松花江微型车悬架设计论文

优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！摘 要松花江微型车前悬架所使用的是麦弗逊式独立悬架，后悬架是整体桥非独立悬架。悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或轮胎）弹性的连接起来。它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，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的震动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。麦弗逊式独立悬架有着结构简单、紧凑、占用空间小等众多优点，整体桥悬架有结构简单，坚固耐用，技术成熟的优点，在现代轻型汽车中得到了广泛运用。本文主要讲的是松花江微型车的悬架的设计，对其悬架进行设计计算。 并对悬架中关键零部件如：螺旋弹簧、横向稳定杆、减震器等的设计、选型校核。关键词：松花江微型车；麦弗逊式悬架；钢板弹簧悬架；设计计算优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！ABSTRACTSonghuajiang mini car used by the pre-suspension Macpherson independent suspension. The suspension is integral bridge after the independent suspension.Suspension is an important element of one of the modern automobile,it to the classis(or body ) and axle (or tires) flexibly link .It main role is the role of transmission in the body between the wheels and all the power and moment, such as support of system dynamics and driving force ,and easing the road to the whole body impact load ,decay resulting vibration,ensure the comfort of the crew,cargo and vehicles reduce their moving load. Macpherson independent suspension. with simple structure, compact, small footprint, and many other advantages, Integral bridge suspension has simple structure, durable, mature technology advantages,in a modern light vehicles has been widely used.The main stress is suspension design, The calculation of their front suspension design. Specifications set out the key suspension components such as:spiral springs, sway bar, shock absorber such as design,selection and calibration. Key words: Songhua river mini; Macpherson suspension; Leaf spring suspensio; Pressure; Temperature; Mini优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！目 录摘要Abstract 第 1 章 绪论11.1 悬架设计的背景及研究意义11.2 悬架设计的主要内容、要求和研究方法11.2.1 主要内容 11.2.2 设计要求 21.2.3 研究方法 21.3 麦弗逊式悬架的特点 21.4 麦弗逊式悬架的经济性分析 5第 2 章 麦弗逊式悬架的设计计算 62.1 悬架的总体布置方案和相关参数的计算 62.1.1 悬架的总体布置方案 62.1.2 麦弗逊悬架的结构分析 62.1.3 悬架总体参数的计算 72.2 螺旋弹簧的设计计算 82.2.1 螺旋弹簧材料的选择 82.2.2 弹簧的受力及变形 82.2.3 弹簧几何参数的计算 102.2.4 计算结果的处理 122.3 横向稳定杆的设计计算 132.3.1 横向稳定杆的作用 132.3.2 横向稳定杆的设计计算 132.4 减震器的选型与设计 152.4.1 减振器类型的选择 152.4.2 汽车悬架与减震器的匹配与减震器的放置 16优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！2.4.3 双筒式液压减振器的外特性 162.4.4 双筒式减振器的外特性设计原则 172.4.5 主要性能参数的选择 182.4.6 主要尺寸的确定 202.4.7 计算结果的处理 212.5 弹簧限位缓冲块的设计 212.6 油液的选取 222.7 结果及分析 232.8 本章小结 26第 3 章 麦弗逊式悬架关键零部件的校核 273.1 螺旋弹簧的强度校核 273.2 横向稳定杆的强度校核 283.3 本章小结30第 4 章 后悬架基本尺寸和参数的选择与校核 314.1 悬架主要参数的确定 314.2 悬架的基本参数计算 324.3 悬架的强度校核计算 334.4 液压缸的结构设计 354.5 本章小结 36结 论 37参考文献 38致 谢 40附 录 41附录 A41附录 B46优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！第 1 章 绪论1.1 悬架设计的背景及研究意义悬 架 是 现 代 汽 车 上 的 重 要 总 成 之 一 ， 它 把 车 架 （ 或 车 身 ） 与 车 轮 弹 性 地 连接 起 来 。 悬 架 需 要 传 递 作 用 在 车 轮 和 车 身 之 间 的 一 切 力 和 力 矩 ， 缓 和 路 面 传 给车 身 的 冲 击 载 荷 ， 衰 减 由 此 引 起 的 承 载 系 统 的 振 动 ， 使 汽 车 获 得 高 速 的 行 驶 能力 和 理 想 的 运 动 特 性 。 悬 架 对 于 整 车 的 意 义 重 大 。现 代 车 除 了 保 证 其 基 本 性 能 ， 即 行 驶 性 、 转 向 性 和 制 动 性 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 加 以 改 进 。 舒 适 性 是 汽车 最 重 要 的 使 用 性 能 之 一 。与 生 产 实 际 结 合 较 紧 密 。 通 过 对 悬 架 系 统 中 重 要 零 部 件 的 设 计 、 计 算 和 校核 ； 各 定 位 参 数 涵 义 及 其 对 整 车 动 力 学 性 能 影 响 的 分 析 ， 初 步 达 到 介 绍 悬 架 设计 全 过 程 目 的 ， 具 有 很 强 的 操 作 性 ， 能 够 为 标 致 轿 车 的 生 产 实 际 提 供 一 定 意 义上 的 指 导 。1.2 悬架设计的主要内容、要求和研究方法1.2.1 主要内容本 文 的 研 究 对 象 是 松 花 江 微 型 车 的 前 悬 架 。 通 过 对 悬 架 弹 性 元 件 的 计 算 、分 析 ， 导 向 机 构 的 核 算 和 校 核 ， 可 以 验 证 悬 架 中 关 键 零 部 件 的 可 行 性 ， 掌 握悬 架 的 适 用 范 围 和 使 用 条 件 ， 改 善 整 车 的 行 驶 平 顺 性 和 操 纵 稳 定 性 。 在 此 基 础上 文 章 还 进 一 步 提 出 和 悬 架 性 能 有 着 密 切 关 系 的 转 向 横 拉 杆 断 开 点 位 置 的 分 析方 案 ， 并 对 结 果 进 行 了 剖 析 。具 体 内 容 包 括 ：（ 1） 对 悬 架 中 的 弹 性 元 件 、 减 震 器 、 横 向 稳 定 杆 等 重 要 部 件 进 行 了 设 计 计算 和 可 行 性 校 核 ；（ 2） 运 用 空 间 坐 标 变 换 理 论 和 空 间 刚 体 运 动 学 原 理 ， 通 过 对 悬 架 的 简 化 和抽 象 ， 将 实 物 模 型 转 成 可 供 分 析 和 研 究 的 物 理 模 型 和 数 学 模 型 ；（ 3） 提 出 转 向 横 拉 杆 断 开 点 位 置 的 设 计 方 案 ， 通 过 前 后 干 涉 量 与 车 轮 跳优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！动 量 关 系 曲 线 的 对 比 分 析 ， 提 出 断 开 点 位 置 方 案 。1.2.2 设计要求为 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 有 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 运 动 要 协 调 ， 避 免 前 轮 摆 振 ， 汽 车 转 向 时 ， 应 使 之 稍 有不 足 的 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 具 有 良 好 的 行 驶 平 顺 性 ；2. 具 有 合 适 的 衰 减 震 动 的 能 力 ；3. 保 证 汽 车 具 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 要 合 适 ；5. 具 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 。1.2.3 研究方法在 设 计 时 首 先 考 虑 车 的 总 体 方 案 要 求 ， 接 着 根 据 悬 架 总 体 方 案 ， 进 行悬 架 系 统 各 零 部 件 的 设 计 计 算 ， 在 计 算 时 应 重 点 计 算 对 悬 架 整 体 性 能 影 响较 大 的 零 部 件 如 ： 螺 旋 弹 簧 、 横 向 稳 定 杆 、 减 振 器 等 。 最 后 ， 对 关 键 零 件进 行 强 度 校 核1.3 麦弗逊式悬架的特点麦 弗 逊 悬 架 一 般 用 于 轿 车 的 前 轮 。 与 其 它 悬 架 系 统 相 比 ， 麦 弗 逊 式 悬 架 系统 具 有 结 构 简 单 ， 紧 凑 ， 占 用 空 间 少 ， 性 能 优 越 等 特 点 。 麦 式 悬 架 还 具 有 较 为优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！合 理 的 运 动 特 性 ， 能 够 保 证 整 车 性 能 要 求 。 虽 然 麦 弗 逊 悬 挂 在 行 车 舒 适 性 上 的表 现 令 人 满 意 ， 其 结 构 简 单 体 积 不 大 ， 可 有 效 扩 大 车 内 乘 坐 空 间 ， 但 也 由 于 其构 造 为 滑 柱 式 ， 对 左 右 方 向 的 冲 击 缺 乏 阻 挡 力 ， 抗 刹 车 点 头 等 性 能 较 差 。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 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 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 。 我 们 知 道 ， 汽 车 悬 挂 属 于 运 动 部 件 ，运 动 部 件 越 轻 ， 那 么 悬 挂 响 应 速 度 和 回 弹 速 度 就 会 越 快 ， 所 以 悬 挂 的 减 震 能 力也 就 越 强 ； 而 且 悬 挂 质 量 减 轻 也 意 味 着 弹 簧 下 质 量 减 轻 ， 那 么 在 车 身 重 量 一 定的 情 况 下 ， 舒 适 性 也 越 好 。 占 用 空 间 小 带 来 的 直 接 好 处 就 是 设 计 师 能 在 发 动 机仓 布 置 下 更 大 的 发 动 机 ， 而 且 发 动 机 的 放 置 方 式 也 能 随 心 所 欲 。 在 中 型 车 上 能放 下 大 型 发 动 机 ， 在 小 型 车 上 也 能 放 下 中 型 发 动 机 ， 让 各 种 发 动 机 的 匹 配 更 灵活 。为 了 追 求 运 动 性 ， 把 其 重 心 布 置 在 前 轴 之 后 ， 因 此 发 动 机 要 占 用 大 量 的 引擎 仓 空 间 ， 那 么 ， 选 用 一 款 结 构 简 单 ， 占 用 空 间 小 的 悬 挂 设 计 就 显 得 由 为 重 要 。麦 弗 逊 悬 挂 在 向 上 行 程 时 ， 也 就 是 在 发 生 转 向 侧 倾 时 ， 车 轮 外 倾 角 会 自 动 加 大 ，使 轮 胎 能 更 好 的 跟 路 面 结 合 ， 给 整 车 提 供 更 大 的 横 向 力 ， 提 高 了 转 向 操 控 极 限 。拥 有 出 色 的 操 控 和 响 应 性 再 加 上 紧 凑 的 结 构 ， 很 显 然 就 成 了 哈 飞 设 计 师 设 计前 悬 架 时 的 首 选 方 案 。 对 于 小 型 车 和 微 型 车 来 说 ， 尽 可 能 的 在 狭 小 的 发 动 机仓 腾 出 空 间 布 置 发 动 机 就 更 加 重 要 了 ， 所 以 他 们 也 不 得 不 选 择 麦 弗 逊 悬 挂 ， 况且 ， 如 果 做 出 合 理 的 匹 配 ， 麦 弗 逊 无 论 是 操 控 和 舒 适 性 都 是 相 当 出 色 的 。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！图 1-1 麦弗逊悬架也 正 是 因 为 麦 弗 逊 结 构 过 于 简 单 ， 造 成 悬 挂 的 刚 度 有 限 。 由 于 麦 弗 逊 悬 挂只 能 下 托 臂 和 减 震 器 支 柱 来 承 受 强 大 的 车 轮 冲 击 力 ， 所 以 较 易 发 生 几 何 变 形 。这 种 变 形 体 现 到 驾 驶 感 受 上 ， 就 是 驾 驶 者 会 明 显 的 感 觉 到 车 身 稳 定 性 较 差 。 无论 是 转 弯 侧 倾 ， 还 是 刹 车 点 头 现 象 ， 都 非 常 明 显 。 当 然 ， 设 计 师 们 也 想 了 不 少办 法 来 解 决 稳 定 性 问 题 。 我 们 经 常 听 说 的 横 向 稳 定 杆 ， 防 倾 杆 ， 平 衡 杆 等 等 都是 用 来 提 高 麦 福 逊 悬 挂 几 何 刚 度 和 横 向 稳 定 性 的 部 件 。横 向 稳 定 杆 是 一 根 拥 有 一 定 刚 度 的 扭 杆 弹 簧 ， 他 与 左 右 悬 挂 的 下 托 臂 或 减震 器 滑 柱 相 连 。 当 左 右 悬 挂 都 处 于 颠 簸 路 面 时 ， 两 边 的 悬 挂 同 时 上 下 运 动 ， 稳定 杆 不 发 生 扭 转 ； 当 车 辆 在 转 弯 时 ， 由 于 外 侧 悬 挂 承 受 的 力 量 较 大 ， 车 身 发 生一 定 侧 倾 。 此 时 外 侧 悬 挂 收 缩 ， 内 侧 悬 挂 舒 张 ， 那 么 横 向 稳 定 杆 就 会 发 生 扭 转 ，产 生 一 定 的 弹 力 ， 阻 止 车 辆 侧 倾 。 从 而 提 高 了 车 辆 行 驶 稳 定 性 。 而 再 增 加 支 撑杆 部 件 ， 则 能 达 到 同 时 提 高 悬 挂 纵 向 刚 度 的 目 的 。但 是 ， 光 增 加 稳 定 杆 所 提 高 的 性 能 是 有 限 的 ， 使 用 各 种 稳 定 杆 设 计 能 从 一定 程 度 上 提 高 稳 定 性 和 悬 挂 几 何 刚 度 。 如 果 要 从 根 本 解 决 这 些 问 题 ， 就 必 须 改变 整 个 悬 挂 的 几 何 形 状 ， 那 么 多 连 杆 和 双 摇 臂 悬 挂 就 成 了 高 性 能 悬 挂 的 代 表 。麦 弗 逊 悬 挂 除 了 在 稳 定 性 和 刚 度 方 面 要 逊 色 于 多 连 杆 以 外 ， 在 耐 用 性 上 也 不 能与 多 连 杆 悬 挂 相 提 并 论 。 由 于 麦 弗 逊 悬 挂 的 减 震 器 支 柱 需 要 承 受 横 向 力 ， 同 时又 要 起 到 上 下 运 动 减 低 震 动 的 目 的 ， 所 以 减 震 器 支 撑 杆 的 摩 擦 很 不 均 匀 ， 减优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！震 器 油 封 容 易 磨 损 造 成 液 压 油 泄 露 降 低 减 震 效 果 。 总 评 ： 优 点 ： 麦 弗 逊 悬 挂 拥有 良 好 的 响 应 性 和 操 控 性 ， 而 且 结 构 简 单 ， 占 用 空 间 小 ， 成 本 低 ， 适 合 布 置 大型 发 动 机 以 及 装 配 在 小 型 车 身 上 。 缺 点 ： 稳 定 性 差 ， 抗 侧 倾 和 制 动 点 头 能 力 弱 ，增 加 稳 定 杆 以 后 有 所 缓 解 但 无 法 从 根 本 上 解 决 问 题 ， 耐 用 性 不 高 ， 减 震 器 容 易漏 油 需 要 定 期 更 换 。1.4 麦弗逊式悬架的经济性分析自 20 世 纪 30 年 代 美 国 通 用 汽 车 的 一 名 工 程 师 麦 弗 逊 （ McPherson） 发 明了 麦 弗 逊 式 悬 架 以 来 ， 麦 弗 逊 式 独 立 悬 架 已 成 为 使 用 量 最 多 的 悬 架 结 构 形 式 之一 。 从 宝 马 M3， 保 时 捷 911 等 高 性 能 车 ， 到 菲 亚 特 STILO， 福 特 FOCUS，标 致 和 国 产 的 夏 利 、 哈 飞 面 包 车 等 前 悬 挂 采 用 的 都 是 麦 弗 逊 式 悬 架 。 麦 弗 逊 式悬 架 的 有 效 性 和 经 济 型 已 经 得 到 了 无 数 事 实 的 佐 证 。 随 着 世 界 能 源 的 日 益 匮 乏 ，微 型 汽 车 和 节 能 汽 车 已 成 为 世 界 汽 车 工 业 发 展 的 一 个 重 要 方 向 ， 小 排 量 汽 车 和经 济 型 汽 车 的 推 广 势 必 会 带 来 麦 弗 逊 式 独 立 悬 架 更 为 广 泛 的 运 用 ， 麦 弗 逊 式 悬架 的 经 济 性 也 将 得 到 充 分 的 体 现 。 麦 弗 逊 式 悬 架 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 是 ： 悬 挂 质 量 轻 和 占 用 空 间 小 。 我 们 知 道 ， 汽 车的 质 量 是 影 响 汽 车 燃 油 经 济 性 的 一 个 关 键 因 素 ， 减 轻 悬 架 的 质 量 进 而 减 轻 整 车的 质 量 就 可 以 有 效 地 降 低 汽 车 的 油 耗 ， 从 而 达 到 减 少 能 源 消 耗 和 降 低 使 用 成本 的 目 的 ； 同 样 ， 由 于 麦 式 悬 架 有 着 结 构 紧 凑 、 占 用 空 间 小 等 结 构 特 点 ， 这就 使 汽 车 的 前 置 前 驱 式 布 置 方 案 （ FF） 成 为 可 能 。 这 样 ， 不 仅 省 去 了 采 用前 置 后 驱 式 布 置 （ FB） 时 所 使 用 的 驱 动 轴 ， 减 轻 了 汽 车 的 质 量 降 低 了 油 耗 ，还 缩 小 的 整 车 的 尺 寸 ， 便 于 汽 车 向 着 微 型 化 方 向 发 展 。当然，和其它结构形式的悬架相比从使用经济性角度来讲，麦弗逊式悬架也存在一定的不足。我们知道，悬挂属于运动部件，在汽车运行过程中，悬架将要承受来之路面和车身各个方向的力和力矩。对于麦弗逊式悬架这些冲击载荷将完全由减振器支柱和下摆臂来承受，所以这些部位较易发生几何变形，进而使零件 损害造成悬架的失效。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！第 2 章 麦弗逊式悬架的设计计算2.1 悬架的总体布置方案和相关参数的计算2.1.1 悬架的总体布置方案此 型 车 是 一 款 经 济 型 商 用 车 ， 总 体 参 数 要 求 见 表 2.1。表 2.1 总 布 置 参 数 要 求满 载 轴 荷 623/787kg空 载 时 的 前 轴 轴 载 400/280kg前 桥 左 右 悬 架 的 总 质 量 mu 73kg前 悬 架 的 设 计 偏 频 n1 1.31Hz主 销 内 倾 角 1230主 销 后 倾 角 230车 轮 外 倾 角 130整 车 整 备 质 量 870kg2.1.2 麦弗逊悬架的结构分析麦 弗 逊 悬 架 由 多 个 零 件 组 成 ， 故 在 悬 架 机 构 分 析 中 采 用 空 间 机 构 分 析 法 对其 进 行 分 析 。 在 运 用 此 方 法 进 行 分 析 时 ， 将 悬 架 总 成 中 的 构 件 等 效 成 刚 体 来 研究 悬 架 系 统 的 空 间 运 动 。 图 2-2 是 麦 弗 逊 式 悬 架 的 等 效 机 构 图 ， 借 助 图 中 所 示 的 等 效 方 式 ， 我 们 可以 清 楚 地 看 出 悬 架 摆 臂 和 转 向 节 之 间 的 连 接 通 过 球 副 来 等 效 ； 减 振 器 外 套 筒 和活 塞 的 联 接 方 式 被 等 效 成 一 个 移 动 副 ； 减 振 器 的 上 支 点 和 车 身 的 联 接 被 等 效 成一 个 转 动 副 。 这 样 ， 麦 弗 逊 式 悬 架 被 抽 象 成 一 个 封 闭 的 空 间 机 构 。 通 过 图 示 的等 效 方 案 可 以 使 我 们 对 悬 架 系 统 的 分 析 变 得 简 单 ， 且 不 会 在 很 大 程 度 上 影 响 分析 的 结 果优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！图 2-1 麦 弗 逊 悬 架 的 等 效 机 构 图2.1.3 悬架总体参数的计算在 设 计 时 首 先 对 悬 架 总 体 参 数 进 行 计 算 ， 如 悬 架 的 刚 度 、 悬 架 的 挠 度 等 ，这 样 ， 在 下 文 对 零 部 件 的 计 算 时 ， 就 可 以 以 悬 架 的 总 体 参 数 为 依 据 ， 根 据 悬 架的 结 构 参 数 求 出 相 关 零 部 件 的 受 力 、 刚 度 等 参 数 。1.悬 架 的 刚 度根 据 设 计 要 求 给 定 的 设 计 状 态 下 的 轴 荷 及 簧 下 质 量 ， 可 求 得 前 悬 架 单 侧 的簧 上 质 量 sm(2.1)kgmus35721于 是 ， 前 悬 架 的 刚 度 C 为snC21)(2 3.141592653 1.31) 357=24186.362(N/m)=21.6(N/mm)22.悬 架 的 静 挠 度悬 架 的 静 挠 度 和 悬 架 刚 度 之 间 有 如 下 关 系 ：1cf(2.2)25)(1n代 入 数 值 得 ： ， 取68.4cmfc )(146mfc优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！3.悬 架 的 动 挠 度为 了 防 止 汽 车 在 坏 路 面 上 行 使 驶 时 悬 架 经 常 碰 撞 到 缓 冲 块 ， 悬 架 必 须 有 足 够大 的 动 挠 度 。从 结 构 和 使 用 要 求 上 来 考 虑 选 此 悬 架 的 动 挠 度 mfd802.2 螺旋弹簧的设计计算2.2.1 螺旋弹簧材料的选择 螺 旋 弹 簧 作 为 弹 性 元 件 的 一 种 ， 具 有 结 构 紧 凑 、 制 造 方 便 及 高 的 比 能 容 量等 特 点 ， 在 轻 型 以 下 汽 车 的 悬 架 中 运 用 普 遍 。 根 据 松 花 江 微 型 车 工 作 时 螺 旋弹 簧 的 受 力 特 点 和 寿 命 要 求 （ 可 参 考 下 文 的 计 算 分 析 ） ， 选 择 60Si2MnA 为 簧丝 的 材 料 ， 以 提 高 弹 簧 在 交 变 载 荷 下 的 疲 劳 寿 命 。2.2.2 弹簧的受力及变形根 据 悬 架 系 统 的 装 配 图 ， 对 其 进 行 结 构 分 析 、 计 算 可 以 得 出 平 衡 位 置 处弹 簧 所 受 压 缩 力 P 与 车 轮 载 荷 的 关 系 式 ：vN(2.3)(103.4)3012cos(8.95.38)cos(0 NAv 式 中 ，为 车 轮 外 倾 角 ， 为 减 振 器 内 倾 角 ，0为 主 销 轴 线 与 减 振 器 的 夹 角式 中 角 度 如 图 2-3 所 示 。弹 簧 所 受 的 最 大 力取 动 荷 系 数 k=1.7， 则 弹 簧 所 受 的 最 大 力 Pdmax 为 ：Pdmax= (2.4)(103.7.4N优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！图 2-2 弹 簧 安 装 角 度 示 意 图2.车 轮 到 弹 簧 的 力 及 位 移 传 递 比车 轮 与 路 面 接 触 点 和 零 件 连 接 点 间 的 传 递 比 既 表 明 行 程 不 同 也 表 明 作 用 在 该二 处 的 力 的 大 小 不 同 。 弹 簧 的 刚 度 与 悬 架 的 线 刚 度 可 由 传 递 比 建 立 联skxk系 6 ：利 用 位 移 传 递 比 便 可 计 算 出 螺 旋 弹 簧 的 刚 度xi s(2.5)fihvNFkxyws /其 中 分 数 代 表 悬 架 的 线 刚 度 。 从 而 ， 得 到 如 下 关 系 式 ：fhvN/当 球 头 支 承 B 由 减 振 器 向 车 轮 移 动 t 值 时 ， 根 据 文 献 7， 悬 架 的 行 程 传递 比 及 力 的 传 递 比 为 （ 其 中 的 参 数 说 明 详 见 图 2-4） ：(2.6)cos(/10xi(2.7)tctgoocdtgRy )()( )sin(s000yxsik优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！图 2-3 悬 架 受 力 和 位 移 比 分 析代 入 数 值 可 得 到 i x 1.002 i y 1.146。 所 以 ， 位 移 传 递 比 i x i y 为 1.1483.弹 簧 在 最 大 压 缩 力 作 用 下 的 变 形 量由 松 花 江 微 型 前 悬 给 定 的 偏 频 f 1.31Hz， 可 得 到 了 汽 车 悬 架 的 线 刚 度 ：(2.8)/(16.7.0442222 mnMfkx 于 是 可 得 出 弹 簧 的 刚 度 sk(2.9) )/(1.38Nikyxs进 而 可 得 到 弹 簧 在 最 大 压 缩 力 Pdmax 作 用 下 的 变 形 量 F：(2.10)(9./70/ mFs所 以 ， 弹 簧 所 受 最 大 弹 簧 力 和 相 应 的 最 大 变 形 为 ：Pdmax=7310N F=191.9mm2.2.3 弹簧几何参数的计算根 据 已 求 得 的 弹 簧 所 受 的 最 大 力 和 相 应 的 变 形 进 行 弹 簧 的 设 计 。1.弹 簧 的 材 料 许 用 应 力根 据 其 工 作 条 件 已 经 选 择 簧 丝 材 料 60Si2MnA。表 2.2 材 料 的 性 能 参 数优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！2.选 择 弹 簧 旋 绕 比 ：旋 绕 比 （ 弹 簧 指 数 ） 影 响 着 弹 簧 的 加 工 工 艺 ， 当 旋 绕 比 过 小 时 将 给 弹 簧 的 制造 带 来 困 难 。 一 般 的 选 择 范 围 是 C=4-16,这 里 初 选 旋 绕 比 C=8。3.计 算 钢 丝 直 径 d曲 率 系 数 (2.11）8.615.04CK=14.5mm 选 d=14.5596.1PC4.弹 簧 中 径 D2 选 择D2=Cd=8 10.5 116mm选 D2=116mm5.弹 簧 圈 数 n 选 择(2.12)5.64232488KCGDpfGdn选 n=7 圈两 端 均 选 0.5 圈 支 承 圈 ， 则 弹 簧 总 圈 数 为 ：n1=n+n2=7+1=8 圈6 .弹 簧 的 工 作 极 限 变 形(2.13)mFj215.0.工 作 极 限 载 荷 ：(2.14)NPFjJ38.47.弹 簧 的 几 何 尺 寸节 距 mnFdt 9.5.1.05.14/89.1自 由 高 度 H0 H0=nt+1.5d许 用 切 应 力 48kgf/mm2许 用 剪 应 力 100kgf/mm2剪 切 模 量 G 8000kgf/mm2弹 性 模 量 E 20000MP强 度 范 围 45-50HRC优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！m3.295.149.438选 H0=329mm螺 旋 角 ： 8.6902.42arctgarctgnD外 径 D： D=D2+d=116+14.5=130.5mm进 而 需 将 原 有 弹 簧 座 的 尺 寸 作 相 应 的 改 变 （ 实 际 尺 寸 根 据 弹 簧 的 外 径 尺 寸 而 定 ） 。 内 径 D1： D1=D2-d=116-14.5=101.5mm2.2.4 计算结果的处理上 述 对 螺 旋 弹 簧 的 计 算 的 结 果 如 下 表 2.3 所 示 。表 2.3 螺 旋 弹 簧 参 数自 由 高 度 H0 329mm弹 簧 圈 数 n 8 圈螺 旋 角 6.88内 径 D1 101.5mm外 径 D 130.5mm节 距 t 43.9mm在 AUTOCAD 软 件 环 境 下 绘 制 螺 旋 弹 簧 的 工 程 图 （ 如 图 2-5） 所 示 。 为 了改 善弹 簧 在 安 装 后 的 受 力 状 况 ， 螺 旋 弹 簧 的 两 端 需 作 端 平 处 理 ， 在 装 配 时 此 处 的 配合 精 度 选 为 七 级 精 度 ， 又 因 为 弹 簧 的 外 径 为 130.5mm， 根 据 文 献 18， 粗 糙度 值 选 为 3.2。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！图 2-4 螺 旋 弹 簧 的 零 件 图2.3 横向稳定杆的设计计算2.3.1 横向稳定杆的作用汽 车 在 高 速 行 驶 时 ， 车 身 会 产 生 很 大 的 横 向 倾 斜 和 横 向 角 振 动 。 因 此 ， 悬架 中 需 添 设 横 向 稳 定 杆 。 采 用 横 向 稳 定 杆 除 了 可 减 轻 车 身 倾 斜 外 ， 还 会 影 响 汽车 的 操 纵 稳 定 性 。 主 要 包 括 以 下 两 点 ：（ 1） 前 悬 架 中 采 用 较 硬 的 横 向 稳 定 杆 有 助 于 汽 车 的 不 足 转 向 性 ， 并 能 改善 汽 车 的 蛇 形 行 驶 性 能 ；（ 2） 增 大 后 悬 架 的 稳 定 性 ， 会 使 前 轮 驱 动 汽 车 具 有 中 性 转 向 性 能 ， 使 后轮 驱 动 车 具 有 更 大 的 过 度 转 向 性 。2.3.2 横向稳定杆的设计计算松 花 江 微 型 车 采 用 的 前 置 前 驱 （ FF） 方 案 ， 因 此 汽 车 总 布 置 对 空 间 的 要求 比 较 严 格 ， 可 利 用 的 空 间 不 大 。 基 于 这 样 的 布 置 要 求 和 使 用 条 件 ， 这 里 选 用 型 稳 定 器 。 确 定 横 向 稳 定 杆 杆 径 d0 的 公 式 如 下 ： )22( 3472325330 lllkldGEsEsC 其 中 ： Cs=9.52N/mm; E=196Gpa; G=80Gpa;k对 于 圆 截 面 杆 段 ， 所 采 用 的 修 正 系 数 ；优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！=523mm; =363mm; =200mm;0l2l4l=210mm; =500mm; ls=1145mm.7各 参 数 的 含 义 如 图 2-6 所 示 ， 其 数 值 可 参 考 横 向 稳 定 杆 的 零 件 图 。图 2-5 横 向 稳 定 杆 示 意 图于 是 可 以 求 得 横 向 稳 定 杆 的 杆 径 d0=20.9， 选 择 整 数 标 准 值 d1 21mm，横 向 稳 定 杆 的 形 状 应 由 它 的 空 间 布 置 要 求 来 定 。在 AUTOCAD 软 件 环 境 下 绘 制 螺 旋 弹 簧 的 工 程 图 （ 如 图 2-8） 所 示 。 为 了使 横 向 稳 定 杆 在 拐 角 处 的 半 径 值 不 至 于 过 小 ， 此 处 取 最 小 半 径 R 18mm。图 2-6 横 向 稳 定 杆 零 件 简 图优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！2.4 减震器的选型与设计2.4.1 减振器类型的选择悬架中用的最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和粘性液体的摩擦形成了振动阻尼，将振动能量转化为热能，并散发到周围的空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的消耗仅仅只是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称为单向作用减振器；反之称为双向作用减振器。后者因为减振作用比前者好而得到广泛应用。减振器大体上分为两大类，即摩擦式减振器和液力减振器。摩擦式减振器利用两个紧压在一起的盘片之间相对运动时的摩擦力提供阻尼。但是由于库仑摩擦力随相对运动速度的提高而减小，并且很容易受到油、水等的影响，无法正常工作，无法满足平顺性的要求，因此虽然具有质量小、造价低、容易调整等优点，但现在汽车上已经不再采用这类减振器。液力减振器最早出现于1901 年，有两种主要的结构形式分别是摇臂式和筒式。悬架中用的最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。松 花 江 微 型 车的 工 作 工 况 一 般 为 城 市 道 路 工 况 ， 总 体 来 说 ， 它 所 行 驶 的 路 面 较 为 平 缓 。 悬 架的 减 振 器 在 这 样 的 路 面 上 工 作 时 ， 振 动 的 幅 值 不 大 ， 但 频 率 较 高 。 所以我选择筒式减振器。而在筒式减振器中，常用的三种形式是：双筒式、单筒充气式和双筒充气式。我选择双筒式液力减振器。使 用 双筒式液力减振器后 ， 当 车 架 与 车 桥 作 往 复 相 对 运 动 时 ， 减 振 器 能 够通 过 内 部 粘 性 油 液 的 流 动 ， 将 车 身 和 车 架 的 振 动 能 量 转 化 为 热 能 ， 最 终 散 到 大气 中 ， 从 而 达 到 使 振 动 迅 速 衰 减 的 目 的 。图 2-7 减 振 器优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！2.4.2 汽车悬架与减震器的匹配与减震器的放置结构如右图，特性：侧倾中心高度较高；车轮外倾角与主销内倾角变化小；轮距变化很小，故轮胎磨损速度慢；悬架侧倾角刚度较大可不装横向稳定器；横向刚度大；占用空间尺寸小；结构简单、紧凑乘用车上用得较多。(2-8)2.4.3 双筒式液压减振器的外特性 悬架减振器的外特性，是指减振器伴随（相对）运动的位移或（相对）运动的速度，与相应产生的工作阻力之间的关系，通常我们分别称之为示功特性和速度特性。外特性能良好的匹配悬架的性能需要，就能获得良好的振动特性。设计的减振器在实际使用中，其外特性必须保证良好的相对稳定性。减振器外特性的畸变往往会使预期设计的外特性出现某些缺陷，因此，减振器的设计有两个基本质量要求：一是外特性必须满足车辆悬架的性能需求；二是无畸变，即这种外特性要有稳定而持久的工作质量。减振器的外特性即为其速度特性，如图 2-9 所示。图 2-9 减振器特性a) 阻力一位移特性 b)阻力一速度特性优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！减振器的特性可以用下图所示的示功图和阻尼力-速度曲线描述。减振器特性曲线的形状取决于阀系的具体结构和各阀开启力的选择。一般而言，当油液流经某一给定的通道时，其压力损失由两部分构成。其一为粘性阻力损失，对一般的湍流而言，其数值近似地正比于流速。其二为进入和离开通道时的动能损失，其数值也与流速近似成正比，但主要受油液密度而不是粘性的影响。由于油液粘性随温度的变化远比密度随温度的变化显著， 因而在设计阀系时若能尽量利用前述的第二种压力损失，则其特性将不易受油液粘性变化的影响，也即不受油液温度变化的影响。不论是哪种情形，其阻力都大致与速度的平方成正比。图中曲线A 所示为在某一给定的A 通道下阻尼力F 与液流速度v 的关系，若遇通道A 并联一个直径更大的通道B，则总的特性将如图中曲线 A+B 所示。如果B 为一个阀门，则当其逐渐打开时，可获得曲线A 与曲线A+B 间的过渡特性。恰但选择A、B 的孔径和阀的逐渐开启量，可以获得任何给定特性曲线。阀打开的过程可用三个阶段来描述，第一阶段为阀完全关闭，第二阶段为阀部分开启，第三阶段为阀完全打开。通常情况下，当减振器活塞相对于缸筒的运动速度达到0.1m/s 时阀就开始打开，完全打开则需要速度达到数米每秒。2.4.4 双筒式减振器的外特性设计原则 对外特性的基本设计依据，需要研究车身的振动。车身的振动又取决与轮轴的振动。轮轴的振动同时受上、下两端的影响，与车轮的阻尼有关。车轮的激振力等于悬架质量的惯性力和轮轴质量的惯性力之和。同时车轮的激振力又决定了车轮的接地性能，是行驶安全性的重要尺度，在悬架系统中配置适当的减振器，能有效的阻尼车身振动，保证良好的平顺性。通过查阅资料可以知道，增大相对阻尼系数将有效的