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1、摘 要汽车工业技术的发展对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性的要求越来越高，汽车行驶平顺性又与悬架密切相关。因此，对悬架系统的设计具有一定的实际意义。本次设计主要研究轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计。前悬架采用目前较流行的麦弗逊式独立悬架系统，后悬架采用多连杆式独立悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减振器。根据给定的车型和悬架形式确定悬架的偏频，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度。并以此计算所选弹性元件的尺寸并且进行应力校核。通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸。最后进行了导向机构和横向稳定杆的设计。对该车悬架进行平顺性分析，在车轮和车身垂直方向上建立两自由度的平顺性分析模型，以
2、此分析悬架参数对汽车平顺性的影响。这种较完善的轿车悬架系统尽管在实验室内已有应用，但在实际的轿车生产中应用的还不够多，因而可以说这次的设计为轿车的悬架系统设计的更新换代作出了一点微薄的贡献，这种悬架系统具有广阔的应用前景。关键词：悬架系统，独立悬架；平顺性；ABSTRACTThe development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, saver condition of the increasingly demanding, Vehicle Ride performance also closely
3、related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance.In this thesis, the main contents consist of the design of hardware of the front and rear suspension systems. For the front suspension systems, Popular Macpherson front suspension has been chosen
4、. For the backward suspension systems, the oblique and vertical arms Independent suspension was chosen. For the craft of shock absorber, the two ways move tubular object were chosen. According to the models and suspension form of partial suspension frequency, work out the suspension stiffness, stati
5、c and dynamic deflection. And to calculate the size of the selected spring units to stress checking. By damp coefficient and Maximum load to identify the main dimensions of the shock absorber. Finally, complete the stabilizer anti-roll bar design. Moreover, take a ride performance analysis of suspen
6、sion of a car, and establish of two degrees of freedom model on the wheels and body of the car in the vertical direction, in order to analyze the impact of the suspension parameter to the ride performance. Although this kind of perfect suspension systems has been used in the laboratory. It has no mo
7、re application on assembly and manufacture line of the products. So it maybe said that thesis will make a small contribution for the automobile suspension systems and the craft of shock absorber, and will make them get to a new level. This system will have a wide application.Key words：Suspension sys
8、tem；Independent suspension；Ride performance；目 录 前 言1第1章 绪 论21.1 悬架系统概述21.1.1 悬架的功用21.1.2 悬架的构成和类型41.2 课题研究的目的及意义51.3 课题设计的主要内容5第2章 前、后悬架的结构选择62.1 独立悬架结构特点62.1.1 独立悬架的优点62.1.2 独立悬架的种类62.2 独立悬架结构形式分析92.3 前后悬架结构方案102.3.1 独立悬架与非独立悬架的选择102.3.2 前悬架种类的选择112.3.3 后悬架种类的选择112.4 辅助元件132.4.1 横向稳定器132.4.2 导向机构14
9、2.4.3 缓冲块14第3章 技术参数确定与计算153.1 自振频率153.2 悬架的刚度K163.2.1 前悬架刚度kf163.2.2 后悬架刚度kr163.3 悬架的静挠度fc及动挠度fd163.3.1 悬架的静挠度fc163.3.2 悬架的静挠度fd173.4 悬架的弹性特性曲线18第4章 弹性元件的设计计算194.1 弹性元件的种类194.1.1 钢板弹簧194.1.2 螺旋弹簧194.1.3 扭杆弹簧194.1.4 气体弹簧204.2 螺旋弹簧设计214.2.1 前悬架螺旋弹簧214.2.2 后悬架螺旋弹簧21第5章 悬架导向机构的设计235.1 导向机构的设计要求235.1.1 对
10、前轮导向机构的要求235.1.2 对后轮导向机构的要求235.2 麦弗逊式独立悬架的示意图235.3 导向机构的受力分析24第6章 减振器设计266.1 减振器的概述266.2 减振器的分类266.3 减振器主要性能参数276.3.1 相对阻尼系数276.3.2 减振器阻尼系数286.3.3 最大卸荷力296.4 筒式减振器的工作缸直径296.4.1 前悬架减振器的工作缸直径306.4.2 后悬架减振器的工作缸直径30第7章 横向稳定杆的设计317.1 横向稳定杆的作用317.2 横向稳定杆的设计计算31第8章 平顺性分析328.1 平顺性概念328.2 汽车的等效振动分析328.3 车身加速
11、度的幅频特性338.4 车身振动相应均方根值338.5 影响平顺性的因数348.5.1 结构参数对平顺性的影响348.5.2 使用因素对平顺性的影响35第9章 总结36参考文献37致 谢38附录一39外文资料及翻译40前 言这次毕业设计的题目是奇瑞A1悬架系统设计。该题目来源于科研课题。近几年，随着汽车工业的飞速发展，人们对汽车的舒适性能的不断提高，悬架系统设计是否合理直接关系到汽车的舒适性能，它必须能够起到车架与车桥之间的传递力连接装置的作用。车架、车身、发动机及传动系统利用前弹簧和后弹簧吊在车轮轴上。车架支撑发动机、动力传动系统及乘客和装载货物的质量，而车架由弹簧支撑，把车架和车桥弹性的连
12、接起来，以吸收或缓和汽车在不平的道路上行使时传给车架的冲击和振动，从而保证乘客的舒适，避免造成货物或汽车其他零件的损伤，因此悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。悬架系统包括弹性元件、导向装置、减振器、横向稳定器等组成。本次悬架设计中，对悬架系统和减振器的结构形式、悬架系统的平顺性，进行了设计计算和编程分析，与现在行使的一般的轿车相比，这次课题所设计的悬架系统前悬架为麦弗逊式悬架，后悬架为多连杆式独立悬架结构。它比一般的轿车悬架有着许多优点。在设计手段上采用二维CAXA电子图板来绘制装配图及零件
13、图。第1章 绪 论1.1 悬架系统概述1.1.1 悬架的功用悬架系统是汽车的一个重要组成部分，它把车架或车身与车轴或车轮弹性连接起来，其功用是：(1)缓和由路面不平引起的冲击，并衰减由冲击引起的振动。使汽车具有良好的平顺性。 (2)在车轮与车身(车架)之间传递各种力和力矩。 (3)使车轮按最佳轨迹相对于车身运动，保证汽车有良好的操纵稳定性，并且有利于减轻轮胎的磨损。有适当的抗侧倾能力，具有良好的抗“点头” 、抗“仰 头”能力。悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。为此必须在
14、车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。采用弹性联接后，汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(即非簧载质量)和弹簧（弹性元件)组成的振动系统，承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。此外悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上影响了整车的操纵
15、稳定性和抗纵倾能力。在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。尽管一百多年来汽车悬架从结构型式到作用原理一直在不断地演进，但从结构功能而言，它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。在有些情况下，某一零部件兼起两种或三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用，麦克弗逊悬梁(McPherson s盯叭suspension，或称滑枝摆臂式独立悬中的减振器枝兼起减振器及部分导向机构的作用，有些主动悬架中的作动器则具有弹性元件、减振器和部分导向机构的功能。悬架是汽车几大系统当中主要总成之一，悬架的设计是否合理直接关系到汽车的使用性能的好坏，并且汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统。
16、 振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性，并进一步影响到汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性。该振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多零部件的动载，并进而影响到这些零件的使用寿命。此外，悬架对整车操纵稳定性、抗纵倾能力也起着决定性的作用。因而在设计悬架时必须考虑以下几个方面的要求：(1)通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，即具有较低的振动频率、较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩或伸张行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力；(2)合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递，保证车轮跳动时车轮定
17、位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求； (3)导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调，避免发生运动十涉，否则可能引发转向轮摆振；(4)侧摆中心及纵倾中心位置恰当，汽车转向时具有抗侧倾能力，汽车制动和加速时能保持车身的稳定，避免发生汽车在制动和加速时的车身纵倾(即所谓“点头”和“后仰”)；(5)悬架构件的质量要令尤其是其非悬挂部分的质量要尽量小；(6)便于布置，在轿车设计中特别要考虑给发动机及行李箱留出足够的空间；(7)所有零部件应具有足够的强度和使用寿命；(8)制造成本低；(9)便于维修、保养。为了满足汽车具有良好的行使平顺性，要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的
18、固有频率应适应于合适的频段，并尽可能的低。前后悬架的固有频率的匹配应合理，对轿车，要求前悬架的固有频率略低于后悬架的固有频率，还要求尽量避免悬架撞击悬架。在簧上质量变化的情况下，车身的高度变化要小，因此，要用非线性弹性特性的悬架。汽车在不平的路面上行使时，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，使汽车的振动幅度连续减小，直至振动停止。要正确的选择悬架的方案参数，在车轮上下跳动时，使主销的定位参数变化车架、车轮运动与到导向机构运动要协调，避免前轮摆振；汽车转向时，应使之具有不
19、足转向特性。独立悬架导向杆系数铰接处多用橡胶的衬套，能隔绝车轮来自不平路面上的冲击向车身的传递。1.1.2 悬架的构成和类型(1) 构成 1)弹性元件 具有传递垂直力和缓和冲击的作用。常见的弹性元件有：钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧。 2)阻尼元件 具有衰减振动的作用。常见的阻尼元件有：筒式液力减振器、摇臂式液力减振器、充气式减震器、阻尼可调式减振器等. 3)导向装置 其作用是传递除垂直力外的其它力和全部力矩、保证车轮按最佳轨迹相对于车身运动。常见的导向装置有：斜置单臂式、单横臂式、双横臂式、双纵臂式、烛式、麦弗逊式等。 图1-1 悬架系统结构简图(2)类型 1)非
20、独立悬架其特点是左右车轮由一整体式车桥相联接，如图1-2所示。 图1-2 非独立悬架简图 2)独立悬架其特点是俩侧车轮各自通过悬架与车身相联接，左右车轮的运动相互独立。 如图1-3所示。 图1-3 独立悬架简图1.2 课题研究的目的及意义 悬架是汽车几大系统中主要总成之一，悬架的主要作用是把车身与车轮弹性的连接在一起，传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，缓和由于路面不平等原因对车身造成的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证车辆的正常行使，悬架结构是否合理直接影响到车辆行驶平顺性、操纵稳定性、乘坐舒适性和运行安全性，因此悬架设计关系到汽车使用性能的优劣，具有重要理论和实际意义。1.3
21、课题设计的主要内容前、后悬架结构的选择（前悬架选择麦弗逊式是独立悬架、后悬架选择多连杆式独立悬架）；技术参数的确定与计算（自振频率的确定、悬架刚度的计算、悬架静、动挠度的就计算）；弹性元件的设计计算（弹性元件种类的选择、螺旋弹簧的计算）；导向机构的设计；减振器的设计计算（减振器的种类选择、减振器阻尼系数的计算、减振器最大卸荷力及工作缸直径的计算）；横向稳定杆的计算；建立两自由度模型，分析该车的平顺性。第2章 前、后悬架的结构选择2.1 独立悬架结构特点2.1.1 独立悬架的优点与非独立悬架相比，独立恳架具有如下优点：(1) 非悬挂质量小，悬架所受到并传结车身的冲击载荷小，有利于提高汽车的行驶平
22、顺性及轮胎的接地性能；(2) 左右车轮的跳动没有直接的相互影响，可减少车身的倾斜和振动；(3) 占用空间小，便于发动机布置，可以降低发动机的安装位置，从而降低汽车质心位置，有利于提高汽车的行驶稳定性；(4) 易于实现驱动轮转向。2.1.2 独立悬架的种类1双横臂式独立悬架 双横臂式独立悬架按其上、下横臂的长短又可分为等长双横臂式和不等长双横管式两种。等长双横臂式悬架在其车轮作上、下跳动时，可保持主销倾角 不变，但轮距却有较大的变化，会使轮胎磨损严重，故已很少采用，多为不等长双横臂式悬架所取代。后一种型式的悬架在其车轮上、下跳动时，只要适当地选择上、下横臂的长度并合理布置，即可使轮距及车轮定位参
23、数的变化量限定在允许范围内c这种不大的轮距改变，不应引起车轮沿路面的侧滑，而为轮胎的弹性变形所补偿。因此，不等长双横臂式独立悬架能保证汽车有良好的行驶稳定性，已为中、高级轿车的前悬架所广泛采用。 2.烛式独立悬架 车轮的转向节沿着刚性地固定在车架上的主销上下移动的烛式独立悬架。这种悬架对于转向轮来说，当悬架变形时，主销的定位角不会发生变化，仅轮距、轴距稍有改变。因此有利于汽车的转向操纵和行驶稳定性。但是，侧向力全部由套在主销上的长套筒和主销承受，则套筒与主销之间的摩擦主力大，磨损严重。因此，这种结构形式很少采用。 3.麦弗逊式独立悬架 麦弗逊式悬架以福特汽车公司的工程师Earle S.McPh
24、erson的名字命名。典型的结构如图2-1所示。该结构可看作是烛式悬架的改进型，由于增加了横摆臂改善了滑动立柱的受力情况。筒式减振器为滑动立柱，横摆臂的内端通过铰链与车身相连，其外端通过球铰链与转向节相连。减振器的上端通过带轴承的隔振块总成与车身相连，减振器的下端与转向节相连。车轮所受的侧向力通过转向节大部分由横摆臂承受，其余部分由减振器活塞和活塞杆承受。因此，这种结构形式较烛式悬架在一定程度上减少了滑动摩擦和磨损。 4.滑柱摆臂式独立悬架 滑柱摆臂式玄机用于前轮驱动的轿车上，它是一种与麦克麦弗逊悬架类似的结构，只是其螺旋弹簧与减振器是分开并布置于车架纵梁下方，节省了悬架对横向空间的占用，有利
25、于布置宽敞的行李箱。 5.纵臂式独立悬架与斜臂式独立悬架 纵臂式独立悬架由平行于汽车行驶方向的纵臂承担导向和传力作用，常用作前轮驱动轿车的后悬架。由于纵臂要承受所有的作用力和力矩，在结构上必须保证具有足够的强度和刚度。 纵臂式独立窜加具有如下优点：1）结构简单，铰点及橡胶支承较双横臂和麦克弗逊悬架都大为较少；2）占用垂向及横向空间小，便于不知宽敞的行李箱，油箱与备胎还可置于两侧纵臂之间；3）纵臂的转动点同时也构成了悬架的纵倾中心；4）纵臂的转动轴线也地面平行时，轮距以及撤论的前束和外倾角不随车轮的跳动而变化。 其缺点是：1）侧倾中心位于地面，增加了汽车转向时惯性力的作用力臂，使在同等侧倾角刚度
26、下车身侧倾角增大；2）汽车转向时，在侧向力的作用下，有增加“过多转向”的趋势。 纵臂式悬架可以采用螺旋弹簧或扭杆弹簧和作为弹性元件。当纵臂式悬架用作后驱动桥悬架是，则变形为单斜臂式后独立悬架。倾斜布置的纵臂形式合适的侧倾中心及纵倾中心。 6.单横臂式独立悬架 其结构简单，侧倾中心较高，有较强的抗侧倾能力，但当车轮跳动是会使主销内倾角和车轮外倾角变化大，故不宜用作前悬架。7.多连杆式独立悬架 多连杆悬挂系统，又分为5连杆后悬挂和4连杆前悬挂系统。5连杆悬挂的优点是构造简单、重量轻，减少悬挂系统占用的空间。在车辆转弯或制动时，5连杆后悬挂结构可使后轮形成正前束，提高了车辆的控制性能，减少转向不足的
27、情况。同时紧凑的结构增加了后排座椅和行李厢空间。由于这种悬挂优点显著，易于调整，因而受到广泛的欢迎。2.2 独立悬架结构形式分析 对于不同结构形式的独立悬架，不仅结构特点不同，而且许多基本特性也有较大区别。评价时常从几个方面进行：(1) 侧倾中心高度 汽车在侧向力作用下，车身在通过左、右车轮中心的横向垂直平面内发生侧倾时，相对于地面的瞬时转动中心，称为侧倾中心。侧倾中心到地面的距离，称为侧倾中心高度。侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，可使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车身的侧倾角也会减小。但侧倾中心过高，会使车身倾斜时轮距变化大，加快轮胎的磨损。(2) 车轮地位参数的变化 车轮相对车身上、下跳
28、动时，主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角及车轮前束等定位参数会发生变化。若主销后倾角变化大，容易使转向轮产生摆振；若车轮外倾角变化大时，会影响汽车的直线行驶稳定性，同时也会影响轮距的变化和轮胎的磨损速度。(3) 悬架侧倾角刚度 当汽车作稳态圆周行驶时，在侧向力作用下，车厢绕侧倾轴线转动，并将此转动角称为车厢侧倾角。车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度大小有关，并影响汽车的操纵稳定性和平顺性。(4) 横向刚度 悬架的横向刚度影响操纵稳定性。若用于转向轴上的悬架横向刚度小，则容易造成转向轮发生摆振现象。2.3 前后悬架结构方案2.3.1 独立悬架与非独立悬架的选择 目前汽车的前、后悬架采用的方
29、案有：前轮和后轮均采用非独立悬架；前轮用独立悬架，后轮用非独立悬架；前轮和后轮均采用独立悬架等几种。 悬架系统包括非独立悬架系统和独立悬架系统两大类。非独立悬架的车轮装在一根整体车轴的两端，当一边车轮跳动时，影响另一侧车轮也作相应的跳动，使整个车身振动或倾斜，汽车的平稳性和舒适性较差，但由于构造较简单，承载力大，目前仍有部分轿车的后悬架采用这种型式。其不足之处在于： 1)由于车桥与车轮一起跳动，因而需要较大的空间，影响发动机或行李箱的布置。用于轿车或载货汽车的前悬架时，一般需要拾高发动机或是将车桥(轴)做成中间下凹的形状以利发动机布置，这将增加制造成本；用于轿车后悬架时，会导致行李箱容积减小，
30、备胎的布置也不方便； 2)用于驱动桥时，会使得非悬挂质量较大，不利于汽车的行驶乎顺性及轮胎的接地性能；3)当两侧车轮跳动高度不一致时(例如左右车轮驶过的凸起高度不同)，整根车桥会倾斜，使左右车轮直接相互影响； 4)在不平路面直线行驶时，由于左右车轮跳动不一致而导致的轴转向会降低直线行驶的稳定性；5) 用于驱动桥时，驱动桥的输入转矩会引起左右车轮负荷转移。独立悬架的车轴分成两段，每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架(或车身)下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受波及，汽车的平稳性和舒适性好。但这种悬架构造较复杂，承载力小。现代轿车前后悬架大都采用了独立悬架，并已成为一种发展趋势。与非独立悬架相
31、比，独立悬架具有如下优点：（1） 非悬挂质量小，悬架所受到并传给车身的冲击载荷小，有利于提高汽车的行驶平顺性具轮胎的接地性能；（2） 左右车轮的跳动没有直接的相互影响，可减少车身的倾斜和振动；（3） 占用横向空间小，便于发动机布置，可以降低发动机的安装位置，从而降低汽车质心位置，有利于提高汽车的行驶稳定性；（4） 易于实现驱动轮转向。所以在这次毕业设计中前后悬架都采用独立悬架。2.3.2 前悬架种类的选择独立悬架的结构可分有双横臂式、烛式、麦弗逊式、滑柱摆臂式、纵臂式、连杆式等多种。麦弗逊式独立悬架与双横臂独立悬架相比，麦克弗逊悬架的突出特点在于可将导向机构及减振装置集合到一起，将多个零件集成
32、在一个单元里。这样一来，相对双横臂独立悬架而言，它不仅简化了结构，减少了质量，还节省了空间，降低了制造成本，并且几乎不占用横向空间，有利于本身前部地板的构造和发动机布置，这一点在用于紧凑型轿车的前悬架时，具有无可比拟的优势。麦克弗逊式独立悬架的另外一些优点包括：(1)铰接点的数目较少；(2)上下铰点之间距离较小，这对减少铰点处的受力有利；(3)弹簧行程较大。另外，当车轮跳动时，其轮距、前束及车轮外倾角等均改变不大，减轻了轮胎的磨损，也使汽车具有良好的行驶稳定性。麦弗逊式独立悬架的缺点是：由于自由度减少，悬架运动特性的可设计性不如上横臂悬架；(1)振动通过上支承点传递给汽车又不，需采取相应措施隔
33、离振动、噪声；(2)减振器的活塞杆与导向套之间存在摩擦力，使得悬架的动刚度增加，弹性特性变差，小位移时这一影响更加显著；(3)对轮胎不平衡较敏感；(4)减振器紧贴车轮布置，其空间很小，有些情况下不便于采用宽胎或加装防滑链。 如前所述，麦弗逊式独立悬架最佳的应用场合是前置前驱动微型和普通级轿车的前悬架，近年来出厂的前置前驱动轿车大多数采用这种布置方式。 所以在这次毕业设计中前悬架采用麦弗逊式独立悬架。2.3.3 后悬架种类的选择前些年，结构复杂、成本高昂、舒适性较好的多连杆式独立悬架还只服务于豪华轿车，或少部分定位较高端的中高级别轿车。一时间，综合指标过硬、兼顾了操控和行驶舒适在内多种特性的多连
34、杆式独立悬架似乎被归入了奢侈品类，让预算有限只能购买低端车型的“穷人们”望其兴叹。还好，近几年来随着汽车制造技术的不断提升，零部件单位生产成本逐步降低，理智的汽车厂商们开始设法让处于金字塔中低部的低端轿车也装备这种结构复杂、性能优异的悬架，以此来提高车辆在行驶过程中的综合表现，并在同级别车型中形成鹤立鸡群的效应。所谓多连杆悬挂，顾名思义就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬挂机构。而连杆数量在3根以上才称为多连杆，目前主流的连杆数量为4或5连杆，因此其结构要比双摇臂和麦弗逊复杂很多。我们知道，双摇臂悬挂是通过上下两个A字型控制臂对车轮进行定位。由于A字型控制臂仅能做上下方向的浮动，通过对
35、控制臂长度的设计配置可以达到动态控制车轮外倾角的目的，提高汽车转弯时的操控性能。但对于转向轮和随动轮来说，仅仅靠控制外倾角来适应弯道所提高的性能显然是有限的。在四轮定位参数中除了外倾角，还有前束角也是影响弯道操控的重要参数，那么怎么样才能像控制外倾角一样动态控制前束角呢？这一点双摇臂可以做到，但提高的性能非常有限。虽然双摇臂悬挂在设计上拥有很大的设计自由度，如果要用双摇臂来控制前束，通常的做法就是在A字型控制臂与车身相连的前端连接处装入较柔软的橡胶衬套。 当车辆转弯时由于前后衬套的刚度不同，车轮会向弯道方向改变一定的前束角度，如果这种设计用于后轮，后轮就可在横向力的作用下随动转向，虽然这个转向
36、角度很小，但对性能还是有一定提高的。通过设计橡胶衬套的刚度能达到一定的可变前束角角度以及随动转向功能，但橡胶衬套的首要任务还是起连接悬挂和隔绝震动的作用，因此刚度不能过低。这就造成对可变前束以及随动转向的局限性，紧能获得一个很小的角度。 多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成二定角度的轴线内摆动，能满足不同的使用性能要求。它通过不同的连杆配置，使悬挂在收缩时能自动调整外倾角，前束角以及使后轮获得一定的转向角度。其原理就是通过对连接运动点的约束角度设计使得悬挂在压缩时能主动调整车轮定位，而且这个设计自由度非常大，能完全针对车型做匹配和调校。因此多连杆悬挂能最大限度的发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极
37、限。但由于结构复杂，成本也高，无论是研发实验成本还是制造成本都是最高的，但性能是所有悬挂设计中最好的。多连杆悬架能实现双摇臂悬挂的所有性能，然后在双摇臂的基础上通过连杆连接轴的约束作用使得轮胎在上下运动时前束角也能相应改变，这就意味着弯道适应性更好，如果用在前驱车的前悬挂，可以在一定程度上缓解转向不足，给人带来精确转向的感觉；如果用在后悬挂上，能在转向侧倾的作用下改变后轮的前束角，这就意味着后轮可以一定程度的随前轮一同转向，达到舒适操控两不误的目的。跟双摇臂一样，多连杆悬挂同样需要占用较多的空间，而且多连杆悬挂无论是制造成本还是研发成本都是最高的所以常用在中高级车的后桥上。而前后都用多连杆的悬
38、架则在奔驰的轿车系列较为常见。多连杆式独立悬架的优点：调教功能强大，定位精确。所以在这次毕业设计中后悬架采用多连杆式独立悬架。2.4 辅助元件2.4.1 横向稳定器横向稳定杆又称为防倾杆、横行稳定器。在很多人的眼里，横向稳定杆只是一根不起眼的铁杆，其实它对汽车的操控性有不小的影响。一般的量产车都会装上横向稳定杆，目的是用来达成操控与舒适的妥协。横向稳定杆通常固定在左右悬架的下臂。汽车过弯时由于离心力作用而造成车身的侧倾，导致弯内轮和弯外轮的悬架位伸和压缩，使横向稳定杆的杆身扭转，横向稳定杆就是利用杆身被扭转而产生的反弹力来抑制车身的侧倾的。悬挂系统的正常工作除了需要有好的弹簧和减震器以外还需要
39、好的横向稳定杆辅助才行，因为弹簧和减震器只负责控制一只车轮，而前、后横向稳定杆却负责协调整个悬挂系统。所以横向稳定杆虽然从外观上看只是两条钢梁，但其作用却不容小视。高性能横向稳定杆就是为了配合减震器、弹簧应运而生的，一般高性能横向稳定杆都是经过冷锻的弹力合金钢线材弯制而成，还需要经过特殊的硬化处理。为了获得更稳定的控制车体侧倾能力，高性能横向稳定杆直径会大于原厂一定水平，可按不同的直径配合不同设计特性的减震器及弹簧，以获得完美的悬挂系统性能表现。如图所示横向稳定杆2.4.2 导向机构独立悬架的导向机构其作用是传递除垂直力外的其它力和全部力矩、保证车轮按最佳轨迹相对于车身运动及车轮定位角的变化。
40、2.4.3 缓冲块 缓冲块通常由的橡胶制造。通过硫化将橡胶与钢板连为一体，再焊接在钢板上的螺钉将缓冲块固定在车身上，起到限制悬架最大行程的作用。 有些汽车装用的多孔聚氨脂做成。它兼由辅助弹性元件的作用。多孔聚氨脂是一种很高强度的和耐磨性能的复合材料。这种材料起泡时形成了致密的耐磨外层，它保护内部的发泡不受损失。由于在材料中有封闭的气泡，在载荷下压缩，但其外轮廓尺寸变化却不大，这点与橡胶不同。所以在设计中，我选择了多孔聚氨脂制成的缓冲块。第3章 技术参数确定与计算悬架设计可以大致分为结构型式及主要参数选择和详细设计两个阶段，有时还要反复交叉进行。由于悬架的参数影响到许多整车特性，并且涉及其他总成
41、的布置，因而一般要与总布置共同协商确定。3.1 自振频率汽车前后悬架与其簧载质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。悬架设计的主要目的之一是确保汽车有良好的行驶平顺性。汽车行驶时振动越剧烈，则平顺性越差。由于个体对振动的反应干差万别，人们提出了各种各样的平顺性评价标难。悬架自振频率选取的主要依据是“ISO2631人体承受全身振动的评价指南”自振频率的取值与人不行时身体上下运动的频率相近。轿车的自振频率范围为0.7-1.6Hz。簧载质量的车型取值偏小(约为1Hz或更低)，反之则取大值。货车的自振频率范围为1.5-4.0Hz。由于货车空、满载时簧载质量变化很大，且前、后悬
42、架簧载质量变化也很大，因此，货车的自振频率按如下方法取：前悬架自振频率你n1在满载时取1.5-2.3Hz，空载时为1.7-2.4Hz;后悬架自振频率n2在满载时取1.7-2.4Hz，空载时为2.0-4.0Hz。前、后悬架的自振频率的匹配对汽车行驶平顺性影响也很大，一般使二者接近以免产生较大的车身纵向角振动。由于汽车高速通过单个路障时，n1n2的，故推荐n1/n2的取值范围是0.55-0.95。对于一些微型轿车，也有设计成后悬架的自振频率低于前悬架的，以改善后座的舒适性。 n悬架的频率； M簧载质量； K悬架刚度；轿车的自振频率范围为0.7-1.6Hz。所以我取n1=1.1Hz;n1/n2=0.
43、85所以n2=1.29Hz;3.2 悬架的刚度Ka+b=1.15+1.25=2.4m前：=1.15/2.4=0.48后：=1.25/2.4=0.52m1=17700.48=849.6kgm2=17700.52=920.4kgms1=849.6-55=794.6kgms2=920.4-65=855.4kg 依据悬架刚度公式可得：=（K/m）悬架的角速度，=2n K悬架刚度m簧上质量即K=2m3.2.1 前悬架刚度kfKf=(n1*2)2*ms1=(1.1*2)2*849.6=40584.4Kf，=Kf=527273.2.2 后悬架刚度krKr=(n2*2)2*ms2=(1.29*2)2*855.
44、4=56175.2Kr，=Kr=711283.3 悬架的静挠度fc及动挠度fd3.3.1 悬架的静挠度fc悬架的静挠度fc是指汽车满载静止时悬架的载荷Fw与此时的悬架的刚度c之比，即fc=Fw/c。汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车的行使平顺性的主要参数之一。因现代汽车的质量参数分配系数近似等于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、后部分的固有频率n1和n2可用下式表示n1=；N2=。当采用弹性特性为线性变化的悬架时，前、后悬架的静挠度可用下式来表示fc1=ms1g/kf;fc2=ms2g/kr;式中g 为重力加速度。 由上式可以知道，悬架
45、的静挠度fc直接影响车身的偏振n。因此，欲保证汽车的良好的行使平顺性，必须正确的选择悬架的静挠度。在选择前、后悬架的静挠度时，应使之接近，并希望后悬架的静挠度fc2比前悬架的静挠度fc1小些，这有利于防止车身产生较大的纵向角摆动。理论分析证明：若汽车以较高的车速驶过单个路障，n1/n21时的车身纵向角振动要比n1/n21时小，故推荐取fc2=(0.8-0.9)fc1。考虑到货车的前、后轴荷的差别与驾驶员的乘坐舒适性，取前悬架的静挠度值大于后悬架的静挠度值，推荐fc2=(0.6-0.8)fc1。为了改善小排量乘用车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬架的偏频低于前悬架的偏频。故计算前、后悬架的静挠度
46、为：fc1=ms1g/kf=794.6*9810/40584.4=192.1mm;fc2=ms2g/kr=855.4*9180/56175.2=149.4mm3.3.2 悬架的静挠度fd悬架的动挠度fd是指从悬架从满载静平衡位置开始压缩到结构容许的最大变形时，车轮中心相对于车架的垂直位移。要求悬架有足够大的挠度，以防止在坏路面上行使时经常碰到缓冲块。对于轿车悬架的动挠度fd可按下列范围选取： fd=（0.50.7）fc 。故我选取fd=0.6fc fd1=0.6fc1=0.6*192.1=115.3mm;Fd2=0.6fc2=0.6*149.4=90mm3.4 悬架的弹性特性曲线悬架收到的垂直
47、力F与由此所引起的车轮中心相对于车身位移f的关系曲线，称为悬架的弹性特性。其切线的斜率是悬架的刚度。悬架的弹性特性有线性弹性特性和非弹性特性两种。当悬架变形f与所受的垂直外力F之间成固定的比例变化时，弹性特性为一直线，称为线性弹性特性，此时悬架的刚度为常数。当悬架变形f与所受的垂直外力F之间不成固定的比例变化时，弹性特性如图所示此时，悬架刚度是变化的，其特点是在满载位置附近，刚度小且曲线变化平缓，因而平顺性良好；距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大。这样，可在有限的动挠度范围内，得到比线性悬架更多的动容量。悬架的动容量系指悬架从静载荷的位置起，变形到结构允许的最大变形为止消耗的功。悬架的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小。
