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1、 XXXXX报告编号：AM81-DP-002悬架系统设计计算及运动学分析报告项目名称：K61001微型乘用车 项目代码： _AM-81_ _ 编制: 123 日期: 2010-10-07 校对: 456 日期: 2010-10-08 审核: 789 日期: 2010-10-09 批准: 321 日期: 2010-10-10 上海同济同捷科技股份有限公司2010年10月- 1 - 悬架系统设计计算报告 目 录一、悬架系统设计计算31.概述31.1任务来源31.2悬架系统基本介绍31.2.1前悬架的结构形式31.2.2后悬架的结构形式31.3计算目的42.竞品车基本参数43.竞品车悬架系统计算43
2、.1竞品车前悬架弹簧刚度计算43.2竞品车后悬架钢板弹簧刚度53.3竞品车前悬架刚度计算53.4竞品车后悬架刚度计算73.5竞品车前后悬架偏频计算73.6竞品车侧倾计算73.6.1竞品车前悬架的侧倾角刚度计算73.6.2竞品车后悬架的侧倾角刚度计算103.6.3竞品车整车的侧倾角刚度计算103.6.4竞品车的侧倾力矩及侧倾角计算103.6.5竞品车前、后悬架轮荷转移量计算133.7竞品车整车的纵倾角刚度及抗点头率、抗仰率计算154.设计车悬架系统计算204.1设计车前后悬架偏频和刚度匹配计算204.1.1设计车前悬架刚度计算204.1.2设计车后悬架刚度计算214.1.3设计车前后悬架偏频计算
3、214.2设计车悬架静挠度的计算224.3设计车侧倾计算234.3.1设计车前悬架的侧倾角刚度计算234.3.2设计车后悬架的侧倾角刚度计算254.3.3设计车整车的侧倾角刚度计算264.3.4设计车整车的侧倾力矩计算264.3.5设计车前、后轮荷转移量计算284.4设计车纵倾角刚度及抗点头率、抗仰率计算294.4.1设计车纵倾角刚度计算294.4.2设计车抗点头率、抗仰率计算304.5 整车姿态角计算324.6设计车减振器参数的确定335. 设计车与竞品车悬架系参数对比列表36二、悬架系统动运动学分析371概述372ADAMS模型的建立及分析内容373前悬架系统运动学仿真分析结果374前悬架
4、系统运动学仿真分析结论40悬架系统设计计算及运动学分析报告一、悬架系统设计计算1.概述1.1任务来源根据新车设计开发项目协议书K61001车型设计开发内容，悬架系统参考样车进行优化设计。1.2悬架系统基本介绍该款车型前悬架采用麦弗逊式独立悬架，后悬架采用纵置钢板弹簧，前端固定，后端摆动式。1.2.1前悬架的结构形式图1 前悬架结构形式1.2.2后悬架的结构形式图2 后悬架结构形式1.3计算目的本项目设计车型的总质量、质量分布、轴距等参数与竞品车基本相同，因此可通过比对竞品车悬架，确定设计车的设计目标，进而确定悬架零部件的性能参数，为零部件开发提供依据。2.竞品车基本参数表1 竞品车参数列表参数
5、竞品车质心高（mm）空载695满载750前轮距（mm）1386后轮距（mm）1408轴距（mm）2700空载质量（kg）1178满载质量（kg）1778前轴荷（kg）空载558满载707后轴荷（kg）空载620满载1071前悬架非簧载质量（kg）68.5后悬架非簧载质量（kg）132.53.竞品车悬架系统计算3.1竞品车前悬架弹簧刚度计算螺旋弹簧为近似圆柱螺旋弹簧，刚度计算公式为： （1） 螺旋弹簧刚度计算公式，参考汽车工程手册设计篇式中：G为弹性剪切模量（按60Si2Mn），G= 83000N/mm2；d为螺旋弹簧簧丝直径， 前螺旋弹簧簧丝直径d=12mm；为螺旋弹簧中径，D=106mm。n
6、 为弹簧有效圈数。弹簧端部切断处理，判断螺旋弹簧有效圈数为5.6圈，即n=5.6。螺旋弹簧刚度：=32.7（N/mm） （2）3.2竞品车后悬架钢板弹簧刚度根据配套厂提供的钢板弹簧和技术数据：主簧刚度：533（N/mm），在800N-2400N 范围内测量（夹紧状态下）复合刚度：786（N/mm），在5200N-7000N 范围内测量（夹紧状态下）负荷P（N）自由弧高（H）挠度（f）0104802268596453940286765076146903.3竞品车前悬架刚度计算竞品前悬架为麦弗逊独立悬架，简化后如图3所示。螺旋弹簧引起的前悬架单侧线刚度Ck计算如下：其中： Cs，螺旋弹簧等效到减振
7、器中心线在YOZ平面投影线的刚度；，弹簧中心线与减振器中心线在YOZ平面投影线的夹角，6.03；，车轮中心和瞬心连线与水平面夹角，8.88。，下摆臂与水平面夹角，11.4；a，车轮中心至瞬心距离，2139.1mm；b，减振器上安装点至瞬心距离，1974.6 mm；L，下摆臂长度，358.1mm。根据简图分析可得Cs=Cs/cos2 （3）设F是地面作用力在车轮中心沿瞬心和车轮中心连线的垂线方向的增量，并且设x为瞬心旋转虚位移，根据虚功原理： axF=( bx)2Cs 即 (ax)2 Ck*cos2=( bx)2Cs所以 Ck=Cs*b2/a2/cos2/cos2=28.9N/mm。Lba图3
8、前悬架简化示意图参考竞品车刚度实验数据，前悬架单侧刚度C=（695-556）9.8/（400.6-381.6）+（399.1-381.1）/2/2 =36.8N/mm摆臂衬套扭转刚度引起的单侧悬架线刚度为C2=C-Ck=36.8-28.94=7.86N/mm摆臂衬套扭转刚度K=（C2*Cos2）L2=7.86* Cos211.4358.1358.1=9.69105 Nmm/rad其中，为摆臂和水平线的夹角， L为摆臂球销中心到扭转中心线的距离。3.4竞品车后悬架刚度计算 由配套厂提供的板簧数据及竞品车实验数据可知：空载状态时，后悬架刚度为106（N/mm），满载状态时，后悬架刚度为156（N/
9、mm）。3.5竞品车前后悬架偏频计算 悬架系统将车身与车轮弹性地连接起来，由此弹性元件与它所支承的质量组成的振动系统决定了车身的振动频率，这是影响汽车行驶平顺性的重要性能指标之一。 （Hz） （4）前后悬簧载质量如下：前悬架空载簧载质量489.5kg；后悬架空载簧载质量487.5kg；前悬架满载簧载质量638.5kg；后悬架满载簧载质量938.5kg；代入样车空、满载前、后轴荷得：前悬空载偏频n1e =1.95Hz；后悬空载偏频n2e =2.35Hz；前悬满载偏频n1f = 1.71Hz；后悬满载偏频n2f =2.05Hz；悬架的偏频直接关系到静挠度，影响着整车的行驶平顺性。一般希望前后悬架的
10、偏频应当接近，并且两者之比约为0.850.95，这样有利于防止车身产生较大的纵向角振动。依次校核竞品车空载时前后悬架的偏频比为0.83，满载时前后悬架的偏频比为0.83；3.6竞品车侧倾计算3.6.1竞品车前悬架的侧倾角刚度计算计算侧倾时，单侧悬架线刚度由两部分共同作用，即螺旋弹簧及摆臂引起的线刚度与横向稳定杆引起的线刚度： （5）式中：，横向稳定杆引起的等效单侧线刚度，单位Nmm/rad；，螺旋弹簧及摆臂引起的单侧线刚度，单位Nmm/rad。横向稳定杆的角刚度可用虚功原理计算, 参数见下，具体参数值可见横向稳定杆简图：E：材料的弹性模量，取206000N/mm2；：稳定杆的截面惯性矩， ；d
11、：稳定杆的直径，d 18mm；L176.3L294.76L2X51.46L2Y56.32L361.38L3X94.5L3Y125L469.12L4X155.88L4Y125L5122.07L5X112.64L5Y231.43S5X56.63S5Y39.64L6182L6X325L6Y55S6X169.12S6Y701 图4 前横向稳定杆结构图对第一段：M=FX T=0 U1=L10M2/2EI dx+0 W=1/2F=U 推导得：1/k1=L13/3EI=0.000139484mm/N同理可推导：1/k2 =0.001303454 1/k3 =0.0020876191/k4 =0.002601
12、078 1/k5 =0.0045222431/k6 =0.005750441/k=1/k1+1/k2+1/k3+1/k4+1/k5+1/k6=0.016404318 得k=60.96N/mm由于连接处橡胶件的变形等，稳定杆的线刚度会减小约1530。 取其中间值22.5，根据上式计算得到稳定杆的单侧线刚度为=k（122.5）=47.24N/mm。前悬架为麦弗逊独立悬架，简化后如图3所示。稳定杆引起的前悬架单侧线刚度可计算如下：其中：，稳定杆引起的悬架单侧线刚度；，稳定杆等效到减振器中心线在YOZ平面投影线的刚度；，减振器中心线与其在YOZ平面投影线的夹角，3.36；，车轮中心和瞬心连线与水平面夹角，8.88。a，车轮中心至瞬心距离，2139.1mm；b，稳定杆拉杆上球销点在减振器上安装点和瞬心连线上投影点到瞬心的距离，1922.8 mm；根据简图分析可得=/cos2 （3）设F是地面作用力在车轮中心沿瞬心和车轮中心连线的垂线方向的增量，并且设x为瞬心旋转虚位移，根据虚功原理： axF=( bx)2 即 (ax)2 *cos2=( bx)2所以 =*b2/a2/cos2/cos2=43N/mm。Lba
