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1、本科生毕业设计（论文）某微型汽车悬架系统设计毕业论文目 录第1章 绪 论11.1 悬架简介11.2 设计要求：2第2章 前、后悬架结构的选择32.1独立悬架结构特点32.2独立悬架结构形式分析32.3辅助元件4第3章 技术参数确定与计算53.1主要技术参数53.2悬架性能参数确定53.3悬架静挠度63.4悬架动挠度63.5悬架弹性特性曲线6第4章 弹性元件的设计计算74.1前悬架弹簧74.2后悬架弹簧8第5章 悬架导向机构的设计105.1导向机构设计要求105.2麦弗逊独立悬架示意图105.3导向机构受力分析115.4横臂轴线布置方式135.5导向机构的布置参数13第6章 减振器设计146.1
2、减振器概述146.2减振器分类146.3减振器参数选取156.4减振器阻尼系数156.5最大卸荷力166.6筒式减振器主要尺寸16第7章 横向稳定杆设计187.1横向稳定杆参数确定18第8章 平顺性分析208.1平顺性概念208.2汽车的等效振动分析208.3车身加速度的幅频特性228.4相对动载的幅频特性238.5悬架动挠度的幅频特性248.6影响平顺性的因素26第9章 结 论27参考文献28致 谢29附 录30附 录II39II第1章 绪 论1.1 悬架简介汽车悬架是车架与车轴之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车架，缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减
3、由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。 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
4、相关。悬架与汽车的多种使用性能有关，为满足这些性能，悬架系统必须能满足这些性能的要求:首先，悬架系统要保证汽车有良好的行驶平顺性，对以载人为主要目的的轿车来讲，乘员在车中承受的振动加速度不能超过国标规定的界限值。其次，悬架要保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快。再次，要能保证汽车有良好的操纵稳定性，一方面悬架要保证车轮跳动时，车轮定位参数不发生很大的变化，另一方面要减小车轮的动载荷和车轮跳动量。还有就是要保证车身在制动、转弯、加速时稳定，减小车身的俯仰和侧倾。最后要保证悬架系统的可能性，有足够的刚度、强度和寿命。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。1.2 设计要求：（1）完成前悬架
5、系统设计；（2）完成后悬架系统设计；（3）对整车进行平顺性分析；（4）提出前后悬架匹配方面的改进方案。（5）有良好的隔音能力；（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。为了满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求簧上质量与弹性元件组成的振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，对于轿车，要求前悬架的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）。汽车在不平路面行驶时，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
6、车轮的振幅，悬架应装有减振器，并使之具有合理的阻尼。阻尼值取大，能使振动迅速衰减，但会把路面较大的冲击传递到车身，阻尼值取小，振动衰减慢，受冲击后振动持续时间长，使乘客感到不舒服。为充分发挥弹簧在压缩行程中作用，常把压缩行程的阻尼比设计得比伸张行程小。 利用减振器的阻尼作用，使汽车振动的振幅减小，直至振动停止。适当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。第2章 前、后悬架结构的选择2.1独立悬架结构特点独立悬架的结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以单独的通过弹性悬架与车架（车身）连接，
7、两侧车轮可以单独跳动，互不影响。轿车和载重量1t以下的货车前悬架广为采用独立悬架，轿车后悬架上也在逐渐采用独立悬架，越野车、矿用车和大客车的前悬架也有一些采用独立悬架。 独立悬架的优点是：簧下质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶平顺性；由于采用断开式车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，改善了汽车的行驶稳定性；左、右车轮独自运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力；独立悬架可提供多种方案供设计人员选用，以满足不同设计要求。独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。
8、这种悬架主要用于乘用车和部分质量不大的商用车上。2.2独立悬架结构形式分析根据导向机构不同的结构特点，独立悬架可分为：双横臂，单横臂，纵臂式，单斜臂，多杆式及滑柱（杆）连杆（摆臂）式等等。按目前采用较多的有以下三种形式：双横臂式，滑柱连杆式，斜置单臂式。按弹性元件采用不同分为：螺旋弹簧式，钢板弹簧式，扭杆弹簧式，气体弹簧式，中级轿车目前采用最多的是螺旋弹簧悬架。如图1所示为双横臂式独立悬架。双横臂式独立悬架按上下横臂是否等长，又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬架。等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时，能保持主销倾角不变，但轮距变化大(与单横臂式相类似)，造成轮胎磨损严重，现已很少用。对于不等
9、长双横臂式悬架，只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置、就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内保证汽车具有良好的行驶稳定性。麦弗逊独立悬架特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化，有利于汽车的操纵性和稳定性。麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，这点与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单，布置紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。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
10、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。整个车体的重量和汽车在运动时车轮承受的所有冲击就靠这两个部件承担。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。图22 麦弗逊独立悬架 2.3辅助元件2.3.1横向稳定器近代汽车的悬架一般都很软，在高速行驶中转向时，车身会产生很大的横向倾斜和横向角振动。为了减少这种横向倾斜，往往在悬架中添置横向稳定器来加大悬架的侧倾角刚度以改善汽车的行驶稳定性。当左右车轮有垂向的相对位移时，稳定杆受扭，发挥
11、作用。它除了可增加悬架的侧倾角刚度，从而减小汽车转向时车身的侧倾角外，也有助于使汽车获得所需要的不足转向。2.3.2导向机构导向机构的作用是传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，它由导向机构由控制摆臂式杆件组成。出于对中级轿车的考虑为了在原有独立悬架的基础上添加导向机构又不使结构复杂，决定采用单杆式导向机构。 第3章 技术参数确定与计算3.1主要技术参数整车的基本参数见表尺寸参数轴距（mm）2600轮距前轮（mm）1380后轮（mm）1360质量参数轴荷分配空载前轴（kg）660后轴（kg）630满载前轴（kg）780后轴（kg）885非簧载质量：前悬非簧载质量为
12、55kg 后悬非簧载质量为85kg簧载质量（满载）前簧载质量满载轴荷质量非簧载质量78055725kg后簧载质量满载轴荷质量非簧载质量88585800kg3.2悬架性能参数确定1）自振频率（固有频率）选取 对发动机排量在1.6L以下的乘用车，前悬架满载偏频要求在1.001.45Hz，后悬架则要求在1.171.58Hz。原则上，乘用车的发动机排量越大，悬架的偏频应越小，要求满载前悬架偏频在0.801.15Hz，后悬架则要求在1.702.17Hz。因此取：前悬架偏频 n=1.2Hz 后悬架偏频 n=1.25Hz2) 悬架刚度 前后悬架刚度分别为 3.3悬架静挠度：前悬架静挠度：后悬架静挠度： 符合
13、 式中：汽车静止时悬架上的载荷重力加速度前、后悬架的静挠度和应当接近，并使后悬架静挠度比前悬架的静挠度小些，这样有利于防止车身产生较大的纵向角振动。3.4悬架动挠度为了防止在不平路面上行驶时经常冲击缓冲块，悬架还必须具备足够的动挠度。前、后悬架的动挠度常按其相应的静挠度来选取，对于轿车取。因此取 3.5悬架弹性特性曲线 图 3-1悬架弹性特性曲线1-缓冲块复原点 2-复原行程缓冲块脱离支架3-主弹簧弹性特性曲线 4-复原行程5-压缩行程 6-缓冲块压缩期悬架特性曲线 7-缓冲块压缩时开始接触弹性支架 8-额定载荷第4章 弹性元件的设计计算4.1前悬架弹簧1）弹簧中径、钢丝直径、及结构形式定弹簧
14、中径 钢丝直径结构形式：端部并紧、不磨平、支撑圈为1圈所选用的材料为查机械设计手册得 则 2）弹簧圈数由前知 单侧螺旋弹簧所受轴向载荷为 其中m前悬架单侧簧载质量（）前悬架减振器安装角（）螺旋弹簧在下的变形为 螺旋弹簧的刚度由 得弹簧工作圈数取，又弹簧总圈数与有效圈数关系为 则弹簧总圈数 3）弹簧完全并紧时的高度弹簧总圈数与有效圈数以及弹簧完全并紧时的高度间的关系如下： 则 取弹簧总高度4）应力校核所选螺旋弹簧的剪应力为： 又 则 式中 曲度系数 弹簧指数 4.2后悬架弹簧1）弹簧中径、钢丝直径、及结构形式定弹簧中径 钢丝直径结构形式：端部并紧、不磨平、支撑圈为1圈所选用的材料为查机械设计手册得 则 2） 弹簧圈数由前知 单侧螺旋弹簧所受轴向载荷为 其中后悬架单侧簧载质量（）后悬架减振器安装角（）螺旋弹簧在下的变形为 螺旋弹簧的刚度由 得弹簧工作圈数取，又弹簧总圈数与有效圈数关系为 则弹簧总圈数 3）弹簧完全并紧时的高度弹簧总圈数与有
