资源目录
压缩包内文档预览：
编号：1534553
类型：共享资源
大小：5.60MB
格式：RAR
上传时间：2017-08-06
上传人：1111111****111111...
认证信息
个人认证
毕**（实名认证）
湖南
IP属地：湖南
50
积分
- 关 键 词：
-
b327
汽车
双横臂
独立
悬架
设计
- 资源描述：
-
B327汽车双横臂独立悬架的设计,b327,汽车,双横臂,独立,悬架,设计
- 内容简介：
-
1 汽车设计 课程设计 双横臂独立悬架 导向 分析与设计 计算说明书 目录 一、 任务说明 1 设计任务 . 错误 !未定义书签。 2 问题描述 . 错误 !未定义书签。 3 设计条件 . 错误 !未定义书签。 二、 双横臂独立悬架导向 1 导向机构及转向梯形布置方案分析与优化设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 2 2考虑导向机构非线性特征的双横臂独立悬架系统弹簧刚度、减震器阻 尼参数的设计与分析方法 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 3双横臂悬架下摆臂结构的强度设计 . 错误 !未定义书签。 4全浮式半轴计算及轮毂轴承选择 . 错误 !未定义书签。 三、 设计心得 . 错误 !未定义书签。 四、 参考资料 . 错误 !未定义书签。 3 双横臂独立悬架 导向 转向系统的分析与设计 计算说明书 （一） 任务说明 1 设计任务 双横臂独立 悬架和转向系统是现代汽车上典型的底盘总成系统。本课程设计以某微型汽车前轮转向驱动桥所采用的双横臂独立悬架和转向系统为对象，主要完成以下环节的分析与设计内容 ： 1. *独立设计、 0 号或 1号 ) 零部件顺序编号 明细栏、标题栏 (注材料、标准件型号和数量 ) 主要轮廓尺寸、特征尺寸、尺寸公差配合标注 设计要求 2. *独立设计、手工绘制转向节零件图一张 尺寸标注完备 尺寸链封闭 设计基准尽量与制造工艺基准一致 形位公差标注要注意参考基准标注 信息完整 材料、热处理方法的技术条件 3. *独立完成设计、计算说明书一份 (4000 包括内容、流程、理论方法、方案、公式、计算过程、成果归纳和设计心得等 2 问题描述 图 1所示为汽车前轮采用的一种双横臂悬架 化），导向机构 B、转向主销 中， A、D 分别为上、下横臂与车架联接的铰销中心（假定两铰销轴线均平行于车辆纵向）， B、 横臂联接的球铰中心。在车辆横向垂直平面内，上、下横臂相对水平面的摆角分别用 、 表示，转向主销内倾角用 0表示。 转 向传动机构采用由齿轮 FG（ F与 F， G与 G 对称，未画出）。其中，左轮转向梯形机构 齿轮 E、左轮转向横拉杆 轮转向节臂 E、E分别为转向器齿条上与左右转向横拉杆铰接的球铰中心， 左轮转向节臂 接的球铰中心， G 为左轮转向节臂 左轮转向主销 C。另外，车轮轴线 转向主销 ，与车轮中心面交于 J。 4 图 1 描述悬架 向机构运动学的机构几何参数主要有：上横臂杆长AB=向主销球铰中心 距 横臂杆长 CD=、下横臂的摆角 、（横臂向外下倾时，取负值），转向主销内倾角 0。为简便计，不考虑主销后倾角的影响，并假设上、下横臂与车架铰接的轴线均平行于车辆纵向，则图示导向机构 上、下横臂 转向主销轴线 始终在过前轮轴线的汽车横向垂直平面内运动。 在水平面俯视图中，描述 轮转向梯形机构运动学的机构几何参数主要有： 架上齿条移动方向线 前轮轴线的偏移距 Y（轴线在前方时，取正值），转向节臂 对于汽车纵向 的安装角 0。另外，左右车轮的转向角分别用 、 表示。 双横臂独立悬架系统的弹性元件可采用螺旋弹簧或扭杆弹簧，阻尼元件常用筒式减振器。根据整车结构布置，弹簧和阻尼元件通常安装于下横臂与车架（车身）之间，但也有安装于上横臂与车架（车身）之间的情形。因此，导向机构各构件及各连接铰点的受力大小与方向，与弹簧元件的类型和安装位置密切相关。 3 技术条件 轮距 B=12001400距 L=20002500 载时整车总质量为m=10001300高车速 40km/h，最大爬坡度 20%， 0km/h 加速时间不超过 14 秒，最小转向半径 40004500 前轮轮胎外径为 2R=520胎宽度 b=145 A B C D E F G H K E P 转向器齿条 0 (后视图 ) (地面 ) b 2 B F A E E (水平俯视图 ) K 前 后 C 转向器齿轮 J Y 2 J 0 5 导向机构几何参数： AB=60200 BC=00300330380 01100150辆处于满载平衡位置时，前悬架导向机构的位置参数为 =26， =210， 0=710。 转向机构几何参数： 05808050000140Y=80800130条左右移动行程为 s=5070 向节臂安装角 0=175190，转向梯形机构的最大压力角 550。 （二） 双横臂独立悬架 导向 一、 双横臂独立悬架导向机构及转向梯形布置方案分析与优化设计 1、 参数选择 根据已知条件条件，先初选一些参数，其数值如下： 齿条左右移动行程 s 60距 B 1300 距 L 2200 载整车总质量 m 1200 轮中心与转向 节距离 w 100 横臂杆长 80向主销球铰中心距 00横臂杆长 50横臂主销球铰与转向节距离 20向梯形最大压力角 9 前悬架导向机构位置参数（满载平衡位置） 80 2、 转向梯形机构几何参数的优化设计 1) 转向机构优化设计原理： 6 图 2 齿轮齿条转向器驱动的断开式转向梯形结构示意图 设 S 为转向齿条位移量（ 则对于齿轮齿条式转向 机驱动的断开式转向梯形机构，容易求得左右前轮的转向角 和 如下。 0020202000 （ 1） 0222ar ct 2） 2220 ar ct （ 3） 其中， A=0 B= C=20= 2 2202=0+S), B=C=)21转向机齿条左右球铰中心的距离； 左、右横拉杆长度； 左、右转向节臂长度； 车轮中心至转向主销的距离； 转向齿条从中心位置向左的位移量（取正值）； 转向齿条从中心位置向右的位移量（取负值）； y 转向齿条左右球铰中心连线与左右转向主销中心连线之偏距。图 3示位置取正值，反之取负值； 直线行驶时，转向齿条左球铰中心和左转向主销中心的水平距离； 0转向节臂 与汽车纵轴线的夹角。 图 3 四轮汽车转向示意图 图 3 为一种含驱动滑块的常用断开式转向梯形机构。所谓驱动滑块，实际上是齿轮齿条式转向机的齿条。即，方向盘的转向操纵，由齿轮齿条式转向机变换为齿条（滑块）的直线运动，从而驱使转向梯形机构实现左右前轮转向。 为了避免汽车转向时产生路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎过快磨损，要求所有车轮在汽车转向时都作纯滚动。因此，图 2 中，左右前轮转向角 和 应满 7 足阿克曼转向几何学关系， c o t c o t B L （ 4） 其中， 则可得理想的右轮转角 10 t a nt a n 1 t a （ 5） 故优化设计目标函数为 201/ （ （ 6） 其中， 实际右轮转角 与理想右轮转向角 0 之间均方根偏差； n取值次数。 可见， 值越小，在各转角下，实际的右轮转角越接近 于理想右轮转角，即优化结果越理想。根据以上原理，利用 “断开式转向梯形机构（齿条驱动）优化设计 ”程序，对转向机构部分的参数进行优化。 在优化时，选取不同的参数，看那些参数得到的数值最小。 2）利用优化软件进行设计 8 9 10 s,58,56,54,52,50,48,46,44,42,40,38,36,34,32,30,28,26,24,22,20,18,16,14,12,10,8,6,4,2,0,0,0 2,0,2,4,6,8,0,2,11 24,6,8,0,2,4,6,8,0,2,4,6,8,0,2,4,6,8,0,软件界面中分别输入各参数，经优化选择 机构优 化结果列表 ( 2 L3 y 0 M M (s=60 525 300 110 80 理论转向半径计算 : R=L/=2200/=43284000， 4500大压力角 45， 50 优化结果均满足题目要求。 故，得出数据： 252 3003 110 W 100条左右移 动行程 s 向梯形最大压力角 内侧车轮最大转向角 转向节臂与纵轴夹角 180 二、考虑导向机构非线性特征的双横臂独立悬架系统弹簧刚度、减震器阻尼参数的设计与分析方法 12 1、 悬架导向机构参数： 前轮外倾角 （ 图 4 车轮定位参数 前轮外倾角 是指车轮中心平面和道路平面垂线之间的夹角，如果车轮上 部向外倾斜，外倾角取正值，向内倾斜则取负值。 轿车前轮通常设计成具有微小的正外倾角（乘坐 23名乘员时），以便轮胎尽可能垂直于稍许有点拱形的路面滚动，并使磨损均匀和滚动阻力小。理想的外倾角可取为 约为 0 为了获得良好的轮胎转弯侧偏性能，目前所取得外倾角大都偏离了理想值。轿车空载时的外倾角基本上在理想值附近，而加载状态下车轮则取有轻微的负值外倾角。 独立悬架的缺点在于汽车做曲线行驶时车轮随车身一起倾斜，即车身外侧车轮相对于地面向正的外倾角方向变化， 从而降低了承载较高一侧的轮胎侧偏性能。为了消除这一影响，轿车的悬架常常设计成车轮上跳时外倾角朝负值方向变化，而下跳时朝正值方向变化。 当然，基本原则还是使车轮上下跳动时，外倾角变化尽量小。 主销内倾角 （ 主销内倾角 是指转向节主销中心线（上摆臂球铰与下摆臂球铰中心的连线）与一个垂直于路面的平面之间的夹角。主销偏移距 是指转向节主销中心线与路面的交点至车轮中心平面与路面之交线的距离，如 图 4 车轮定位参数 所示。在现代轿车中，主销内倾角 =614，主销偏移距=30 主销后倾角 销后倾角 是指转向节主销中心线在汽车纵向平面上的投影与过车轮中心的垂直线之间的夹角。 可取 =12， 主销后倾角一般变化很小 。 13 前轮 前束 角 （ 为了不因轮胎的侧偏而使磨损加剧、滚动阻力增大以及直线行驶能力受到损害，无论在车轮上跳还是下跳时都不想出现前束值变化，但这是理想的情况，实际允许与理想形式有较小的偏差。 在悬架运动时，前束角的变化应使汽车具有不足转向的性能。即，使车轮上跳时，前束角向负值方向变化，而车轮下跳时，前束角向正值 方向变化（运用横拉杆的内外侧球铰的高度差，可实现不足转向的措施 ），前束角变化的最大值在1左右。 车轮接地点侧向滑移量（ 左右前轮中心面接地点之距即为轮距。车轮上下跳动时，轮距随之 变化。一般来说，在满足对侧倾中心要求的前提下，应尽量使车轮上下跳动时，轮距变化量最小（一般要求单侧轮距在 500 上、下横臂长度 双横臂悬架上、下横臂的长度对车轮跳动时的定位参数影响很大。现代乘用车所用的双横臂式前悬架，一般设计成上横臂短、下横臂长。这一方面是考虑到不知发动机方便，另一方面也是为了得到理想的悬架运动特性。大量实验数据证明，当上、下横臂长度比在 近时，轮距变化较小，从而可以减少轮胎磨损，提高其使用寿命；当上、下横臂长度比在 近时，前轮定位角的变 化较小，从而可以保证汽车具有良好的操纵稳定性。综上所述，双横臂悬架的上、下横臂长度比应在 围内。根据我国乘用车设计经验，在初选尺寸时上、下横臂长度比取 宜。 结合以上各点，得出一些常见的双横臂导向机构布置方式如图 5 所示，其中 标记为推荐布置方式， 标记为非推荐布置方式， 标记为需避免布置方式。 图 5 双横臂导向机构布置图 14 2、 双横臂悬架受力分析及刚度与阻尼参数计算 图 6 双横臂 悬架导向机构与转向梯形机构示意图 悬架系统刚度直接影响汽车平 顺性。汽车的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数，它由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量（簧载质量）所决定。人体所习惯的垂直振动频率约为 1 般货车固有频率是 2行客车 级轿车 1 身振动的固有频率应接近或处于人体适应的频率范围，才能满足舒适性要求。单轮簧载质量为 W(本题中取满载时整车总质量为 m=1000定单轮簧载质量 W=250 f= 为了衰减车身自由振动和抑制车身、车轮的共振，以减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅 (减小车轮对 地面压力的变化，防止车轮跳离地面 )，悬架系统中应具有适当的阻尼。这里取相对阻尼比 C。 根据功能原理，可以导出线性螺旋弹簧刚度与悬架等效刚度、减振器阻尼系数与悬架等效阻尼系数之间的非线性关系。另， 图 6所示的机构受力平衡关系可求得上、下摆臂与转向节之间联接球铰 B、 B、 据此，研制成便捷、准确的设计计算工具 “双横臂独立悬架受力及刚度阻尼特性非线性分析辅助软件，以方便课程设计的计算与分析。 根据工程实际， 取 Q 与 K 点重合、 R 与 J 点重合，以简化结构 15 图 7 双横臂悬架受力分析及刚度与阻尼参数计算软件运行结果 得到 ，符合 2 10 的要求，得到了最终的优化结果。 通过软件可以得出： 单轮悬架刚度 19344(N/m) 悬架垂向阻尼系数 簧刚度 m 临界阻尼系数 N*s/m） 平衡位置减振器长度 衡位置弹簧初始量 58轮跳动减振器最大长度 轮跳动减振器最小长度 件输出参数如下表： c C F(N) 17,62377739 101,6324358 243,2247292 432,8329487 832,0771332 959,2785468 16,267704 102,189961 244,885189 474,817813 996,777463 1118,10398 16 7 99 6 7 3 6 5 14,87143656 102,7594243 246,2332197 516,2433039 1170,209511 1280,943154 13,44045825 103,3378947 247,344689 557,8317031 1352,02267 1447,607946 11,97977717 103,9226274 248,27318 600,1674734 1541,927152 1617,849613 10,49398771 104,511029 249,0576418 643,7480895 1739,684289 1791,375807 8,987327566 105,100631 249,7271512 689,0149537 1945,095013 1967,85688 7,463725199 105,6890656 250,3039667 736,3727862 2157,987576 2146,926123 5,926839933 106,2740457 250,8055435 786,2019107 2378,204722 2328,176422 4,380095807 106,8533461 251,2458995 838,8658453 2605,590184 2511,154687 0 26710028 107,4247875 251,6365607 894,7155353 2839,97427 2695,354863 3 69716714 107,9862226 251,9872317 954,0909566 3081,158255 2880,210049 6 0,288013486 108,535523 252,3062783 1017,320464 3328,897288 3065,084086 9 1,843757431 109,070568 252,6010818 1084,71804 3582,881577 3249,262959 12 3,394926787 109,5892344 252,878301 1156,578451 3842,715652 3431,946333 15 4,939058268 110,089387 253,1440684 1233,170271 4107,895589 3612,239587 18 6,473806493 110,5688699 253,4041369 1314,726628 4377,784224 3789,146779 21 7,996939227 111,0254988 253,6639887 1401,433592 4651,584521 3961,565028 24 9,506334737 111,4570527 253,9289149 1493,416086 4928,311462 4128,28089 27 10,99998102 111,8612668 254,2040705 1590,721308 5206,76308 4287,969371 30 12,47597666 112,2358241 254,4945105 1693,29971 5485,491527 4439,196257 17 图 8 汽车横向垂直平面内双横臂悬架导向机构及受力分析模型 如 图 8 所示 ， 此时上横臂可视为二力杆 ， 球铰 B 处的反力 B 方向 ， 它与地面反力 F 的力作用线相交于 G 点。按三力汇交于一点的力平衡关系，下横臂 过球铰 B 的力 沿 线方向。 以悬架上跳至最大位置时考虑，此时弹簧处于压缩最大量状态，不考虑减振器的影响，此时悬架下横臂处于最危险工况，以此工况来校核。根据软件计算所得参数： 下横臂上 R 点处安装承载弹簧，承受弹簧力 球铰反力 其同作用，不考虑车轮纵向力和侧向力时，在汽车横向垂直面内的最大弯矩 点处。 根据软件的计算结 果， 当 30 时， a ， a x ，m a x 三 、 双横臂悬架下摆臂结构的强度设计 下臂受力如下图 : 当 30 时， 图 8 中 c = ， =， =， 此时的 62 同时可以 由= 18 由这些数据，根据杠杆平衡原理可以计算得到 NF 7 5)62co s (F NF 4 3)62s F 5 43 5 0 0 1)2t a n (F 可以计算得到 R 点处存在最大弯矩， 为 339M m a x 6 3 以两根圆管以一定角度焊接成 A 字形，选用碳素结构钢 339Mm a x 安全系数.5， = 1 5 6 . 7
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号