汽車多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車懸架設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

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1、 ( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ ) 成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2015 年畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題 目： 汽車多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（懸架設(shè)計(jì)） 學(xué) 生： 葉成忠 專 業(yè)： 車輛工程 班 級： 51314 班 學(xué) 號(hào)： 123373 指導(dǎo)老師： 劉宇 目錄 摘要 ......

2、........................................................................................................................................................ - 3 - Abstract ..............................................................................................................................

3、.......................... - 4 - 前言 .............................................................................................................................................................. - 4 - 設(shè)計(jì)背景： ..................................................................................

4、......................................................... - 4 - 課題來源及要求： ............................................................................................................................... - 5 - 主要內(nèi)容： ................................................................................

5、........................................................... - 5 - 產(chǎn)品展示： ........................................................................................................................................... - 6 - 第一章 懸架分析選型 ................................................................

6、............................................................... - 7 - 1.1 懸架結(jié)構(gòu)方案選擇 ........................................................................................................................ - 8 - 1.1.1 設(shè)計(jì)對象車型參數(shù) ..................................................................

7、................................................. - 8 - 1.1.2 獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式的選擇....................................................................... - 8 - 1.1.3 懸架具體結(jié)構(gòu)形式的選擇 ............................................................................................... - 8 - 1.1.4

8、彈性原件選擇 ................................................................................................................... - 9 - 1.1.5 減振元件選擇 ................................................................................................................... - 9 - 1.2 傳力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu) ...........

9、......................................................................................................... - 9 - 1.3 橫向穩(wěn)定器 .................................................................................................................................. -10- 1.4 下擺臂類型選擇 ......................

10、................................................................................................... -10- 第二章 懸架主要參數(shù)確定 ....................................................................................................................... -10- 2.1 懸架撓度計(jì)算 ......................................

11、........................................................................................ -11- 2.1.1 懸架靜撓度 f c 的計(jì)算 .................................................................................................... -11- 2.1.2 懸架動(dòng)撓度 f d 計(jì)算 ................................................

12、....................................................... -12- 2.1.3 懸架剛度計(jì)算 ................................................................................................................. -12- 第三章 彈性元件設(shè)計(jì) ......................................................................................

13、........................................ -13- 3.1 螺旋彈簧的剛度 ......................................................................................................................... -13- 3.2 計(jì)算螺旋彈簧的直徑 .............................................................................................

14、.................... -14- 3.3 螺旋彈簧校核 ............................................................................................................................. -14- 3.3.1 螺旋彈簧剛度校核 .........................................................................................................

15、-14- 3.3.2 彈簧表面剪切應(yīng)力校核 ................................................................................................. -14- 第四章 減振器設(shè)計(jì) .................................................................................................................................. -15- 4.1

16、減振器結(jié)構(gòu)類型的選擇 ............................................................................................................. -15- 4.2 減振器參數(shù)的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... -16- 4.2.1 相對阻尼系數(shù)ψ ............

17、................................................................................................. -16- 4.2.2 減振器阻尼系數(shù) 的確定 ............................................................................................ -17- 4.2.3 減振器最大卸荷力 F0 的確定 ..............................................

18、......................................... -17- 4.2.4 減振器工作缸直徑 D 的確定 ......................................................................................... -18- 4.3 橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................

19、... -19- 4.3.1 橫向穩(wěn)定桿的作用 ......................................................................................................... -19- 4.3.2 橫向穩(wěn)定桿參數(shù)的選擇 ................................................................................................. -19- 第五章 麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)...........

20、.................................................................................... -20- 5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) .................................................................................................................. -20- 5.1.1 麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心 ...........................................

21、........................................... -20- 5.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析 ..................................................................................................................... -22- 5.3 下橫臂軸線布置方式的選擇 ..........................................................................................

22、........... -23- 5.4 下橫擺臂主要參數(shù) ..................................................................................................................... -24- 第六章 論文總結(jié) ..................................................................................................................................

23、 -25- 致謝 ............................................................................................................................................................ -26- 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................

24、................................. -26- 摘要 根據(jù)對汽車懸架的研究以及資料的查閱， 著重闡述了應(yīng)用于多功能轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車麥佛遜式獨(dú)立懸架的設(shè)計(jì)與計(jì)算，在保證電動(dòng)車能原地旋轉(zhuǎn)以及側(cè)向行駛對懸架的布置進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，包括汽車 懸架類型選擇，不同類型懸架的優(yōu)缺點(diǎn)，和各種類型懸架應(yīng)用狀況等。根據(jù)原有數(shù)據(jù)計(jì)算麥佛遜式懸架的靜撓度和動(dòng)撓度，懸架剛度等。包括彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，以及減振器的選型計(jì)算。通過對麥佛遜式懸架的設(shè)計(jì)，選取出相關(guān)的零件，并在說明書中畫出相關(guān)零件的零件圖。通過說明書畫出

25、麥佛遜式懸架的零件圖和裝配圖 關(guān)鍵詞： 麥佛遜，汽車懸架懸架，設(shè)計(jì)計(jì)算 Abstract According to the automobile suspension research and information access, emphatically elaborated the new suspension design and calculation of automobile suspended frame type choice of different types, and the ad

26、vantages and disadvantages of the suspension,and various types of suspensionapplication condition and so on. According to the original data calculation Michael Gibson type suspension of Buddha static deflection and dynamic deflection, the suspension stiffness, etc. Including elastic components desig

27、n calculation and checking, and the calculation of the selection of the shock absorber. Through the Buddha of wheat was type suspension design, selection of the related parts, and in the prospectusdraw the related parts drawing. Through a wheat that painting and calligraphy Buddha suspension parts o

28、f Hudson diagram and the assembly drawing Keywords: Michael Hudson Buddha, automobile suspension suspension, design calculation 前言 設(shè)計(jì)背景： 懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架 ( 或 車身 ) 之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起 的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車的行駛平順性。因此必須在車輪與車架或車身之間提 供彈性聯(lián)接，

29、依靠彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠 其變形來吸收能量， 達(dá)到緩沖的目的。 采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量 ( 即 簧載質(zhì)量 ) 、非懸掛質(zhì)量 ( 即非簧載質(zhì)量 ) 和彈簧 ( 彈性元件 ) 組成的振動(dòng)系統(tǒng)，承受來 自不平路面、空氣動(dòng)力及傳動(dòng)系、發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)。為了迅速衰減不必要的振動(dòng)，懸架 中還必須包括阻尼元件，即減振器。此外，懸架中確保車輪與車架或車身之間所有力 和力矩可靠傳遞并決定車輪相對于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導(dǎo)向機(jī) 構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定了車輪跳動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡和車輪定位參數(shù)的變化，以及汽

30、車前后側(cè) 傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上提高了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。 本設(shè)計(jì)主要根據(jù)所選車型的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算， 設(shè)計(jì)出一麥佛遜式懸架， 可保證設(shè) 計(jì)對象車型車輛進(jìn)行原地轉(zhuǎn)向及側(cè)向行駛時(shí)懸架不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，同時(shí)使具有懸架的 特性，并對汽車的操縱穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性、行駛舒適性、輪胎壽命等進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)算 設(shè)計(jì)。 課題來源及要求： 本課題來源于實(shí)際生活中， 設(shè)計(jì)出一款能滿足汽車原地轉(zhuǎn)向以及側(cè)向行駛的前后懸 架。在設(shè)計(jì)的過程中要求進(jìn)行相關(guān)的校核與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的仿真等。另外需要做出一份零 件圖及裝配工程圖。 本設(shè)計(jì)主要用對比

31、法，調(diào)查法，文獻(xiàn)資料法等進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)目前市面上存 在的懸架類型進(jìn)行選型改進(jìn)，結(jié)合對象車型的具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，從而實(shí)現(xiàn)課題 的設(shè)計(jì)目標(biāo)，利用原理分析及實(shí)驗(yàn)法，分析汽車原地轉(zhuǎn)向和側(cè)向行駛的原理以及條件， 結(jié)合相關(guān)計(jì)算，設(shè)計(jì)出懸架的下擺臂的具體尺寸參數(shù)。利用 CATIA 進(jìn)行相關(guān)的干涉分 析與有限元分析等。 主要內(nèi)容： 1）懸架分析選擇（獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式的選擇，懸架具體結(jié)構(gòu)形式的 選擇，彈性元件，減振元件，橫向穩(wěn)定器） ； 2）懸架主要參數(shù)的確定（懸架的空間幾何參數(shù)，懸架的彈性特性和工作行程，懸

32、 架的工作行程） 3）螺旋彈簧的設(shè)計(jì)（螺旋彈簧的剛度，直徑等，相關(guān)強(qiáng)度校核） 4）減振器參數(shù)的設(shè)計(jì)（相對阻尼系數(shù) ψ ，減振器阻尼系數(shù) 的確定，減振器最大 卸荷力 F0 的確定，減振器工作缸直徑 D的確定） 5）橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì) 6）關(guān)鍵零部件有限元分析 。 產(chǎn)品展示： 前懸架總成

33、 后懸架總成 總成 第一章 懸架分析選型 1.1 懸架結(jié)構(gòu)方案選擇 設(shè)計(jì)對象車型參數(shù) 懸架設(shè)計(jì)可以大致分為結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)

34、選擇和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，有時(shí)還要反復(fù)交叉進(jìn)行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而 一般要與總布置共同配合確定。本車設(shè)計(jì)車型為比亞迪 ET 電動(dòng)汽車，相關(guān)原始參數(shù)如下： 本設(shè)計(jì)對象車型為 比亞迪 ET 純電動(dòng)汽車 總裝備質(zhì)量 1470kg，輪胎： 20560R17；輪輞： 5 12 J 17 驅(qū)動(dòng)形式為 4 輪輪轂電機(jī) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，永磁同步電動(dòng)機(jī)額定功率400N.m2500rmin，通過 IGBT 逆變器和  4 2

35、5KW，最大轉(zhuǎn)速DPS電子控制器進(jìn)行控制。  5500rmin ，最大轉(zhuǎn)距 4 輪輪轂驅(qū)動(dòng)模式構(gòu) 成 4 4 全輪驅(qū)動(dòng)。 獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式的選擇 為適應(yīng)不同車型和不同類型車橋的需要，懸架有不同的結(jié)構(gòu)型式，主要有獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架。獨(dú)立懸架允許前輪有大的跳動(dòng)空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善，同時(shí)獨(dú)立懸架非簧載質(zhì)量小，可提高汽車車輪的附著性，且轎車對乘坐舒適性要求較高，故選擇獨(dú)立懸架。 懸架具體結(jié)構(gòu)形式的選擇 麥弗遜式獨(dú)立懸架是獨(dú)立懸架中的一種，是一

36、種減振器作滑動(dòng)支柱并與下控制臂鉸 接組成的一種懸架形式 , 與其它懸架系統(tǒng)相比 , 結(jié)構(gòu)簡單、性能好、布置緊湊 , 占用空間少。本次設(shè)計(jì)的車型為比亞迪— ET，采用麥佛遜式懸架。 彈性元件選擇 彈性元件是懸架的最主要部件，因?yàn)閼壹茏罡镜淖饔檬菧p緩地面不平度對車身造成的沖擊，即將短暫的大加速度沖擊化解為相對緩慢的小加速度沖擊。 彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧等常用類型。除了板彈簧自身有減振作用外，配備其它種類彈性元件的懸架必須配備減振元件，使已經(jīng)發(fā)生振動(dòng)的汽車盡快靜止。鋼板彈簧是汽車最早使用的彈性元件，由于存在

37、諸多設(shè)計(jì)不足之處，現(xiàn)逐步被其它種類彈性元件所取代，本次設(shè)計(jì)選擇螺旋彈簧。 減振元件選擇 減振元件主要起減振作用。為加速車架和車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順 性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。 汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器。液力減振器的作用原理是當(dāng)車架與車橋作往 復(fù)相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，而減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則減振器殼體內(nèi)的油液便 反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)，孔壁與油液間的摩擦及 液體分子內(nèi)摩擦便形成對振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，而被

38、 油液和減振器殼體所吸收，然后散到大氣中。本次設(shè)計(jì)采用選擇雙筒式液力減振器。 1.2 傳力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 車輪相對于車架和車身跳動(dòng)時(shí)，車輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)符合一定的要求，否則對汽車某些行駛性能（特別是操縱穩(wěn)定性）有不利的影響。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時(shí)還承擔(dān)著使車輪按一定軌跡相對于車架和車身跳動(dòng)的任務(wù)，因而這些傳力構(gòu)件還起導(dǎo)向作用，故稱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 對前輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求： （1）懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過 +4.0mm，輪距變化大會(huì)引起輪胎早期磨損； （2）懸架上載荷變化時(shí)，前

39、輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速 度； （3） 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在 0.4g 側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾 角≤ 6-7 度。并使車輪與車身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 （4） 制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時(shí)，有抗后仰作用。 （5） 具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命，可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。 1.3 橫向穩(wěn)定器 在多數(shù)的轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在 懸架中還設(shè)有輔助彈性元件——橫向穩(wěn)定器。 橫向穩(wěn)定器實(shí)際是一根近似 U

40、型的桿件，兩個(gè)端頭與車輪剛性連接，用來防止車身產(chǎn) 生過大側(cè)傾。其原理是當(dāng)一側(cè)車輪相對車身位移比另外一側(cè)位移大時(shí)，穩(wěn)定桿承受扭 矩，由其自身剛性限制這種傾斜，特別是前輪，可有效防止因一側(cè)車輪遇障礙物時(shí)， 限制該側(cè)車輪跳動(dòng)幅度。 1.4 下擺臂類型選擇 麥弗遜懸掛通常由兩個(gè)基本部分組成：支柱式減振器和 A（或 L 型）字型托臂，整 個(gè)車體的重量和汽車在運(yùn)動(dòng)時(shí)車輪承受的所有沖擊就靠這兩個(gè)部件承擔(dān)。下擺臂主要 受的三個(gè)力： 1. 剎車時(shí)的縱向力； 2. 轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)向力； 3. 顛簸時(shí)的垂直力。結(jié)合本次 設(shè)計(jì)的目的

41、，考慮到汽車需要原地旋轉(zhuǎn)，為了防止轉(zhuǎn)向車輪與下擺臂發(fā)生干涉，故選 取 L 型托臂。 第二章 懸架主要參數(shù)確定 2.1 懸架撓度計(jì)算 對于大多數(shù)汽車而言，其懸掛質(zhì)量分配系數(shù) ε =0.8 ～ 1.2 ，因而可以近似地認(rèn)為 ε =1，即前后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂直振動(dòng)是相互獨(dú)立的，并用偏頻 n1 ， n2 表 示各自的自由振動(dòng)頻率，偏頻越小，則汽車的平順性越好。一般對于鋼制彈簧的轎車， n1 約為 1～1.3Hz （60～ 80 次

42、 min）， n2 約為 1.17 ～1.5Hz （70～ 90 次 min），非常接 近人體步行時(shí)的自然頻率。 懸架靜撓度 fc 的計(jì)算 懸架靜撓度 f c 是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷 Fw 與此時(shí)懸架剛度 c 之比，即 fc Fw / c 。汽車懸架的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車平順性的主要參數(shù)之一。而 汽車部分車身固有率（偏頻）可用下式表示： 1 cs n 2 ms 式中 C s——汽車前懸架剛度， Nmm； m s ——汽車前懸架簧上質(zhì)量， kg； n——汽車

43、前懸架偏頻， Hz 而汽車懸架的靜撓度可用下式表示： f c ms g / cs 由這兩式可得出： 25 f c 2 n 設(shè)計(jì)時(shí)取前懸架的偏頻 n1 1.2Hz 根據(jù)公式 (2-3) 可以計(jì)算出前懸架的靜撓度為： 2 f c1 =25n =173.6mm  (2-1) (2-2) (2-3) 在選取前后懸架的靜撓度值 f c1 和 f c2 時(shí)，應(yīng)當(dāng)使其接近，并希望后懸架的靜

44、撓度 f c2 比 前懸架的靜撓度 f c1 小些，這樣有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)，推薦為： f c 2 (0.6 ~ 0.8) fc1 故后懸架靜撓度?。? fc 2 0.7 fc1 121.5mm 懸架動(dòng)撓度 f d 計(jì)算 懸架的動(dòng)撓度 f d 是指從滿載經(jīng)平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的 12 或 23）時(shí)，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足度， 以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰到緩沖塊。 對乘用車， fd 取 70～ 90mm；對客車

45、， f d 取 50～80mm；對貨車， fd 取 60～90mm。 本次設(shè)計(jì)取懸架動(dòng)撓度 f d 為 80mm。 為了得到良好的平順性，因當(dāng)采用較軟的懸架以降低偏頻，但軟的懸架在一定載 荷下其變形量也大，對于一般轎車而言，懸架總工作行程（靜擾度與動(dòng)擾度之和）應(yīng) 當(dāng)不小于 160mm。 對于前懸架： 因?yàn)椋?f c1 f d 173.6 80 253.6mm 160mm 故設(shè)計(jì)合理 對于后懸架： 因?yàn)椋?f c2 f d 121.5 80 201.5mm 160mm 故設(shè)計(jì)合理 懸架剛度計(jì)算 已知：已知

46、整車裝備質(zhì)量： m=1470kg，參考本次設(shè)計(jì)車型， 取簧上質(zhì)量為 1400kg；取簧下質(zhì)量為 70kg，則由表 2-1 軸荷分配圖知： 滿載前軸單輪軸荷取 55%：錯(cuò)誤！未找到引用源。 （滿載時(shí)車上 5 名成員， 60kg 名）。 表 2-1 軸荷分配表 前懸架剛度： C1 F FW 4675 f c1 f c1 22.69N / mm 206 后懸架剛度： C2

47、F FW 4675 fc2 f c2 32.42N / mm 144.2 第三章 彈性元件設(shè)計(jì) 3.1 螺旋彈簧的剛度 由于存在懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的關(guān)系，懸架剛度 C 與彈簧剛度 CS 是不相等的，其區(qū)別在 于懸架剛度 C 是指車輪處單位撓度所需的力；而彈簧剛度 CS 僅指彈簧本身單位撓度所 需的力。 但兩者可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（懸架剛度 =彈簧剛度杠桿比的平方）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，杠桿比的取值范圍為（ 0—1），本設(shè)計(jì)中取為 1，使彈簧剛度的校核值為最大值。 故： Cs C 29.5N / mm

48、 3.2 計(jì)算螺旋彈簧的直徑 根據(jù)公式 (3-1) 可以計(jì)算： CS Gd 4 d 4 8D m i Cs (3-1) 3 G 8Dm i 式中 i ——彈簧有效工作圈數(shù)，先取 8 G ——彈簧材料的剪切彈性模量，取 8.3 104 Mpa Dm ——彈簧中徑，取 110mm 可得 d 12.24mm 初確定螺旋彈簧直徑為 d 13mm ，彈簧外徑 D=123mm，彈簧有效工作圈數(shù) n=8

49、 3.3 螺旋彈簧校核 3.3.1 螺旋彈簧剛度校核 彈簧剛度的計(jì)算公式為： C S Gd 4 (3-2) 8 D m 3i 代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得彈簧剛度 CS 為： CS Gd 4 8.3 1010 134 3 i 1103 37.43N / mm 8Dm 8 8 所以彈簧選擇符合剛度要求。 彈簧表面剪切應(yīng)力校核 彈簧在壓縮時(shí)其工作方式

50、與扭桿類似， 都是靠材料的剪切變形吸收能量， 彈簧鋼絲 表面的剪應(yīng)力為： 8PD m K 8PCK d 3 d 2 (3-3) 式中 C ——彈簧指數(shù)（旋繞比） ， C Dm / d K ——曲度系數(shù)，為考慮簧圈曲率對強(qiáng)度影響的系數(shù)， K 4C 1 0.615 4C 4 C P ——彈簧軸向載荷 已知 Dm =110mm，d=13mm，可以算出彈簧指數(shù) C 和曲度系數(shù) K ： C Dm / d 110 /13 8.46 K4C 1 0.615 4 8.46 1 0.615

51、 1.17 4C 4 C 4 8.46 4 8.46 P=425 8.46 cos14 3488.7N 則彈簧表面剪切應(yīng)力為： 8PD m K 8PCK 8 3488.7 8.46 1.17 520.59Mpa d 3 d 2 3.14 13 10 3 2 [ τ]=0.63[ σ]=0.63 1000Mpa，因?yàn)?τ<[ τ] ，所以彈簧滿足要求。 綜上可以最終選定彈簧的參數(shù)為： 彈簧鋼絲直徑 d=13mm，彈簧外徑 D=123mm，彈簧有效工作圈數(shù) n=8。

52、 第四章 減振器設(shè)計(jì) 4.1 減振器結(jié)構(gòu)類型的選擇 減振器作為阻尼元件是懸架的重要組成元件之一，其作用是迅速衰減汽車振動(dòng)， 改善汽車行駛平順性，增強(qiáng)車輪與路面附著性能，減少汽車因慣性力引起的車身傾角 變化，提高汽車操縱性和穩(wěn)定性。另外減振器能夠降低車身部分動(dòng)載荷，延長汽車使 用壽命。 減振器大體上可以分為兩大類，即摩擦式減振器和液力減振器。目前汽車上使用 的減振器主要是筒式液力減振器，筒式減振器最常用的三種結(jié)構(gòu)型式包括 : 雙筒式、單 筒充氣式和雙筒充氣式，本次設(shè)計(jì)為雙筒充氣式減振器。 雙筒充氣式減振

53、器的優(yōu)點(diǎn)有 : ①在小振幅時(shí)閥的響應(yīng)也比較敏感 ; ②改善了壞路上的阻尼特性 ; ③提高了行駛平順性 ; ④氣壓損失時(shí)，仍可發(fā)揮減振功能 ; ⑤與單筒充氣式減振器相比，占用軸向尺寸小，由于沒有浮動(dòng)活塞，摩擦也較小。 圖  4-3 

54、 雙筒充氣式減振器用于麥克弗遜懸架時(shí)的結(jié)構(gòu)圖 1六方;2  蓋板 ;3  導(dǎo)向座 ;4  貯油缸筒 ;5  補(bǔ)償腔 ;6  活塞桿 ;7  彈簧托架 ;8  限位塊 ; 9 壓縮閥 ;10  密封環(huán) ;11  閥片 ;12  活塞緊固螺母  ;13  活塞桿小端  ;14  底閥 4.2 減振器

55、參數(shù)的設(shè)計(jì) 相對阻尼系數(shù)ψ 相對阻尼系數(shù) ψ 的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度 C 和不同簧上質(zhì) 量 ms 的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。 ψ值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又 能將較大的路面沖擊力傳到車身； ψ值小則反之，通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對 阻尼系數(shù) Y 取小些，伸張行程時(shí)的相對阻尼系數(shù) S 取得大些，兩者之間保持 Y = （ 0.25-0.50 ） S 的關(guān)系。 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取 Y 與 S 的平均值 ψ。相對無摩擦的彈性元件懸架， 取 ψ=0.25-0.35 ； 對有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，

56、 ψ 值取的小些，為避免懸架碰撞車架，取Y =0.5 S 取ψ =0.3 ，則有： S 0.5 S 0.3 ，計(jì)算得： S =0.4 ， Y =0.2 2 減振器阻尼系數(shù)  的確定 減振器阻尼系數(shù)  2 cms  。因懸架系統(tǒng)固有頻率  c ms  ，所以理論上 2 ms 。實(shí)際上，應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的阻尼系數(shù)。根據(jù)下圖的安 裝形式，則

57、阻尼系數(shù) 為： 2 2 ms b 2 cos 圖 4-4 減振器布置簡圖 根據(jù)公式 n 1 Cs ，可得出： c 2 n 2 ms ms 滿載時(shí)計(jì)算前懸剛度 CS 20.6N / mm 代入數(shù)據(jù)得： =6.3Hz，取 a / b 0.8 , 14 按滿載計(jì)算有：簧上質(zhì)量 m2 425kg，代入數(shù)據(jù)得減振器的阻尼系數(shù)為： 2 2 0.3 425 6.3 1 170

58、6.3488N s / m 0.9703 減振器最大卸荷力 F0 的確定 為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開卸 荷閥。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度 Vx ，按上圖安裝形式時(shí)有： Vx A a cos / b 式中， Vx 為卸荷速度，一般為 0.15~0.3ms ，A 為車身振幅，取 40mm ； 為懸架振動(dòng) 固有頻率。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得卸荷速度為： Vx 0.04 6.3 0.8 cos14 0

59、.245m / s 符合 Vx 在 0.15~0.3ms 之間范圍要求。 根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式： F0 c Vx 式中， c 是沖擊載荷系數(shù)，取 c=1.5 ；代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力 F0 為： F0 1.5 2666.17 0.245 979.8N 減振器工作缸直徑 D 的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力 F0 計(jì)算工作缸直徑 D 為： 4F0 (4-1) D 2 P 1 其中， P ——工作缸

60、最大壓力，在 3Mpa~4Mpa,取 P =3Mpa； ——連桿直徑與工作缸直徑比值， =0.4~0.5 ，取 =0.4 。 代入公式（ 4-1 ）計(jì)算得工作缸直徑 D 為： D 4 979 .8 22.26mm 3 106 1 0.42 3.14 減振器的工作缸直徑 D 有 20mm，30mm，40mm，45mm，50mm，65mm，等幾種。選取時(shí) 按照標(biāo)準(zhǔn)選用，按下表選擇。 表 4-1 工作缸直徑 基長 L 貯油直徑 Dc 吊環(huán)直徑 吊環(huán)直徑寬度 活塞行程 S D υ B

61、 30 110 44 （ 47） 29 24 230、240、250、 （ 120） 260、270、280 40 140 54 39 32 120、130、140、 （ 150） 150、270、280 50 170 70 （ 75） 47 40 120、130、140、 （ 180） 150、160、170、 180 65 210 210 62 50 120、130、140、 150、160、

62、170、 180、190 所以選擇工作缸直徑 D=30mm的減振器，對照上表選擇相關(guān)參數(shù)： 考慮到需要減少導(dǎo)向套上的橫向力以及整個(gè)懸架的布置空間要求，選取活塞行程 S=240mm，基長 L=110mm，則： Lmin L S 240 110 350mm（最小行程） Lmax Lmin S 350 240 590mm（最大行程） 取貯油缸直徑 DC =44mm，壁厚取 2mm。 4.3 橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì) 橫向穩(wěn)定桿的作用 橫向穩(wěn)定桿是一根擁有一定剛度的扭桿彈

63、簧，它和左右懸掛的下托臂或減震器滑柱相連。當(dāng)左右懸掛都處于顛簸路面時(shí)，兩邊的懸掛同時(shí)上下運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定桿不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)懸掛承受的力量較大，車身發(fā)生一定得側(cè)傾。此時(shí)外側(cè)懸掛收縮，內(nèi)側(cè)懸掛舒張，那么橫向穩(wěn)定桿就會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定的彈力，阻止車輛側(cè)傾。從而提高車輛行駛穩(wěn)定性。 橫向穩(wěn)定桿參數(shù)的選擇 橫向穩(wěn)定桿的主要參數(shù)由懸架的空間布置尺寸來定 ，具體尺寸如下：桿的直徑 d=20mm，桿長 L=1200mm，圓角半徑 R=26mm。

64、 圖 4-5 橫向穩(wěn)定桿 第五章 麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心 麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由如圖 5-1 所示方式得出。從懸架與車身的固定連 接點(diǎn) E 作活塞桿運(yùn)動(dòng)方向的垂直線并將下橫臂線延長。兩條線的交點(diǎn)即為極點(diǎn) P。將 P 點(diǎn)與車輪接地點(diǎn) N的連線交在汽車軸線上，交點(diǎn) W即為側(cè)傾中心。 圖 5-1 麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的確定 各數(shù)據(jù)為： 2,2， 30 ，

65、 r s mm ， c o 710mm ， ， 120 d=300mm B1 1550 2 2 麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的高度 hw 為  775mm hw B1 hp 2 k cos d tan rs （ 5-1 ） 式中 k c o 710 10143mm sin sin 2o 2o hp k sin d 10143sin 2o 300 601.2mm

66、代入公式（ 5-1 ）得 B1 h p 601.2 66mm hw 775 11468.5cos2o 300 tan30o 2 k cos d tanrs 120 前懸架的側(cè)傾中心高度受到允許的輪距變化限制，并且?guī)缀醪豢赡艹^ 150mm。 此外，在前輪前驅(qū)的汽車上，由于前橋軸荷大，且為驅(qū)動(dòng)橋，故因盡可能使前輪輪荷 變 化小。因此，在獨(dú)立懸架中，側(cè)傾中心高度為： 前懸 0～120mm，后懸 80～150mm。 此次設(shè)計(jì)的前懸側(cè)傾中心高度為 66mm，因而設(shè)計(jì)符合要求。 5.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析 圖 5-2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力圖 分析麥佛遜式獨(dú)立懸架受力簡圖（圖 5-2 ）：作用在導(dǎo)向套上的橫向力 F3 得： F3 F1ad