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1、. 摘要悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架和车轮弹性地连接起来。它的主要作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷，以保证汽车能平顺地行驶。本论文主要对普通轻型轿车的扭转梁式后悬架进行了设计，重点介绍了悬架的基本构成，悬架对汽车平顺性和操作稳定性的影响，并对减振器和弹性元件进行了计算和选型。为了阐述此悬架的设计过程，说明书从设计计算、仿真分析等方面对扭转梁后悬架进行设计。并熟练掌握三维设计软件CATIA的功能，能够从中获取相应的设计参数，诸如硬点位置信息。熟练掌握动力学分析软件ADAMS，通过以上获取的尺寸参数和特性参数建立该车悬架分析模型,并对轿车的
2、外倾角、前束角等进行仿真分析。关键词：扭转梁悬架 设计计算 仿真分析 AbstractSuspension is one of the important assembly on the modern car, it makes the frame and the wheel connected elastically. Its main functions are to transfer the force and moment between the frame and wheel and moderate impact load to the car body caused by une
3、ven road , which ensure the vehicle travel smoothly.The thesis is mainly to design the twist beam suspension of the ordinary and light car,introduce the basic content of suspension,and the influence of suspension on the vehicle ride comfort and the stability of operation.Meanwhile,it calculates and
4、selects the shock absorber and elastic element.In order to tell the process of suspension design,this specification design the twist beam suspension from the aspects of calculation and simulation.Master the functionality of CATIA ,three-dimensional design software, and the ability to derive the appr
5、opriate design parameters, such as the hard-point location information. Proficiency in dynamic analysis software ADAMS, obtained through the above parameters established dimensions and characteristics of the vehicle suspension model. And then simulate and analyse the camber angle, toe angle, and so
6、on.Key words: Twist beam suspension Design and calculation Simulation .目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 悬架的重要性11.2 悬架的功能11.3 悬架的设计要求21.4悬架系统研究与设计的领域2第2章 汽车悬架概述32.1悬架基本概念32.1.1悬架概念32.1.2悬架基本组成32.1.3传力构件及导向机构32.1.4横向稳定器42.2悬架设计要求4第3章 悬架对汽车主要性能的影响53.1悬架对汽车平顺性的影响53.1.1悬架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响63.1.2悬架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响
7、83.1.3非簧载质量对汽车行驶平顺性的影响93.1.4改善平顺性的主要措施93.2悬架与汽车操纵稳定性103.2.1 汽车的侧倾103.2.2侧倾时垂直载荷对稳态响应的影响123.3悬架特性143.4悬架弹性特性14第4章 悬架主要参数的确定154.1悬架静挠度154.2悬架的动挠度164.3悬架刚度计算174.4悬架主要分析参数174.4.1车轮外倾角174.4.2前束角174.4.3主销后倾角174.4.4 主销后倾拖距184.4.5 主销内倾角184.4.6侧倾中心高度184.4.7 侧倾外倾系数19第5章 悬架主要零件设计195.1螺旋弹簧的设计195.1.1螺旋弹簧的刚度195.1
8、.2 计算弹簧钢丝直径d195.1.3 弹簧校核205.2减振器的设计215.2.1 相对阻尼系数的确定225.2.2 减振器阻尼系数的确定225.2.3 减振器最大卸荷力的确定235.2.4 减振器工作缸直径D 的确定24第6章 多体动力学及ADAMS256.1 多体系统动力学综述256.1.1多刚体系统动力学256.1.2 柔性多体系统动力学266.2 多体动力学在汽车研究中的应用266.3 ADAMS软件及其在悬架运动学/弹性运动学分析中的应用276.4 课题研究的主要内容和意义29第7章 扭转梁悬架模型的仿真307.1 悬架的建模原理307.2 悬架子系统的建立317.3悬架总成的建立
9、337.4 车轮轮跳的悬架运动学仿真分析347.4.1设定参数357.4.2图线分析38第8章 结论44参考文献45附录46致谢51.第1章 绪论1.1 悬架的重要性现代汽车除了保证其基本性能，即行驶性、转向性和制动性等之外，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进行相应的改进。舒适性是汽车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。下图为扭转梁后悬架示意图1.2 悬架的功能悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等
10、，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。其主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；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；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。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，悬架应装有减振器，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。1.3 悬架的设计要求
11、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，要求前悬架固有频率略低于后悬架的固有频率，还要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、车轮运动与导向机构运动要协调，避免前轮摆振；汽车转向时，应使之稍有不足转向特性。悬架与汽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）保证汽车有良好的行驶平顺性。2）具有合适的衰减振动的能力。3）保证汽车具
12、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，转弯时车身侧倾角要合适。5）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。1.4悬架系统研究与设计的领域汽车悬架系统的研究与设计主要是为了提高汽车整车的操纵稳定性和行驶平顺性。汽车悬架系统的研究与设计的领域也相应地分为两大部分：一是对汽车平顺性产生主要影响的悬架特性；另一是对汽车操纵稳定产生主要影响的悬架特性。前一部分主要是对悬架的弹性元件和阻尼元件特性展开工作，主要是将路面、轮胎、非簧载质量、悬架、簧载质量作为一个整体
13、进行研究与设计，由于它主要研究的是在路面的反作用力的激励下，影响汽车平顺性的弹性元件以及阻尼元件的力学特性，因此可以称之为悬架系统动力学研究。后一部分主要是对悬架的导向机构进行工作，主要是研究在车轮与车身发生相对运动时，悬架导向机构如何引导和约束车轮的运动、车轮定位及影响转向运动的一些悬架参数的运动学特性。这一部分的研究称为悬架的运动学研究。考虑了弹性衬套等连接件对悬架性能的影响，则悬架运动学即为悬架弹性运动学。悬架弹性运动学是阐述由于轮胎和路面之间的力和力矩引起的车轮定位等主要悬架参数的变化特性。这样悬架系统的运动学研究就包括了悬架运动学和弹性运动学两个方面的内容。第2章 汽车悬架概述悬架是
14、汽车的车架与车桥或者车轮之间的一切传力、连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲衰减由不平路面传给车架或车身的冲击，以保证汽车能平顺行驶。2.1悬架基本概念2.1.1悬架概念 保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。 2.1.2悬架基本组成悬架主要由弹性元件、导向机构和减振器组成，有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。弹性元件受冲击后会产生持续的振动，使乘坐不适，因此，设有减振器将振动迅速衰减，使振幅迅速减小。导向机构用来确定车轮相对于车架或车身的运动，传递除垂直力以外
15、的各种力和力矩。为减少车轴对车架或车身的直接冲撞，一些汽车悬架上装有缓冲块，起限制移动行程。横向稳定杆的作用是减少转弯时车身的侧倾，并提高轮胎对地面的附着力。2.1.3传力构件及导向机构车轮相对于车架和车身跳动时，车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一定的要求，否则对汽车某些行驶性能（特别是操纵稳定性）有不利的影响。因此，悬架中某些传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，因而这些传力构件还起导向作用，故称导向机构。对前轮导向机构的要求（1）悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过+4.0mm，轮距变化大会引起轮胎早期磨损；（2）悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应产生纵向加速度；（3）汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角6-7度。并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。（4）制动时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后仰作用。（5）具有足够的
