悬架优化方案设计书大学本科方案设计书

1、444主销内倾角的优化23445轮距优化234.4.6各定位参数同时优化244.4.6.1前束优化后的图形25446.2车轮外倾角优化后的图形25446.3主销后倾角优化后的图形254.4.6.4主销内倾角优化后的图形254.4.6.5轮距变化优化后的图形264.4.6.6各参数优化前后的数值表264.4.6.7小结27结论27致谢27参考文献27引言汽车悬架是汽车一个非常重要的部件。汽车悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。另外，悬架系统能配

2、合汽车的运动产生适当的反应，当汽车在不同路况作加速、制动、转向等运动时，能提供足够的安全性，保证操纵不失控。所以，悬架是汽车底盘中最重要、也是汽车改型设计中经常需要进行重新设计的部件。汽车行驶中路面的不平坦、凸起和凹坑使车身在车轮的垂直作用力下起伏波动，产生振动与冲击；加减速及制动和转弯使车身产生俯仰和侧倾振动。这些振动与冲击会严重影响车辆的平顺性和操纵稳定性等重要性能。悬架作为上述各种力和力矩的传动装置，其传递特性能的好坏是影响汽车行驶平顺性和操纵稳定性最重要、最直接的因素。只有当汽车底盘配备了性能优良的悬架，才会得到整车性能优良的汽车。悬架按照结构分大体可以分为独立式悬架和非独立式悬架。非

3、独立悬架具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点，但由于其舒适性及操纵稳定性都较差，在现代轿车中基本上已不再使用，多用在货车和大客车上。独立悬架是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架悬挂在车架或车身下面的。其优点是：质量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力；可用刚度小的较软弹簧，改善汽车的舒适性；可以使发动机位置降低，汽车重心也得到降低，从而提高汽车的行驶稳定性；左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动。不过，独立悬架存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬架，按其结构形式的不同，独立悬架又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式

4、、烛式以及麦弗逊式悬架等。麦弗逊悬架因为其结构简单、制造成本低、节省空间方便发动机布置等优点被广泛地运用。大到宝马M3，保时捷911这类高性能车，小到菲亚特STILO福特FOCUS甚至国产的哈飞面包车前悬挂都是采用的麦弗逊式设计。当前，中国汽车企业大多侧重于汽车整车的研发，而忽视了汽车主要零部件和相关配套产业的提供。然而从某种意义上讲，整车对于汽车产业不是最重要的，最重要的还是汽车关键零部件的创新和发展。关键零部件的科技含量综合体现汽车整车的创新能力和品牌建设能力。我国在底盘的集成设计及开发领域开发设计起步较晚，设计和制造水平远远落后于国外发达国家。国内大多数整车及零部件制造企业都没有掌握悬架

5、系统的自主设计和开发技术，大多数为引进外国技术进行复制开发和生产，几乎可以说国内企业的底盘技术基本上都是照搬过外的，没有任何自己的技术。在现代的工程研究领域，计算机仿真己成为热门研究课题。借助计算机的快速计算能力，人们不仅可以求出所需要的数值结果，还可以模拟出工程中的具体情况，以便人们可以直观的进行分析研究，我们称为计算机仿真技术。今天的机械系统仿真技术研究中，大多以多体系统理论作为研究上的理论基础。计算多体系统动力学的产生极大地改变了传统机构动力学分析的面貌，使工程师从传统的手工计算中解放了出来，只需根据实际情况建立合适的模型，就可由计算机自动求解，并可提供丰富的结果分析和利用手段；对于原来

6、不可能求解或求解极为困难的大型复杂问题，现可利用计算机的强大计算功能顺利求解；而且现在的动力学分析软件提供了与其它工程辅助设计或分析软件的强大接口功能，它与其它工程辅助设计和分析软件一起提供了完整的计算机辅助工程（CAE技术。本文首先通过查阅相关资料以及到实验室进行实地观察以了解麦弗逊悬架的结构。以某实际车辆所给出的整车参数，运用传统设计方法进行了麦弗逊悬架的结构设计，得出了悬架各主要部分螺旋弹簧以及减振器的基本参数。运用autocad软件画出了麦弗逊悬架的整套图纸，对悬架的各细节部分作出了基本完善。在此基础上，运用三维建模软件proe画出了麦弗逊悬架的整体结构。最后利用仿真软件ADAMS对悬

7、架系统进行了仿真分析，接着对悬架系统中的有关安装，长度，位置的16个参数（变量）进行了优化分析，使得悬架的各定位参数都能达到要求的范围内。基本上完成了麦弗逊悬架的设计。通过本次研究，完成了麦弗逊悬架的绘制，建立了麦弗逊悬架的三维模型，能够对建立起的系统进行仿真分析，能够得出悬架各个参数对悬架性能的影响图形。希望对麦弗逊悬架的设计方法是一个有益的探索。第一章麦弗逊悬架的结构设计1.1主要技术参数的选择1:外形尺寸（mm）长宽高591心J1993X23752：轴距（mm）367010:排放依据标准GB17591-2005中国III阶段GB3847-20053:前轮距(mm)171011:钢板弹簧片

8、数（前/后）-/34:后轮距(mm)171612:整备质量（kg）27305:前悬/后悬（mm）100023513:驱动形式前置后驱6:轴荷（数目与轴数对应）（kg）1730/225014:最高车速(km/h)1307:轴数215:排放水平国III8:轮胎数416:防抱死制动系统ABS9:总质量（kg）398017:发动机型号25.生产企业17SOFIM8140.43S3南京依维柯汽车有限公司发动机分公司279892轮胎规格：21575R16LT21575R16CT1.2确定悬架刚度若不考虑轮胎和减震器的影响，则车身固有频率nO,可按下式计算no二皿冗乜（HZ）式中clo固有角振动频率，rad

9、/s；C-悬架刚度，N/m;M-簧载质量，kg。由实验得知，为了保持汽车具有良好的平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时身体上、下运动的频率11.4H乙车身固有频率no低于3HZ就可以保证人体最敏感的48HZ处于减振区。no值越低，车身加速度的均方根值越小。但在悬架设计时，no值不能选的太低，这主要是no值降低，悬架的动挠度fd就增大，在不知上若不能保证足够大小的限位行程，就会使限位块撞击的概率增加。另外，no值选得过低，悬架设计不采取一定措施，就会增大制动“点头”角和转弯侧倾角，使空、满载时车身高度的变化过大。no值低于1HZ时，还会引起晕车的低频振动能量增大。根据货车固有频率no

10、的实用范围1.52H乙因为该车整备质量是2730kg，总质量是3980kg,加载到前悬架的质量是1186kg和2730kg，为了保证汽车能在两个工况下no都能在实用范围内，并且因为汽车经常是在静挠度附近作小幅度的振动，故应将静挠度副近的悬架刚度选得较低。这里选定悬架刚度c为80000N/m。1.3螺旋弹簧的结构设计1.3.1螺旋弹簧的工作条件。1. 若要求该车的车轮上下跳动的距离为70mm的话，根据计算匸mg/c=598*9.8/80000=0.07232m=72.32mm可知该弹簧一直工作在压缩状态O2最大工作负荷R=1005kg3.弹簧受动载荷的作用。1.3.2弹簧的结构、材料、加工为了保

11、证弹簧端部和弹簧座良好接触。采用弹簧端部磨平的形式。弹簧选用II级精度，决定采用热扎弹簧钢60Si2MnA加热成型，而后进行淬火，回火等处理。1.3.3弹簧直径及钢丝直径当弹簧仅受轴向载荷丹=136匸9.8=13377因为T8RKC/(nd2)=t故d目1.6严5|式中T-弹簧的许用应力，查表得T=471MPaC-旋绕比，取C=6.5K-曲度系数,=1.23由此可得的L_j24.11mm取d=27.7mm因为CL，得D2=180D2-弹簧中径1.3.4弹簧的工作圈数7600x27r7A4xnrGd4冃/8RD32=*5心1用*1妙寸=8.58G-剪切弹性模数为7600kgmm2P2-弹簧上跳至

12、顶点时的载荷取为最大载荷的1.8倍取n=91.3.5弹簧的刚度7600X9.8X27.7A4k=Gcf/8nD32=104.42N/mm1.3.6弹簧其他参数计算弹簧外径D=D2+d=180+27.7=207.7弹簧内径D1=D2-d=140-23=152.3总圈数N1=n+1/4+1=9+14+1=10.25圈节距t=(0.280.5)D2=0.3x180=54自由高度H0=pn+1.5d=42x9+1壬x27.7=419.6压并咼度Hb=(m-0.5)d=(10.25-0.5产2717=27011螺旋导角u=arctan(p/nD2)=5.3展开长度L=nD2n1/cos=5820.71.

13、3.7弹簧的校验压缩螺旋弹簧轴向变形较大时，会产生侧向弯曲而失去稳定性，特别是弹簧自由高度超过弹簧中径的4倍时，更容易产生这种现象，因而设计时要进行稳定性计算。高径比b=Fb/D2=419.6/180=2.33odeizhuxiaohouqingjiwcheluntiBOdongzhwiaohaLim叩ji曲oh阳Inn阳0(1叭-EBP)O5OU1O53.2.2.1.1.O00-05-1G0.0Anahrais:Les!Run-50.00.050.0100.0其中，红线为优化前，蓝线为优化后。可以看出，优化后的主销后倾角整体向上移动了3.2。符合理想的主销后倾角的变化范围，310且取其较小值

14、。446.4主销内倾角优化后的图形：803.6-100.0An絢沁LastRun*zhuxiaoneiqingjirachetunliaMongzhuxison&iqmQiiaiachehinhaodk)ng-50.0D.O500MPRO_model.5.0UHI.0.5.0LD7.7.6.&5.4.10G0Leogth(mm)其中，蓝线为优化前，红线为优化后。可以看出，优化后的主销后倾角整体向上移动了4左右。符合理想的主销后倾角的变化范围，713且取其较小值。4.4.6.5轮距优化后的图形：iunjvbianhua.cRalLindcxtongiunjvbiHrihiiiichBlurrli

15、aDdangMPRO_mndel5CIO100.0Anatvsis:Lsst.Runi50.0ooLengrth(mm)1100.0其中，红线为优化前，蓝线为优化后。可以看出，优化前的轮距变化为1cm左右，优化后的轮距变化变为了5mm左右，对减小轮胎的磨损作用很大。446.6各参数优化前后的数值表变量优化前数值优化后数值ax242.58245.0ay778.05780.0az0.00.0bx165.0165.0by19.0940.0bz-117-300.0cx545.0800.0cy6.05.0cz-117.0-118.0dx172.0115.0dy-238.12-237.0dz0.0-57.0ex460.0700.0ey-260-257.0ez0.00.0exfanqxiang0.00.0446.7小结本章通过建立设计点，参数化模型的方法，运用ADAMS软件中提供的三种优化方法对建立好的三维模型进行了优化分析。优化后的悬架各定位参数都能达到理想的变化范围，对车辆的操纵稳定性、行驶平顺性都将带来很大的提高。达到了预期目的。结论全文总结本论文以某车辆实际给出的参数，首先运用传统的设计方法计算设计出了该车的悬架结构。运用autocad软件画出了麦弗逊悬架的装配图和有关的零件图，对悬架的结构进行了完善。接着运用平面图给出的数据在proe