车辆工程毕业设计（论文）-松花江微型悬架设计【全套图纸】

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1、 1第 1 章 绪论1.1 悬架设计的背景及研究意义悬 架 是 现 代 汽 车 上 的 重 要 总 成 之 一 ， 它 把 车 架 （ 或 车 身 ） 与 车 轮 弹 性 地 连接 起 来 。 悬 架 需 要 传 递 作 用 在 车 轮 和 车 身 之 间 的 一 切 力 和 力 矩 ， 缓 和 路 面 传 给车 身 的 冲 击 载 荷 ， 衰 减 由 此 引 起 的 承 载 系 统 的 振 动 ， 使 汽 车 获 得 高 速 的 行 驶 能力 和 理 想 的 运 动 特 性 。 悬 架 对 于 整 车 的 意 义 重 大 。现 代 车 除 了 保 证 其 基 本 性 能 ， 即 行 驶 性

2、、 转 向 性 和 制 动 性 之 外 ， 目 前 正 致力 于 提 高 安 全 性 与 舒 适 性 ， 向 高 附 加 价 值 、 高 性 能 和 高 质 量 的 方 向 发 展 。 对 此 ，尤 其 作 为 提 高 操 纵 稳 定 性 、 乘 坐 舒 适 性 的 轿 车 悬 架 必 须 加 以 改 进 。 舒 适 性 是 汽车 最 重 要 的 使 用 性 能 之 一 。与 生 产 实 际 结 合 较 紧 密 。 通 过 对 悬 架 系 统 中 重 要 零 部 件 的 设 计 、 计 算 和 校核 ； 各 定 位 参 数 涵 义 及 其 对 整 车 动 力 学 性 能 影 响 的 分 析 ，

3、 初 步 达 到 介 绍 悬 架 设计 全 过 程 目 的 ， 具 有 很 强 的 操 作 性 ， 能 够 为 标 致 轿 车 的 生 产 实 际 提 供 一 定 意 义上 的 指 导 。全 套 图 纸 ， 加1.2 悬架设计的主要内容、要求和研究方法1.2.1 主要内容本 文 的 研 究 对 象 是 松 花 江 微 型 车 的 前 悬 架 。 通 过 对 悬 架 弹 性 元 件 的 计 算 、分 析 ， 导 向 机 构 的 核 算 和 校 核 ， 可 以 验 证 悬 架 中 关 键 零 部 件 的 可 行 性 ， 掌 握 2悬 架 的 适 用 范 围 和 使 用 条 件 ， 改 善 整 车

4、的 行 驶 平 顺 性 和 操 纵 稳 定 性 。 在 此 基 础上 文 章 还 进 一 步 提 出 和 悬 架 性 能 有 着 密 切 关 系 的 转 向 横 拉 杆 断 开 点 位 置 的 分 析方 案 ， 并 对 结 果 进 行 了 剖 析 。具 体 内 容 包 括 ：（ 1） 对 悬 架 中 的 弹 性 元 件 、 减 震 器 、 横 向 稳 定 杆 等 重 要 部 件 进 行 了 设 计 计算 和 可 行 性 校 核 ；（ 2） 运 用 空 间 坐 标 变 换 理 论 和 空 间 刚 体 运 动 学 原 理 ， 通 过 对 悬 架 的 简 化 和抽 象 ， 将 实 物 模 型 转 成

5、 可 供 分 析 和 研 究 的 物 理 模 型 和 数 学 模 型 ；（ 3） 提 出 转 向 横 拉 杆 断 开 点 位 置 的 设 计 方 案 ， 通 过 前 后 干 涉 量 与 车 轮 跳动 量 关 系 曲 线 的 对 比 分 析 ， 提 出 断 开 点 位 置 方 案 。1.2.2 设计要求为 了 满 足 汽 车 具 有 良 好 的 行 驶 平 顺 性 ， 要 求 由 簧 上 质 量 与 弹 性 元 件 组 成 的振 动 系 统 的 固 有 频 率 应 在 合 适 的 频 段 ， 并 尽 可 能 低 。 前 、 后 悬 架 固 有 频 率 的 匹配 应 合 理 ， 对 乘 用 车 要

6、 求 前 悬 架 固 有 频 率 略 低 于 后 悬 架 的 固 有 频 率 ， 还 有 尽 量避 免 悬 架 撞 击 车 架 （ 或 车 身 ） 。 在 簧 上 质 量 变 化 的 情 况 下 ， 车 身 高 度 变 化 要 小 ，因 此 ， 应 采 用 非 线 性 弹 性 特 性 悬 架 。要 正 确 地 选 择 悬 架 方 案 和 参 数 ， 在 车 轮 上 、 下 跳 动 时 ， 使 主 销 定 位 角 变 化不 大 、 车 轮 运 动 与 导 向 运 动 要 协 调 ， 避 免 前 轮 摆 振 ， 汽 车 转 向 时 ， 应 使 之 稍 有不 足 的 转 向 特 性 。悬 架 与 汽

7、 车 的 多 种 使 用 性 能 有 关 ， 为 满 足 这 些 性 能 ， 对 悬 架 提 出 的 设 计 要求 有 ：1. 保 证 汽 车 具 有 良 好 的 行 驶 平 顺 性 ；2. 具 有 合 适 的 衰 减 震 动 的 能 力 ；3. 保 证 汽 车 具 有 良 好 的 操 纵 稳 定 性 ；4. 汽 车 制 动 或 加 速 时 ， 要 保 证 车 身 稳 定 ， 减 少 车 身 纵 倾 ， 转 弯 时 车 身 侧倾 要 合 适 ；5. 具 有 良 好 的 隔 声 能 力 ；6. 结 构 紧 凑 、 占 用 空 间 尺 寸 要 小 ；7. 可 靠 地 传 递 车 身 与 车 轮 之

8、 间 的 各 种 力 和 力 矩 ， 在 满 足 零 部 件 质 量 要 小的 同 时 ， 还 要 保 证 有 足 够 的 强 度 和 寿 命 。 31.2.3 研究方法在 设 计 时 首 先 考 虑 车 的 总 体 方 案 要 求 ， 接 着 根 据 悬 架 总 体 方 案 ， 进 行悬 架 系 统 各 零 部 件 的 设 计 计 算 ， 在 计 算 时 应 重 点 计 算 对 悬 架 整 体 性 能 影 响较 大 的 零 部 件 如 ： 螺 旋 弹 簧 、 横 向 稳 定 杆 、 减 振 器 等 。 最 后 ， 对 关 键 零 件进 行 强 度 校 核1.3 麦弗逊式悬架的特点麦 弗 逊

9、悬 架 一 般 用 于 轿 车 的 前 轮 。 与 其 它 悬 架 系 统 相 比 ， 麦 弗 逊 式 悬 架 系统 具 有 结 构 简 单 ， 紧 凑 ， 占 用 空 间 少 ， 性 能 优 越 等 特 点 。 麦 式 悬 架 还 具 有 较 为合 理 的 运 动 特 性 ， 能 够 保 证 整 车 性 能 要 求 。 虽 然 麦 弗 逊 悬 挂 在 行 车 舒 适 性 上 的表 现 令 人 满 意 ， 其 结 构 简 单 体 积 不 大 ， 可 有 效 扩 大 车 内 乘 坐 空 间 ， 但 也 由 于 其构 造 为 滑 柱 式 ， 对 左 右 方 向 的 冲 击 缺 乏 阻 挡 力 ，

10、抗 刹 车 点 头 等 性 能 较 差 。麦 弗 逊 悬 挂 通 常 由 两 个 基 本 部 分 组 成 ： 支 柱 式 减 震 器 和 A 字 型 托 臂 之 所以 叫 减 震 器 支 柱 是 因 为 它 除 了 减 震 还 有 支 撑 整 个 车 身 的 作 用 ， 他 的 结 构 很 紧 凑 ，把 减 震 器 和 减 震 弹 簧 集 成 在 一 起 ， 组 成 一 个 可 以 上 下 运 动 的 滑 柱 ； 下 托 臂 通 常是 A 字 型 的 设 计 ， 用 于 给 车 轮 提 供 部 分 横 向 支 撑 力 ， 以 及 承 受 全 部 的 前 后 方向 应 力 。 整 个 车 体 的

11、 重 量 和 汽 车 在 运 动 时 车 轮 承 受 的 所 有 冲 击 就 这 两 个 部 件 承担 。 所 以 麦 弗 逊 的 一 个 最 大 的 设 计 特 点 就 是 结 构 简 单 ， 结 构 简 单 能 带 来 两 个 直接 好 处 那 就 是 ： 悬 挂 重 量 轻 和 占 用 空 间 小 。 我 们 知 道 ， 汽 车 悬 挂 属 于 运 动 部 件 ，运 动 部 件 越 轻 ， 那 么 悬 挂 响 应 速 度 和 回 弹 速 度 就 会 越 快 ， 所 以 悬 挂 的 减 震 能 力也 就 越 强 ； 而 且 悬 挂 质 量 减 轻 也 意 味 着 弹 簧 下 质 量 减 轻

12、 ， 那 么 在 车 身 重 量 一 定的 情 况 下 ， 舒 适 性 也 越 好 。 占 用 空 间 小 带 来 的 直 接 好 处 就 是 设 计 师 能 在 发 动 机仓 布 置 下 更 大 的 发 动 机 ， 而 且 发 动 机 的 放 置 方 式 也 能 随 心 所 欲 。 在 中 型 车 上 能放 下 大 型 发 动 机 ， 在 小 型 车 上 也 能 放 下 中 型 发 动 机 ， 让 各 种 发 动 机 的 匹 配 更 灵活 。为 了 追 求 运 动 性 ， 把 其 重 心 布 置 在 前 轴 之 后 ， 因 此 发 动 机 要 占 用 大 量 的 引擎 仓 空 间 ， 那 么

13、 ， 选 用 一 款 结 构 简 单 ， 占 用 空 间 小 的 悬 挂 设 计 就 显 得 由 为 重 要 。麦 弗 逊 悬 挂 在 向 上 行 程 时 ， 也 就 是 在 发 生 转 向 侧 倾 时 ， 车 轮 外 倾 角 会 自 动 加 大 ，使 轮 胎 能 更 好 的 跟 路 面 结 合 ， 给 整 车 提 供 更 大 的 横 向 力 ， 提 高 了 转 向 操 控 极 限 。拥 有 出 色 的 操 控 和 响 应 性 再 加 上 紧 凑 的 结 构 ， 很 显 然 就 成 了 哈 飞 设 计 师 设 计前 悬 架 时 的 首 选 方 案 。 对 于 小 型 车 和 微 型 车 来 说

14、 ， 尽 可 能 的 在 狭 小 的 发 动 机仓 腾 出 空 间 布 置 发 动 机 就 更 加 重 要 了 ， 所 以 他 们 也 不 得 不 选 择 麦 弗 逊 悬 挂 ， 况且 ， 如 果 做 出 合 理 的 匹 配 ， 麦 弗 逊 无 论 是 操 控 和 舒 适 性 都 是 相 当 出 色 的 。 4图 1-1 麦弗逊悬架也 正 是 因 为 麦 弗 逊 结 构 过 于 简 单 ， 造 成 悬 挂 的 刚 度 有 限 。 由 于 麦 弗 逊 悬 挂只 能 下 托 臂 和 减 震 器 支 柱 来 承 受 强 大 的 车 轮 冲 击 力 ， 所 以 较 易 发 生 几 何 变 形 。这 种

15、 变 形 体 现 到 驾 驶 感 受 上 ， 就 是 驾 驶 者 会 明 显 的 感 觉 到 车 身 稳 定 性 较 差 。 无论 是 转 弯 侧 倾 ， 还 是 刹 车 点 头 现 象 ， 都 非 常 明 显 。 当 然 ， 设 计 师 们 也 想 了 不 少办 法 来 解 决 稳 定 性 问 题 。 我 们 经 常 听 说 的 横 向 稳 定 杆 ， 防 倾 杆 ， 平 衡 杆 等 等 都是 用 来 提 高 麦 福 逊 悬 挂 几 何 刚 度 和 横 向 稳 定 性 的 部 件 。横 向 稳 定 杆 是 一 根 拥 有 一 定 刚 度 的 扭 杆 弹 簧 ， 他 与 左 右 悬 挂 的 下

16、 托 臂 或 减震 器 滑 柱 相 连 。 当 左 右 悬 挂 都 处 于 颠 簸 路 面 时 ， 两 边 的 悬 挂 同 时 上 下 运 动 ， 稳定 杆 不 发 生 扭 转 ； 当 车 辆 在 转 弯 时 ， 由 于 外 侧 悬 挂 承 受 的 力 量 较 大 ， 车 身 发 生一 定 侧 倾 。 此 时 外 侧 悬 挂 收 缩 ， 内 侧 悬 挂 舒 张 ， 那 么 横 向 稳 定 杆 就 会 发 生 扭 转 ， 5产 生 一 定 的 弹 力 ， 阻 止 车 辆 侧 倾 。 从 而 提 高 了 车 辆 行 驶 稳 定 性 。 而 再 增 加 支 撑杆 部 件 ， 则 能 达 到 同 时 提 高 悬 挂 纵 向 刚 度 的 目 的 。但 是 ， 光 增 加 稳 定 杆 所 提 高 的 性 能 是 有 限 的 ， 使 用 各 种 稳 定 杆 设 计 能 从 一定 程 度 上 提 高 稳 定 性 和 悬 挂 几 何 刚 度 。 如 果 要 从 根 本 解 决 这 些 问 题 ， 就 必 须 改变 整 个 悬 挂 的 几 何 形 状 ， 那 么