轻型汽车悬架毕业设计【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 摘 要 本文主要研究轻型货车的前后悬架设计分析方法，以及悬架运动与前轮定位参数的变化关系。 首先根据设计给定的四个参数对整车进行总体设计，包括整车的尺寸参数、质量参数和性能参数，在选择这些参数的时候可以通过国家标准以及相关的经验参数得到，在选择之后进行了相关的验证，保证各参数能达到各项性能的基本要求。在总体设计完成之后，对前后悬架进行方案的选择，本设计前悬架采用麦弗逊独立悬架，后悬架采用纵置钢板弹簧。然后对悬架的性能参数进行选择，包括前后悬架的偏频、相对阻尼系数、非簧载质量以及影响操稳性的侧倾中心 高度和侧倾刚度，还有影响纵向稳定性的纵倾中心高度等。在选择完基本参数后，对悬架的弹性元件（前悬架为螺旋弹簧。后悬架为钢板弹簧）进行设计计算，包括刚度和强度等的校核，使设计的弹簧能满足设计的偏频要求。之后设计前独立悬架的导向机构，设计包括侧倾中心、纵倾中心以及下控制臂的位置等。 为前、后悬架匹配减振器，计算减振器的尺寸，并且验算减振器是否满足强度要求。由于麦弗逊悬架的侧倾刚度较小，为了满足汽车不足转向性能要求，设计时，为前悬架匹配了一个横向稳定杆，提高它的侧倾刚度，满足不足转向性能要求。 由于悬架 结构的运动学特 性关系到汽车操纵稳定性 、 转向轻便性 、 行驶舒适性 、轮胎寿命以及汽车布置设计中的运动干涉等诸多方面 ， 是汽车设计过程中十分重要的问题 ， 欲设计合乎需要的悬架结构 ,必须准确分析悬架结构的运动特性 。所以 为了研究悬 架结构的运动学特性 ，本文 采用 了 空间解析几何的方法 ， 探讨分析了麦弗逊式悬架的运动学特性 ， 由于该方法能够直接使用整车布置设计坐标系 ,无需进行坐标转换 ,且直观方便 ,易于理解 ,所以具有实际应用的意义 。 关键词： 麦弗逊 悬架 动态特性 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is to of a s it of on s we to or we do to as to of it to of in we s we s s s we s we on to of in in as to to of to of it to an of we to of to if it of is of in to of s it a to s As s to a s in of s to be a to a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 it to of in we to s is to is no to It is to so,it 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第 1 章 绪论 . 1 文研究的目的和意义 . 1 内外研究现状及发展趋势 . 1 文主要研究内容 . 2 第 2 章 汽车的总体设计 . 3 计参数与设计目标 . 3 车形式的选择 . 3 数 . 3 动形式 . 3 置形式 . 4 车质量参数的选择 . 4 车整备质量 . 4 车的总质量 . 5 车的整备质量利用系数 0m . 5 车的轴荷分配 . 6 车主要尺寸的确定 . 7 距 L . 7 后轮距 1B 和 2B . 8 车的外廓尺寸 . 8 车的前悬 后悬 . 9 车车头的长度 . 9 车车箱尺寸 . 9 车主要性能参数的选择 . 10 力性能参数 . 10 油经济性指标 . 11 车的最小转弯半径 . 11 过性几何参数 . 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 车发动机的选型与轮胎的选定 . 13 动机基本型式的选择 . 13 动机主要性能指标的选择 . 14 胎的选定 . 17 第 3 章 汽车悬架的结构选型与分析 . 20 架的设计要求 . 20 架的结构形式分析 . 20 架结构形式的分类 . 20 架的组成及各部件作用 . 22 、后悬架方案的选择 . 22 第 4 章 悬架的设计计算 . 24 架主要参数的确定 . 24 响平顺性的参数 . 24 响操纵稳定性的参数 . 28 响纵向稳定性的参数 . 31 性元件的计算 . 35 悬架螺旋弹簧的设计计算 . 35 悬架钢 板弹簧的设计计算 . 38 立悬架导向机构的设计 . 51 计要求 . 51 轮定位参数与主销轴的布置 . 52 臂轴的选型与布置 . 54 振器的设计 . 58 振器相对阻尼系数 . 58 振器阻尼系数 的确定 . 59 大卸荷力 0F 的确定 . 60 式减振器工作缸直径 D 的确定 . 61 向稳定杆的设计 . 62 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 5 章 空间解析法分析麦弗逊悬 架运动 . 63 架的数学模型 . 63 用数学模型求解车轮跳动时各定位参数的变化 . 67 结论 . 69 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 70 附录一 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 章 绪论 文研 究的目的和意义 悬架是现代汽车上重要的总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性连接起来。其主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车身（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车平顺的行驶。悬架一般分为独立悬架和非独立悬架，独立悬架的优点是：非簧载质量小，有利于提高驾乘舒适性；由于弹性元件只承受垂直载荷，使之可用刚度较小的弹簧，降低了车身振动的频率，改善了行驶平顺性；本次设计中前悬架采用麦弗逊独立悬架，取消了前轴，可使发动机的位置降低，汽车质心下降， 从而提高了汽车行驶稳定性，左右车轮的单独跳动，减少了车身的倾斜和振动；同时正确的导向机构型式和参数，有助于消除前轮摆振、纵倾现象等。非独立悬架的优点是：结构简单，工作可靠等，本设计中后悬架采用纵置钢板弹簧非独立悬架，板簧本身能传递各种力和力矩，造价成本低，在货车的悬架中普遍使用。 本论文的研究目的是根据给定参数对汽车进行总体设计，然后对前后悬架进行设计匹配，满足前后悬架的偏频要求。通过对麦弗逊悬架的空间解析法分析悬架的运动特性，分析前悬架在车轮跳动时前轮定位系数的改变等。并对后悬架板簧的设计过程加深认识与理 解。 内外研究现状及发展趋势 独立悬架早期只单纯用于轿车上，目前大部分轻型货车和越野汽车为了提高舒适性也开始采用独立悬架，同时一些中型卡车及客车为了提高驾乘的舒适性和行驶性也开始采用独立悬架，在国外甚至一些轮式工程机械如吊车和重型卡车也开始采用独立悬架。因此对于独立悬架的设计技术，国内外都进行了研究，这些研究主要集中在以下几个方面：独立悬架设计方法，独立悬架参数对汽车行驶平顺性的影响；独立悬架对汽车操纵稳定性的影响。国内的研究主要表现为：独立悬架和转向系的匹配；独立悬架与转向横拉杆长度和断开点的确 定；悬架弹性元件的设计分析；导向机构的运动分析；独立悬架对前轮定位参数的影响；独立悬架的优化设计等。国外除上述研究外，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 还进入了微观领域的研究，如用原子力学显微镜观察悬架材料内部聚合体的电子转化情况，研究悬架作为弹性介质的流变特性等，从而使得独立悬架向着智能化，轻量化，小型化，通用化方向发展。同时由于电子，微机技术的发展，使得独立悬架技术向着半主动、主动悬架方向发展。 非独立悬架早期广泛应用于除了轿车以外的其它车型中，由于其可靠性和简单的特性，现在还被广泛的用于轿车的后桥，轻型货车和越野汽车的后桥，重型货车的 前后桥都采用非独立悬架。 文主要研究内容 本论文研究内容主要包括以下几个方面： (1)汽车总体 设计 和参数的选择 ； (2)汽车悬架方案确定 ； (3)前、后 悬架设计计算 ； (4)空间解析法分析前悬架的运动特性。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 章 汽车 的 总体 设计 计参数 与设计目标 为装载质量为 2 吨的轻型货车匹配前后悬架，设计任务中给定的参数如下表所示： 表 2定设计参数 最高车速 115m/s 装载质量 2t 最小转弯半径 大爬坡度 30 设计的悬架能够 传递作用在车轮和车架之间的力和力矩；缓和路面传给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，由于该货车的设计最高车速较高，所以设计的悬架也必须能够保证高速行驶的能力。 车形式的选择 数 汽车 可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。 为了保护公路，有关部门制定了道路法规，对汽车的轴载质量加以限制，包括 乘用车以及汽车总质量小于 19t 的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，如矿用自卸车等，均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。根据设计要求中指出汽车的装载质量为 2t，估算出汽车的总质量大约在 右。所以设计时采用两轴方案。 动形式 增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的结构越复杂，整备质量和制造成本也随之增加，同时也使汽车的总体布置工作变得困难、乘用车和总质量小些的商用车，多采用结构简单、制造成本低的 4 2 驱动形式。 由于所要设计的汽车总质量较小，故采用 4 2 驱动形式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 置形式 采用平头式，发动机前置后驱的布置形式 。 平头式货车的优点是 ： 车总长和轴距尺寸短 ， 最小转弯直径小 ， 机动性能良好 ；不需要发动机罩和翼子板 ， 加上总长缩短等因素的影响 ， 汽车整备质量减小 ； 驾驶员的视野得到明显改善 ； 采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性 ； 汽车面积利用率高 。 平 头式货车的主要缺点有 ： 前轴负荷大 ， 因而汽车通过性能变坏 ； 因为驾驶室有翻转机构和锁住机构 ， 使机构复杂 ； 进出驾驶室不如长头式货车方便 ； 离合器 、 变速器等操纵机构复杂 ， 驾驶室内受热及振动均比较大 ； 汽车正面与其它物体发生碰撞时 ，特别是微型 、 轻型平头货车 ， 使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加 。 发动机前置后 轮 驱动货车 有 广泛 地 应用 ， 它有如下主要优点 ： 维修发动机方便 ；离合器 、 变速器等操纵机构简单 ； 货箱地板高度低 ； 可以采用直列发动机 、 V 型发动机或卧式发动机 ， 发现发动机故障容易 。 发动机前置后 轮 驱动的货车有下述主要缺点 ： 如果采用平头式驾驶室 ， 而且发动机布置在前轴之上 ， 处于两侧座位之间时 ， 驾驶室内部拥挤 、 隔热 、 隔振 、 密封和降低噪声问题难以解决 ； 如果采用长头式驾驶室 ， 为保证具有良好的视野 ， 驾驶员座椅须布置高些 ， 这又影响整车和质心高度 ， 同时增加了整车长度 。 车质量参数的选择 汽车 的质量参数包括整车整备质量0m，载客量、装载质量 、质量系数0m， 汽车总质量荷分配等。 其中装载质量的参数已给定，即 2 车整备质量 整车整备质量是指车上带有全部设备（包括随车工具，备胎等），加满燃料，水但是没有载货和载人时的整车质量。 它是一个重要的设计指标。由于在设计方法、产品材料、制造工艺以及道路状况等方面的不断完善，汽车的整备质量这一设计指标有不断减小的趋势。因为这样不仅可以降低造价，而且是降低汽车使用油耗的重要途径。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 在总体设计阶段可对同类型同级别且结构相似的样车及其部件的质量进行测定分析，并以此为基础初步估算出新设计汽车各部件的质量及整车的整备质量。在没有参考样车的情况下，载货汽车可参考国内外同类型同级别 的汽车的装载量与整备质量之比0/为汽车的整备质量利用系数0m） 为新车型选择一个适当的整备质量利用系数，然后按其装载量车的整备质量0m 00( / )。 在此，采用后一种设计方法，由于质量系数00/在（ 间，初取0 ，所以0 车的总质量 汽车总质量是指已整备完好，装备齐全并按规定装满客，货时的整车质量，可按表 2 表 2汽车类别 计算公式 说明 载货汽车 0a e pm m m m 0 : 整 备 质 量 ； 汽 车 装 载 质 量 : 6 5pm k 和 驾 驶 员 的 质 量 ， 每 人 以 计 1 5 1 01 0 1 5m k 行 李 质 量 ， 轿 车 每 人 按 计长 途 客 车 以 计大客车 0 1 1m m m m 轿车 01m m m 使用单厢货车，即 驾驶室可乘坐两人 ， 6 5 2 1 3 0pm k g ，所以货车的总 质量计算为0 1 . 8 2 2 0 . 1 3 3 . 9 5a e pm m m m t 。 车的整备质量利用系数 0m 载货汽车的0m是载货汽车的 装载量即00/。它表明单位汽车整备质量所承受的汽车装载质量。显然，次系数愈大表明该车型的材料利用率愈高和设计与工艺水平愈高。 由前可知， 初取0 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 车的轴荷分配 汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车 轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。 在设计轴荷分配的时候，需要同时考虑到以下几点： (1) 应使轮胎磨损均匀，为此，希望满载时每个轮胎负荷大致相等。 (2) 应满足汽车使用条件，如对使用条件较差的 4 2 式货车，为了保证它在泥泞路面的通过性，常将满载时前轴负荷控制在总轴荷的 26% 27%，以减少前轮的滚动阻力；同时可是后轮上有足够的附着力。后轮装用单胎的 4 2 式货车，空车时的后轴负荷过小，在潮湿路面上使用时容易发生侧滑事故，为避免这一现象，设计时其后轴负荷应大于 41% 。 (3)在确定轴荷分配时还要充分考虑到汽车的结构特点及性能要求。 设计过程中 首先考虑货车后轮采用单胎还是双胎的问题，由于货车 ，所以假设后轮采用单胎时，则四个轮胎每个轮胎承受的静载荷约为1 98754 am ， 而对于货车所常用的轮胎中，轮胎所能承受的载荷 大都小于 9000以这里采用后轮双胎的形式。 对于 42 后轮 双 胎 平头 式的货车，它的轴荷分配范围为： 表 242 后轮双 胎 平头 形式的货车轴荷分配范围 车型 空载 满载 前轴 后轴 前轴 后轴 货车 42 后轮 双 胎 49% 54% 46% 51% 32% 35% 65% 68% 根据上表，可以初步选取该货车的轴荷分配， 表 2计货车的轴荷分配 空载 满载 前轴 后轴 前轴 后轴 50% 50% 35% 65% 由此可以得出满载时单侧前轮的负荷为： 1 1 . 3 8 2 5 0 . 6 9 1 2 52 单侧后轮的负荷为： 1 2 . 5 6 7 5 1 . 2 8 3 7 52 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 车主要尺寸的确定 距 L 轴距 L 的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。 轴距短些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。但轴距过短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振动过大；汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操稳性变坏；万向节的夹角过大等。因此，在选择轴距时应综合考虑有关方面的影响。当然，在满足所设计的汽车的车厢尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要求的前提下，将轴距设计得短一些为好。 由于汽车的最小转弯半径已给定，可以从最小转弯半径的角度来设计轴距的大小。 图 2理想的内、外转向轮转向角间的关系 由转向中心 O 到外转向轮与地面接触点的距离称为汽车转弯半径 R。转弯半径越小，则汽车转向所需场地就越小。由图可知，当外转向轮偏转角达到最大值，转弯半径 R 为最小。在图示的理想情况下，最小转弯半径关系为： m in m a xs 初选汽车的轴距为： 3400L ，而外转向轮偏转角的最大值般取所以，计算出最小转弯半径为：m i n 6 . 1 6 6 . 2 5R m m。 满足最小转弯半径的要求，所以取汽车的轴距为： 3400L 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 后轮距 1B 和 2B 汽车轮距 B 对汽 车的总宽、总质量、横向稳定性和机动性都有较大的影响。轮距愈大，则悬架的角刚度愈大，汽车的横向稳定性愈好，车厢内横向空间也愈大。但轮距也不宜过大，否则，会使汽车的总宽和总质量过大。轮距必须与汽车的总宽相适应。 载货汽车的前轮距1悬架宽、轮胎宽、前轮最大转角。转向拉杆和转向车轮以及与车架间的运动空间等因素有关，应经过具体布置和计算才能最后确 定。后轮距2B，与后板 簧宽、后板簧距、轮胎宽、板簧与轮胎 间的间隙等尺寸有关。 设计时依然可以通过内、外转向轮转向角间的关系来初选出轮距。如图 2轴汽车在转向时，若不考虑轮胎的侧向偏离，则为了满足内外转向轮转向角间的匹配应保证 当汽车转弯行驶时，全部车轮绕同一瞬时转向中心旋转，各车轮只有滚动而无侧滑的要求其内、外转向轮理想的转角关系如图 2示，由下式决定： 0c o t c o t i C O D O L 其中选取内轮最大转角0 ，选取外轮最大转角 ，已知轴距3400L ，计算出 K ， 1027K 。由于前轮为转向轮，即前轮两转向主销中心线与地面交点间的距离为 1027K ，而轮距一般都比 K 大，所以取前轮轮距为：1 1480B 后轮距取为：2 1470B 车的外廓尺寸 汽车的外廓尺寸包括其总长、总宽、总高。它应根据汽车的类型、用途、承载量、道路条件、结构选型与布置以及有关标准、法规限制等因素来确定。 汽车外廓尺寸界限做了规定， 总高不大于 4m， 总宽（不包括后视镜）不大于 外开窗 ， 后视镜等突出部分宽 250总长 ： 货车及越野车不大于 12m； 一般大客车不大于 12m， 铰接式大客车不大于 18m； 牵引车带半挂车不大于 16m， 汽车拖带挂车不大于 20m， 挂车长度不大于 8m。 参考同类车型，轻型货车解放 取以下数 据： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (1)总长： 5500L m m长(2)总宽： 1807L (3)总高： 2016L m m车的前悬 后悬 汽车的前悬 悬的长度与汽 车的类型、驱动形式、发动机的布置形式和驾驶室的形式以及布置密切相关。汽车的前悬不宜过长，以免使汽车的接近角过小而影响通过性。汽车的后悬长度主要与货箱长度、轴距及轴荷分配有关。后悬也不宜过长，以免使汽车的离去角过小而引起上下坡时刮地，同时转弯也不灵活。 城 市大客车的后悬一般不大于其轴距的 60%，绝对值不大于 型及以上的货车的后悬一般在 轴距 、特长货箱的汽车，其后悬可长达约 参考同类车型，轻型货车解放 以选取 该货车的前后悬分别为： 710m F ， 1 3 9 0 m R 车车头的长度 货车车头长度是指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。平头型货车一般在1400500计时货车为单厢三座，可以初步选取车头长度为 1500 车车箱尺寸 参考同类车型，轻型货车解放 以选取该货车的车箱尺寸分别为： (1)长： 4500L m m长(2)宽： 1737L (3)高： 380L 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 车主要性能参数的选择 力性能参数 汽车的 动力性参数主要有直接档和 I 档最大动力因数、最高车速、爬坡能力、汽车的比功率和比转矩等。 (1)直接档最大动力因数0及汽车类型、用途和道路条件而异。载货汽车的0也有个限度。微型货车的0型货车的次之，因为它们不会拖带挂车，而且对平均车速和加速性能的要求也较高。根据表 2以初步选取直接档动力因数为：0 。 (2)I 档最大动力因数连续换挡时的加速能力。它和汽车总质量关系不明显而主要取决于所要求的最大爬坡度和附着条件。根据表 2以初步选取 I 档动力因数为： 。 表 2 轻型载货汽车的动力性参数的取值范围 汽车类别 0最高车速 比功率 比转矩 轻型货车 6 0120 1521 3844 (3)最高车速m a x 1 1 5 /av km h。 (4)上坡能力 由设计要求可知，最大爬坡度为 (5)汽车的比功率和比转矩 比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比，它可以综合反映汽车的动力性，比功率大的汽车加速性能、速度性能要好于比功率小的汽车。根据表 2以初步选取比功率 18kw/t。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比，它反映了汽车的牵引能力 。可以初步选取比转矩为： 40N.m/t。 油经济性指标 汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗率（ L/100评价。该值越小燃油经济性越好。而货车有时用单位质量的百公里油耗量来评价（表 2 表 2货车单位质量百公里燃油