔn)號：GB 4361查機(jī)械設(shè)計手冊得 則彈簧指

16、數(shù)，設(shè)計中一般推薦取，常用的初選范圍為C=58 所以，初選C=5曲度系數(shù)=1.31彈簧絲直徑設(shè)計： =11.07 取d=12mm D=8d=96mm i=67 取 i=6螺旋彈簧的靜撓度：4.2后懸架彈簧10308N材料名稱：硅錳合金彈簧鋼絲(60Si2MnA) 標(biāo)準(zhǔn)號：GB 4361查機(jī)械設(shè)計手冊得 則彈簧指數(shù)，設(shè)計中一般推薦取，常用的初選范圍為C=58所以，初選C=5曲度系數(shù)=1.31彈簧絲直徑設(shè)計： =10.8 取d=12mm D=7d=84mm i=67 取 i=6螺旋彈簧的靜撓度：第5章 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計5.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)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

17、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(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。 3）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應(yīng)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(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 4）汽車制動時，應(yīng)使車身有抗前俯作用，加速時有抗后仰作用。前懸架彈簧剛度的計算：根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，選定從懸架支撐點(diǎn)到螺旋彈簧中心之間的距離m=320mm，從懸架支撐點(diǎn)到輪胎中心之間的距離n=470mm。因此，前懸架每個彈簧的剛度為：后懸架彈簧剛度的計算：選定從懸架支撐點(diǎn)到螺旋彈簧中心之間的距離m=320mm，從懸架支撐點(diǎn)到輪胎中心之間的距離n=470mm。因此，后懸架每個彈簧的剛度為：

18、前懸架的側(cè)傾角剛度為：后懸架的側(cè)傾角剛度為：由則式中 E材料的彈性模量， I穩(wěn)定桿的截面慣性矩， d穩(wěn)定桿的直徑，mm P端點(diǎn)作用力，N f端點(diǎn)位移，mm式中 -曲度系數(shù)， C-彈簧指數(shù)，后懸架穩(wěn)定桿的角剛度 5.2雙橫臂獨(dú)立懸架示意圖圖5-1 雙橫臂式獨(dú)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(jìn)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(jìn)行調(diào)整。5.3橫臂軸線布置方式雙橫臂式獨(dú)立懸架的

19、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(dāng)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(yùn)動瞬心交于無窮遠(yuǎn)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(dāng)抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運(yùn)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(dāng)抗前傾俯角與主銷后傾角的匹配使運(yùn)動瞬心交于前輪前方時，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(shè)計雙橫臂式獨(dú)立懸架時，應(yīng)選擇參數(shù)抗前傾俯角能使運(yùn)動瞬心交于前輪后方。5.4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)5.4.1 側(cè)傾中心雙橫臂式獨(dú)立

20、懸架側(cè)傾中心的高度為式中 5-4雙橫臂式懸架側(cè)傾中心的確定獨(dú)立懸架的側(cè)傾高度為前懸架；后懸架。5.4.2縱傾中心雙橫臂式獨(dú)立懸架的縱傾中心，可由用作圖法得出，作兩橫臂轉(zhuǎn)動軸C和D的延長線，兩線的交點(diǎn)即為縱傾中心，如圖5-5所示。圖5-5雙橫臂式獨(dú)立懸架的縱傾中心5.4.3抗制動縱傾性（抗制動前俯角）抗制動縱傾性使得制動過程中汽車車頭的下沉量與車尾的抬高量減小。只有當(dāng)前、后懸架的縱傾中心位于兩根車橋（軸）之間時，這一性能方可實(shí)現(xiàn)，如圖5-6所示。圖5-6 抗制動縱傾性5.4.4抗驅(qū)動縱傾性（抗驅(qū)動后仰角）抗驅(qū)動縱傾性可減小后輪驅(qū)動汽車車尾的下沉量或前驅(qū)動汽車車頭的抬高量。與抗制動縱傾性不同的是，

21、只有當(dāng)汽車為單橋驅(qū)動時，該性能才起作用。對于獨(dú)立懸架而言，當(dāng)縱傾中心位置高于驅(qū)動橋車輪中心時，這一性能方可實(shí)現(xiàn)。5.4.5懸架橫臂的定位角圖5-7的定義如圖5-7為橫臂軸的水平斜置角 、懸架抗前俯角 、懸架斜置初始角的定義第6章 減振器設(shè)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(dāng)車架和車橋作往復(fù)的相對運(yùn)動而活塞在鋼筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動時，減振器殼底內(nèi)的油液便反復(fù)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

22、內(nèi)摩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(dǎo)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(yīng)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)，減振器的阻尼力應(yīng)該大

23、，以要求迅速的減振；3）當(dāng)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?yàn)楣ぷ餍阅芊€(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛的應(yīng)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(diǎn)，在乘用車上得到越來越多的應(yīng)用。減振器按作用方式不同，可分為單向作用減振器和雙向作用減振器

24、。僅在伸張行程起作用的減振器稱為單向作用減振器；在壓縮和伸張行程都能起到作用的減振器稱為雙向作用減振器。雙向作用筒式減振器具有工作性能穩(wěn)定、干燥摩擦阻力小、噪音低總長度短等優(yōu)點(diǎn)在高級轎車上廣泛應(yīng)用。6.3減振器主要性能參數(shù)相對阻尼系數(shù) 減振器的性能通常用阻力-速度特性圖來表示。該圖具有如下特點(diǎn)：阻力速度特性由四段近似的直線線段組成，其中的壓縮行程和伸張行程的阻力速度各占兩段；各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù)，所以減振器有四個阻尼系數(shù)。在沒有特別指明時，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)。通常壓縮行程的阻尼系數(shù)與伸張行程的阻尼系數(shù)不等。 圖6-1 減振器特性（阻力-速度特性）圖 汽車懸

25、架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼系數(shù)的大小來評定振動衰減的快慢程度。的表達(dá)式為式中 -阻尼系數(shù)-懸架系統(tǒng)的垂直剛度-簧上質(zhì)量上式表明，相對阻尼系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度和不同簧上質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配時，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動能迅速衰減，同時又能將較大的路面沖擊傳到車身；值小則反之。通常情況下，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(shè)計時，先選取與的平均值。對于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取；對于有內(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(yīng)取大些，一般取；為避免懸架碰撞車架，取

26、對于本設(shè)計選用的懸架，取 減振器阻尼系數(shù)前懸架，伸張行程時的相對阻尼系數(shù)，壓縮行程時的相對阻相對阻尼比：式中懸架系統(tǒng)的垂直剛度；懸掛部分的質(zhì)量前懸架，壓縮行程時減振器阻尼伸張行程時減振器阻尼后懸架，伸張行程時的相對阻尼系數(shù)，壓縮行程時的相對后懸架，壓縮行程時減振器阻尼伸張行程時減振器阻尼圖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(diǎn)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。6.4最大卸荷力為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動速度達(dá)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6-2所示時。懸架系統(tǒng)固有振動

27、頻率前懸架：后懸架：為減振器軸線與鉛垂線之間的夾角前懸架，A為車身振幅，取卸荷速度一般為0.150.30m/s 最大卸荷力伸張行程時的最大卸荷力壓縮行程時的最大卸荷力最大卸荷力伸張行程時的最大卸荷力壓縮行程時的最大卸荷力6.5筒式減振器主要尺寸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(qiáng)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：前懸架減振器的工作缸直徑為30mm后懸架減振器的工作缸直徑為30mm油筒直徑貯油筒直徑，壁厚取，材料可取鋼 前貯油筒

28、直徑 取后貯油筒直徑 取連桿直徑的選擇：；第7章 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計前懸架彈簧剛度的計算：根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，選定從懸架支撐點(diǎn)到螺旋彈簧中心之間的距離m=320mm，從懸架支撐點(diǎn)到輪胎中心之間的距離n=470mm。因此，前懸架每個彈簧的剛度為：后懸架彈簧剛度的計算：選定從懸架支撐點(diǎn)到螺旋彈簧中心之間的距離m=320mm，從懸架支撐點(diǎn)到輪胎中心之間的距離n=470mm。因此，后懸架每個彈簧的剛度為：前懸架的側(cè)傾角剛度為：后懸架的側(cè)傾角剛度為：由則式中 E材料的彈性模量， I穩(wěn)定桿的截面慣性矩， d穩(wěn)定桿的直徑，mm P端點(diǎn)作用力，N f端點(diǎn)位移，mm式中 -曲度系數(shù)， C-彈簧指數(shù)，后懸架穩(wěn)定桿的角剛度

29、第8章 平順性分析8.1平順性概念汽車行駛時，路面凹凸不平和發(fā)動機(jī)、傳動系、車輪等旋轉(zhuǎn)部件振動均激發(fā)汽車的振動。當(dāng)振動達(dá)到一定的劇烈程度，將使汽車內(nèi)乘員感到不舒適、疲勞甚至危及人體健康。在同一路面上以相同車速行駛的不同汽車，由于隔振和減振性能不同，引起的振動劇烈程度會不同。通常把汽車緩和振動，減少對乘員影響的性能以汽車的“行駛平順性”來描述，汽車的平順性主要是保持汽車在行駛過程中產(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(qiáng)車內(nèi)乘員的舒適感，必

30、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(fù)雜的空間多自由度振動系統(tǒng)。為便于分析，需把復(fù)雜的實(shí)際汽車在某些假設(shè)條件下，簡化為等效振動系統(tǒng)。本設(shè)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)模型根據(jù)力學(xué)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(dāng)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

31、不平度對汽車的實(shí)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(yùn)動的影響取決于和的比值變化，稱為阻尼比汽車懸架系統(tǒng)阻尼比的數(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，

32、阻尼比兩種情況下的幅頻特性曲線。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）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(yīng)函數(shù) 將 代入上式，得：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

33、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(yīng)適當(dāng)配合，否則會增加行駛中撞擊限位的概率，使平順性變壞。頻率響應(yīng)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(dāng)時已不呈現(xiàn)峰值

34、。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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)。8.6影響平順性的因素8.6.1結(jié)構(gòu)參數(shù)對平順性的影響（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(dāng)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(dǎo)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(shí)際使用中，簧載質(zhì)量隨汽車的裝載情況而變，當(dāng)值一定時，將隨減小而增大。因此，理想的

35、懸架彈性特性應(yīng)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(jī)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(yīng)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

36、用獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)之一可在一定總質(zhì)量下減小非簧載質(zhì)量，改善平順性。8.6.2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(dāng)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。路面越惡劣，行駛速度越高，車體加速度均方根值越大。當(dāng)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(yīng)一定的路面必有某一引起車體共振的車速，行駛時應(yīng)遠(yuǎn)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(dǎo)致車體振動加劇、沖擊頻繁、平順性惡化。 結(jié) 論本次設(shè)計為紅旗盛世3.0高級轎

37、車懸架系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)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(yīng)力及平順性分析，運(yùn)動學(xué)分析后選取適當(dāng)尺寸。在基本形式的選取中選擇獨(dú)立式懸架，其特點(diǎn)為當(dāng)一邊車論發(fā)生跳動時，另一邊車輪不受干擾，這樣提高了汽車的平穩(wěn)性和舒適性。并且現(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨(dú)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(yùn)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(dāng)，使所設(shè)計的汽車懸架系統(tǒng)的性能得到改善。有一

38、定的實(shí)際應(yīng)用意義。參考文獻(xiàn)1 余志生.汽車?yán)碚?機(jī)械出版社,2001年6月2 劉惟信.汽車設(shè)計.清華大學(xué)出版社,2001年3陳家瑞主編汽車構(gòu)造，人民交通出版社，2000年4 崔心存主編.現(xiàn)代汽車新技術(shù). 北京:人民交通出版社,20015 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計師手冊. 北京:機(jī)械工程出版社,20026 細(xì)川武志編.魏朗譯.汽車構(gòu)造圖冊.北京:人民交通出版社,20047 陳家瑞.汽車構(gòu)造.北京：人民交通出版社，20028趙學(xué)敏.汽車底盤構(gòu)造與維修.北京：國防工業(yè)出版社，2003.19 許先鋒.隨機(jī)路面輸入的汽車平順性仿真分析.美國MDI2001年ADAMS中國用戶年會會議論文，2001.610 高

39、樹新.汽車行駛平順性評價方法述評.11 蔣立盛.汽車設(shè)計手冊 整車 底盤卷（4.4，4.5）.長春汽車研究所，1998.512 林寧.汽車設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社，1999.813 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計實(shí)用手冊 第二版.化學(xué)工業(yè)出版社，2003.1014 曾慶東.機(jī)動車減振器設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社，1999，11致 謝本畢業(yè)設(shè)計是在施邵寧老師的指導(dǎo)下完成的。在本次設(shè)計過程中，我遇到過很多問題，每次遇到問題的時候我就去找老師，每次導(dǎo)師都是給我耐心的解答，從涉及到的每一個知識點(diǎn)一直講到我明白為止，從來沒有厭煩過。施邵寧老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，在汽車方面的的知識和經(jīng)驗(yàn)非常豐厚，他對我的悉心教導(dǎo)和對工作的負(fù)責(zé)態(tài)度令我非常

40、感動。在本次設(shè)計中，老師非常關(guān)注我的設(shè)計工作，給我提出了很多寶貴的意見，也對我的設(shè)計給予了很大的支持，對我完成此次設(shè)計給予了非常大的幫助。因此，在此畢業(yè)設(shè)計即將完成之際，首先我要對我的導(dǎo)師表示衷心的感謝！對我們來講，雖然以前進(jìn)行過一些簡單的機(jī)械方面的課程設(shè)計，但都是零件的設(shè)計，而這次進(jìn)行的是汽車懸架設(shè)計，是一項艱難的任務(wù)，同時對我們也是一種考驗(yàn)。其次，在設(shè)計過程中我還得到許多其他老師與同學(xué)的幫助，在此我也要對他們表示深深的謝意。附錄1懸架系統(tǒng)當(dāng)人們想到汽車性能，通常先到的是是馬力，轉(zhuǎn)矩和0到60公里的加速度。但是如果駕駛者不能操縱汽車，這些由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的功率將毫無用處。這就是為什么汽車設(shè)計師在

41、剛掌握了四沖程內(nèi)燃機(jī)時就把精力轉(zhuǎn)移到了懸架系統(tǒng)。2005本田雙們轎車雙橫臂懸架2005本田雙們轎車雙橫臂懸架懸架的作用是最大限度的增加輪胎與地面間的摩擦力而使操縱穩(wěn)定和確保乘客舒適。這里我們將探討懸架如何工作，發(fā)展和未來的研究方向。 如果路面是純平的，沒有坎坷，懸架就不是必要的。但路面不很平坦，即使是剛鋪好的公路也不是很完美，而使得車輪受到干擾，這些不平將使車輪受力，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律，力都具有大小和方向。路面上的碰撞導(dǎo)致車輪相對路面垂直移動，車輪碰撞劇烈還是輕微決定他的大小。如果沒有這個內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所有的車輪的能量都以同樣的方向傳到車架。這樣會產(chǎn)生車輪與路面完全脫離，然后在向下的重力作用下車輪回

42、到路面，因此我們需要一個能夠吸收垂直加速度的系統(tǒng)使車架與車身在車輪與地面碰撞時無干擾的行駛。汽車懸架系統(tǒng)，用它的各個組成部分，提供了所有解決辦法。懸架是底盤的組成部分，底盤包括了位于車身下方的所有重要系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括： 車 架結(jié)構(gòu),承載組件,它支持了發(fā)動機(jī)和車身,由懸架支撐。懸架系統(tǒng)裝置，支撐重量，吸收和減少振動，幫助保持車輪接觸。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械裝置，使得駕駛者指導(dǎo)和指揮汽車。 輪胎和車輪部件，使得汽車可以通過與路面的附著力或摩擦力進(jìn)行移動。所以懸架在任何汽車上都很是重要的系統(tǒng)。通過上面的圖片看下懸架的三大組成：彈簧，減振器，和橫向穩(wěn)定桿。彈簧 當(dāng)今的彈簧系統(tǒng)基于四種基本設(shè)計： 螺旋彈簧最常見的彈簧種類，它實(shí)質(zhì)上是一與一根軸螺旋盤繞的重負(fù)荷扭力棒。螺旋彈簧的壓縮和伸展吸收了輪胎上下移動產(chǎn)生的能量。 鋼板彈簧這種彈簧由若干層金屬(以下簡稱"葉" )聯(lián)系在一起,作為一個單位。他最初是用在馬車上，直到1985年被用在大多數(shù)美國汽車上，直到今天大部分的卡車和重型汽車也在應(yīng)用。鋼板彈簧螺旋彈簧扭桿簧扭桿簧是利用金屬棒的扭曲特性而產(chǎn)生類似螺旋彈簧的性能。它的一端支撐在車架上，另一端支撐在前臂上，前臂就相當(dāng)于一個杠桿相對與扭桿垂直移動。當(dāng)車輪發(fā)生碰撞，垂直的移動傳遞到前臂，通過杠桿作用傳到扭桿。然后扭桿沿著軸