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麦弗逊 悬架 设计 汽车 说明书 15 cad 全套 资料

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毕业设计任务书 课题： 麦弗逊悬架的设计 专 业 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 发 放 日 期 1 一、设计内容 结合国内 轻型货车 实际，依据相关技术规范和标准，利用所学知识，进行 货 车的前后悬架设计。具体主要内容有： 1. 进行前后悬架的底盘布置； 2. 悬架结构型式分析和主要参数的确定； 3. 用 成悬架装配图及 主要零件图； 4. 编制 设计说明书 二、设计依据 1课题来源： 盐城奥驰机械有限公司 2产品名称： 生产纲领：大批大量 4 机动车运行安全技术条件 5 491 1999汽车筒式减振器 尺寸系列及技术条件 6其它有关产品技术规范和标准 7参数： 外形尺寸 3800 1475 1810货箱尺寸 2220 1400 340轴距 2350悬 480悬 970轮距 1280轮距 1290质量 1760 整备质量 840满载轴荷分配 590 )， 1170 )，空 载轴荷分配 440 )， 400 )； 最大装载质量 800乘员 2 人， 最高车速 105km/h，最大爬坡度 30%， 起步连 续换档加速至 80km/h 所需时间 25s， 直接档从 20km/h 加速到 80km/h 所需时间 40s， 发动机 标定功率（ 5300r/9最大扭矩（ 3000 3500r/ 2 三、设计要求 1规范合理的型式和尺寸选择，结构和布 置合理； 2保证整车良好的平顺性能； 3工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； 4尽量使用通用件，以便降低制造成本； 5 设计图样总量：折合成 面在 3 张以上；过程要求：装配图需提供手工草图； 6 毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于 1 万字 ； 7查阅文献资料 10 篇以上，并有不少于 3000 汉字的外文资料翻译； 8到相关单位进行毕业实习，撰写不少于 3000 字实习报告； 9撰写开题报告 四、毕业设计物化成果的具体内容及要求 1、 设计成果 要 求： 按教务处毕业设计（论文）格式规范统一编排、打印，字数不少于 1 万字。 1）毕业设计说明书 1 份 2） 悬架装配 图 2 张 3）其它部装、零件图 不少于 7 张 2、外文资料翻译（英译中）要求 1）外文翻译材料中文字不少于 3000 字。 2）内容必须与毕业 设计 课题相关； 3）所选外文资料应是近 10 年的文章，并标明文章出处。 3 五、 毕业设计（论文）进度计划 起讫日期 工作内容 备 注 3月 8日 3 月 9 日 布置任务 3月 10日 3 月 22 日 调查研究，毕业实习 毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。 3月 23日 4 月 5 日 方案论证，总体设计 提出总体设计方案及草图，填写开题报告 ， 完成总体设计图 。 4月 6日 4 月 19 日 技术设计（部件设计） 完成部件图。 4月 20日 5 月 14 日 工作设计（零件设计） 完成 零件图 ， 完善设计图纸。 5月 15日 5 月 31 日 撰写毕业设计说明书 编写毕业设计说明书 。 6月 1日 6 月 4 日 毕业设计预答辩 6 月 5 日 6 月 12 日 修改资料 图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。 6 月 13 日 6 月 15 日 评阅材料 6 月 16 日 6 月 18 日 毕业答辩 6 月 19 日 6 月 21 日 材料整理装袋 4 六、 主要参考文献： 1. 陈家瑞 . 汽车构造：上册 M. 北京：机械工业出版社， 2000. 2. 陈家瑞 . 汽车构造：下册 M. 北京：机械工业出版社， 2000. 3. 余志生 . 汽车理论 M. 北京：机械工业出版社， 2000. 4. 王望予 . 汽车设计 M. 北京：机械工业出版社， 2000. 5. 刘惟信 . 汽车设计 M. 北京：清华大学出版社， 2001. 6. 朱德照译 . 汽车悬架设计 M. 北京：人民交通出版社， 1980. 7. 冯国胜 . 车辆现代设计方法 M. 北京：科学出版社， 2006. 8. 汽车工程手册编辑委员会 础篇 M. 北京：人民交通出版社， 2001. 9. 汽车工程手册编辑委员会 计篇 M. 北京：人民交通出版社， 2001. 10. 机动车运行安全技术条件 S. 北京： 2004. 机械设计手册（ 15 卷） M. 北京：化学工业出版社， 2004. 七、其他 5 八、专业系审查意见 系主任： 年 月 日 九、机械工程学院意见 院长： 年 月 日 外文翻译 专 业 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 1 外文资料名称： 汽车主动悬架系统的神经网络控 制运算法则的研究 外文资料出处： 2005. 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 汽车 主 动悬架系 统的 神经网络 控制运算法则的研究 2 重庆 工 学院车辆工程系 中国重庆市杨家坪兴盛路 4号， 400050 . R. B. 重庆技术学院车辆工程系 中国重庆市杨家坪兴盛路 4号， 400050 摘要 :为适应不同路面状况和汽车运行状况 ,半可控悬架由从动弹簧和活动减振器组成 。 由于主动悬 架结构复杂并且消极悬架无法满足各种路面条件和汽车运行状态的要求 ,因此半可控悬架系统是目前最常用的悬架系统 。 本文将着重介绍 自适应神经 控制的汽车悬架循环 神经网络 模拟控制器 。 悬架系统 神经网络 不同于汽车悬架的动态参数 ,并且还能够为 神经 自动调节控制器提供学习信号 ,为了检验控制结果 ， 在 处理系统基础上为中巴安装液压减振器和多维控制系统 ,并在各种速度和路面上进行实验 结果表明 神经网络 控制运算在减少 微型客车 振动方面表现的非常良好 。 1 概述 汽车悬架系统的主要功用是支撑车身的重 量 ,并且使汽车稳定有效的进行转向操纵控制 ,同时有效的分离路面波动对车身的影响 。 不同的需要导致设计的要求不同 ,半自动悬架由从动弹簧和需要克服不同路面状况和汽车运行条件的阻尼离的自动减振器 组成 。 由于 主 动悬架结构复杂而传统的消极式悬架无法满足不同路面状况和汽车运行状况的要求 。 因此 ,半自动悬架是目前最常用的悬架系统 。 半自动悬架系统的优点是带有液压减振使车身在 低动力 情况下振动降低 。 目前 ,许多控制系统是为半自动悬架系统 而 开发的 。 从 法开始 。 这个方法主要是使缓冲器承受一定的力的作用 ,而这个 力是与汽车全速时悬架上的质量成一定比例的 。 许多调查都是用一维模型 ,它可以推导出模糊的控制点和控制运算法则 。 如 活跃控制2,3。 由于汽车悬架固有非线性特性 ,导致这种控制方法不能充分发挥半自动悬架的功用 。 为充分利用悬架系统的非线性功用 。 如模糊逻辑控制 。 神经 网络控制和 模糊神经控制 等智能化控制方法近来都已被科研人员用于非线性悬架系统控制 4,5。 本文， 一种神经自适应控制控制器被用于控制汽车悬架神经网络和瞬边的 振器的循环振动 。 控制器的结构设计和控制运算法则将在第 2部分进行详细叙述。悬 3 架的循环神经网 络动态模拟在第 3部分进行介绍控制系统实验在第 4 部分，第 5部分是总结。 神经模糊 控制系统将在本文进行介绍，由图 1可知，它是由 模糊神经 网络和 神经网络模型构成的 微型客车 悬架。 神经网络模糊控制 即自适应控制，它有学习和控制的功能。它的循环 神经 网络功用是用来鉴别中巴车悬架的模拟参数。图 1 中的 y(t)和yd(t)分别是系统实际输出和系统理想输出。 xl(t)是系统实际输出和理想输出之间的误差。 x2(t)是系统实际输出和理想输出的误差率 xl(t)和 x2(t)定义如下： t) e(t)= y(t)- t) (1) t)= e(t)= e(t + 1)- e(t) (2) 图 经网络 控制系统的结构 网络 控制系统：整体集的定义分别如下： = - E,E, = - E,E, =制器有四层 神经元 。 第一层和第二层和与模糊法则相一致。第三层与推理相一致，而第四层与模糊法则相一致。 , 和 的集合分别分成 7 个子集， ， ，集的组成分别如下 ： U = 本文，将用高斯函数解决模糊集 , 和模糊集 的组成，其函数的第一如下： 4 图 经网络 控制器简图 ，由图 2 可知，输入 /输出如下： 1： 和 和 都是 神经网络 的输入部分。 是其重量， 是其输出部分， ，都是高斯函数的重要值。 神经网络 控制器的学习法则是以斜 率误差信号逆向传递方法为基础的。误差逆向传递方法通过使函数 5损失降至最低自动调节重量。 3 悬架循环神经网络动态模拟法则 悬架神经网络设计用于将实际输出量通过第三层神经网近似反馈给潜在的循环层，结构如图 3所示。 其性能是使循环神经网络能够自动获知周围环境并且据此提高其重量自动适应作用 和潜在层的逻辑反馈循环神经的输出量 的总输出量对等于 神经 。 图 5 是循环神经网络的负荷， 是 潜在层逻辑循环反馈神经的输出神经量， 分别是输入神经量和反馈神经量 。 激活函数是输入函数和输出函数的线性函数，潜在层神经的激活是 它的反函数 通过误差信号定义如下： 是误差能量的瞬时值 稳定状态，即突出质量基本上稳定 。 从式 1， 2和 3可知： 从 4， 5 和 6 分析 和 分别推导出循环分子式 。 6 突出质量可以由下式计算得到： 是速率参数，详细分析循环算法 获得速率参数值是相当复杂的。根据式 13得，循环神经网络质量矢量 能够自动调节 。 函数如下 ，其变值 经过 t 时间 可以定义为： 我们 通过式 13 和式 14 可以 知道误差信号 如下： 函数增量经过 t 时间可以定义为： . 4 神经控制运算的正确性的证明，带有 压减振器的 微型客车 悬架在中国已经大量投产制造 . 微型客车 自适应悬架系统由一个 8个加速 度 传感器，4 个 压减振器和一个输入电压为 12v 的可控循环电流控制器组成 处理器 通过传感器获取悬架弹簧负载和空载时候的悬架振动信号 处理系统通过调节控制信号来调节 压减振器中的电磁线圈的电流 。 压减振器电磁 线圈产生的磁场能够 在压缩冲程和反弹过程中调节 本文描述的是以神经网络控制为基础的微型客车悬架的路面测试，其速度分别为30， 40， 50 km/自适应悬架分别以神经网络和消极悬架系统在同样的路面和运行速度下进行测试实验 。 表 1 的测试结果表 7 明神经网络控制自适应悬架能够在悬架弹簧重载和空载的条件下都能减小振动 。 图 4 描述的是满载和空载时候的消极和自适应微型客车悬架在 D 级路面上的振动曲线图 。 很明显神经网络控制主要提高减缓振动的能力 。 受力曲线图表明 自适应悬架系统和消极悬架系统相比较能够明显减小微型客车的振动 。 减振器有卓越的模糊控制原理和模拟推理，带有神经网络控制的自适应悬架系统 远乘舒适性能和路面稳定保持性能 。 表 1 微型客车悬架路面测试结果 微型客车悬架满载和空栽时速度变换曲线（ D 级路况） 图 （左）满载 （右）空载 （速度 40km/h） 结论 本文中主要讲述的是微型客车的一种新型的循环神经网络模型和模糊神经控制原理 个加速度传感器和一个信号处理器 。 考虑到 振器的复杂性，动态参数载入硬盘进行仿真 由于控制法设计，增益调度策略和硬件循环仿真的开发本文限于微型客车的具体参数 ，在悬架参数变化的情况下此方法可以延伸到其它半主动悬架系统 使用 制器能有效的减小整个车身的振动，包括满载时候和非满载时候的振动 。 模糊神经控制器可以减少对对控制系统性能影响很大的模拟参数的变化 。 8 参考文献 1 . (1995) 072 S. H. (1999) of 3 F. (1998) 4 A., A., M. (1997) 2), 5 . e 2003) 2), 1 一 毕业设计是教学过程中的一个重要环节，是学生走向工作岗位的桥梁，而毕业实习是学生进行毕业设计的一个重要步骤，是根据教学计划的安排和具体课题的内容，性质和要求来实施的。通过毕业实习，特别是参观有关对口工厂企业，使同学们深入到生产第一线，进一步了解现代工业生产的全过程，了解新技术，新设备的应用，开阔眼界。同时，了解专业化生产的先进技术和管理，让同学围绕毕业设计课题进一步了解相关的知识和进行资料的收集，在调查研究的基础上进行毕业设计，克服了闭门造车，为完成课题任务提供必要的条件。 二 为期 两周 的生产实习，我们先后去了 江苏悦达起亚汽车制造有限公司、盐城中大集团，盐城市专用车制造厂等。 了解这些工厂的生产情况，与本专业有关的各种知识，各厂工人的工作情况等等。 再次 亲身感受了所学知识与实际的应用 ： 电子技术在机械制造工业的应用，精密机械制造在机器制造的应用等等理论与实际的相结合，让我们大开眼界 ,也是对以前所学知识的一个初审 。 通过这次生产实习，进一步巩固和深化所学的理论知识，弥补以前单一理论教学的不足 ,为后续 的 毕业设计打好基础 。 三实习内容 实习的第一天，我们来到了 江苏悦达起亚汽车制造有限公司。 东风悦 达起亚汽车有限公司 是 由东风汽车公司、江苏悦达投资股份有限公司、韩国起亚自动车株式会社共同组建的中外合资轿车制造企业。现已建成冲压、焊装、涂装、总装、检测等先进生产线，具备年产 13 万辆轿车的能力。主产品嘉华、远舰、赛拉图、千里马、欧系列车型均引自韩国起亚，以先进技术精心打造，竞争力极强 。 2005 年 10月 28 日，东风悦达起亚第二工厂奠基。新工厂建筑面积 364,792 平方米，员工逾 3100人，具备年产 30 万辆整车的产能规模。到 2010 年最终建成时，东风悦达起亚将提升产能至 45 万辆，成为一家大型现代化、综合 性乘用车制造企业。 承 “ 挑战、精诚、和合、超越 ” 的企业理念，东风悦达起亚全体员工将以顾客至上为宗旨，不断挖掘企业蓬勃的创造力，在 “ 激情超越梦想 ” 的品牌精神鼓舞下，向中国消费者奉献安全环保、超越期望的汽车产品以及完善的售后服务，为消费者创造更美好、更便捷的汽车生活。 从我设计课题出发我着重看了悬架的生产流程线 ，生产的自动化程度令人惊叹！我们知道 舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。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 2 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。 汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面 冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）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（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂 直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。 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。 然后，我们对 盐城中大集团 进行了参观实习 。在一位总工程师的带领下我们参观了客车从零部件到以整车的全过程， 了解了为什么 中大客车能够在短时间内一 举跃为国内客车出口的前十强 。 中大客车以独创的视角理念，捕捉最新流行的时尚，运用于客车的设计中。因此中大客车在外观设计上最突出的特点就是将中西方文化完美结合，时尚与典雅兼具。 以中大 A 系列豪华客车为例，该款客车引人注目之处正是因为独具匠心的造型设计颠覆了传统客车的形象，构成整车的优美流线车身造型，使得 A 系列车型外观匠心独运又奔放豪迈。前档风与倒车镜的有机结合、侧围仓门流线与后围的完美衔接使整车既有时尚风范又不失典雅，完整地体现了客车的豪华、协调、优美和柔中带刚的造型风格，尽显流畅简洁理念。 由于设计理念前卫，中大客车被海外众多客户所喜爱 ，市场也随之越做越大， 2006 年高增长的成绩就是最好的证明。 最后，我们在老师带领下对江苏悦达专用车有限公司进行了参观学习并由该工作人员介绍该厂相关产品和有关安全工作，江苏悦达专用车有限公司系江苏悦达集团和世界 500 强企业日本富士重工业株式会社合作，全面引进国际领先的垃圾车生产、制造和管理的专业生产后压缩式垃圾车的制造企业。注册资本 5000 万元，投资总额 元。现有冲压、焊接、总装、涂装、检测等先进设备工艺。通过参观我们了解了货车的总体结构和生产制造过程，对汽车的底盘有了更深入的了解 ,对专用车的特别性 能和其构造有了一点了解着重参观和了解了车及垃圾车的设计，制造，车身焊接等过程，我们在单位的负责人的带领和解说下，了解了垃圾车的工作原理，货车的设计制造，车身的锻压，切割等，车身零件的检测，工作人员还给我们演示了垃圾车的运用过程，使我们受益匪浅！ 四 、 麦弗逊 悬架 的 国内现状分析 现代汽车悬架的发展十分快，不断出现，崭新的悬架装置。一般悬架由弹性元 3 件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹 簧和橡胶弹簧。减振器用来衰减由于弹性系统引起的振，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。根据汽车导向机构不同悬架种类又 可分为独立悬架，非独立悬架。独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样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。 汽车通常使用的是麦弗逊 悬架 。 对 其 分析，确定其结构参数，进行必要的受力分析和计算 ，可以提高汽车的 舒适性 。 五 、 实习感想 通过这次的实习我了解到汽车从研发到生 产的总体过程。掌握了各个零部件的生产加工的方法。对书本上所学的知识有了更深的认识； 就关于所做的课题（悬架的设计）我认识到乘坐的舒適性可以通過悬架技术的改善得到提高，认识到如何的选取不同车型所对应的不同的悬架。 这次实习把我们从学校纯理论学习中拉到了在实践中学习的环境。让我们熟悉了公司的气氛，让我意识到一旦我们进入岗位，该把学生时代的野性收敛了。没有规矩无以成方圆，虽然公司没有老套的束缚，但它有不可违反的规定，我们就应该严于律己，这样不仅可以遵守公司的规矩，对我们自己更有好处。与公司员工的相处中，我也学到了 待人、处事的态度、方式，意识到探求真理勇于创新的进取精神、勤奋钻研独立思考对一个技术人员的重要性。这次实习给了我很多启发，使我对我所做的课题有了更深的认识，对我完成毕业设计有很大的帮助。 毕业实习报 告 专 业 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 日 期 毕业论文 开题论证报告 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 1 课题名称： 进行 车的前后悬架设计 一、 课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述 课题来源 ： 本课 题来源于盐城奥驰机械有限公司 课题研究的主要内容 ： 成悬架装配图及主要零件图 ； 国内外现状综述 : 舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。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。 汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）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（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺； 并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。 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。 汽车自 19 世纪末诞生至今 100 余年期间，汽车工业从无到有，以惊人的速度发展，写下了人类近代文明史的重要篇章。汽车是数量最多，最普及，活动范围最广泛，运输量最大的现代化交通工具。可以断言，没有哪种机械产品像汽车那样对社会产生如此广泛而深 远的影响。 现代汽车悬架的发展十分快，不断出现，崭新的悬架装置。 根据汽车导向机构不同悬架种类又可分为独立悬架，非独立悬架。 非独立悬架其特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。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 立悬架是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧 车轮受冲击，其 2 运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样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。 尽管一百多年来汽车悬架从结构型式到作用原理一直在不断的演进，但从结构功能而言，它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。 麦弗逊 悬架目前在轿车中采用很多。如图所示。滑柱摆臂式悬架将减振器作为引导车轮跳动的滑柱，螺旋弹簧与其装于一体。这种悬架 将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承，允许滑柱上端作少许角位移。内侧空间大，有利于发动机布置，并降低车子的重心。车轮上下运动时，主销轴线的角度会有变化，这是因为减振器下端支点随横摆臂摆动。以上问题可通过调整杆系设计布置合理得到解决。 例如 一汽奥迪 100 型轿车前悬架。筒式减振器装在滑柱桶内，滑柱桶与转向节刚性连接，螺旋弹簧安装在滑柱桶及转向节总成上端的支承座内，弹簧上端通过软垫支承在车身连接的前簧上座内，滑柱桶的下端通过球铰链与悬架的横摆臂相连。当车轮上下运动时，滑柱桶及转向节总成沿减振器活塞运动轴线移动，同时，滑柱桶的下支点还随横摆臂摆动。 螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷，所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏。因 而 要调节弹性元件和减振器这一 矛盾。 (1) 在压缩行程（车桥和车架相互 靠 近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。 (2) 在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。 (3) 当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大液流量， 使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。 减振器的作用是吸收钢板弹簧起落时车辆的振动 ， 使其迅速恢复平稳的状态，以改善汽车行驶的平稳性。 麦弗逊 悬架 系统中广泛采用液力减振器。其作用原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量。当车架与车桥相对运动时，活塞在缸筒内就上下移动，减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。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尼，使车身和车架的振动能量转化为热能而被油液和减振器壳体所吸收，最后散到大气中去。减振器的阻尼力大小随车架与车桥的相对运动速度的增减而增减，并且与油液的黏度有关。 二、本课题拟解决的问题 1. 解决汽车零部件企业 麦弗逊 悬架产品开发过程中设计与产品建模等问题； 2. 规范合理的 型式和尺寸选择，结构和布置合理； 3. 分析其结构形式及主要参数的确定 3 三、解决方案及 预期效果 解决方案 : 根据商用车平顺性及操纵稳定性等特性要求，对 麦弗逊 悬架方案进行选择和分析，确定其结构参数，进行必要的受力分析和计算，应用 件绘制装配和零件图纸。 预期效果 : 1) 图纸工作量： 悬架装配 图 2 张 2) 其它部装、零件图 不少于 7 张 3) 设计说明书： 设计说明书 1 份（字数在 1 万字以上）； 说明书应当包括课题背景、意义、理论根据、方案确定、参数计算、结论等内容。 四、课题进度安排 3月 10日 3 月 22 日毕业实习阶段 。 毕业实习，查阅资料，市场调查，到多个公司实践，撰写实习报告。 3月 23日 4 月 5 日论文开题阶段。 论文总体构思方案，填写开题报告。 4月 6日 5 月 14 日论文初稿阶段。 撰写毕业论文初稿。 5月 15日 5 月 31 日 中期工作阶段。 充实完善毕业论文，中期检查。 6月 1日 6 月 4 日毕业论文预答辩。 6 月 5 日 6 月 12 日论文定稿阶段。 论文修改、定稿，材料复查。 6 月 13 日 6 月 15 日论文评阅。 6 月 16 日 6 月 18 日毕业答辩。 6 月 19 日 6 月 21 日材料整理装袋。 4 五、指导教 师意见 签名 年 月 日 六、专业系意见 签名 年 月 日 七、学院意见 签名 年 月 日 麦弗逊悬架的设计 摘要： 为了提高汽车行驶的平顺性和稳定性 , 本课题进行了 产品名称为 通过对课题内容的分析 , 并结合相关设计手册 ,进行了方案设计与比较 , 设计了麦弗逊前悬架 , 钢板弹簧后悬架 。 在设计中，首先， 分析了麦弗逊 独立悬架的组成和功用 ；其次，进行悬架的上各零部件强度的校核；第三，详细考虑各部件之间的连接关系；最后在此基础上进行悬架自然振动频率，悬架静 挠 度和动 挠 度以及悬架弹性特性的计算。在分析麦弗逊悬架的组成和作用以及各零部件的尺寸确定的基础上，再利用 此次的设计进行了准确的计算和详细的结构分析，为麦弗逊悬架的结构优化提供了依据，从而在运动学和动力学方面提高汽车的性能。 关键词： 麦弗逊悬架；汽车；设计； In to on of on to to s of in up of of is on of is as as of at On of of of in to AD 2D We an on of of 文献资料 专业 学生姓名 班级 学号 指导教师 文献资料 1刘臣亚 ,刘淑艳 ,尹文杰 J自然科学版 ),2003,31(9):94 98. 2张祯云 J2007(06):256262. 3牛翼萍 ,徐建国 J2003(8):11 14. 4张越今 J1995(5):263 273. 5赵和平 ,黄宏称 ,习纲 ,等 J2001,23(2):165 167. 6陆波 J1994(6):237 张 景 骞 . 轮 式 车 辆 双 横 臂 独 立 悬 架 的 运 动 优 化 设 计 J. 汽车工程 ,1997,19(3):180 185. 8卞学良 J2000,21(1):1 4. 9宋宇，陈无畏，黄森仁 J2004,35(1):4 7. 10祈宏钟 ,雷雨成 ,吴云飞 ,等 J2002,21(5):714目录 1前言 . 错误 !未定义书签。 2 总体方案论证 . 3 独立悬架与独立悬架 . 3 立悬架结构形式分析 . 3 架选择的方案确定 . 3 3 前后悬架系统的主要参数的确定及对整车性能的影响 . 5 架静挠度 . 5 架动挠度 . 6 . 6 悬架主销侧倾角与后倾角 . 7 4弹性元件的设计 . 9 . 9 . 9 . 9 . 9 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 5减震器机构类型及主要参数的选择计算 . 18 . 18 . 18 . 19 . 20 . 20 6 结论 . 21 参考文献 . 22 致 谢 . 23 附 录 . 24 11 前言 悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统 (车架或承载式车身 )之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。 悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架 (或车身 )之间的一切力和力矩，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。采用弹性联接后，汽车可以看作是 由悬挂质量 (即簧载质量 )、非悬挂质量 (即非簧载质量 )和弹簧 (弹性元件 )组成的振动系统，承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。此外，悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。 尽管一百多年 来汽车悬架从结构型式到作用原理一直在不断地演进，但从结构功能而言，它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。 在有些情况下，某一零部件兼起两种或三种作用，比如 钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用，麦克弗逊悬架 (称滑柱摆臂式独立悬架 )中的减振器柱兼起减振器及部分导向机构的作用。 如前所述，汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统，该振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性，并进一步影响到汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性。该振动系统也决 定了汽车承载系和行驶系许多零部件的动载，并进而影响到这些零件的使用寿命。此外，悬架对整车操纵稳定性、抗纵倾能力也起着决定性作用。因而在设计悬架时必须考虑以下几个方面的要求： a、通过合理设计悬架的弹性特征及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，既具有较低的振动频率、较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩或伸张行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力； b、合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递，保证车轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足 汽车具有良好的操纵稳定性的要求； c、导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调，避免发生运动干涉，否则可能引发转向轮摆振； d、侧倾中心及纵倾中心位置恰当，汽车转向时具有抗侧倾能力，汽车制动和加速时能保持车身的稳定，避免发生汽车在制动和加速时的车身纵倾（即所谓“点头”麦弗逊式悬架的设计 2 和“后仰”）； e、悬架构件的质量要小尤其是其非悬挂部分的质量要尽量小； f、便于布置，在轿车设计中特别要考虑给发动机及行李箱留出足够的空间； g、所有零部件应具有足够的强度和使用寿命； h、制造成本低； i、便于维修、保养。 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 ，并尽量可能低。前、后悬架固有频率的匹配应合理。 本课题 的名称是 进行 的前后悬架设计 。 课题 来源于盐城奥驰机械有限公司 。 主要研究的内容是 成悬架装配图及主要零件图 。解决的问题有 弗逊 悬架产品开发过程中设计与产品建模等问题； 构和布置合理； 鉴于 合悬架的各自特性以及成本等方面，货车前部载人，后部载货，故将汽车的前悬设计为麦弗逊悬架，后悬设计为钢板弹簧悬架。 32 总体方案论证 独立悬架与 独立悬架 根据导向机构的结构特点，汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的鲜明特色是左、右车轮之间由一刚性梁或非断开式车桥联接，当单边车轮驶过凸起时，会直接影响另一侧车轮。独立悬架左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥 。 以纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架 ，其主要优点是：结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。缺点是：由于整车布置上的限制 ，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差；簧下质量大；在不平路面上行驶时，左、右车轮相互影响，并使车轴（桥）和车身倾斜；当两侧车轮不同步跳动时，车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振；前轮跳动时，悬架易与转向传动机构产生运动干涉；当汽车 直线行驶在凹凸不平的路段上时，由于左、右两侧车轮反向跳动或只有一侧车轮跳动时，不仅车轮外倾角有变化，还会产生不利的轴转向特性；汽车转弯行驶时，离心力也会产生 不利的轴转向特性；车轴（桥）上方要求有与弹簧行程相适应的空间。这种悬架主演运用在总质量大些的商用车前、后悬架以及某些乘用车的后悬架上。 独立悬架 的 优点 是 :非悬挂质量小 ,悬架所受到并传给车身的冲击载荷小 ,有利用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 ;占有横向空间少 ,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 ;易于实现驱动轮转向 。 立悬架结构形式分析 独立悬架有多种结构 形 式 ,主要分为双横臂式；单横臂 式；双纵臂式；单纵臂式；麦弗逊式和扭转梁随动臂式等几种类型。 对于不同结构形式的独立悬架，不仅结构特点不同，而且许多基本特征也有较大区别。时常从 侧倾中心高度，车轮定位参数的变化，悬架侧倾角刚度，横向刚度几个方面进行评价。 不同类型的悬架占用的空间尺寸不同，占用横向尺寸大的悬架影响发动机的布置和从车上拆装发动机的困难程度。占用高度空间小的悬架，则允许行李箱宽敞，而且底部平整，布置油箱容易。因此悬架占用的空间尺寸也用来作为评价指标之一。 架选择的方案确定 目前汽车的前后悬架采用的方案有：前轮和后轮均采 用非独立悬架；前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；前轮与后轮均采用独立悬架等几种。 麦弗逊式悬架的设计 4 前、后悬架均采用非纵置钢板弹簧非独立悬架的汽车转向行驶时，内侧悬架处于减载而外侧悬架处于加载状态，于是内侧悬架受到拉伸 ,外侧悬架受到压缩，结果与悬架固定连接的车轴（桥）的轴线相对汽车纵向中心线偏转一个角度。对前轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加；对后桥，则增加了汽车过多转向趋势。汽车将后悬架纵置钢板弹簧的前部吊耳位置布置得比后边吊耳低，于是悬架的瞬时运动中心位置降低，结果后桥轴线的偏离不再使汽车具有过多转向趋势。 另外 ，前悬架采用纵置钢板弹簧非独立悬架时，因前轮容易发生摆振现象，不能保证汽车有良好的操纵稳定性，所以前悬架采用独立悬架。 针对本课题 (1020 轻型货车的悬架 )从经济性 ,结构布置的合理性等方面考虑前悬架采用麦弗逊悬架 ,后悬架采用钢板弹簧 悬架 。如图 3 前后悬架系统的主要参数的确定及对整车性能的影响 架静挠度 （公式来自汽车设计第四 版 ） 悬架静挠度c 之 比，即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，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。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、后部分的车身的固有频率 1n 和 2n (亦称偏频 )可用下式表示 111 21 1112 3 式中， 1c 、 2c 为前、后悬架的刚度 (N 1m 、 2m 为前、后悬架的簧上质量 ( 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表示 111 c 2 22 （ 3 式中， g 9812s )。 将13 115 25 （ 3 分析上式可知：悬架的静挠度n。因此，欲保证汽车有良好的行驶平顺性，必须正确选取悬架的静挠度。 在选取前、后悬架的静挠度值1之接近，并且后悬架的静挠度2有利于防止车身产生较大的纵向角振动。理论分析证明： 若汽车以较高车速驶过单个路障， 1n / 2n 1时的车身纵向角振动要比 1n / 2n 1时小，故推荐取2 考虑到货车前后轴荷的差别和驾驶员的乘 5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2 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。 用途不同的汽车，对平顺性要求不一样。以运送人为主的轿车对平顺性的要求最高，大客车次之，载货车更次之。对普通级以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求在 悬架则要求在 则上轿车的级别越高，悬架的偏频越小。对高级轿车满载的情况，前悬架偏频要求在 悬架则要求在 车满载时，前悬架偏 频要求在 后悬架则要求在 1 n =2n =入（ 31 c f=1 架的动挠度 悬架的动挠度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。对轿车， 9大客车， 8货车， 9此可以看出，为了得到很好的平顺性，应当采用较软的悬架以降低偏频，但软的悬架在一定的 载荷下其变形也大。对于一般货车悬架总的工作行程即静挠度与动挠度之和应当不小于 13架的静挠度及动挠度值受到汽车总布置允许的工作行程的限制，取前后悬架的动挠度均为 130 前悬架单侧悬架设计簧载质量 445载簧载质量 408计偏频为1n =悬架单侧悬架设计簧载质量 620载簧载质量 357计偏频为1n =了满足空载时的偏频要求，代入（ 3 1c =2c =55N/ 架弹性特性 悬架受到的垂直外力 f (即悬架的变形 )的关系曲线称为悬架的弹性特性。其切线的斜率是悬架的刚度。 悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。当悬架变形厂与所受垂直外力 F 之间呈固定比例变化时，弹性特性为一直线，称为线性弹性特性，此时悬架刚度为常数。当悬架变形 f 与所受垂直外力 F 之间不呈固定比例变化时，弹性特性如图 3时，悬架刚度是变化的，其特点是在满载位置 (图中点 8)附近，刚度小且曲线变化平缓，因而平顺性良好；距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大。这样可在有限的动挠度到比线性悬架更多的动容量。悬架的动容量系指悬架从静载荷的位置起，变形到结构允许的最大变形为止消耗的功。悬架的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小。 空载与满载时簧上质量变化大的货车和客车，为了减少振动频率和车身高度的变化，应当选用 刚度可变的非线性悬架。轿车簧上质量在使用中虽然变化不大，但为了减少车轴对车架的撞击，减少转弯行驶时的侧倾与制动时的前俯角和加速时的麦弗逊式悬架的设计 6 后仰角，也应当采用刚度可变的非线性悬架。 钢板弹簧非独立悬架的弹性特性可视为线性的，而带有副簧的钢板弹簧、空气弹簧、油气弹簧等，均为刚度可变的非线性弹性特性悬架。 图 1 缓冲块复原点 2 复原行程缓冲块脱离支架 3 主弹簧弹性特性曲线 4 复原行程 5 压缩行程 6 缓冲块压缩期悬架弹性特性曲线 7 缓冲块压缩时开始接触弹性支架 8 额定载荷 悬架主销侧倾角 与后倾角 主销的工作原理 :汽车主销并没有一个固定的模式 ,不同类型的汽车主销的表现形式也不同 转向轮又始终围绕谁在转 ,具备了这两个条件的就可以称为“主销 ” 。 主销轴线在纵向平面内与通过前轮中心垂线的夹角叫主销后倾角 . 主 销后倾角的作用 : a)保证汽车直线行驶的稳定性。主销后倾角越大 ,行驶中产生的离心力就越大 ,汽车直线行驶的稳定性就越好 汽车转向时所克服的反向推力就越大 ,转向就越重 ,所以主销后倾角不能超过 3。 b)适当加大主销后倾是帮助车轮回 正的有效方法。 主销后倾角取 3。 主销在前轴或悬架上安装时 ,上断略微向内倾斜一个角度 ,这个角度叫主销内倾角。 (a)主销内倾角的作用： a) 帮助车轮自动回正 ; b) 使转向轻便。 (b)主销内倾角的确定： 传统汽车的主销内倾角通常在 6 8 ,而 20世纪 70年代以后开发的无论是麦弗逊悬架还是烛式悬架 ,主销内倾角通常在 10 30 12 30左右。悬架取 9。 旋弹簧的设计 螺旋弹簧作为弹性元件 ,其结构简单、制造方便及其有高的比能容量 ,有良好的乘坐舒适性和悬架 导向机构在大摆动能量下仍能具有保持车轮定位角的能力。 选取 =350变模量 G=280 钢的材料 a)根据总体布置要求及悬架的具体结构形式可知弹簧的刚度 计载荷时弹簧受力 361N,及弹簧高度 00簧在压缩行程极限位置时弹簧高度 10由高度 H=390 b)初选弹簧中径簧圈中径取 D=142丝直径 12簧材料 65 有效圈数 n=t=48=380簧指数 c=Dm/d=入求得 K = 求出弹簧在完全压紧时的载荷 m i+i+ 求得 964N, 进行校核：验证3m K 为修正系数， K =4 将s=853N 2685N 2 = =750N 2 弹簧合适。 板弹簧的设计 板弹簧的布置方案 钢板弹簧在汽车上可以纵置或者横置。后者因为要传递纵向力，必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂、质量加大，所以只在少数轻、微型车上应用。纵置钢板弹簧能传 递各种力和力矩，并且结构简单，故采用纵置钢板弹簧。 纵置钢板弹簧又有对称式与不对称式之分。钢板弹簧中部在车轴 (桥 )上的固定中心至钢板弹簧两端卷耳中心之间的距离若相等，则为对称式钢板弹簧；若不相等，则称为不对称式钢板弹簧。多数情况下汽车采用对称式钢板弹簧。由于整车布置上的原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又要改变轴距或者通过变化轴距达到改善轴荷分配的目的时，才采用不对称式钢板弹簧。所以采用对称式钢板弹簧。 板弹簧主要参数的确定 初始条件：满载静止时满载时簧上质量 620载时簧上质量为 357挠度为 110挠度为 130距 2350轴套直径 80 麦弗逊式悬架的设计 8 桥 )上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端 (不包括卷耳孔半径 )连线间的最大高度差 (图 0 时，钢板弹簧在对称位置上工作。为了在车架高度已限定时能得到足够的 动挠度值，常取10 200 的确定 钢板弹簧长度 L 是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。增加钢板弹簧长度 高使用寿命；降低弹簧刚度，改善汽车平顺性；在垂直刚度 c 给定的条件下，又能明显增加钢板弹簧的纵向角刚度。钢板弹簧的纵向角刚度系指钢板弹簧产生单位纵向转角时，作用到钢板弹簧上的纵向力矩值。增大钢板弹簧纵向角刚度的同时，能减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形；选用长 些的钢板弹簧，会在汽车上布置时产生困难。原则上在总布置可能的条件下，应尽可能将钢板弹簧取长些。 推荐在下列范围内选用钢板弹簧的长度：货车前悬架， L=（ 距，后悬架 L=（ 距。 设计 取长度 0%轴距 ， 则 L=40% 2350940 图 a)钢板断面宽 b 的确定有关钢板弹簧的刚度、强度等，可按等截面简支梁的计算公式计算，但需引入挠度增大系数 加以修正。 因此，可根据修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需要的总惯性矩0J。对于对称钢板弹簧 8/)( 30 (4式中， 形螺栓中心距 (是为考虑 刚性夹紧，取 5.0k ，挠性夹紧，取 0k )； c 为钢板弹簧垂直刚度 (N cW ; 为挠度增大系数 (先确定与主片等长的重叠片数 1n ，再估计一个总片数0n=6，求得01 / =后用 ) 初定 )； E 为材料的弹性模量。 510 求出 cW = = 8/)( 30 ， 求出0J=板弹簧总截面系数00W 4/)(WW (4式中， W为许用弯曲应力。 对于 60材料，表面经喷丸处理后，推荐 W在下列范围内选取：前弹 9簧和平衡悬架弹簧为 350 450N 2后主簧为 450 550N 2后副簧为 220250N 2 W 取 500N 2将式 (4人下式计算钢板 弹簧平均厚度 )(2 200 (4求得有了钢板弹簧的片宽 b。增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向力作用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。前悬架用宽的弹簧片，会影响转向轮的最大转角。片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的 摩擦和弹簧的总厚。推荐片宽与片厚的比值 6 10范围内选取。取 b=70 b)钢板弹簧片厚 h 的选择矩形断面等厚钢板弹簧的总惯性矩00 (4式中， 得 h=式 (4知，改变片数 n、片宽 影响到总惯性矩0再结合式 (4知，总惯性矩0就是影响汽车的平顺性变化。其中，片厚丸的变化对钢板弹簧总惯性矩了。影响最大。增加片厚九，可以减少片数 n。钢板弹簧各片厚度可能有相同和不同两种情况，希望尽可能采用前者。但因为主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷耳，也常将主片加厚，其余各片厚度稍薄。此时，要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三组。为使各片寿命接近又要求最厚片与最薄片厚度之比应小于 最后， 钢板断面尺寸 b和 图 a)矩形断面 b)c)单面有抛物线边缘断面 d)单面有双槽的断面 c)钢板断面形状矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面的对称位置上 (工作时一面受拉应力，另一面受压应力作用，而且上、下表面的名义拉应力和压应力的绝对值相等。因材料抗拉性能低于抗压性能，所以在受拉应力作用的一面首先产生疲劳断犁。除矩形断面以外的其它断面形状的叶片 (图 c、 d)，其中性轴均上移，使受拉应力作用的一面的拉应力绝对值减小，而受压应力作用的一面的压应力绝对值增大，从而改善了应力在断面上 的分布状况，提高了钢板弹簧的疲劳强度和节约近 10的材料。采用矩形断面。 d)钢板弹簧片数 n 片数 n 少些有利于制造和装配，并可以降低片间的干摩擦，麦弗逊式悬架的设计 10改善汽车行驶平顺性。但片数少了将使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料利用率变坏。多片钢板弹簧一般片数在 6 14片之间选取，重型货车可达 20片。用变截面少片簧时，片数在 1 4片之间选取。 设计采用多片普通钢板弹簧， 片数取 8片 。 板弹簧各片长度的确定 片厚不变宽度连续变化的单片钢板弹簧是等强度梁，形状为菱形 (两个三角形 )。将由两个三角形钢板组成的钢板弹簧分割成宽度相同的若干片，然后按照长度大小不同依次排列、叠放到一起，就形成接近实用价值的钢板弹簧。实际上的钢板弹簧不可能是三角形，因为为了将钢板弹簧中部固定到车轴 (桥 )上和使两卷耳处能可靠地传递力，必须使它们有一定的宽度，因此应该用中部为矩形的双梯形钢板弹簧 (代三角形钢板弹簧才有真正的实用意义。这种钢板弹簧各片具有相同的宽度，但长度不同。钢板弹簧各片长度就是基于实际钢板各片展开图接近梯形梁的形状 这一原则来作图的。首先假设各片厚度不同，则具体进行步骤如下： 先将各片厚度上 (图 再沿横坐标量出主片长度的一半 L 2和 s/2，得到 A、 接 A、 与各叶片上侧边的交点即为各片长度。如果存在与主片等长的重叠片，就从月点到最后一个重叠片的上侧边端点连一直线，此直 线与各片上 侧边的交点即为各片长度。各片实际长度尺寸需经圆整后确 。求得各片的长度为1l =940l =940l =818l =697l =576l =454l =333l =211图 图 板许用静弯曲应力验算 用公式： M P 3 1 52 4 5( ， 算出 = 在用公式：2m a x )()(6， 算出900 所选钢板弹簧合适。 板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 a)钢板弹簧总成在自由状 态下的弧高0预压缩和 主片上表面与两端 (不包括卷耳孔半径 )连线间的最大高度差 (图4称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高0H，用下式计算 )(0 (4 11 式中，f 为钢板弹簧总成用 2)(3( L ； 形螺栓中心距； f =0H =148 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径020 8/ =860 b)钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定因钢板弹簧各片在自由状态下和装配后的曲率半径不同 (图 装配后各片产生预应力，其 值确定了自由状态下的曲率半径各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地贴紧，减少主片工作应力，使各片寿命接近。 图 矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定 )2(1 000 (4式中，i 片弹簧自由状态下的曲率半径 (0各片弹簧的预应力 (N 2；正为材料弹性模量 (N 2，取 E N/ 2 在已知钢板弹簧总成自由状态下的曲率半径0件下，可以用式 (4算各片弹簧自由状态下的曲率半径选取各片弹簧预应力时，要求做到：装配前各片弹簧片间间隙相差不大，且装配后各片能很好贴和；为保证主片及与其相邻的长片有足够的使用寿命，应适当降低主片及与其相邻的长片的应力。 为此，选取各片预应力时，可分为下列两种情况：对于片厚相同的钢板弹簧，各片预应力值不宜选取过大；对于片厚不相同的钢板弹簧，厚片预应力可取大些。推荐主片在根部的工作应力 与预应力叠加后的合成应力在 300 350N 2选取。1 4 片长片叠加负的预应力，短片叠加正的预应力。预应力从长片到短片由负值逐渐递增至正值。 在确定各片预应力时，理论上应满足各片弹簧在根部处预应力所造成的弯矩4 ，即 ni 0 (4或1 0 =0 (4各片弹簧的预应力为 01=2=3=4=5=06=307=608=180 用式 (4算出各片弹簧自由状态下的曲率半径 麦弗逊式悬架的设计 121R =29102R =23683R =20374R =17865R =16976R =16427R=1642R=1642果第 第 (4算得 1H =382H =46H=414H =34H=24H=7H=H= 板弹簧总成弧高的核算 由于钢板弹簧叶片在自由状态下的曲率半径用式 (4算，受其影响，装配后钢板弹簧总成的弧高与用式020 8/ 计算的结果会不同。因此，需要核算钢板弹簧总成的弧高。 根据最小势能原理，钢板弹簧总成的稳定平衡状态是各片势能总和最小状态，由此可求得等厚叶片弹簧的0 (4式中，得0R=905 钢板弹簧总成弧高为 02 8/ (4求得 H=140 用式 (4用式 (4算的结果相近 ,所选钢板合适。 板弹簧强度验算 a)汽车驱动时，后钢板弹簧承受的载荷最大，在它的前半段出现最大应力下式计算 1220212122m a x )( )( (4式中， m；为驱动时后轴负荷转移系数，轿车： 2m 车： 2m 为道路附着系数； 1h 为钢板弹簧主片厚度。 此外，还应当验算汽车通过不平路面时钢板弹簧的强度。许用应力 取为1000N 2 21000N 2 所以选用的钢板合适。 b)钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算钢板弹簧主片卷耳受力如图 示。卷耳处所受应力 是由弯曲应力和拉 (压 )应力合成的应力。 图 13 图 片卷耳受力图 1211 )(3 (4式中，1h 为主片厚度。 许用应力 取为 350N 2 =2350N 2合适。 对钢板弹簧销要验算钢板弹簧受静载荷时钢板弹簧销受到的挤压应力。其中， 用 30 钢或 40 钢经液体碳氮共渗处理时，弹簧销许用挤压应力 Z 取为 3 4N 2用 20 钢或 20经渗碳处理或 用 45 钢经高频淬火后，其许用应力 Z 7 9N 钢板弹簧 60制造。表面喷丸处理工艺和减少表面脱碳层深度的措施来提高钢板弹簧的寿命。表面喷丸处理有一般喷丸和应力喷丸两种，本设计中采用后者 ,这样可使钢板弹簧表面的残余应力比前者大很多。 麦弗逊式悬架的设计 145 减振器机构类型及主要参数的选择计算 振器的分类 悬架中用得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液体的粘性摩擦形成了振动 阻力，将振动能量转变为热能，并散发到周围空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称之为单向作用式减振器，反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好所以采用后种。 根据结构形式不同，减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力 (10 20件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度