标志206中级轿车悬架系统的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘  要  本次设计的主要内容是：标致 206汽车的前、后悬架系统的结构设计。其前悬架采用目前比较流行的麦弗逊式独立悬架，后悬架采用拖曳臂式独立悬架。减震器为液力双向作用筒式减 震器。本说明书还包括前、后悬架性能和结构特 点 的介绍，悬架参数的确定，减震器设计及计算过程，螺旋弹簧设计及设计过程，悬架刚度和挠度的计算以及各零部件包括连接处的选择。并用 件编程平顺性的分析，论证了该系统设计方案的正确性和可行性 。  在对样车悬架进行平顺性分析中，建立了两自由度的平顺性分析模型，分别绘制 车身加速度幅频特性曲线、相对动 载幅频特性曲线、弹簧动挠度幅频特性曲线 分析了悬架参数对汽车平顺性的影响。因此，这次设计的悬架系统具有良好的行使平顺性。  关键词 ： 悬架设计；独立悬架；平顺性；自由度  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of of in is in rm he is of a is by In of a of is on on a be a of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录  第 1 章  绪  论  . 1 第 2 章  前后悬架结构的选择  . 车悬架的性能要求  . 2 架结构形式分析  . 2 架的分类  . 2 立悬架结构形式  . 3 第 3 章  悬架技术参数确定计算  . 5 振频率  . 5 架的刚度 C . 6 架的静挠度 动挠度 . 6 架的静挠度 . 6 架的动挠度 . 7 第 4 章  弹性元件的设计计算  . 8 悬架弹簧  . 8 悬架弹簧  . 9 第 5 章  悬架导向机构  . 11 向机构设计要求  . 11 弗逊独立悬架示意图  . 11 向机构受力分析  . 12 臂轴线布置 方式  . 14 第 6 章  减振器设计  . 15 震器的概述  . 15 振器分类  . 15 振器参数选择  . 16 振器阻尼系数  . 16 大卸荷力  . 17 式减振器工作缸直径  . 17 第 7 章  横向稳定杆设计  . 19 向稳定杆作用  . 19 定杆直径计算  . 19 第 8 章  平顺性分析  . 21 顺性概念  . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 车的等效振动分析  . 21 身加速度的幅频特性  . 23 对动载的幅频特性  . 25 架动挠度的幅频特性  . 25 响平顺性的因素  . 27 构参数对平顺性的影响  . 27 用因素对平顺性的影响  . 27 第 9 章  结论  . 29 参考文献  . 30 致  谢  . 31 附  录  .   录  . 36  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1章  绪  论  这次毕业设计的题目是标致 206悬架系统设计。该题目来源于科研课题。近年来，随着汽车工业的发展，人们对汽车的的乘坐舒适性，操纵稳定性的要求 逐渐提高，舒适性要求汽车有良好的行驶平顺性。 汽车行驶平顺性又与悬架密切相关。 悬架系统设计是否合理直接关系到汽车的舒适性能。  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。  悬架系统必须能满足 以下 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。  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。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第 2章  前、后悬架结构的选择  车悬架的性能要求  汽车悬架是车架（车身）与车桥（或车轮）之间弹性连接的部件。它的主要作用是缓和、抑制由不平路面引起的振动和 冲击，保证乘员乘坐舒适和所运货物完好；除传递汽车垂直力以外，还传递其它各个方向的力和力矩，并保证车轮和车身（或车架）之间有确定的运动关系，使汽车具有良好的驾驶性能。  汽车悬架性能是影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性和行速度的重要因素，在悬架的设计中应满足如下性能的要求：  （ 1）保证汽车有良好的行驶平顺性。为此，汽车应有较低的振动频率，乘员在车中承受的振动加速度应满足国际标准 定的人体承受振动界限值。  （ 2）有合适的减振性能。它应与悬架的弹性特性很好匹配，保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动 衰减快，使汽车具有良好的乘坐舒适性。  （ 3）保证汽车有良好的操纵稳定性。导向机构在车轮跳动时，应不使主销定为参数变化过大，车轮运动与导向机构运动协调，不出现摆振现象。转向时整车应有一些不足转向特性。  （ 4）汽车制动时和加速时能保持车身稳定，减少车身纵倾（即点头或后仰）的可能性。  （ 5）能可靠地传递车身与车轮的一切力和力矩，零部件质量轻并有足够的强度和寿命，保证车辆的正常行驶，和减少轮胎磨损等功能。  架结构形式分析  架的分类  汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。  非独立悬架（如图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 的特点是左右车轮用一根刚性轴连接起来，并通过悬架与车架（车身）相连。其典型代表是纵置板簧式悬架。主要形式有纵置板簧式非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架、油气弹簧非独立悬架。非独立悬架结构简单，工作可靠，被广泛应用于货车的前、后悬架。在轿车中，非独立悬架仅用于后桥。现代轿车的前悬架都用独立悬架来代替非独立悬架。   1)结构简单； 2)制造容易； 3)维修方便； 4)工作可靠。   1)汽车行使平顺性较差； 2)容易使车轴和车身倾斜； 3)前轮容易产生摆动； 4)非簧载 质量大，高速行使时稳定性不容易保证。  独立悬架（如图 特点是左右车轮不连在一根轴上，单独通过悬架和车架（或车身）相连。独立悬架按车轮运动的形式可分为：车轮在汽车横向平面内摆动的（单横臂式或双横臂式）悬架；车轮在汽车纵向平面内摆动的（单纵臂式或双纵臂式）悬架；车轮绕着汽车纵轴线一定角度的轴线摆动的（斜臂式）悬架；车轮沿主销滑动的滑柱摆臂式悬架（麦弗逊式悬架）。  3 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。 。  4 独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。这种悬架主要用于乘用车和部分质量不大的商用车上。  立悬架结构形式  麦弗逊式 (滑柱摆臂式 )悬架系统有下横臂和减振器 弹簧组两个机构连接车轮与车身，其结构简单、质量小、占用空间小、上下行程长等 ,缺点是由于减振器 弹簧 组充当了主销的角色 ,使它同时也承受了地面作用于车轮上的横向力，它具有很强的道路适应能力和良好的行驶稳定性，是一种经济实用、安全可靠的独立架。                                                    买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 拖 曳 臂独立悬架占用车身空间小，不会让车身在运动中发生外倾角变化，减振器不会发生应力弯曲加剧轮胎磨损，同时该悬架制造成本低，装配简单。目前市场上的主流微型、小型车 低端 拽式独立悬架的设置可以保证良好的驾乘舒适性。  本次设计为，前悬架为麦弗 逊式悬架，后悬架为拖曳臂独立悬架。  图    买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第 3章  技术参数确定与计算  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“ 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 载质量的车型取值偏小 (约为 1，反之则取大值。  货车的自振频率范围为 于货车空、满载时簧载质量变化很大，且前、后悬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 载时为 悬架自振频率 载时为  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， 推荐 n1/5。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。  11111  G    及  22222 2 1 G      式中 g 重力加速度 . 2/981   1c 、 2c 前后悬架刚度 .  1G 、 2G 前后悬架簧载重量  轿车的自振频率范围为 以我取 n1/以 架的刚度 C a+b=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 前：550 550  3 4 2()2( 21211  5 0 5 5  4)2( 22222  架的静挠度  悬架的静挠度 架的静挠度  w/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 )2/(1 sf   )2/(2 sr  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  111 c 222 c 式中 g 为重力加速度。  由上式可以知道，悬架的静挠度 n。因此，欲保证买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 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 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， n1/1 时的车身纵向角振动要比 n1/1 时小，故推荐取 )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 )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、后悬架的静挠度为：  前悬架静挠度： cm 0 3 4 4/9 8  0111 后悬架静挠度：  5 5 12 81.0 cc   符合12 )cc    架的动挠度 架的动挠度 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     故我选取 73=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第 4章  弹性元件的设计计算  悬架弹簧  根据弹簧工作条件 选用用油淬火回火硅锰（ 60簧钢丝，由机械设计手册单行本（弹簧）表 7的材料切变模量 24 /108 ；根据表 7负荷取许用切应力 2/480  。  确定簧丝直径：  按式计算：   定簧丝直径 d'=13查表取 C=6， K=中 C 为旋绕比， K 为曲度系数  51550)  o     根据标准系列值，取 3 。基本与原假设相符合。  弹簧的钢丝直径： 3  弹簧中径： 81362  弹簧内径： 5137821  弹簧外径： 113782  节距     : 3927822 确定工作圈数和总圈数  前单侧最大载荷为 簧在载荷下的变形为 c o   5 08 43  其中 G 为切变模量  弹簧有效圈数： 5.3n  弹簧总圈数： 弹簧自由高度：  5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 螺旋角： 9a r c t a na r c t a n 材料展开长度：  4  弹簧间隙： 61339  弹簧刚度：   /33   悬架弹簧  根据弹簧工作条件 选用用油淬火回火硅锰（ 60簧钢丝。由机械设计手册单行本（弹簧）表 7的材料切变模量 24 /108 ；根据表 7负荷取许用切应力 2/480  确定簧丝直径：  按式计算：   定簧丝直径 d'=12查表取 C=5， K=中 C 为旋绕比， K 为曲度系数  01550)   5 5  5 410c o     根据标准系列值，取 2 。基本与原假设相符合。  弹簧的钢丝直径： 2  弹簧中径： 01252  弹簧内径： 8126021  弹簧外径： 212602  节距     : 3026022 确定工作圈数和总圈数  前单侧最大载荷为 3500N 弹簧在载荷下的变形为 c o   5 08 43  其中 G 为切变模量  弹 簧有效圈数： 5n  弹簧总圈数： 72521 弹簧自由高度： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 螺旋角： 0a r c t a na r c t a n 材料展开长度：  1 876012  弹簧间隙： 81230  弹簧刚度：   / 0 0 08 833  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 第 5 章  悬架导向机构的设计  向机构设计要求  1）悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过 ，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 加速度下，车身侧倾角不大于 76 ，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。  4）汽车制动时，应使车身有抗前俯作用，加速时有抗后仰作用。  弗逊独立悬架示意图  图 5弗逊式独立悬架  1） 适用弹簧：螺旋弹簧  2） 主要使用车型：轿车前轮；  3） 车轮上下振动时前轮定位的变化：  （ 1）  轮距、外倾角的变化比稍小；  （ 2）  拉杆布置可在某种程度上进行调整。  4） 侧摆刚度：很高、不需稳定器；  5） 操纵稳定性：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 （ 1）  横向刚度高；  （ 2）  在某种程度上可由调整外倾角的变化对操纵稳定性进行调整。  向机构受力分析  3F 作用到导向套上的力  1F 前轮上的静载荷  '1F 减去前轴簧下质量的 21  6F 弹簧轴向力  a 弹簧和减振器 的轴线相互偏移的距离  图 5(a  分析如图 5示麦弗逊式独立悬架导向机构受力简图可知。  )( 13   横向力3作用在导向套和活塞上的摩擦力 f 为摩擦系数），这对汽车平顺性有不良影响。为了减小摩擦力，在导向套和活塞表面应用了减磨材料和特殊工艺。由上式可知，为了减小3F，要求尺寸 越大越好，或者减小尺寸 a 。增买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 大 使悬架占用空间增 大，在布置上有困难；若采用增加减振器轴线倾斜度的方法，可达到减小 a 的目的，但也存在布置困难的问题。为此，在保持减振器轴线不变的条件下，常将图中的 G 点外伸至车轮内部，既可以达到缩短尺寸 a 的目的，又可以获得较小的甚至是负的主销偏移距，提高制动稳定性。移动 G 点后的主销轴线不再与减振器轴线重合。  图 5(b  为了发挥弹簧减小横向力3时还将弹簧下端布置靠近车轮，从而造成弹簧轴线及减振器轴线成一角度。这就是麦弗逊式独立悬架中，主销轴线、滑柱轴线和弹簧轴线不共线的主要原因。  臂轴线布置方式  麦弗逊式独立悬架的摆臂轴线与主销后倾角的匹配影 响到汽车的侧倾稳定性。当摆臂轴的抗前倾俯角等于静平衡位置的主销后倾角时，摆臂轴线正好与主销轴线垂直，运动瞬心交于无穷远处，主销轴线在悬架跳动作平动。因此，主销后倾角保持不变。  当抗前倾俯角与主销后倾角的匹配使运动瞬心交于前轮后方时，在悬架压缩行程，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 主销后倾角有增大的趋势。当抗前倾俯角与主销后倾角的匹配使运动瞬心交于前轮前方时，在悬架压缩行程，主销后倾角有减小的趋势。为了减少汽车制动时的纵倾，一般希望在悬架压缩行程主销后倾角有增加的趋势。因此，在设计麦弗逊式独立悬架时，应选择参数抗前倾俯角能使运动瞬心交于前轮 后方。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 第 6 章   减振器设计  振器概述  减振器的功能是吸收悬架垂直振动的能量，并转化为热能耗散掉，使振动迅速衰减。 为加速车架与车身的振动的衰减，以改善汽车的行使平顺性，在大多数汽车的悬架系统内部装有减振器。在麦弗逊式悬架中，减振器与弹性元件是串联的安装。汽车悬架系统中广泛的采用液力减振器。液力减振器的工作原理是，当车架和车桥作往复的相对运动而活塞在钢筒内作往复运动时，减振器壳底内的油液便反复的通过一些狭小的空隙流入另一内腔。此时孔壁与油液间的摩擦及液 体分子内摩擦便形成对振动的阻力，使车身和车架的振动能量转化成为热能被油液和减振器壳体所吸收，然后释放到大气中。减振器的阻尼力的大小随车架和车桥相对速度的增减而增减，并且与油液的黏度有关。要求油液的黏度受温度变化的影响近可能的小，且具有抗氧化抗汽化性及对各种金属和非金属零件不起腐蚀作用等性能。  减振器的阻尼力越大，振动消除的越快，但却使串联的弹性元件的作用不能充分发挥，同时，过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架的损坏。为解决弹性元件与减振器之间的这一矛盾，对减振器提出如下的要求：  1）在悬架的压缩行程内 ，减振器的阻尼力应该小，以充分利用弹性元件来缓和冲击；  2）在悬架的伸张行程内，减振器的阻尼力应该大，以要求迅速的减振；  3）当车桥与车架的相对速度较大时，减振器能自动加大液流通道的面积，使阻尼力始终保持在一定的限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。  振器分类  减振器按结构形式不同，分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能在比较大的工作压力 )2010( 条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压 力虽然仅为 )5，但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛的应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点，在乘用车上得到越来越多的应用。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 振器参数选取  通常情况下，将压缩行程时的相对阻尼系数 Y 取得小些，伸张行程的相对阻尼系数S取得大些。两者之间保持 )的关系    设计时，先选取 Y 与S的平均值 。对于无内摩擦的弹性元件悬架， ；  对于本设计选用的悬架，取  振器阻尼系数  减振器阻尼系数  2 。因悬架系统固有频率 ，所以理论上  2 。实际上应根据减振器的布置特点确定减振器的阻尼系数。例如，当减振 器如图 6装时，减振器阻尼系数为   2c o s)2(    所以      1211 co s)2( 8co s) 0  3 4 42  2  2704  2222 co s)2(  10co s) 4 25 0 5 5  2 2205图 6减振器安装位置  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 在下摆臂长度不变的条件下，改变减振器下横臂的上固定点位置或者减振器轴线与铅直线之间的夹角 ，会影响减振器阻尼系数的变化。  大卸荷力  上面取到   )   后前前 ，所以取  前悬架：   由于 卸荷速度，一般为  /取 s  3  8 5101 ；  后悬架：   /   2  2 32202 ；  式减振器的工作缸直径  根据伸张行程的最大卸荷力0为  )1(420 P P为工作缸内最大允许压力 ,取   为连杆直径与缸筒直径之比 ,双筒式取  ， 。  前取 P=3,   前悬架 减振器的工作缸直径 1D   ( 4 22011 D  取标准值 1D =30贮油筒直径取    买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 后悬架 减振器的工作缸直径 2D  后取 P=4,   ;( 4 22022 D  取标准值 1D =20贮油筒直径取    买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 第 7 章  横向稳定杆设计                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    向稳定杆的作用  为了降低汽车的固有振动频率以改善行使平顺性，现代汽车悬架的垂直刚度值都较小，从而使汽车的侧倾角刚度值也很小，结果使汽车转弯时车身侧倾严重，影响了汽车的行使稳定性。为此，现代汽车大多数都装有横向稳定杆来加大悬架的侧倾角刚度以改善汽车的行使稳定性。当左右车轮同向等幅跳动时，横向稳定杆不起作用；当左右车轮有垂直的相 对位移时，稳定杆受扭，发挥弹性元件的作用。横向稳定杆带来的好处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，恰当地选择前后悬架的侧倾角刚度比值，也有助于使汽车获得所需要的不足转向特性。通常，在汽车的前后悬架中都装横向稳定杆，或者只在前悬架中安装。若只在后悬架中安装，则会使汽车趋于过多转向。横向稳定杆带来的不利因素有：  当汽车在坑洼不平的路面行驶时，左右车轮有垂直的相对位移，由于横向稳定杆的作用，增加了车轮处的垂直刚度，会影响汽车的行驶平顺性。  定杆直径计算  横向稳定杆用来增加侧倾角 刚度，从而改善稳定性。稳定杆是横置的扭杆弹簧，以阻止一个车轮相对另一个车轮作垂直运动。  图 规则结构稳定杆 9的一种，由于结构对称，取其一半来分析。若在整个稳定杆两端 A 施加彼此反向且垂直于稳定杆平面的力 P 。  前悬架的侧角刚度为：  211  M 为弹簧中心至横臂铰接点距离， n 为横臂长  后悬架的侧倾角刚度为：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 图 7向稳定杆设计计算示意图  2  由式 21 可知：  初步选取 500 ， 902 ， 2543 ， 080 ， 5 , 60 。其中   将其代入下式得所需要的稳定杆直径 d 为：  4 322124334302 )(4)(2131 2 8 d E 材料的弹性模量， E 得 2 。  一般情况下，稳定杆的最大应力发生在图中截面 B 的内侧，其大小与 B 处的圆角半径 R 有关，因此 R 决定了此处的曲度系数。对于稳定杆最大扭转应力不应超过 700    0 016 31                                         式中， k 曲度系数， 1 4 ；  求得 k  C 弹簧指数， 2( 。   331  满足设计要求。横向稳定杆材料取 45 钢。   4 8 2