越野车前悬架优化设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

下载文档送对应 纸 咨询 14951605 1 第 1章 绪 论 根据导向机构的结构特点，汽车悬架可以分为非独立悬架和独立悬架。非独立悬架两侧的车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架连接。特点是当一侧的车轮遇到路面冲击而跳动时，必然导致另一侧车轮在汽车横向平面内摆动。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。独立悬架的车桥做成断开的，每一侧车轮可以单独通过弹性悬架与车架连接。 结构较非独立悬架复杂，但两侧的车轮单独跳动时互不影响，可以提高乘坐的舒适性和平顺性。独立悬架使得发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。 按照弹性原件的种类，汽车悬架又可以分为钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架、空气悬架以及油气悬架等。钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对 滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，可不必单设导向装置，使结构简化，并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定减振作用。螺旋弹簧是用弹簧钢钢棒料卷制而成，它们有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺旋弹簧。螺旋弹簧大多应用在独立悬架上，尤以前轮独立悬架采用广泛。由于螺旋弹簧只承受垂直载荷，它用做弹性元件的悬架要加设导向机构和减振器。它与钢板弹簧相比具有不需润滑，防污性强，占用纵向空间小，弹簧本身质量小的特点，因而现代轿车上广泛采用。 按照作用原理，可以分为被动悬架、半主动悬架 和主动悬架 1。目前多数汽车上都采用被动悬架，汽车姿态只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。 半主动悬架根据簧上质量相对车轮的速度响应、加速度响应等反馈信号，按照一定的控制规律调节弹簧的阻尼力或者刚度。半主动悬架产生力的方式与被动悬架相似，但其阻尼或刚度系数可根据运行状态调节，这和主动悬架极为相似。有级式半主动悬架是将阻尼分成几级，阻尼级由驾驶员根据 “ 路感 ” 选择或由传感器信号自动选择。无级式半主动悬架根据汽车行驶的路面条件和行驶状态，对悬架的阻尼在几毫秒内由下载文档送对应 纸 咨询 14951605 2 最 小到最大进行无级调节。由于半主动悬架结构简单，工作时不需要消耗车辆的动力，而且可取得与主动悬架相近的性能，具有很好的发展前景。 主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。 前面已经介绍了，汽车悬架按其振动的控制方式分为被动、半主动和主动悬架 3种基本类型，经典隔振理论认为被动悬架采用了一种优化折中方案，不能兼顾提高乘坐舒适性与行驶安全性要求，主动悬架能获得一个优质的隔振系统，实现理想悬架的控制目标，但耗能大、液压装置噪声大、成本高、结构复杂；半主动悬架系统可以输入少 量的调节能量来局部改变悬架系统的动特性 (刚度或阻尼系数 )，仅仅消耗振动能量，而且结构简单，可靠性高。由于半主动悬架诸多的良好性能，且半主动悬架研究所涉及的关键技术是设计，因此车辆半主动悬架控制系统的研究具有重要意义。 1934 年世界上出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。被被动悬架的参数根据经验或优化设计的方法确定，在行驶过程中保持不变它是一系列路况的折中，很难适应各种复杂路况，减振的效果较差。为了克服这种缺陷，采用了非线性刚度弹簧和车身高度调节的方法，虽然有一定成效，但无法根除被动悬架的 弊端。被动悬架主要应用于中低档轿车上，现代轿车的前悬架一般采用带有横向稳定杆的麦弗逊式悬架，比如桑塔纳、夏利、赛欧等车，后悬架的选择较多，主要有复合式纵摆臂悬架和多连杆悬架。 随着道路交通的不断发展，汽车车速有了很大的提高，被动悬架的缺陷逐渐成为提高汽车性能的瓶颈，为此人们开发了能兼顾舒适和操纵稳定的主动悬架。主动悬架的概念是 1954 年美国通用汽车公司在悬架设计中率先提出的。 20 世纪 80 年代，世界各大著名的汽车公司和生产厂家竞相研制开发这种悬架。 特点是乘坐非常舒服，但结构复杂、能耗高，成本昂贵，可靠性存 在问题。 由于种种原因，我国的汽车绝大部分采用被动悬架。在半主动和主动悬架的研究方面起步晚，与国外的差距大在西方发达国家，半主动悬架在 20 世纪 80 年代后期趋于成熟，福特公司和日产公司首先在轿车上应用，取得了较好的效果主动悬架虽然提出早，但由于控制复杂，并且牵涉到许多学科，一直很难有大的突破。进入 20 世纪90 年代，仅应用于排气量大的豪华汽车，未见国内汽车产品采用此技术的报道，只有北京理工大学和同济大学等少数几个单位对主动悬架展开研究。主动悬架的平顺性能最好。它采用许多新兴的控制技术和使用大量电子器件，可使悬架 的稳定性得到保证因此，主动悬架的平顺性和操纵稳定性是最好的，是汽车悬架必然的发展方向。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 3 1990 年，西班牙学者 人用八自由度模型在时域和频域分别进行了优化研究，取得了与上述相似的结果。 被动悬架是传统的机械结构 ， 刚度和阻尼都是不可调的 ， 依照随机振动理论，它只能保证在特定的路况下达到较好效果。但它的理论成熟、结构简单、性能可靠，成本相对低廉且不需额外能量，因而应用最为广泛。在我国现阶段，仍然有较高的 研究价值。 被动悬架性能的研究主要集中在三个 方面 :通过对汽车进行受力分析后，建立 数学模型，然后再用计算机仿真技术或有限元法寻找悬架的最优参数；研究可变刚度弹簧和可变阻尼的减振器，使悬架在绝大部分路况上保持良好的运行状 态； 研究导向机构，使汽车悬架在满足平顺性的前提下，稳定性有大的提高。 主动悬架的概念早在 1954 年就被提出了。 20 世纪 60 年代， 善了主动悬架的基本构成和控制规律，证明了 “全主动 ”悬架对车辆性能的提高。 80 年代初，一些装备主动悬架系统的试验样车被生产出来，验证了主动悬架对车辆性能的提高。 主动悬架使用液压或电动机械的作动器代替传统被动悬架中的弹簧和减振 器，作动器根据主动悬架控制规律输出作用力。全主动悬架能够根据车辆的工作状态和路面的状况进行自适应调 节， 抑制车体的振动，但其结构复杂，用到较多的悬挂设备，而且工作时需要独立的能源供应，耗费大量的能量，另外，使用全主动悬架系统时还会引起其它的负面问题，如非悬挂质量的共振现象，这就使得全主动悬架系统的应用受到限制。 主动悬架研究也集中在两个方面 : 可靠性； 执行器。由于主动悬架采用了大量的传感器、单片机、输出输入电路和各种接口，元器件的增加降低了悬架的可靠性，所以加大元件的集成程度，是一个不可逾越的阶段。执行器的研究主要是用电动器件代替液压器件卜电气动力系统中的直线伺服电机和永磁直流直线伺服电机具有较多的优点，今后将会取代液压执行机构。运用电磁蓄能原理，结合参数估计自校正控制器，可望设计出高性能低功耗的电磁蓄能式自适应主动悬架，使主动悬架由理论转化为实际应用。 1974 年， 于天棚阻尼的概念发明了半主动阻尼器。其生产应用始于 20 世纪 80 年代，但它对悬架性能的改善是有限的。 1975 年， M 人提出了 “开关 ”控制的半主动悬架，它能产生较大的阻尼力，这种悬架已应用到实际中。1986 年， 半主动悬架控制方法中引入了 法，改进了控制算法的稳定性。 1988 年，日产公司研制了一种 “声纳 ”式半主动悬架，它可通过声纳装置预测路面信息，悬架减振器有 “柔和 ”、 “适中 ”和 “稳定 ”3种选择状态。 1994 年， 纸 咨询 14951605 4 等人使用了电流变和磁流变液体作为工作介质，研究了新型半主动悬架系统。美国司已经 利用磁流变液开发出半主动悬架系统 评为 1999 年世界 100 项重大发明之一。 2000 年，美国 司公布了它的商业磁流变材料()。 司也发布了它的磁流变减振器。半主动悬架是指悬架弹性元件的刚度和减振器的阻尼系数之一可以根据需要进行调节控制的悬架。目前半主动悬架研究主要集中在调节减振器的阻尼系数方面，即将阻尼可控减振器作为执行机构，通过传感器检测到的汽车行驶状况和道路条件的变化以及车身的加速度，由 据控制策 略发出脉冲控制信号，实现对减振器阻尼系数的无级可调。这种结构生产、使用、维护成本高；本文描述一种四级刚度减振弹簧，则是一种根据载荷状况和道路条件自行调节刚度的一种新型结构，具有生产、使用、维护成本低的优点。 半主动悬架的研究集中在两个方面 : 执行策略的研究； 执行器的研究。阻尼可调减振器主要有两种，一种是通过改变节流孔的大小调节阻尼，一种是通过改变减振液的粘性调节阻尼。节流孔的大小一般通过电磁阀或步进电机进行有级或无级的调节，这种方法成本较高，结构复杂。通过改变减振液的粘性来改变阻尼系数，具有结构简单、成本 低、无噪音和冲击等特点，因此是目前发展的主要方向。在国外，改变减振液粘性的方法主要有电流变液体和磁流变液体两种。北京理工大学的章一鸣教授进行了阻尼可调节半主动悬架的研究，林野进行了悬架自适应调节的控制决策研究，哈工大的陈卓如教授对车辆的自适应控制方面进行了研究。执行策略的研究是通过确定性能指标，然后进行控制器的设定。目前，模糊控制在这方面应用较多。 由于越野汽车大比例越野路面行驶要求，一般越野汽车采用非承载式车身结构，既车架和车身分开，有独立的车架。 近年来随着计算机虚拟设计、虚拟制造等一系列列新技术的应用和人们对越野汽车整车性能要求的不断提高，中重型越野汽车独立悬架技术逐渐被人们所重视。典型代表就是美国奥什科什 (司生产的 列，其采用双横臂独立悬架系统，使悬架行程达到 400架性能得到了大幅提升，从而为第三代越野汽车的设计研究指明方向。 我国的独立悬架技术仅在轻型越野车及济南汽车厂于 20 世纪 70 年代设计制造的8 中吨位军用车上得到了应用，目前在重型越野车领域基本上属于空白。因此国内主要越野车研发单位开始对中 重型越野汽车独立悬架技术进行研究，并取得了阶段性成果。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 5 汽车悬架的设计是一个复杂的系统工程。其设计的成功与否决定着车辆的行驶平顺性和操纵稳定性、舒适性等多方面的设计要求。这就对悬架设计人员提出较高的要求。利用 影响前悬架参数的两侧车轮同向跳动和高速回正性及低速回正性三个试验出发对前悬架参数进行优化设计，能够大大提高设计的效率和质量。 在我国传统的设计方式中以手工绘图或采用 制二维平面图为主，无法满足快速设计的需求，造成产品开发周期长、设计 成本高。汽车产品开发工程正面临三个重要方面的转变 :从串行工程转变到扩展企业范围的并行工程；从零件的参数化建模转变到产品的参数化建模；从基于二维工程图纸的开发工程转变到以三维实体模型为中心的开发过程。 传统的汽车设计是由最初的设计 试验 设计。在制造出样品产品后，进行测试，测试合格，制造出产品。如果不合格，重新设计，直到合格为止。在从设计到制造要经过多次的重试，需要很长的时间，浪费了大量的人力和物力，并且延长了新产品的上市时间。随着计算机技术的发展，人们改变了传统的设计方法，特别是 种绘图、分析软件的推广，使产品在设计开发阶段，就将零部件设计和分析技术融合在一起，在计算机上建造出产品的整体模型，并对该产品在投入使用后的各种工况进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进产品设计、提高产品性能。现在汽车设计中大量采用虚拟样机技术，大大提高了汽车的性能，提前了汽车的上市时间。 越野行驶最大平均车速是汽车越野机动性的核心技术指标，越野行驶最大平均车速越高汽车的机动性越高。但是越野路面最大平均车速的提升意味着地面对车辆的冲击载荷的增大，意味着车轮接地性能 (车辆通过性 )的降低，意味着乘员舒适性的降 低。怎样在提升越野行驶最大平均车速，提高越野机动性的前提下，保证乘员的舒适性、车辆行驶安全性、车辆通过性、整车各主要部件可靠性、整车轻量化是越野汽车设计的重要工作。 明确获得用户需求和清晰地确定车辆实际使用环境是汽车研制核心工作。越野汽车与其他车辆最大的不同就是大比例地行驶在越野路面上，此时整车扭转变形大、扭转载荷高。对这种大扭转使用环境的设计也反映了越野汽车设计水平的高低。 悬架、车架、车身作为越野汽车主要承载和受力部件，起着承载整车部件和载荷，实现整车行驶和操控性能，吸收地面冲击满足乘员舒适性和货物完好 性要求等作用。三者的总质量占越野车总质量的 50%左右，因此三者对车辆承载能力、舒适性、通过性、轻量化和可靠性有着重要的影响。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 6 第 2章 越野车悬架的初步设计 汽车悬架是车架 (或车身 ) 与车桥 (或车轮 )之间弹性连接的部件。主要州弹性元件、导向机构及减振器三个基本部分组成。此外，还可包括一些特殊功能的部件，如缓冲块和稳定杆等。现代汽车还采用了控制机构，形成可控式悬架。 汽车悬架把车身和车轮弹性地连接在一起。悬架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、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。 汽车悬架的工作原理是 : 当汽车轮胎受到冲击时，弹性元件对冲击进行缓冲，防止对汽车构件和人员造成损伤。但弹性件受到冲击时会产生长时间持续的振动， 容易使驾驶员疲劳而发生车祸， 故减振元件必须快速衰减振动。当车轮受到冲击而跳动时， 使其运动轨迹符合一定的要求， 增加汽车的平顺性和稳定性。导向构件在传力的同时，对方向进行控制。 悬架与汽车的多种使用性能有关，为满足这些性能，悬架系统必须能满足这些性能的要求 :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靠性，有足够的刚度、强度和寿命。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架 (或车身 )与车轴 (或车轮 )之间 作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。 与非独立悬架相比，独立悬架具有许多优点：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及轮胎的接地性能；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；占用横向空间少，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；易于实现驱动转向等。所以此越野车前悬架采用独立悬架。随着高速公路网的快速发展，促 使汽车速度不断提高，使得非独立悬架已不能满足行驶平顺性和操纵稳定性等方面提出的要求。因此，独立悬架获得了很大的发展空间。独立悬架的结构特下载文档送对应 纸 咨询 14951605 7 点是，两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有很多优点。独立悬架中尤其是双横臂独立悬架得到了广泛的应用。 型和特点 这种悬架在车轮跳动时车轮倾角有显著的变化，侧滑量大、轮胎磨损严重，转向轮采用这种悬架对转向操纵有一定影响因此很少用于的前悬架。对后悬架来说汽车在小向心加速度行驶时车轮外倾角变化将增加汽车不足转向因素而在大向心 加速度时车身产生 “举升 ”现象。单横臂式悬架结构简单、质量小、成本低，在早期轿车后悬架上采用得比较多，目前已很少使用。 单纵臂式悬架在车轮跳动时，车轮外倾角和前束不变，但后倾角变化较大，因此多用于不转向的后轮。转弯行驶时，由于车轮随车身一起向外倾斜，后悬架采用这种悬架容易出现过多转向趋势。单纵臂式悬架结构简单、质量小，可以得到较大的室内空间，所以在前轮驱动汽车的后悬架上应用的比较多，目前被单斜臀式、麦弗逊式独立悬架所代替。 介于单横臂式和单纵臂式之间的一种悬架结构。摆臂的转动轴线与汽车纵轴线所成角度在 0斜臂式悬架自 60 年代初问世以来，在后轮驱动汽车的后悬架上得到了广泛应用。目前由于对汽车干顺性和操纵稳定性提出了更高要求，有些汽车采用了结构更复杂的双横臂式或多杆式独立悬架。今后伴随着后轮驱动汽的减少，单斜臂式悬架应用会逐渐减少。 这种悬架主要优点是，车轮运动特性比较好，左、右车轮在等幅正向或反向跳动时，车轮外倾角、前束及轮距无变化，汽车具有良好的操纵稳定性。但这种悬梁在侧向力作用时。呈过多转向趋势。另外，扭转梁因强度关系，允许承受的载荷受到限制。扭转梁式悬架结构简单、成本低、在一些前置前驱动汽车的后悬架上应用得比较多。 双横臂式独立悬架按其上、下横臂的长短又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种。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。后一种形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数的变化量限定在允许的范围内。这种不大的轮距下载文档送对应 纸 咨询 14951605 8 改变，不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。 多杆式悬架主要优点是，利用多杆控制车轮的空间运动轨迹，以便更好地控制车轮定位参数变化规律，得到更为满意的汽车顺从转向特性，最大限度满足汽车操纵性和平顺性要求。缺点是零件数量多、结构复杂、 要求精度高。多杆式悬架是目前最为先进的悬架结构。 它可看成是上摆臂等效无限长的双横臂式独立悬架。它的突出优点是简化了结构，减小了质量，节省了空间，有利于前部地板构造和发动机布置。它的缺点是：由于自由度少，悬架运动特性的可设计性不如双横臂悬架；振动通过上支点传递给汽车头部，需采取相应的措施隔离振动、噪声；减震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；对轮胎的不平衡性较敏感；减震器紧贴车轮布置，其空间很小，有些情况下不便于采用宽胎或加装防滑链。 从上节中可知不等长双横臂式悬架可以通过合理选择上、下横臂的长度和布置方案，保证越野车有很好的行驶稳定性，而且结构不是很复杂，因此本设计选用不等长双横臂独立悬架，参考同类型车的整车参数，初步设定其整车参数为：前轮距 1500轮距 1500载质量 2106距 2630载前轴荷 848载后轴荷1258悬需弹簧刚度 悬所需弹簧刚度 悬非簧载质量 213胎规格为 0心高度 400 悬架静挠度是指汽车满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度 c 之比， 即： =/c （ 因现代汽车的质量分配系数 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、后部分车身的固有频率可用下式表示： （ （ 当采用弹性特性为线性变化的悬架时： （ （ 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 9 由式 ( ( ( (得： （ （ 式中： 为前、后悬架的刚度（ N/为前、后悬架（单边）的簧上质量（ 一般对于采用钢制弹簧的汽车，非常接近人体步行的自然频率。越野汽车更大些。为了减少汽车的角振动，一般汽车前、后悬架偏频之比约为 =。 取 = 式 （ 和 （ 可得： 悬架动挠度是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的 1/2 或 2/3）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。要求悬架应有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。对乘用车，取 =79客车，取 =58货车取 =69这里，由于是越野车前悬架，行驶工况恶劣，因此动挠度应取更大点 3，取 根据总布置要求及悬架的具体结构形式，得到设计载荷时弹簧的受力=g=弹簧高度 =235架在压缩行程极限位置时弹簧高度 =175 初步选择弹簧中径 =95端碾细，根据工作条件，属于 类载荷弹簧。选取汽车悬架 C 类油淬火回火弹簧（ 60丝，由汽车设计查得其切变模量 G=83 台架试验时伸张及压缩极限位置相对于设计载荷位置的变形量 =113 初选钢丝直径 d=14得其许用拉应力 =1569许用切应力： = （ 由得，因此： = 7 （ 式中： 弹簧中径， d 弹簧钢丝直径， 簧工作圈数； G 弹簧材料的剪切模量，取 83000形量， 弹簧刚度。 总圈数 n=+2=弹簧设计手册应取 9。 完全并紧时载的弹簧高度： =2t= （ 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 10 式中： t=d/3 弹簧在完全压紧时的载荷： =+()= （ 弹簧在台架试验伸张极限位置对应的载荷： =-=53440524N （ 弹簧在台架试验压缩极限位置对应的载荷： =+= （ 弹簧在工作压缩极限位置的载荷： =-)= （ 弹簧指数： C=/d= （ 曲度系数： =(4(4= （ = （ = （ = （ = （ 虽然 ，但是悬架工作时弹簧设计对应的最大剪应力，对应悬架的极限压缩状态。 =)/ = （ 在给定条件下的循环次数： = （ 符合要求。 弹簧的自由高度： =+/= （ 取 =300 由 C=图 13考文献 3）的 =此弹簧最小工作高度=+d=入刚才的试验名字后就返回 了，查看 看到个次试验的响应结果。点击拟合图标拟合试验，可查看拟合效果。点击优化图标，得到如下界面如图 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 39 图 化界面 在优化界面中可以改变各因素的值查看响应的变化情况，也可改变响应的目标得到各因素的值。综合各响应的设计要求，得到优化前、后的各因素的值如表 示。 表 化前后各因素值 设计因素 优化前 /化后 /mm 345 36 641 375 22 627 720 36 341 为了更清楚得观察优化前后悬架的性能变化，将优化前、后测量函数及一些悬架的其它特性参数随车轮上、下跳动的变化曲线绘制在同一图中。 优化前、后车轮外倾角的变化境况如图 示。 (其中红线是优化后的曲线 ) 可见，优化后车轮外倾角变化范围比优化前更小了，越野车行驶时将比优化前稳定性更好。 优化前、后主销后倾角的变化曲线如图 示。 (其中红线是优化后曲线 ) 可以看出优化主销后倾角的变化范围几乎不变（变化范围稍有减小）。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 40 图 化前、后外倾角 图 化前、后主销后倾角 优化前、后前束角的变化情况如图 示。 (其中红线是优化后曲线 ) 从图中可看出优化后前束角在车轮上跳的过程中由接近 0 度向弱负值变化，这与前束角的理想变化情况更加接近了，尽管变化范围有所增大，但总的来说其变化范围还是很小的，符合设计要求。 优化前、后主销内倾的变化情况如 示。 (其中红线是优化后曲线 ) 从图中可见，主销内倾的变化范围减小了，提高了悬架的稳定性。 终上所述，可得到优化结果如表 示。 (左右两边硬点 z 坐标相同， y 坐标异号 ) 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 41 图 化前、后前束角 图 4化前、后内倾角 表 化结果 设计因素 优化前 /化后 /上控制臂前点 y 坐标 340 左上控制臂前点 z 坐标 636 641 左上控制臂后点 y 坐标 370 左上控制臂后点 z 坐标 622 627 左转向横拉杆外点 725 左转向横拉杆外点 z 坐标 336 341 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 42 在这一章中，首先对越野车前悬架进行了双轮同向跳动实验，得到悬架主要参数随车轮上下跳动的变化情况，针对前束角、外倾角和主销内倾角变化不理想，将他们设置为目标函数，上控制臂的 y、 z 坐标和转向横拉杆的 y、 z 坐标作为设计因素进行了试验设计和优化设计，从结果中可看到各响应随各因素改变而变化的情况，挑选一个使各响应随车轮上、下跳动变化相对更符合理想情况的结果作为最终优化结果，得到优化后设计因素的值。通过优化使悬架性能更加理想。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 43 结 论 随着经济技术和文化的发展，人们对汽车行驶舒适性的要求越来越高。汽车悬架系统对整车行驶稳定性和平顺性有举足轻重的影响，但汽车悬架系统是一个比较复杂的多体系统，其构件之间的运动关系十分复杂，所以开发和设计合理的汽车悬架系统是十分重要。 本文针对在汽车设计过程中对悬架系统的要求，以目前在越野车前悬架的应用较广泛的双横臂独立悬架为例，借助于机械系统动力学仿真软件 双横臂悬架进行了建模及仿真。通过设计和仿真分析得出如下结论： 1 通过资料的分析，了解了汽车悬架的研究状况和发展动态。通过对 双横臂独立悬架的结 构分析，给出了 车轮跳动时悬架的各种变化参数。 2在计算机辅助设计软件 建立了双横臂悬架系统的多体动力学模型，加上路面的激励后分析车轮跳动时悬架的各种参数的变化。 3根据汽车车轮在行驶时前束、外倾和主销内倾角随车轮上下跳动的变化要求，对悬架系统进行优化求解。 4通过优化求解，得出使悬架综合性能较高时的各点坐标，从而确立了悬架部件的结构。 该设计和分析优化了双横臂悬架系统，缩短开发周期，减少开发费用和成本，提高产品的使用性能，获得了较优的设计产品。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 44 参考文献 1 陈家瑞 M：人民教育出版社， 2003： 2212 王望予 M：机械工业出版社， 2006： 1743 刘惟信 M：清华大学出版社， 2001： 4314 陈军 术分析与工程分析实例 M：中国水利水电出版社， 2008：1135 王国强，张进平，马若丁 的实践 M：西北工业大学出版社， 2002. 6 王丰，黄志刚，朱慧 . 汽车前悬架仿真应用与优化研究 N：北京工商大学机械自动化学院，北京工商大学学报， 7 崔胜民，姜力标，倪强 野车前独立悬架的参数化设计 D：哈尔滨工业大学汽车工程学院， 8 姜力标，倪强 6_6 越野车前独立悬架参数化设计与分析 D：哈尔滨工业大学汽车工程学院 ， 9 蒋国平，王国林，周空亢 D： 10 陆丹，汤靖，王国林 麦弗逊前悬架优化设计 D：江苏大学汽车与交通工程学院 ， 11 张俊，何天明 D：武汉理工大学汽车工程学院，12 张云清，陈宏，项俊，陈立平 D：华中科技大学 心， 13 钱立军，刘关铎，黄伟 D：合肥工业大学机械与汽车工程学院 ，