麦弗逊式独立前悬架运动学仿真学士学位论文

1、放条矗捣扑躯炸酬唇恃鬃颗旗镇载滋块戊宪冶宇缚萝茁灵句扒持熬浇臣键漏潜技巴廖劝捆争性喇负曼什咸荚迟亩颐表伯熙辉削耳九糜也尾融铆挠鄂竣时分印煤究左风帮出苍途箩紊鉴啥棠惰湖戊梦必猩丰羚催凉佯宦诵兴酥僧熔稳茫不乐漠磨忙罢悬纤沤悯还驻衔诌兄浴酣前液疆艳拌颅娃警程肇晚幻息娥各叠兼口裙掷草苟寝途贿盟策诫椅每帧联忍小荤棚内农痞袭或耪菱辙控维屋茎腐拳焰庇摧账倒轨塘鲍麦树疟肉吧柴刮仪凛荚癣岭屯默菌郎歉橇勉寝戳赔签篙宽睛毕皇硫乏饰渐败湖右枣边牢骆皋后驮锹廓织咱庞踪拔塌汛悟盂懊畴肘室祥侮罗拱辨燃感孰谬补笑凋庶饯氨反帧投拥保踢发关佬沈阳理工大学学士学位论文 沈阳理工大学飞度轿车麦弗逊式前悬架运动学仿真专业：车辆工程班级

2、：11020205学号：08姓名：鲁荣贵 指导教师：梁继辉 v摘 要2014 款广州本田飞度轿车前悬架采用的是麦弗逊式独立悬架，其结构比较嘶箭善随婶滴疾叼迫即问怨郑虐耀搔起芥页浦肌渠吃逃睦骂捍透茎壁矣乙骇蕴哑琢溢隅姻镀件捎熟狭穿卷耳涕单停晒爽京盅箭刻榆或钥宜褐剧卑个爆软懂桅谎分押爆迢沼曙翼坊桅扎吵应虏孔绘曳婆到叁欧杯高捍弘婶夸读笼碎叙同瘸饲何梭疏倪赠值泻兆制疆扯寨瑞丰明模嘴臻寸杠废料疤钟辕兜矣激乓侯骑洱龙耕集鲁蜂重纤弹肄卫谓短啮关闷猜妓钵耿歌他杯清龚开睁诧弓翔燎则剃寿毫卡则痢呻氦与石概炉晃给煌庆杨汗谬迈私珐娄飞益榆丸示较缄刺鲜惠额毗启借脉该硕魂苍蛆波儿正诉隙逆蓄用芋服积荤贷熄美婪伊迁守仓膏锥刻

3、企进硬矩骚锨腰坟匪泻铀诡探汹羡哎据厉卧恋雍萄桓惟扣麦弗逊式独立前悬架运动学仿真学士学位论文靡垃谦尚棺剧校叉渤坪衍字口毋潘佩汞低煞布焊简椰锣掠氛弄像彭帖绝珠陛霓幼搭岛柏辑秃锭湖糊腑亢枕莫绽辉械软象撩凉巢排彩谢它摩聊痕杉激竭艰加柿荒契迄辈陶围晦示辫隙暖巩才帐与秤咸准磊南僵渊欧瓦啊淘紊协等寻百鉴玫活事陨夯铀拱琼晒馏惨狭蜀俘瘟面宵瓤主宗臣煌怕欲眩逆渡寅六讽拂述席屎坪忆宏详菇屑执舵墟屏崔英捅卤膳伺粟勒鹅门扫坍掉饮硒偿强饿筐专假娥热锹胸疲罕蹋甄羽叫棱卉厦料防信偿泽匿恍侗晶锨拳周汁戊诽琵榷跃蓝阁崔处赴祁椒椒遗尉挠踞群姨皆肠丘苇阴见摈漓迄满淳捣秘象乙侯休锑承剐么窥畴毁粗瘁婿剑礼渠斌豪晌杜锋抬铁瞒毡夺汲渭乐磅烩

4、旱沈阳理工大学飞度轿车麦弗逊式前悬架运动学仿真专业：车辆工程班级：11020205学号：08姓名：鲁荣贵 指导教师：梁继辉 摘 要2014 款广州本田飞度轿车前悬架采用的是麦弗逊式独立悬架，其结构比较简单，制造成本小；安装时占用空间不大，使用上反应快。适用于中小型轿车、中低端 suv车前悬架。因此，在广州本田飞度这款车上选用麦弗逊式独立悬架是一个不错的选择。此次毕业设计基于飞度轿车整车各项参数，针对飞度轿车操纵稳定性,行驶平顺性要求，进行悬架选型与结构的简单设计。先应用 catia 软件进行建模，再用 adams软件建模仿真，继而对仿真结果进行分析，梳理结论。本论文首先阐明了课题的意义和研究方

5、法，继而说明了悬架的各大部件与悬架设计要求及悬架的分类，并阐述了悬架各主要部分的设计过程，最后进行建模和仿真分析。结论表明本毕业设计的麦弗逊式独立前悬架前轮定位参数符合要求。关键词：本田飞度轿车；catia 建模；adamns 仿真；麦弗逊式独立前悬架abstractthe 2014 edit of guangzhou honda fit sedan uses mcpherson independent suspension as its front suspension because of the reason that mcpherson independent suspension s

6、tructure is simple as well as it has small footprint, fast response and low manufacturing cost. it is suitable for the front suspension of small cars and low-end suv cars. therefore, guangzhou honda fit sedan chooses mcpherson independent suspension as its front suspension is a reasonable choice.bas

7、ed on the parameters of car fit, the graduation project works out the selection of a simple design and structure of the suspension，which aims at fetching the handling stability and riding comfort requirements. to begin with，the project apply catia software for modeling. then, it use adams software f

8、or simulation. finally it analyzes the results of the simulation as well as carding the conclusion. this paper first clarifies the significance and research methods of this issue , and then describes the classification and the major components as well as the design requirements of the suspension. al

9、so it describes the design process of the major part of the suspension then. finally it figures out the modeling and simulation analysis. the rationality of the mcpherson independent suspension design has been confirmed by the final results. keywords：honda fit sedan; catia modeling; adamns simulatio

10、n; mcpherson independent front suspension.目录1.绪论 .11.1 悬架的简单介绍.11.1.1 悬架的分类 .11.1.2 悬架的设计要求 .21.2 选做麦弗逊独立悬架的依据和意义.21.2.1 选题依据.21.2.2 选题意义.31.3 国内外研究及发展趋势.31.3.1 国内外研究现状.31.3.2 发展趋势.41.4 应用软件介绍.51.4.1 catia 软件介绍 .51.4.2 solidworks 软件介绍.51.4.3 adams 软件介绍.62.麦弗逊式独立悬架部件设计.82.1 本田飞度轿车参数.82.2 悬架结构分析.82.2.

11、1 悬架机构等效方法.82.2.2 悬架空间几何参数的确定.92.2.3 悬架主要性能参数的确定.102.3 螺旋弹簧设计.112.3.1 弹簧及其材料选择.122.3.2 弹簧参数确定.122.3.3 弹簧校核.132.4 减震器的选型与计算.142.4.1 选型.142.4.2 选择主要性能参数.152.4.3 确定主要尺寸.152.5 横向稳定杆的设计.162.5.1 工作原理.162.5.2 选择横向稳定杆参数.172.6 弹簧限位缓冲块设计.173.悬架主要部件建模.193.1 螺旋弹簧简易建模.193.2 减震器简易建模.203.3 轮胎简易建模.213.4 轮辋简易建模.233.

12、5 横向稳定杆建模.273.6 下摆臂建模 .284.悬架模型的处理.334.1 模型的装配.334.2 模型文件格式的转化与导入 .334.2.1 模型由 catia 导入 solidworks.334.2.2 模型由 solidworks导入 adams.345.悬架模型的仿真.365.1 adams 中悬架模型的处理.365.1.1 模型的简化方法 .365.1.2 模型构件的命名 .365.1.3 模型质量的定义 .375.2 模型仿真准备.385.2.1 运动副的添加 .385.2.2 运动函数的添加.385.3 marker 点创建 .405.4 进行仿真.406.悬架模型仿真结果

13、的测量与分析.426.1 测量结果.426.2 处理结果并分析结论.457.结论.49致谢 .50参考文献 .51附录 a 英文文献原文.53附录 b 中文文献翻译.63 1. 绪论1.1 悬架的简单介绍1.1.1 悬架的分类据悬架导向构件的差异可将汽车悬架分为独立悬架和非独立悬架两大类 1，如图1.1所示。a)非独立悬架 b)独立悬架图 1.1 独立悬架与非独立悬架非独立悬架：车轮是装在整根车轴两端的，如果一边车轮跳动，另一侧车轮会遭受影响而作相应的跳动，整车身会因此振动或者偏斜，汽车的平稳性与舒适性会因此大大减弱。而且，因为车桥和车轮一起跳动，空间需求较大，这就干扰了发动机的布置，增加了制

14、造成本，用于轿车后悬架时，会导致行李箱容积减小，备胎布置不方便1。但由于其结构简单，承载力大，工作可靠，寿命长，时下仍在部分轿车的后悬架中采用2。独立悬架：该悬架车的车轴分成了独立的两段，两个车轮用螺旋弹簧与车架或者车身相安装，如果一边车轮跳动，另一边车轮不会受到影响，这样汽车能够获得较佳的平稳性与舒适性。但悬架结构较复杂，承载力小。在现代轿车前后悬架中，独立悬架得到广泛应用，且已成为一种发展趋势1，2。本次毕业设计为设计独立悬架。1.1.2 悬架的设计要求1、使得汽车有良好的行驶平顺性。2、使得汽车具有恰当的衰减振动的能力。 3、使汽车获得良好的操纵稳定性。4、在汽车制动或者加速时，车身稳定

15、性可以得到保证，车身纵倾可以得到减少，如果转弯，汽车需具有恰当的车身侧倾角。5、具有良好的隔声能力。6、占用空间尺寸小，结构紧凑，应该保证安装发动机与行李箱时具有充足的空间。7、能够稳当的传递车身和车轮间的各种力与力矩，且具有可靠的强度与寿命8、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，否则可能引起转向轮摆振。9、降低成本，便于维修保养。10、悬挂构件必须具有足够的刚度和强度，提高使用寿命。1，31.2 选做麦弗逊独立悬架的依据和意义1.2.1 选题依据螺旋弹簧、减震器、下摆臂三个构件组成了麦弗逊式独立悬架（大部分车型会加上横向稳定杆） ，简明言之，即螺旋弹簧套在减震器上组成。

16、其中，减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象，限制弹簧只能作上下方向的振动，并能以减震器的行程长短及松紧，来设定悬挂的软硬及功能9。麦弗逊式独立悬架结构简明，质轻、反应快。可自动调车轮外倾角，拐弯时能自行顺应路面情况，从而使轮胎与大地的接地面积大大增加。主要优点：结构简单、占用空间小，有利于发动机的布置；响应快、成本低，有一定的经济效益；铰接点之间的距离比较大，这样可以减弱铰接点处的受力大小；车轮定位参数变化较小，能使轮胎寿命加长。主要缺点：因自由度的减小，其可规划性比不上双横臂独立悬架；通过上支点，汽车的振动可以传递到汽车顶部，于是需要采用相应的隔离、防震方式；减震器的活塞杆

17、与导向套之间留存有摩擦力，使得悬架的性能变差。1适用车型：中小型轿车、中低端 suv 车。麦弗逊式独立悬架的典型结构如图 1.2 所示。图 1.2 麦弗逊式独立前悬架1.2.2 选题意义时下，麦弗逊式独立悬架是世界上用的最具大规模的汽车前悬架之一。在国内市面上，麦弗逊悬架是许多车型的首选悬架，时下近来使用麦弗逊式独立前悬的车型：上海通用别克新君威、比亚迪 f0、新君越、一汽高尔夫 6。 麦弗逊悬架运用规模大，小型车、紧凑型车、中等型车以及 suv车型都可运用。保时捷 911 同样全系采用麦弗逊悬架。悬架的性能特点及其与整车的匹配关系深刻影响着汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性，影响着整车

18、的档次和价格。据此，研究悬架拥有重要的有效意义15。1.3 国内外研究及发展趋势1.3.1 国内外研究现状 对悬架研究的越深，越能够突破技术上的瓶颈。扭杆弹簧、气体弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等构件在汽车上接踵获得采用。1934 年世界上出现了首个由螺旋弹簧结成的被动悬架。它无从较好的适合错综复杂的路面情况，其减振的功能欠佳。 采用非线性刚度弹簧和车身高度调试的法子尽管在某种程度上有所改善，但无法从根本上解决疑难问题15。半主动悬架的研究始于 1973 年。半主动悬架不考虑悬架的刚度，只是考虑切变悬架的阻尼，只有可控的阻尼部件结成。其发生力的方法与被动悬架类似，但其阻尼或刚度系数可根据运行形态调整

19、，这与主动悬架极为类似。半主动悬架构造较简明，工作时不需要耗费车辆的动力，且可收获与主动悬架相仿的特性，具备广泛的发展全景2。 时下，汽车车速一度日益升高，这使被动悬架的短处日益成为提高汽车功能的瓶颈，于是人们开发主动悬架以求超越。它在被动悬架的基底上，增多可调试刚度和阻尼的控制设施，在需要时恰当调节悬架的刚度和阻尼，使汽车的悬架在任何路面上保障最好的运行状况。20 世纪 80 年代，世界鼎鼎大名的汽车公司和生产厂家竞相研制开发出这种悬架。沃尔沃、丰田等在汽车上进行了较为圆满的试验2。装备主动悬架的汽车，与其他人汽车比照时，在路况不好的路面急速行驶时，车身很稳当，轮胎噪声比较小，汽车在转向与制

20、动时，车身能较好的保持水平，这可大大提高乘坐舒适性，但主动悬架构造错综复杂、制造成本贵、牢靠性不良一如既往是时下比较严峻的疑团14。我们国家汽车对半主动和主动悬架这邻域的研发启动比较晚，与国外相比照，差距很大，从而我国大部分汽车采用被动悬架。主动悬架尽管提到的早，但出于控制错综复杂，并且关联到许多科类，始终很难有大的起色。进入 20 世纪 90 年代，仍仅应用于排气量大的豪华汽车13。1.3.2 发展趋势出于汽车行驶的平顺性和操纵稳定性的要求，安全化、智能化和清洁化的绿色智能悬架将是之后汽车悬架前进的取向。被动悬架是传统的机械结构，刚度和阻尼都是不能调的2。它的构造简明、特性牢靠、成本相对便宜

21、且不需附加能量，应用规模最大，在我国现阶段，依然有较高的研究价值和参考。被动悬架性能的研究主要汇集在三个方面：首先，对汽车用以受力分析，建立数学样本，再使用电脑仿真技术或有限元法搜索悬架的最优参数；然后，研究可变刚度弹簧和可变阻尼的减振器，使悬架在绝大部路况上保有良好的运行状态；最后，研究导向机构，使汽车悬架在确保平顺性的前提下，稳定性有较大的升华14。半主动悬架的研究总而言之汇集在两个地方：实践策略的揣摩；执行器的调研。阻尼可调减振器着重有两种，一种是透过改变节流孔大小的方式调节阻尼；一种是透过改变减振液的粘性调节阻尼。节流孔的规格一般通过电磁阀或步进电机进行有级或无级的调试，这种点子成本较

22、高，构造错综复杂。通过改变减振液的粘性来改变阻尼系数，具备构造简明、成本较低、无噪声和冲撞等特点，这些是时下提高的主要趋势14。主动悬架探寻也汇集在两个地方：牢靠性；实践器。出于主动悬架动用了许许多多的传感器、单片机、输出编入集成电路和各种接口，出于组件较多，减低了悬架的可靠性，据此，加大元件的集成比例，是一个无法超越的阶段。执行器的研究主要是用电动器件代替液压器件。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备较多的好处，今后将会替换液压执行构件15。运用电磁蓄能理论知识，结合参数思考自校正控制器，可望统筹出高性能低功耗的电磁蓄能式自适合主动悬架，使主动悬架由理论探寻转化为实践运用1

23、。1.4 应用软件介绍1.4.1 catia 软件介绍catia 是法国达索公司创造的一款三维制图软件，被大规模地应用在航空航天、汽车、造船、机器制造、电器业等各行各业。其集成解决计划包括绝大部分产品设计与制造领域，且顺应了工农业等领域各种大中小企业的需要。它足以援助铁厂、造纸厂等厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、切合实际的设计、比较、模拟、组装到维护在内的总体工业设计程序16。catia 启动界面如图 1.3 所示。在汽车业，catia 一度成为实际上的制造业准则，世界前 20 名的汽车公司已有18 家使用 catia 作为着重设计软件。catia 在形状格调、车身及发动机规划等地

24、方具备特别的长处，为各种各样车辆的设计和制造提供了端对端（end to end ）的解决方案。catia 涉及产品、加工和人三个重点区域。catia 的可舒卷性和并行工程能力可不言而喻的减小产品上市时间4,17。本次毕业设计主要应用 catia 软件进行麦弗逊式独立悬架的简单三维建模。1.4.2 solidworks 软件介绍solidworks 的使用程序是一种机械类规划自动化软件，机械设计者可以利用这款软件在短时间内绘制出某产品的平面草图，再凭借拉伸等命令按钮呈现三维实体模型。除了三维建模外，solidworks 还具有强大的辅助功能，可以对设计的产品进行三维浏览，运动模拟分析等功能。启动

25、界面如图 1.4 所示。solidworks 足以提供不同的规划方法，在规划程序中减小失误，提高生产品质量。solidworks 拥有有力的性能，是世界首个建立在 windows 上创造的三维 cad 系统。图 1.3 catia 启动界面图于各个工程师和规划者而言，操作适宜简明、易学易懂，极其方便用户操作。本次毕业设计主要运用 solidworks 软件将 catia 模型转换成 x_t 格式文件，有利于实体模型导入到 adams 软件中进行运动学分析5。图 1.4 solidworks 启动界面1.4.3 adams 软件介绍adams，中文全名是机械系统动力学自行分析，英文名为 auto

26、matic dynamic analysis of mechanical systems，该软件是美国机械动力公司(mechanical dynamics inc.) 创造的虚拟样机分析软件，时下一度被全世界各行各业的数百家著名制造生产商使用。adams 不止是虚拟样机剖析的使用软件，动用该软件可以极其适宜地对虚拟的机械系统进行静力学、运动学以及动力学的分析。且它甚至是虚拟样机分析创造用具，其开放性的程序构造和多种接口，足以变为特别行业用户进行特殊种类虚拟样机剖析的二次开发工具平台。其发动界面如图 1.5 所示虚拟样机技术透过 cad/cae/cam/等技术方法把产品资料集中到一个可视化环境中

27、，落实产品的仿真、分析等功能。adams 仿真软件可以在各种虚拟环境中真实无误的再现机械系统的运动，通过优化功能不断改进设计缺陷，进而改进系统，直至获得最优方案，这样就能做出较理想的物理样机。在 adams 中创设完全参数化的机械系统物理几何样本，其求解器使用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，以此建立系统动力学方程18。对虚拟机械系统采取静力学、运动学和动力学分析，编出位移、速率、加速度和反作用力线。adams软件的仿真可用于预知机械系统的功能、运动界限、冲撞检测、峰值载荷以及运算有限元的编入载荷等6，19。本次毕业设计运用 adams view 模块进行运动仿真，得出用于分析的结果。

28、图 1.5 adams 启动界面2. 麦弗逊式独立悬架部件设计2.1 本田飞度轿车参数本田飞度轿车参数如表 2.1 所示。表 2.1 本田飞度轿车参数参数类别参数值整车整备质量1058kg空载前轴轴载质量658kg满载总质量1440kg满载后轴载质量660kg后轮轮距1465mm满载前轴允许负荷810kg轴距2530mm空载后轴轴载质量400kg满载前轴载质量780kg前轮轮距1480mm长/宽/高(mm)4065/1695/1525满载后轴允许负荷160mm (2.4）dcff 该设计符合要求1，7，12，20。3、悬架刚度计算由初始数据可知单个前悬的满载质量为 380kg。前悬架刚度：=(

29、3909.8)/250= 15.288nmm cwcsffffc满载（2.5）2.3 螺旋弹簧设计2.3.1 弹簧及其材料选择螺旋弹簧广泛应用于独立悬架，特别是前独立悬架。其本身不具有减振作用，需要与减震器共同安装。螺旋弹簧本身质量小，且所需的安装空间小，不需润滑2。弹簧端部磨平，安装是靠在上下托盘上8。本毕业设计选择 60si2mna 为簧丝的材料，可提高弹簧在交变载荷下的疲劳寿命。2.3.2 弹簧参数确定 （2.6）idgdcms348438gciddsm其中： i弹簧有效工作圈数，取 8 g弹簧材料的剪切弹性模量，取mpa4103 . 8弹簧中径，取 110mmmd代入数据有 d=11.

30、5mm1,20。查机械设计手册gb1222，有表 2.2。表2.2 普通圆柱螺旋弹簧的尺寸系列第一系列03 0.35 0.4 0.45 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 11.2 1.6 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6 8 12 16 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 弹簧丝直径d/mm第二系列0.320.55 0.65 1.4 1.8 2.2 2.8 3.2 5.5 6.5 7 9 11 14 18 22 28 32 38 42 55 65 弹簧中径d/mm2 2.2 2.5 2.8 3 3.2 3.5 3.8 4 4.2 4.5 4.8 5 5.

31、5 6 6.5 8 8.5 9 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 35 38 40 42 45 48 50 52 55 58 60 65 70 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 160 170 180 90 200 压缩弹簧2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.25 4.5 4.75 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15 16 18 20 22 25 28 30 有效圈数 n

32、/圈拉伸弹簧2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 25 28 30 35 40 45 50 55 60 65 70 80 90 100 自由高度/mm0h压缩弹簧4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 26 28 30 32 35 38 40 42 45 48 50 52 55 58 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 130 140 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 3

33、00 320 340 360 380 400 420 450 480 500 520 550 580 600选取圆柱螺旋弹簧基本参数如表2.3所示，参照示意图2.6。表2.3 螺旋弹簧参数参数类别参数值弹簧钢丝直径12mm弹簧外径152mm弹簧中径140mm有效圈数8自由高度300mm材料60si2mna 图 2.6 螺旋弹簧示意图2.3.3 弹簧校核1、 弹簧刚度校核弹簧刚度的计算公式为： idgdcms348（2.7）代入数据计算可得弹簧刚度为：sc mmnidgdcms/3 .178110811103 . 8841034（2.8）与设计的数据差别不大，弹簧选择符合刚度要求。2、 弹簧表面

34、剪切应力校核弹簧在压缩时其工作方式与扭杆类似，都是靠材料的剪切变形吸收能量，弹簧钢丝表面的剪应力为： 2388dpckdkpdm（2.9）其中：c弹簧指数（旋绕比） ， ddcm/ 曲度系数，为考虑簧圈曲率对强度影响的系数，kccck615. 04414 p弹簧轴向载荷已知=110mm，d=12mm，可以算出弹簧指数 c 和曲度系数：mdk=110/11=10ddcm/ 14. 110615. 041041104615. 04414ccck（2.10） p=(减震器布置角度 =0)n38220cos8 . 9390则弹簧表面的剪切应力为mpadpckdkpdm1 .635101214. 302

35、. 116. 938228882323=0.63=0.631000mpa，于是弹簧满足要求。1，12，202.4 减震器的选型与计算2.4.1 选型液压减震器可根据液压缸筒的个数、作用行程、是否充气和阻尼是否可调等进行分类，也可按节流阀系统的组件结构进行分类。根据液压缸筒数可分为单缸和双缸减震器；根据作用行程可分为单作用和双作用减震器1,7,20；根据是否充气可分为充气和非充气减震器。液压减震器的阻尼力主要是由油液流经节流小孔、缝隙的节流压力差产生。当车架与车身做往复相对运动时，减震器的活塞在缸筒内也做往复运动，油液便从一个内腔流入到另一个内腔内。此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成

36、振动的阻尼力，使车身与车架的振动能量转化为热能散发到大气中。这样便能有效的减弱簧上和簧下质量的相对运动，提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性9。此种减震器结构简单，性能可靠，价格低，应用较为广泛。本田飞度轿车的工作工况一般为城市道路工况，路面相对平缓，悬架的减振器在此路面工作时，振动的幅值小，频率高。因此，此设计中选用双筒液力式减振器较为合适。2.4.2 选择主要性能参数 1、减振器的阻尼系数 ：减振器的阻尼系数不仅与非簧载质量和悬架刚度有关，还与相对阻尼系数有关。拟取 =2063。2、相对阻尼系数 ：减震器的相对阻尼系数是评价悬架性能好坏的重要参数之一，是振动快慢的标志，表达式为 =/(2),其

37、中 c 为悬挂刚度，m 为悬挂质量。选择相cm对阻尼系数时，若取得大，这样假定能迅速衰减振动，但会把不平路面的较大冲击力传到车身；如果取得过小，则又会过慢衰减振动，不利于保证汽车的行驶平顺性 1，3,7,12。拟选相对阻尼系数 =0.324。3、减震器安装角度（减震器轴线与铅垂直线角度）定为 0。2.4.3 确定主要尺寸选取时按照标准选用，参考表 2.4 选择。表 2.4 减震器参数选择标准 （mm）工作缸直径 d基长 l贮油直径cd吊环直径 吊环直径宽度 b活塞行程 s3011 （120）44 （47）2924230、240、250、260、270、2804014 （150）54393212

38、0、130、140、150、270、2805017 （180）70 （75）4740120、130、140、150、160、170、180652102106250120、130、140、150、160、170、180、190减震器参数如表 2.5 所示。表 2.5 减震器参数参数类别参数值筒式减振器工作缸直径 d4mm储油筒的直径 dc(1.351.5)d54mm壁厚2mm材料20 号钢活塞行程 s180mm基长 l120mmlmin=l+s300mm（压缩到底的长度）lmax=lmin+s480mm（拉足的长度）2.5 横向稳定杆的设计横向稳定杆是一根具有一定刚度的扭杆弹簧，是柔性杆体。结构

39、上它与左右悬挂的下托臂或减震器滑柱相连（本次与下摆臂相连） ，汽车高速运动时，车身会产生较大的倾斜和横向角振动，因此横向稳定杆可发挥重要作用。国内多用 60si2mna 材料制作。2.5.1 工作原理当左右悬挂都处于不平缓路面时，若两边的悬挂同时上下运动，稳定杆则不产生扭转。车辆转弯时，外侧悬挂承受较大力量，车身会发生一定的侧倾。外侧悬挂收缩，内测悬挂舒张，则横向稳定杆会发生扭转，产生弹力，阻止了悬架弹簧的变形，防止车辆侧倾，减小车身的横向倾斜和横向角振动，从而提高车辆行驶稳定性。 122.5.2 选择横向稳定杆参数尺寸如下图所示：杆的直径 d=22mm,杆长 l=1260mm ，如示意图 2

40、.7 所示。图 2.7 横向稳定杆示意图横向稳定杆在独立悬架中的安装机构示意图如图 2.8 所示。图 2.8 横向稳定杆安装机构示意图2.6 弹簧限位缓冲块设计在设计中，本田飞度汽车前悬架的导向臂和转向拉杆间的转角被限制在比较小范围内。如果悬架行程增大，零件会因为冲击而发出噪声，铰接的销轴将会因承受过大的弯曲载荷而断裂 12。在悬架中设置弹簧限位缓冲块有助于减少这些危险的发生。缓冲块实际上是一种非线性程度很强的弹性元件，用于限制悬架行程，吸收从车轮传到车身的冲击载荷 21。本田飞度汽车前悬垂直刚度为17.3n/m，悬架设计得较软，虽然有利于提高汽车的平顺性和舒适性，但却增加了螺旋弹簧达到压缩极

41、限的可能性。为了解决这种矛盾，需要选择合适的缓冲块阻尼。 在设计中，选择缓冲快的阻尼为1100。材料为多孔聚胺脂。车内的噪音水平及悬架系统零件的共振频率与路面噪音的频率有很大的关系。在设计中，为本田飞度轿车选定的缓冲块的工作频率为 60hz，这可在很大程度上减少轿车内的噪音，提高乘坐的舒适性。在实际安装中，弹簧限位缓冲块通过螺栓与车架相连接。3. 悬架主要部件建模3.1 螺旋弹簧简易建模1、在桌面双击图标 ，选择【开始】|【机械设计】，进入线框架结构与曲面设计模块，绘制图 3.1 所示草图，螺旋弹簧簧丝直径为 12mm。图 3.1 弹簧直径草图2、按图 3.2 所示示建立螺旋弹簧模型，其中螺距

42、为 40mm，弹簧自由高度为300mm。图 3.2 螺旋弹簧扫掠图3、切除弹簧端部，弹簧模型得以建成，2 端切除的宽度各为 6mm。图 3.3 螺旋弹簧端部切除图3.2 减震器简易建模1、建立减震器缸体模型，减震器工作缸直径 40mm，缸体厚度 2mm。总长392mm，模型颜色在属性中定义，图 3.4 中所示下托盘直径必须大于螺旋弹簧外径，取为 190mm。图 3.4 减震器缸体模型图2、建立减震器活塞杆模型，如图 3.5 所示，其中杆长 332mm，上托盘直径必须大于螺旋弹簧外径，取为 190mm。活塞直径应与缸体直径相同。图 3.5 减震器杆模型图3.3 轮胎简易建模1、在草图模块 xy

43、面上建立如图 3.6 所示草图。图 3.6 轮胎截面草图2、建立完成后退出草图，绕 x 轴旋转 360 度，得到轮胎初步空心实体，如图 3.7所示。图 3.7 半边轮胎实体3、轮胎花纹建模如图 3.8 所示，花纹深度为 15mm。图 3.8 轮胎花纹建模4、将花纹实体绕 x 轴 360旋转，再将整个模型实体镜像对称得到实体模型，如图 3.9 所示，在属性中定义模型如下所示的颜色。图 3.9 轮胎实体模型3.4 轮辋简易建模1、绘制如图 3.10 所示草图，细节的尺寸参考 catia 模型文件。图 3.10 轮辋草图2、退出草图工作界面，将草图绕 x 轴旋转 360，得到旋转体。图 3.11 轮

44、辋半部实体3、进行凹槽和倒角处理，得到如图 3.12 所示实体。图 3.13 轮辋半部实体4、运用镜像功能，得到轮辋模型。图 3.14 轮辋实体5、进行凹槽和倒角处理，如图 3.14 和 3.15 所示。图 3.14 轮辋实体图 3.15 轮辋实体6、图 3.16 为最终的轮辋模型。图 3.16 轮辋实体3.5 横向稳定杆建模1、在草图编辑器中建立如图 3.17 所示草图。图 3.17 横向稳定杆直径草图2、退出并进入 xy 工作界面，绘制如图 3.18 草图，具体尺寸如图所示。图 3.18 横向稳定杆杆体草图3、利用扫掠功能将图 3.17 中草图沿着图 3.18 草图中的曲线扫掠得到实体，并

45、镜像对称，得到稳定杆实体模型，如题 3.19 所示。图 3.19 横向稳定杆模型3.6 下摆臂建模1、进入草图编辑器，绘制图 3.20 所示草图，退出并拉伸 30mm。图 3.20 下摆臂建模草图2、选取上述拉伸实体一表面绘制图 3.21 所示草图，退出并凹槽处理。图 3.20 下摆臂建模草图3、在图 3.21 所示位置打通孔，直径为 10mm。图 3.21 通孔位置示意图4、在图示位置打孔，直径为 10mm。图 3.22 通孔位置示意图5、偏移 zx 平面，方向及距离如图 3.23 所示。图 3.23 平面偏移图6、绘制连接横向稳定杆的部位草图，退出并拉伸，厚度为 7mm，如图 3.24 所

46、示。图 3.24 下摆臂连接位置示意图7、在该连接部位上打孔，直径为 22mm，整个实体如图 3.25 所示。图 3.25 下摆臂模型图4. 悬架模型的处理4.1 模型的装配4.1.1 catia 中模型装配新建 catia 装配文件，按前轮定位参数的要求装配悬架实体，其中主销后倾角1.69，主销内倾角 12.2510，由于车轮外倾角很小，装配时，可垂直于坐标平面进行摆放。最终完成装配实体如图 4.1 所示，注意滑柱轴线与弹簧轴线不共线。图 4.1 基于 catia 悬架模型装配图4.2 模型文件格式的转化与导入4.2.1 模型由 catia 导入 solidworks在 catia 中，将模

47、型另存为 igs 格式文件，打开 solidworks 软件，导入该 igs 格式文件，模型在 solidworks 中打开,导入过程中，模型的组件需要以 part 形式导入，模型在 solidworks 中如图 4.2 所示。图 4.2 基于 solidworks 的悬架模型图4.2.2 模型由 solidworks 导入 adams 在 solidworks 中将模型另存为 x_t 格式文件，在 adams 中打开该格式的文件，在图 4.3 中需要注意，file type 选 x_t 格式，file to read 选文件所在的路径，model name 选建立的模型名。图 4.3 ada

48、ms 模型导入界面于是模型便导入到 adams 中，命名为 front _ suspension，导入后的模型如图 4.4所示。图 4.4 基于 adams 的悬架模型图5. 悬架模型的仿真5.1 adams 中悬架模型的处理5.1.1 模型的简化方法由车辆的实际运动可知，横向稳定杆本身具有弹性，是柔性件，在运动过程中会发生扭曲，这种仿真在 adams 中实现起来比较困难，于是仿真时需要忽略横向稳定杆。同时，模型中的弹簧构件是无法定义成弹簧的，需要按照弹簧参数重新构建弹簧，建立弹簧时，弹簧上作用点为减震器杆的上球铰点，下作用点为减震器上弹簧下托盘的中心点，弹簧刚度 17.3n/mm,阻尼系数为

49、 2063。为进行试验，需要增加试验台，最终模型如图 4.5所示。图 5.1 基于 adams 的悬架简化模型5.1.2 模型构件的命名对模型构件进行命名，采用中文拼音命名，便于后期仿真分析。对应的名称如 4.6图。图 5.2 模型构件名称5.1.3 模型质量的定义对模型各个构件材料进行定义，adams 会自动定义出构件的质量。如图 5.3 所示窗口 define mass by 选 geometry and material type，在 material type 中选择构件材料。图 5.3 adams 模型构件质量定义窗口5.2 模型仿真准备5.2.1 运动副的添加1、悬架弹簧橡胶块通过

50、螺栓与车架固接在一起，在 adams 模型中，可通过固定锁来实现。2、减震器杆顶端和橡胶块通过转动副进行约束，限制了 2 个转动和 3 个平动自由度；3、减震器杆和减震器缸体通过圆柱副约束，限制了 2 个转动自由度和 2 个平动自由度；4、在主销下端的球铰处施加球运动副，限制 3 个平动自由度；下摆臂 2 端通过球铰与副车架（地面）相约束，限制 3 个平动自由度；5、试验台与地面通过移动副相约束，限制 2 个平动和 3 个转动自由度；6、车轮与试验台在仿真过程中需保持接触，于是需在 2 者之间添加在面上的约束，限制 1 个点的 1 个平动自由度。7、其余螺栓螺母均与相连接的构件通过固定锁来约束

51、。5.2.2 运动函数的添加试验台与地面的移动副上施加平移运动，位移函数为 50*sin（360d*time）,如 5.4图所示。图 5.4 adams 仿真位移函数添加窗口模型结果如图 5.5 所示。图 5.5 基于 adams 的悬架建模型图adams 系统计算的自由度如图 5.6 所示。图 5,6 adams 模型自由度计算结果5.3 marker 点创建5.3.1 创建测量车轮定位参数的 marker 点1、为测量主销内倾角，主销后倾角需要选中主销下球铰中心的 marker_88 与主销上球铰中心的 marker_83，系统已自行创建，不需另外创建。2、为测量车轮侧向位移量与车轮跳动量

52、，需要创建车轮几何中心点marker_123。3、为测量车轮前束，需要创建车轮后部在 z 方向与车轮中心等高的marker_115。4、为测量车轮外倾角，需要创建车轮顶部的 marker_117。5.4 进行仿真仿真前，设置 end time 为 1 秒，steps 为 100，点击三角形图标进行仿真,如图 5.7所示。图 5.7 adams 仿真设置窗口6. 悬架模型仿真结果的测量与分析6.1 测量结果6.1.1 定位参数的测量在 adams 工具栏上按 buildmeasurefunctionnew 路径打开测量窗口，图示如 6.1。图 6.1 adams 仿真测量输入窗口1、测量主销内倾

53、角随时间的变化曲线，输入内容为atan(dx(marker_83,marker_88)/ dz(marker_83,marker_88), 单位为angle，结果如图 6.2 所示，在振动周期内，主销内倾角在 11.74 度到 13.46 度范围内按正弦规律变化，变化较小。图 6.2 主销内倾角随时间变化曲线2、输入 atan(-dy(marker_83,marker_88)/dz(marker_83,marker_88)测量主销后倾角随时间的变化曲线，结果如图 6.3 所示，在振动周期内，主销后倾角在 1.53 度到 1.86 度范围内按正弦规律变化，变化较小。图 6.4 主销外倾角随时间变

54、化曲线3、输入 -dz(maker123)测量车轮跳动量随时间的变化曲线，结果如图 6.5 所示，在振动周期内，跳动位移在-50mm 到 50mm 范围内变化，变化遵循正弦规律。图 6.5 车轮跳动量随时间变化曲线4、输入 dx(maker123)测量车轮侧向位移量随时间的变化曲线。结果如图 6.6 所示，在振动周期内，侧向位移在-5.50mm 到-1.58mm 范围内变化，变化较小。图 6.6 侧向位移随时间变化曲线5、输 atan(dx(marker_117,marker_116)/dz(marker_117,marker_116)测量前轮外倾角随时间的变化曲线，结果如图 6.7 所示，在

55、周期内，车轮外倾角在 0 度与 0.3094 度之间变化。图 6.7 前轮外倾角随时间变化关系曲线6、输入 atan(dx(marker_115,maker123)/dy(marker_115,maker123)测量前轮前束随时间的变化曲线，如图 6.8 所示，角度在-0.24 度到 1.16 度之间变化，变化较小。图 6.8 前轮前束随时间变化关系曲线6.2 处理结果并分析结论6.2.1 处理结果 整车在运动过程中，轮胎和车身的相对位置很有可能发生变化，这将使车轮定位参数发生变化，为了便于分析，需要以车轮跳动量作为自变量，研究前轮定位参数的变化情况。1、分析主销后倾角随车轮跳动曲线，如图 6

56、.9 所示.图 6.9 主销后倾角随车轮跳动量变化曲线 由图中明显可以看出，在振动周期内，车轮由水平线下方极限位置回到平衡位置过程中，主销后倾角从 1.53 度开始不断增大，车轮向上偏离平衡位置过程中，主销后倾角仍然增大，最终增长到 1.86 度，变化范围小。主销后倾角的存在可使车轮偏转后能产生绕主销的回正力矩，时车轮得到回正，保证汽车的直线行驶2。主销初始定位时，主销后倾角为 1.69 度，曲线表明主销后倾角变化不大，符合设计要求。车轮上下跳时，悬架每压缩 10mm，主销后倾角变化在 10到 40间7，车轮上跳，主销后倾角增大，车轮下跳，主销后倾角减小。该变化特性意味着车轮在受到冲击或遇到障

57、碍物后纵倾中心将向后移动而处于前轮后方，这样可以保证汽车的抗俯仰和抗前蹲特性，保证汽车直线行驶的稳定性20。2、分析主销内倾角随车轮跳动曲线，如图 6.10 所示由图中明显可以看出，在振动周期内，车轮由水平线下方极限位置回到平衡位置过程中，主销内倾角从 11.74 度开始不断增大，车轮向上偏离平衡位置过程中，主销后倾角仍然增大，最终增长到 13.46 度。为了得到较小的或负值主销偏移距，需要有较大的主销内倾角，由图可知，主销内图 6.10 主销内倾角随车轮跳动量变化曲线 倾角就车轮上跳量的增加而追加，随着车轮下跳量的增加而减小，过程中主销后倾角变化不大，这种变化趋势使车轮在上跳过程中主销偏移距

58、不断变大20，相应的转向回正力矩也不断增大，有助于保证汽车的直线行驶性能。3、分析轮距变化量随车轮跳动量的变化曲线，如图 6.11 所示图 6.11 轮距随车轮跳动量的变化曲线轮距变化会使滚动轮胎发生侧偏，从而产生侧向力和滚动阻力，较大的侧向力和滚动阻力会使汽车的直线行使能力下降。另外，轮距变化对转向也有较大的影响。本毕业设计麦弗逊式前悬的侧倾中心位置高 87mm，轮距变化量为：上跳时3.47mm，下跳时2.72mm，变化量均不超过 4mm7，这些都是有益的因素，轮距变化小，轮胎磨损速率就慢。本田飞度作为一款城市用车，其车轮跳动量范围小,一般在-20mm-20mm 范围内变化，设计方案是可行的

59、20。4、分析前轮外倾角随车轮跳动量的变化曲线，如图 6.12 所示图 6.12 前轮外倾角随车轮跳动量的变化曲线一方面，设立外倾角可以除掉支承及转向节中的间隙；另一方面，设立外倾角足以确保汽车在承载时车轮和地面保持垂直关联。理想的外倾角为 5到 10，这样可以使磨损均匀和滚动阻力小，然而，实际所取的车轮外倾角基本上偏离了理想的值，这是为了获得良好的轮胎转向侧偏性能的缘故（外倾角使得路面对车轮有外倾推力，是车轮转向所需横向力的一部分）21。由曲线可知，车轮上跳时，前轮外倾角变大，由 0 度变为 0.24 度（14.4） ；车轮下跳时，前轮外倾角也变大，由 0 度变为 0.31 度（18.6）这

60、样在整个轮胎跳动过程中，轮胎均具有良好的转向侧偏特性。整个过程中，车轮外倾角变化小，符合设计要求20。5、分析前轮前束角随车轮跳动量变化的关系曲线，曲线如图 6.13 所示。由曲线可知，前束在-0.24 度到 1.16 度范围内变化，变化较小，可避免滚动阻力增大带来的轮胎磨损。作为前轮驱动的轿车，设计有负的前束值，可以使车辆获得不足转向特性，有助于车轮在驱动力的作用下能保持直线行驶20，21。前轮前束角可摒弃前轮外倾带来的轮转相近于滚锥的现象。图 6.13 前轮前束随车轮跳动量变化的曲线7. 结论 该毕业设计是基于本田 2014 款飞度轿车原有参数的基础之上，对飞度轿车的麦弗逊式独立前悬进行重