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1、（汽车设计）前言悬架是现代汽车的重要组成部分之一。虽然并非汽车在行进必不可少的装备，但如果没有悬架，将极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天，人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受，而非他们不太懂得的专业术语。因此，对汽车操纵稳定性平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的悬架系统也被不断改进，主动半主动悬架等具有反馈的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。无论定位高端市场，还是普通家庭的经济型轿车， 没有哪个厂家敢忽视悬架系统及其在整车中的作用。这一切，都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。悬架系统的优劣，乘员在车
2、上可以马上感受到。“木桶理论”，很多人都知道，整车就好比是个“大木桶”，悬架是它的一片木板。虽然，没有悬架的汽车还是可以跑动的，但是坐在上面是很不舒服的。坐过农用车货厢的人，对此应该是颇有些体会的，即便是较好的路况，在上面也是颠来颠去的。因为它的悬架很简单，对平顺性和操纵稳定性考虑的很少。只有当悬架这块木板得到足够重视，才能使整车性能得以提升。否则，只能是句空话。正因为悬架在现代汽车上的重要重要作用，应该重视汽车悬架的设计。只有认真，严谨的设计才能确保其与整车的完美匹配。而要做到这一点，就必须，查阅大量相关书籍，图册，行业和国家标准。这些是对我们这些将来要从事汽车设计，制造工作的工科出身的大学
3、毕业生的必须经历的一个必不可少的训练。没有经过严格的训练的洗礼，是不可能具备这种专业精神和素质的。目录前言1第一章 悬架的功用3第二章 悬架系统的组成4第三章 悬架的类型及特点53.1非独立悬架的分类及特点53.2独立悬架分类及特点7第四章 匹配车型的选择9第五章 悬架主要参数的确定105.1悬架静挠度105.2悬架的动挠度11第六章 弹性元件的计算136.1弹簧形式、材料的选择136.2确定弹簧直径及刚度13 6.3其他参数的计算146.4弹簧的校验14第七章 减振器的设计15第八章 独立悬架导向机构的设计188.1导向机构的布置参数18 8.2 麦弗逊式悬架导向机构设计19第九章 悬架系统
4、的辅助元件22第十章 展望未来的汽车悬架23小结24参考文献25第一章 悬架的功用悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架和车轴弹性地连接起来，是车架（或承载式车身）和车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。其主要任务是：1、传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；2、缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；3、保证车轮在路面不平和载荷变化时理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速的行使能力。悬架把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但轿车悬架是一个较难
5、达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。因此，必须找到一个平衡点，既能保证操纵稳定性的优良，又能具备较好的平顺性。第二章 悬架系统的组成现在汽车，特别是乘用车悬架，其形式和种类会因为不同的公司和设计单位的不同而不同。但是一般都是由弹性元件、减振器、导向机构、缓冲块和横向稳定器等部分组成。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，由于螺旋弹簧只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，故现代轿车多采用螺旋弹簧。但由于螺旋弹簧本身没有摩擦而没有减振作用，需要另外
6、安装减振器。汽车在不平路面上行驶时，由于悬架的弹性作用使汽车产生垂直振动。为了迅速衰减这种振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应安装减振器，并使之具有合理的阻尼。利用减振器的阻尼作用，使汽车振动的振幅连续减小，直至振动停止。导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。当用纵置钢板弹簧作为弹性元件时，它兼起导向装置的作用。缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有
7、不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时的车身的侧倾角和横向角振动。第三章 悬架的类型及特点汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。非独立悬架如图3-1所示，其结构特点是两侧的车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架（或车身）连接。当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆动，故称为非独立悬架。图3-1 非独立悬架独立悬架如图3-2所示，其结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以单独地通过弹性悬架与车架（或车身）连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响，故称为独立悬架。图3-2独立悬架3.1非独
8、立悬架的分类及特点1、钢板弹簧非独立悬架在这种悬架中，钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，兼作导向装置。这种悬架主要用在总质量大些的商用车前后悬架以及某些乘用车的后悬架上。优点：结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。缺点：由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差；簧下质量大；在不平路面上行驶时，左右车轮相互影响，并使车轴（桥）和车身倾斜；当两侧车轮不同步跳动时，车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振；前轮跳动时，悬架易与转向系统发生运动干涉；当汽车直线行驶在凹凸不平的路段上时，由于左右两侧车轮反向跳动或只有一侧车轮跳动时，不仅车轮外倾角
9、有变化，还会产生不利的轴转向特性；汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性；车轴（桥）上方要求有与弹簧行程相适应的空间。图3-3钢板2、螺旋弹簧非独立悬架 因为螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷，所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。3、空气弹簧非独立悬架 1. 压气机；2.7. 空气滤清器；3. 车身高度控制阀；4. 控制杆； 5. 空气弹簧；6. 储气罐；8. 贮气筒；9. 压力调节器；10. 油水分离器 图3-4 空气弹簧非独立悬架空气弹簧只承受垂直载荷，因而必加设减振器，其纵向力和横向力及其力矩由悬架中的纵向推力杆和横向推力杆来传递。3.2独立悬架分类及特点 现在，前悬架基本
10、上都采用独立悬架系统，最常见的与双横臂式和麦弗逊式悬架。图3-5 双横臂式独立前悬架图3-6麦弗逊式悬架1、双横臂式独立悬架工作原理：由上短下长两根横臂连接车轮与车身，通过选择比例合适的长度，可使车轮和主销的角度及轮距变化不大这种独立悬架被广泛应用在轿车前轮上。双横臂的臂有做成A字形或V字形，V形臂的上下2个V形摆臂以一定的距离，分别安装在车轮上，另一端安装在车架上。优点：结构比较复杂，但经久耐用，同时减振器的负荷小，寿命长。可以承载较大负荷，多用于轻型小型货车的前桥。缺点：因为有两个摆臂，所以占用的空间比较大。所以，乘用车的前悬架一般不用此种结构形式。2、麦弗逊式（滑柱连杆式）工作原理：这种
11、悬架目前在轿车中采用很多。这种悬架将减振器作为引导车轮跳动的滑柱，螺旋弹簧与其装于一体。麦弗逊独立悬架的特点：优点： 技术成熟，结构紧凑，响应速度快，占用空间少，便于装车及整车布局，多用于中低档乘用车的前桥。缺点： 由于结构过于简单，刚度小，稳定性较差，转弯侧倾明显，必须加装横向稳定器，加强刚度。独立悬架的总体特点优点：1. 发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使之结构紧凑。2. 允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。3. .非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。缺点： 1. 由于在转向时由于受离心力的作用内侧车轮要比外侧车轮受到的力大得多，极端情况下，
12、是危险区域。2. 某些特殊情况下(如转速过快、侧向风较大、路况较差等)，侧倾较大，乘员感到不适。第四章 匹配车型的选择普通乘用车所使用的仍旧是传统的机械式的悬架系统，发展趋势是，四轮全部采用独立悬架系统。目前，乘用车上应用的悬架系统，五花八门，全部采用非独立，全部独立，抑或是将二者结合，这主要源于汽车厂商的不同市场定位，市场策略。本次设计选定的匹配车型为奇瑞07款东方之子2.0 MT豪华型，其参数配置如下：基本资料车型名称奇瑞东方之子2.0MT豪华型生产厂商奇瑞股份有限公司所属东方之子上市时间2007车体结构三厢轿车级别中型车车身质量1440Kg轴距2700mm轮距1550/1520mm前、后
13、）全车长度4770mm车身宽度1815mm车身高度1445mm油箱容积60 L标准座位数5行李箱容积621 L标准引擎ACTECO-SQR484F/直列4缸双顶置凸轮轴标准变速器5档手动标准排量1971cc燃油系统电子燃油喷射式最大功率95/5500 KW/rpm最大扭矩82/4300-4500 Nm/rpm驱动方式前置前驱制动方式碟/碟转向助力助力转向式悬挂方式麦弗逊式独立悬架，圆柱螺旋弹簧，双向作用筒式减振器/复合多连杆式独立悬架，圆柱螺旋弹簧，双向作用筒式减振器（前/后）轮毂尺寸轮胎205/55 R16最小转弯半6.0m最小离地间隙190mm接近角图示如下： 图4-1 奇瑞07款东方之子
14、2.0 MT豪华型图示第五章 悬架主要参数的确定5.1悬架静挠度悬架静挠度 是指汽车满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度c之比，即。汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车平顺性的主要参数之一。因现代的汽车的质量分配系数近似等于1，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。因此，汽车前、后部分车身的固有频率 和 （亦称偏频）可用下式表示 ; （5-1）其中、为前、后悬架的刚度(N/cm) ;为前、后悬架的簧上质量。偏频越小则平顺性越好，乘用车要求满载前悬架偏频n约为0.801.15 ， 后悬架偏频n约为0.981.30Hz非常接近人体步行时的自然频率。为了减少汽车的角振动，一般汽车前后悬架偏频之比约为 。 发动机前置前驱的乘用车空载时前轴轴荷56%66%，后轴轴荷34%44% ，对于本次设计的车前轴轴荷设占60%，后轴设占40% 故
