汽车设计(悬架部分)

1、前 言本小组程设计的课题是悬架的设计。在选择车型时我们参考以下几个要求：可靠，坚固，耐用，使用成本较低，油耗处于国内中等水平，为当前主流技术水平，车型新颖等等。所以，悬架的设计宜选用成熟技术，零部件，彻底的贯彻“三化”原则，较为合理的成本控制。选择参考车型为日产NV200。悬架是现代代汽车的的重要组组成部分分之一。因因而悬架架设计成成功与否否，极大大的影响响汽车的的操纵稳稳定性和和平顺性性，对整整车性能能有着重重要的影影响。在在汽车市市场竞争争日益加加剧的今今天，人人们对汽汽车的性性能的认认识更多多的靠更更为直接接的感观观感受，而而这种感感官感受受都是由由汽车悬悬架传递递给驾驶驶者的，人人们对

2、汽汽车悬架架的设计计也是越越来越重重视。因此，对汽汽车操纵纵稳定性性平顺性性的提升升成为了了各大汽汽车厂商商的共识识。与此此关系密密切的悬悬架系统统也被不不断改进进，主动动半主动动悬架等等具有反反馈的电电控系统统在高端端车辆上上的应用用日趋广广泛。无无论定位位高端市市场，还还是普通通家庭的的经济型型轿车， 没有哪哪个厂家家敢忽视视悬架系系统及其其在整车车中的作作用。这这一切，都都是因为为悬架系系统对乘乘员的主主观感受受密切联联系。悬悬架系统统的优劣劣，乘员员在车上上可以马马上感受受到。 现在悬架的的设计也也是国内内汽车厂厂商一个个重要提提升的方方向。以以前对汽汽车的要要求相对对较低，国国人更注

3、注重外观观和汽车车配置方方面的要要求，因因此对汽汽车悬架架的概念念及要求求并没有有很高的的要求。随随着现在在人们对对汽车操操纵稳定定性平顺性性越来越越重视，人人们不仅仅需要一一辆好看看配置高高的车，更更需要一一辆好开开乘坐舒舒适的车车。因此此现在国国内出现现很多汽汽车厂商商将新汽汽车的悬悬架设计计及调校校交给国国外一些些有实力力汽车厂厂商，这这也实实实在在的的提升了了自身车车型的市市场竞争争力，不不过从另另一方面面也反映映出国内内悬架设设计及调调校所存存在的问问题，也也使我们们知道悬悬架设计计的重要要性，从从而让我我们对汽汽车悬架架设计更更加重视视。悬架从无到到有，是是人们对对汽车稳稳定性平顺

4、性性不断追追求下诞诞生。悬悬架从简简单到复复杂，是是人们对对更高的的汽车稳稳定性平顺性性和操纵纵稳定性性的不断断追求。所所以对悬悬架设计计的重视视，就能能使整车车性能得得以提升升，从而而提高车车型的竞竞争力，赢赢得更好好的表现现。而悬架设计计涉及到到部件与与整体的的关系。一一句话：整体离离不开部部件，部部件也成成不了整整体。整整体可以以提供部部件提供供不了的的功能，反反过来部部件又对对整体有有着重要要影响。正因为悬架架在现代代汽车上上的重要要重要作作用，应应该重视视汽车悬悬架的设设计。只只有认真真，严谨谨的设计计才能确确保其与与整车的的完美匹匹配。而而要做到到这一点点，就必必须，查查阅大量量相

5、关书书籍，图图册，行行业和国国家标准准。这些是对我我们这些些将来要要从事汽汽车设计计，制造造工作的的工科出出身的大大学生的的必须经经历的一一个必不不可少的的训练。没没有经过过严格的的训练的的洗礼，是是不可能能具备这这种专业业精神和和素质的的。通过过这样的的设计让让我们对对汽车整整体及局局部有更更好更深深的认识识，使我我们在今今后的学学习及工工作道路路上有更更好的适适应性，从从而提高高自身实实力。车型满载空载前轴后轴前轴后轴乘用车发动机前置置47%660%40%553%56%666%34%444%Nv200050%50%56%44%汽车质量参参数整车整备质质量=112900Kg汽车总质量量(参考

6、汽汽车设计计选择择a=110）故 目录前言-1参考汽车参参数-22悬架系统的的功用组组成及设设计要求求-7 1.1功功用-77 1.2组组成-77 1.3设设计要求求-9悬架的类型型及其特特点-10 2.1 非独立立悬架的的类型及及特点-110 2.11.1 非独立立悬架的的分类-110 2.1.2 非非独立悬悬架的总总体特点点-111 2.2 独立悬悬架的类类型及特特点-11 2.22.1 独立悬悬架的分分类-11 2.22.2 独立悬悬架的总总体特点点-144第三章 悬悬架形式式的选择择-15 3.1 总 评评-115 3.22 前后后悬架的的确定-15 3.22.1 前独立立悬架的的选择

7、-115 3.22.2 后悬架架的选择择-166第四章悬架架主要参参数的确确定-188 4.1影影响平顺顺性的参参数-118 4.11.1 悬架的的弹性特特性和工工作行程程-188 4.11.2悬悬架的阻阻尼特性性-19 4.11.3.悬架的的非簧载载质量-220 4.2影影响操纵纵稳定性性的参数数主要考考虑悬架架的侧倾倾中心和和侧倾角角刚度。-20 4.22.1.侧倾中中心-20 4.22.2.侧倾角角刚度-221 4.33 影响响纵向稳稳定性的的参数-23第五章 前前悬架的的设计技技算-225 51.前悬螺旋簧的设设计算-225 511.1.前悬架架静、动动挠度和和螺旋弹弹簧静、动动挠度的

8、的关系-25 5.2.螺旋旋弹簧基基本参数数的选择择-225 5.3螺螺旋弹簧簧端部形形状和材材料的选选择-266 5-4.螺旋弹弹簧强度度校核-266第六章 后后悬架的的设计计计算-288 6.1 弹性元元件的选选择-228 6.2 钢板弹弹簧参数数的设计计计算-299 6.22.1初初选满载载弧高-29 6.22.2 各片长长度的确确定-229 6.22.3 断面高高度及片片数的确确定-229 6.22.4 厚度的的确定-300 6.22.5 钢板弹弹簧总成成在自由由状态下下得弧高高及其曲曲率半径径-30 6.3 钢板弹弹簧的强强度校验验-31 6.33.1 驱动时时，后板板簧承受受的最大

9、大载荷时时，前半半段出现现的最大大应力-311 6.33.2 板簧自自由振动动频率-311第七章独立立悬架导导机构的的设计-32 7.1.设计求-322 7.2 前轮轮位参与主销销的布置置-32 7.22.1.主销偏偏移距-322 7.22.2 四个前前轮定位位参数的的初步选选取-332 7.22.3麦麦弗逊悬悬架受力力情况与与螺旋弹弹簧斜置置-332 7.3 横臂轴轴的选型型与布置置-35 7.33.1.导向机机构横臂臂轴的选选型-335 7.33.2.导向机机构横臂臂轴的布布置方式式-36 第八章 减振器器的设计计-39 8.1 减振器器相对阻阻尼系数数-399 8.2 减振器器阻尼系系数

10、d 的确定定-440 8.3 最大卸卸荷力FF0 的确确定-411 8.4 筒式减减振器工工作缸直直径D的确定定-42第九章 横向稳稳定器的的作用和和设计-43 9.1. 横向向稳定器器的作用用-43 9.2横横向稳定定杆的设设计-44 小结-46参考文献-477 悬架系统统的功用用组成及设设计要求求1.1功用用悬架，其名名源于西西方。在在英语里里悬架系系统对应应的是单单词Susspennsioon.顾顾名思义义，它是是将车轮轮通过弹弹簧连接接在车体体上，并并与其它它部件构构成可动动的机构构。悬架是车架架（或承承载式车车身）与与车桥（或或车轮）之之间弹性性连接装装置的总总称。1.传递它它们之间

11、间一切的的力（反反力）及及其力矩矩（包括括反力矩矩）。2.缓和，抑抑制由于于不平路路面所引引起的振振动和冲冲击，以以保证汽汽车良好的平顺顺性，操操纵稳定定性。3.迅速衰衰减车身身和车桥桥的振动动。悬架系统的的在汽车车上所起起到的这这几个功功用是紧紧密相连连的。要要想迅速速的衰减减振动、冲冲击，乘乘坐舒服服，就应应该降低低悬架刚刚度。但但这样，又又会降低低整车的的操纵稳稳定性。必必须找到到一个平平衡点，即即保证操操纵稳定定性的优优良，又又能具备备较好的的平顺性性。悬架结构形形式和性性能参数数的选择择合理与与否，直直接对汽汽车行驶驶平顺性性、操纵纵稳定性性和舒适适性有很很大的影影响。由由此可见见悬

12、架系系统在现现代汽车车上是重重要的总总成之一一。1.2组成成现代汽车，特特别是乘乘用车的的悬架，形形式，种种类，会会因不同同的公司司和设计计单位，而而有不同同形式。但是，悬架架系统一一般由弹弹性元件件、减振振器和传传力装置置,部缓缓冲块、横横向稳定定器等几几部分组组成等(如图11-1所所示）。它们分别起起到缓冲冲、减振振 、力力的传递递、限位位和控制制车辆侧侧倾角度度的作用用。弹性元件又又有钢板板弹簧、空空气弹簧簧、螺旋旋弹簧以以及扭杆杆弹簧等等形式，现现代轿车车悬架多多采用螺螺旋弹簧簧，个别别高级轿轿车则使使用空气气弹簧。螺螺旋弹簧簧只承受受垂直载载荷，缓缓和及抑抑制不平平路面对对车体的的冲

13、击，具具有占用用空间小小，质量量小，无无需润滑滑的优点点，但由由于本身身没有摩摩擦而没没有减振振作用。减振器是为为了加速速衰减由由于弹性性系统引引起的振振动，减减振器有有筒式减减振器，阻阻力可调调式新式式减振器器，充气气式减振振器。它它是悬架架机构中中最精密密和复杂杂的机械械件。导向机构用用来传递递车轮与与车身间间的力和和力矩，同同时保持持车轮按按一定运运动轨迹迹相对车车身跳动动，通常常导向机机构由控控制摆臂臂式杆件件组成。种种类有单单杆式或或多连杆杆式的。钢钢板弹簧簧作为弹弹性元件件时，可可不另设设导向机机构，它它本身兼兼起导向向作用。有有些轿车车和客车车上，为为防止车车身在转转向等情情况下

14、发发生过大大的横向向倾斜，在在悬架系系统中加加设横向向稳定杆杆，目的的是提高高横向刚刚度，使使汽车具具有不足足转向特特性，改改善汽车车的操纵纵稳定性性和行驶驶平顺性性。现代汽车悬悬架的发发展十分分快，不不断出现现，崭新新的悬架架装置。按按控制形形式不同同分为被被动式悬悬架和主主动式悬悬架。目目前多数数汽车上上都采用用被动悬悬架，也也就是说说汽车姿姿态（状状态）只只能被动动地取决决于路面面及行驶驶状况和和汽车的的弹性元元件，导导向机构构以及减减振器这这些机械械零件。220世纪纪80年年代以来来主动悬悬架开始始在一部部分汽车车上应用用，并且且目前还还在进一一步研究究和开发发中。主主动悬架架可以能能

15、动地控控制垂直直振动及及其车身身姿态，根根据路面面和行驶驶工况自自动调整整悬架刚刚度和阻阻尼。1.3设计计要求1）保证汽汽车有良良好的行行驶平顺顺性。2）具有合合适的衰衰减振动动能力。3）保证汽汽车具有有良好的的操纵稳稳定性。4）汽车制制动或加加速时要要保证车车身稳定定，减少少车身纵纵倾；转转弯时车车身侧倾倾角要合合适。5）有良好好的隔声声能力。6）结构紧紧凑、占占用空间间尺寸要要小。7）可靠地地传递车车身与车车轮之间间的各种种力和力力矩，在在满足零零部 件件质量要要小的同同时，还还要保证证有足够够的强度度和寿命命。第二章 悬悬架的类类型及其其特点汽车的悬架架从大的的方面来来看，可可以分为为两

16、类：非独立立悬架和和独立悬悬架系统统。2.1 非非独立悬悬架的类类型及特特点图2-1非独立悬架架前部与与车身或或车架铰铰接，后后端则通通过吊耳耳或滑板板连接在在车身或或车架之之上。减减振器上上端于车车身或车车架铰接接，下端端铰接与与车桥。图图3-11是非独独立悬架架的示意意图。2.1.11 非独独立悬架架的分类类钢板弹弹簧式非非独立悬悬架 在这种悬架架中，钢钢板弹簧簧被用做做非独立立悬架的的弹性元元件。这这种形式式的悬架架技术成成熟，结结构简单单，成本本低廉。广泛应用于于货车的的前、后后悬架中中。也常常见于中中低挡的的确乘用用车辆的的后悬架架。它中部用UU型螺栓栓将钢板板弹簧固固定在车车桥上。

17、悬悬架前端端为固定定铰链，也也叫死吊吊耳。它它由钢板板弹簧销销钉将钢钢板弹簧簧前端卷卷耳部与与钢板弹弹簧前支支架连接接在一起起，前端端卷耳孔孔中为减减少摩损损装有衬衬套。后后端卷耳耳通过钢钢板弹簧簧吊耳销销与后端端吊耳与与吊耳架架相连，后后端可以以自由摆摆动，形形成活动动吊耳。当当车架受受到冲击击弹簧变变形时两两卷耳之之间的距距离有变变化的可可能。 为了提高汽汽车的平平顺性，有有些轻型型货车采采用主簧簧下加装装副簧，实实现渐变变刚度钢钢板弹簧簧。如南南京汽车车工业公公司引进进的依维维柯后悬悬架。其其主簧由由厚度为为9mmm的4片片（或33片）和和副簧厚厚度为115mmm的2片片（或33片）组组

18、成几种种车型渐渐变刚度度钢板弹弹簧。 螺旋弹簧簧非独立立悬架 因为螺旋弹弹簧作为为弹性元元件，只只能承受受垂直载载荷，所所以其悬悬架系统统要加设设导向机机构和减减振器。空气弹簧簧非独立立悬架 空气弹簧只只承受垂垂直载荷荷，因而而必加设设减振器器，其纵纵向力和和横向力力及其力力矩由悬悬架中的的纵向推推力杆和和横向推推力杆来来传递。对于轿车要要求在好好路上降降低车身身高度，提提高车速速行驶；在坏路路上提高高车身，可可以增大大通过能能力。因因而要求求车身高高度随使使用要求求可以调调节。空空气弹簧簧非独立立悬架可可以满足足要求。 2.1.2 非非独立悬悬架的总总体特点点优点：1.结构简简单、成成本低廉

19、廉，易于于维护，对对汽车厂厂家比较较有利，2.承载能能力强，钢钢板弹簧簧做弹性性元件的的非独立立悬架，可可承载达达几十吨吨的负荷荷。中、重重载车辆辆常常采采用非独独立悬架架。缺点：1.由于是是用一根根杆件直直接刚性性地连接接在两侧侧车轮上上，一侧侧车轮受受到的冲冲击、振振动必然然要影响响另一侧侧车轮。操操纵稳定定性、平平顺性不不理想。.2.由于左左右两侧侧车轮的的互相影影响，容容易影响响车身的的稳定性性，在转转向的时时,侧倾倾较大，容容易侧翻翻。2.2 独独立悬架架的类型型及特点点图2-2独立悬架的的车轴分分成两段段（如图图2-2），每每只车轮轮用螺旋旋弹簧独独立地，弹性地连接安装在车架(或车

20、身)下面，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。2.2.11 独立立悬架的的分类现在，前悬悬架基本本上都采采用独立立悬架系系统，最最常见的的有双横横臂式和和滑柱摆摆臂式（又又称麦弗弗逊式）。双横臂式式工作原理：由上短短下长两两根横臂臂连接车车轮与车车身，通通过选择择比例合合适的长长度，可可 使车轮轮和主销销的角度度及轮距距变化不不大图2-3双双横臂式式独立前前悬架这种独立悬悬架被广广泛应用用在轿车车前轮上上。双横横臂的臂臂有做成成A字形形或V字字形，VV形臂的的上下22个V形形摆臂以以一定的的距离，分分别安装装在车轮轮上，另另一端安安装在车车架上。优点

21、：结构构比较复复杂，但但经久耐耐用，同同时减振振器的负负荷小，寿寿命长。可可以承载载较大负负荷，多多用于轻轻型小型货货车的前前桥。缺点：因为为有两个个摆臂，所所以占用用的空间间比较大大。所以以，乘用用车的前前悬架一一般不用用此种结结构形式式。麦弗逊式式（滑柱柱连杆式式） 图2-4麦麦弗逊式式独立前前悬架工作原理：这种悬悬架目前前在轿车车中采用用很多。这这种悬架架将减振振器作为为引导车车轮跳动动的滑柱柱，螺旋旋弹簧与与其装于于一体。这种悬架将将双横臂臂上臂去去掉并以以橡胶做做支承，允允许滑柱柱上端作作少许角角位移。内内侧空间间大，有有利于发发动机布布置，并并降低车车子的重重心。 车轮上下运运动时

22、，主主销轴线线的角度度会有变变化，这这是因为为减振器器下端支支点随横横摆臂摆摆动。以以上问题题可通过过调整杆杆系设计计布置合合理得到到解决。 图2-5 奥迪1100型型轿车弗弗逊式前前悬架麦弗逊独立立悬架的的特点：优点： 技技术成熟熟，结构构紧凑，响响应速度度快，占占用空间间少，便便于装车车及整车车布局，多多用于中中低档乘乘用车的的前桥。缺点： 由由于结构构过于简简单，刚刚度小，稳稳定性较较差，转转弯侧倾倾明显，必必须加装装横向稳稳定器，加加强刚度度。2.2.22 独立立悬架的的总体特特点 优点： （11）发动动机可放放低安装装，有利利于降低低汽车重重心，并并使之结结构紧凑凑。 （22） 允许

23、前前轮有大大的跳动动空间，有有利于转转向，便便于选择择软的弹弹簧元件件使平顺顺性得到到改善。 （33）非簧载载质量小小，可提提高汽车车车轮的的附着性性。缺点： （1）由由于在转转向时由由于受离离心力的的作用内内侧车轮轮要比外外侧车轮轮受到的的力大得得多，极极端情况况下，是是危险区区域 （2）某某些特殊殊情况下下(如转转速过快快、侧向向风较大大、路况况较差等等)，侧侧倾较大大，乘员员感到不不适。第三章 悬悬架形式式的选择择3.1 总总 评 通过过上一章章的分析析，比较较，可以以知道当当前汽车车悬架的的前沿技技术是带带反馈的的闭环自自控 悬架架系统统统。比如如，主动动，半主主动悬架架系统，已已经在

24、一一些高档档轿车上上得以应应用。普通乘用车车所使用用的仍旧旧是传统统的机械械式的悬悬架系统统，发展展趋势是是，四轮轮全部采采用独立立悬架系系统。目目前，乘乘用车上上应用的的悬架系系统，五五花八门门，全部部采用非非独立，全全部独立立，抑或或是将二二者结合合，这主主要源于于汽车厂厂商的不不同市场场定位，市市场策略略。不管在一辆辆车上采采用何种种技术对对比，目目的只有有一个-提供供一台操操纵稳定定性，平平顺性，舒舒适性兼兼顾的车车子。以尽可能低低的成本本制造出出技术性性能尽可可能好的的产品是是每一个个汽车设设计人员员的最大大追求。这这也是与与车场利利益相吻吻合的。这次我的课课程设计计课题是是汽车车悬

25、悬架系统统的设计，选选的车型型是日产产的nvv2000，由于于本车总总成本在在7-110万人民币币，这个个区位的的汽车市市场，集集中了大大量车型型，竞争争激烈。为为了增强强本车的的市场竞竞争力，在在保持各各项技术术达标的的前提下下，应尽尽可能的的压缩成成本。虽然，采用用四轮全全独立悬悬架的轿轿车操纵纵稳定性性，平顺顺性及舒舒适性都都比较理理想。从从设计角角度来讲讲，倾向向于采用用。但是是，相对对来说，总总成本比比较高，不不适和本本车的实实际情况况。出于综合考考虑，经经过慎重重思考，选选定了本本车的悬悬架系统统：前独独立悬架架+后整整体式悬悬架。3.2 前前后悬架架的确定定3.2.11 前独独立

26、悬架架的选择择 通过过前一章章的分析析、对比比，认为为，到滑滑柱连杆杆式独立立前悬比比较适合合本车的的设计要要求。因因为,它它既能很很好的满满足舒适适性的要要求,又又能使车车辆的技技术指标标符合设设计任务务的规定定.所以以,前悬悬决定选选用麦弗弗逊式独独立前悬悬架。麦克弗弗逊悬架架是以福福特汽车车公司的的工程师师 Eaarlee S. MccPheersoon 的的名字命命名的。 麦克克弗逊悬悬架是以以福特汽汽车公司司的工程程师Eaarlee S. MccPheersoon 的的名字命命名的。典典型的结结构如图图3-11 所示示。麦弗弗逊悬架架相对双双横臂悬悬架而言言，它不不仅简化化了结构构，

27、减小小空间有利于于车身前前 部地地板的构构造和发发动机布布置这一点点在用于于紧凑型型轿车的的前悬架架时具有无无可比拟拟的 优优势麦弗逊逊悬架的的另外一一些优点点包括：铰接点点的数目目较少；上下铰铰点与车车轮接地地点 之之间的距距离较小小这对减减小铰点点处的受受力有利利弹簧行行程较大大另外当车轮轮跳动时时， 其其轮距前束及及车轮外外倾角等等均改变变不大减轻了了轮胎的的磨损也使汽汽车具有有良好的的 行驶驶稳定性性。图311麦弗式悬结构图3.2.22 后悬悬架的选选择为了有效的的降低本本车的制制造，使使用,维维护,购购买的成成本。后后悬架决决定采用用普通的的钢板弹弹簧整体体式悬架架(如图图3-22所

28、示)。虽然然,普通通钢板弹弹簧式非非独立后后悬架在在乘用车车上来看看,技术术不够先先进,平平顺性也也没独立立悬架优优良,但但是它可可以合理理的照顾顾整车成成本,寿寿命长且且使用期期间维护护简单,成本低低，坚固固,可靠靠，耐用用。如此，既可可兼顾技技术的主主流性，易易于被客客户接受受,又可可降低制制造成本本，增强强市场竞竞争力。毕竟，就目目前的形形势来说说，国产产车在与与国外巨巨头竞争争中，手手中的牌牌不多，价价格是最最为有效效和杀伤伤力的一一张。只只有用好好这张牌牌，才有有可能在在不远的的将来打打一个漂漂亮的防防守反攻攻。最终终使民族族品牌成成为国内内乃至全全球的强强势汽车车品牌。图322纵钢

29、弹非立悬结简图 第四章章悬架主主要参数数的确定定4.1影响响平顺性性的参数数 4.1.1 悬悬架的弹弹性特性性和工作作行程 对于于大多数数汽车而而言，其其悬挂质质量分配配系数ee = r2/ab =0.8 1.2，因而可可以近似似地认为为e =1，即前后后桥上方方车身部部分的集集中质量量的垂向向振动是是相互独独立的，并并用偏频频n1 ，n2表示各各自的自自由振动动频率，偏偏频越小小，则汽汽车的平平顺性越越好。一一般对于于采用钢钢制弹簧簧的轿车车，n1约为为1 1.33Hz(660 800次/ minn）， n2约为为1.117 1.5Hzz 非常常接近人人体步行行时的自自然频率率。载货货汽车的

30、的偏频略略高于轿轿车，前前悬架约约为1.3Hzz ，后后悬架则则可能超超过1.5Hzz 。为为了减小小汽车的的角振动动，一般般汽车前前、后悬架架偏频之之比约为为 nn1/nn2 = 0.85 00.955。具体体的偏频频选取可可参考表表4-22： 表44-1 汽车车悬架的的偏频、静静挠度和和动挠度度车型满载时频频n/Hz满载时挠挠度fc /m满载时挠挠度fd /m空载1满载2f1fc2fd1fd2载货汽车1.0-11.455Hz1.171.558Hzz611 5959 6997-9 68868由上表选取取货车满满载时前前后悬架架的偏频频分别为为：n1 =11.4HHz， n2 = 1.55Hz

31、 所以n1 /n2 =1.44 / 1.55 = 0.993，满满足要求求。当e =11时，汽汽车前、后后桥上方方车身部部分的垂垂向振动动频率nn1、n2 与其其相应的的悬架刚度Cs11 和Cs2 以及悬悬挂质量量ms1 和ms2 之间间有如下下关系： 式中 g 重力加加速度，g = 9810mm/s 2； Cs1 ,Cs2 前、后后悬架刚刚度，NN / mm； GGs1 ,Gs2 前、后后悬架簧簧载重力力，N 。为了求出前前后悬架架的垂直直刚度，必必须先求求出前后后悬架的的簧载质质量ms1 和ms2 。而而 ms1 和ms2 可以通通过满载载时前后后轮的轴轴荷减去去前后非非簧载质质量得到到。

32、即： ms1=1/22(m前前轮轴荷荷-m前轮非非簧载质质量） ms2=1/22(m后后轮轴荷荷-m后轮非非簧载质质量） （式4-5） 为为了获得得良好的的平顺性性和操纵纵性，非非簧载质质量应尽尽量小些些。根据据同类车车型类比比，取前前悬架的的非簧载载质量为为50kkg，后后悬架的的非簧载载质量为为1000kg。将数据代入入式4-5 得得出：ms1=11/2(0.6645tt-0.05tt)=00.29975ttMs2=11/2(0.6645-0.11t)=0.227255t将计算所得得的 ms1 和ms2 代入式式4-44，得到到：前、后悬架架的刚度度分别为为： Cs1 =23 NN/ mm

33、m； Cs2 =24.2 NN /mmm。由于悬架的的静挠度度 fc = ms g/Cs ，因而而式4-4 又又可表达达为： 式中 f1c , f2c 的单位位为mmm。所以 由式式4-66 求出出前、后后悬架的的静挠度度分别为为：fc1 = 1226.99mm fc2 = 1100.5mmm。 悬架架的动挠挠度fd 是指从从满载静静平衡位位置开始始悬架压压缩到结结构允许许的最大大变形（通通常指缓缓冲块压压缩到其其自由高高度的11/ 22或1/ 3）时时，车轮轮中心相相对车架架（或车车身）的的垂直位位移。为为了防止止汽车行行驶过程程中频繁繁撞击限限位块，应应当有足足够的动动挠度，对对于轿车车

34、fd /ffc 的值值应不小小于0.5，大大客车应应不小于于0.775，载载货汽车车1.00。所以以选取货货车前后后悬架的的动挠度度等于静静挠度，即fd1 =0.5fc1 =633.455 mmm ffd2 =0.55fc2 =555.255mm。 此时悬悬架总的的工作行行程即静静挠度 fc 和动挠挠度fd 之和等等于：f1 =1190mmm，f2 =1666mm4.1.22悬架的的阻尼特特性当汽车悬架架仅有弹弹性元件件而无摩摩擦或减减振装置置时，汽汽车悬挂挂质量的的振动将将会延续续很长的时间间，因此此，悬架架中一定定要有减减振的阻阻尼力。对对于选定定的悬架架刚度，只只有恰当当地选择择阻尼力力

35、才能充充分发挥挥悬架的的缓冲减减振作用用。 对于于一个带带有线性性阻尼减减振器的的悬架系系统或弹弹簧质量阻尼系系统，可可用相对对阻尼比比来评价价阻尼的的大小或或振动衰衰减的快快慢程度度。相对阻尼比比可表达达为：式中 Css 弹簧簧刚度； ms 悬挂部部分的质质量。上式表明，减减振器的的阻尼作作用除与与其阻尼尼系数kk 有关关外，也也与悬架架的刚度度及悬挂挂质量有关。不不同刚度度和不同同质量的的悬架系系统匹配配时会产产生不同同的阻尼尼效果。为为了获得得良好的的平顺性性，典型型的相对对阻尼比比如表44-2 表4-22汽车悬悬架的偏偏频及相相对阻尼尼比 钢钢制弹簧簧轿车货车前悬架后悬架前悬架后悬架偏

36、频n1.03.悬架架的非簧簧载质量量前悬架为麦麦弗逊独独立悬架架，其非非簧载质质量包括括车轮和和转向节节的质量量等；后后悬架为为纵置钢板弹弹簧非独独立悬架架，其非非簧载质质量包括括车轮和和转向节节的质量量以及连连接左右右车轮的的从动桥桥的整个个刚性梁梁，包括括主减速速器、差差速器以以及半轴轴的质量量，还有有传动轴轴的部分分质量。由由上述的的分析中中，已知知了悬架架的非簧簧载质量量取为550kgg，后悬悬架的非非簧载质质量为1100kkg。4.2影响响操纵稳稳定性的的参数主主要考虑虑悬架的的侧倾中中心和侧侧倾角刚刚度。4.2.11.侧倾倾中心取车身的质质心高度度为400%车身身高度=74ccm。

37、根据SAEE J6670ee 的定定义，侧侧倾中心心为通过过左右车车轮中心心的垂直直横断面面上的一一点，在在该点向向悬挂质质量上施施加一个个横向作作用力不不会引起起悬架的的侧倾变变形。侧倾中心的的高度变变化实质质上并不不改变由由悬挂质质量离心心力以及及侧倾后后质心偏偏移所带来的轮荷荷转移量量，它改改变的是是在轮荷荷转移过过程中侧侧倾力矩矩的大小小和由弹弹性元件件、传力力杆系所所分担的的力的比比例。侧侧倾中心心越高，则则侧倾力力矩越小小；在一一定侧倾倾角刚度度下车身身的侧倾倾角越小小，由弹弹簧及横横向稳定定杆传递递的力越越小，而而由传力力杆系所所传递的的力就越越大，反反之亦然然。独立立悬架的的侧

38、倾中中心太高高的话可可能导致致车轮跳跳动时轮轮距变化化过大，加加剧轮胎胎磨损。综综合考虑虑以上因因素，选选取悬架架的侧倾倾中心高高度为774cmm。4.2.22.侧倾角角刚度1.前悬架架麦弗逊逊悬架的的侧倾角角刚度ccf根据总体设设计要求求在侧倾倾惯性力力等于00.4 倍车重重时，货货车车身身侧倾角角不超过过60 -770。首先先绘图画画出前悬悬架侧倾倾时的侧侧倾中心心，如图图4-22： 图42 麦逊悬侧角刚图 作过过减振器器的上支支点做减减振器中中心线的的垂线，延延长转向向节的下下支点和和下摆臂臂的端点点的连线线，从而而使其与与前一条条线相交交，交点点为M，N，将M，N 点分分别与两两边轮胎

39、胎的接地地点连接接，从而而与汽车车的侧倾倾中心线线相交一一点O，此O 点即为为汽车的的侧倾中中心。而而麦弗逊逊悬架的的侧倾角角刚度通通过下式式可求出出： 其中d 和和a 可以以通过几几何关系系求出:有下文导向向机构的的设计中中，可以以知道ss = 7155mm，n =10332mmm。将上述数据据代入式式4-88，得到到麦弗逊逊悬架的的侧倾角角刚度为为： NNmm2.后悬架架钢板弹弹簧的侧侧倾角刚刚度cf 同样地，首首先绘出出钢板弹弹簧悬架架在侧倾倾时的侧侧倾中心心示意图图，如图图4-33。式中 M 悬架架抵抗侧侧倾的弹弹性恢复复力矩，它它与车身身所受侧侧倾力矩矩等值异异号； cs 钢板板弹簧

40、垂垂直刚度度； q 两侧钢钢板弹簧簧的中心心距。图433非立架倾心示图前面已经求求出钢板板弹簧的的垂直刚刚度为ccs = 214.58NN/mm；两侧侧钢板弹弹簧的中中心距为为：q =12200mmm；代代入上式式求出钢钢板弹簧簧的侧倾倾角刚度度为：3，验证侧侧倾角刚刚度的可可靠性 在确确定悬架架的侧倾倾角刚度度时，应应当使前前、后悬悬架的侧侧倾角刚刚度之和和cf1+cf2 足够大大，以保保证汽车车转弯行行驶时车车身的侧侧倾角不不致过大大，通常常在0.4g 横向加加速度下下车身侧侧倾角应应小于66o 这里里假设汽汽车的悬悬架质量量ms由两部部分组成成，即位位于前悬悬架上的的质点mms1和位于于

41、后悬架架上的质质点ms2，ms1 和ms2 的分配配及位置置刚好符符合ms 质心位位置,ms1 和ms2 之间通通过无质质量，扭扭转刚度度无限大大的纵向向平面连连接以保保证有同同样的侧侧倾角jj。这样样在横向向加速度度作用下下，离心心力 和 ，分别别向前、后后悬架的的侧倾中中心处简简化得和和代入数据得得到， 所以，总的的侧倾角角为可见，刚度度满足侧侧倾角要要求。4.3 影影响纵向向稳定性性的参数数 汽车在在制动或或加速行行驶时，由由于惯性性力的作作用会造造成轴荷荷转移，并并伴随前前、后悬悬架的变变形，表表现为制制动时的的“抬头抬抬尾”和驱动动加速时时的“仰头垂垂尾”现象。悬悬架设计计时应考考虑

42、采取取相应的的措施减减小或消消除制动动及驱动动时悬架架的变形形。4.3.11.前、后后悬架纵纵倾中心心前悬架：麦麦弗逊式式独立悬悬架的纵纵倾中心心，可由由E 点点做减振振器运动动方向的的垂直线线。该垂直线与与横臂轴轴D 延延长线的的交点OO 即为为纵倾中中心，如如图4-4 所所示：后悬架：纵纵置钢板板弹簧非非独立悬悬架结构构，纵倾倾中心近近似位于于钢板弹弹簧前卷卷耳中心心O2 处处，如图图4-55 所示示。 图4-44 麦弗弗逊式独独立悬架架的纵倾倾中心2，抗制动动纵倾性性（抗制制动前俯俯角）抗制动纵倾倾性可使使制动过过程中汽汽车车头头的下沉沉量及车车尾的抬抬高量减减小。只只有在前、后悬架架的

43、纵倾倾中心位位于两根根车桥（轴轴）之间间时，这这一性能能才能实实现，如如图4-5 所所示。第五章 前前悬架的的设计技技算51.前前悬螺旋簧的设设计算51.11.前悬架架静、动动挠度和和螺旋弹弹簧静、动动挠度的的关系 麦弗弗逊悬架架在振动动时由于弹弹簧与车车体并不不垂直所以悬悬架的静静挠度并并不等于于螺 旋弹弹簧的静静挠度可以通通过振动动时螺旋旋弹簧位位置的改改变来寻寻找几何何关系根根据已知知的悬 架静挠挠度来求求出螺旋旋弹簧的的静挠度度，如图图48所示：图中 fcc 前悬架架的静挠挠度，已已知fcc =1126.9mmm； fc11螺旋旋弹簧的的静挠度度。由图中的几几何关系系可以到到下式解三角

44、形 AC: -(式式5-11) 图图4-88 前悬悬架振动动示意图图同理，可以以求出螺螺旋弹簧簧的动挠挠度为： fdd1 = 0.5fcc1 = 63.2mmm5.2.螺旋弹弹簧基本本参数的的选择(1) 弹弹簧中径径D 和和钢丝直直径d: 初步步取 DD=90mmm d =10mm。工作圈数ii 可按按下式求求得： -(式式5-22)式中 G 弹簧簧材料的的剪切弹弹性模量量，取；c 螺螺旋弹簧簧刚度。对于螺旋弹弹簧的刚刚度可以以由螺旋旋弹簧的的静挠度度反求出出,因为fcc=1226.44解得nn=1.4故可求出螺螺旋弹簧簧刚度为为c=233N/mmm，将将数据带带入5-2解得得：i=6圈(3)

45、 弹弹簧的刚刚度、动动静挠度度由上面的分分析，已已知了弹弹簧的刚刚度为cc = 23N / mmm，弹簧簧的动、静静挠度为为：fc1 =1266.4mmm fdd1 =63.2mmm5.3螺旋旋弹簧端端部形状状和材料料的选择择首先，采用用弹性特特性为线线性的等等节距螺螺旋弹簧簧，由于于钢丝直直径d =100mm，所以在热处处理工艺艺上需要要成形后后淬火并并回火，即即热成形形弹簧。在在端部形形状的选选择上采采取两端端碾细的的端部结结构，这这种结构构节约材材料，占占用垂向向空间小小，特别别是由于于两端都都平整，安安装时可可以任意意转动，因因而设计计时弹簧簧的圈数数可以去去任意值值，不必必限于整整数

46、。螺旋弹簧材材料的选选择可参参考下表表5-11 表44-4 部分弹弹簧钢种种在汽车车上的应应用弹簧钢种应用65、700 85汽车板形螺弹122m 的小型型弹簧55Si2Mn 55iMnB用作255m 汽车板板簧螺旋弹弹缸阀簧簧55SiMMnVB汽车板、螺螺弹簧气缸阀簧簧60SiMMn60iMnA汽车板、螺螺弹簧气缸阀簧簧55CrMMnA60CMnA50mmm 的螺旋旋弹簧和和板弹簧簧50CrVVA60i2CVA阀门弹、活活弹簧安全阀弹弹簧这里选用弹弹簧的材材料为：5-4.螺螺旋弹簧簧强度校校核螺旋弹簧的的扭转应应力可以以表示为为： 动载荷下的的扭转应应力表示示为： 将已知数据据代入上上式，其其

47、中动、静静挠度ffc1 = 1126.9mmm fd11=633.455 mmm剪切弹弹性模量量：G = 88.3104MPaa，螺旋旋弹簧中中径：DD=1220mmm，钢丝丝直径：d =118mmm，工作作圈数为为：i = 8圈。解得N NN选取弹簧许许用扭转转应力时时，应根根据悬架架结构型型式和工工作特点点来确定定，一般般推荐满满载需用扭转转应力为为5000 7000MPaa ，弹弹簧最大大扭转应应力在9980 110788MPaa 范围围内。可可见这里里计算所所得的扭扭转应力力=4119.22MPaa 7000 MPaa，=3455.19800MPaa 故强度度可靠。第六章 后后悬架的的

48、设计计计算6.1 弹弹性元件件的选择择本车后悬架架决定采采用钢板板弹簧作作为弹性性元件的的非独立立悬架。钢钢板弹簧簧即是后后悬架的的弹性元元件，又又起到导导向机构构的作用用，可不不必单设设导向装装置，使使结构简简化，并并且由于于弹簧各各片之间间摩擦引引起一定定减振作作用。钢板弹簧是是这种形形式非独独立悬架架的最重重要的部部件。钢钢板弹簧簧一般选选用 6.1.11 加工工要求： 热轧弹簧簧钢加热热成形，而而后淬火火回火，还还要经过过实效处处理，以以消除内内应力。6.1.2材料料的参数数：弯曲应力： , ，弹性模量： 使用温度： 剪切应力： -据据机械械零件设设计手册册 大都是专业业的钢铁铁公司轧

49、轧制，装装配好，以以钢板弹弹簧总成成的形式式出现。钢板弹簧又又叫叶片片弹簧，它它是由若若干不等等长的合合金材料料的弹簧簧片叠加加在一起起组合成成一根近近似等强强度的梁梁。如图图下右侧侧所示。钢钢板弹簧簧3的第第一片（最最长的一一片）称称为主片片，其两两端弯成成卷耳11，内装装青铜或或塑料或或橡胶。粉粉沫冶金金、制成成的衬套套，用弹弹簧销与与固定在在车架上上的支架架、或吊吊耳作铰铰链连接接。钢板板弹簧的的中间用用U形螺螺栓与后后桥固定定。 1-卷耳 2-弹弹簧夹 3-钢钢板弹簧簧主片 4-中中心螺栓栓图6-1 中中心螺栓栓4用来来连接各各弹簧片片，并保保证各片片的装配配时的相相对位置置。中心心螺

50、栓到到两端卷卷耳中心心的距离离可以相相等，也也可以不不相等如如下图所所示。为为了增加加主片卷卷耳的强强度，将将第二片片末端也也弯成半半卷耳，包包在主片片卷耳和和外面，且且留有较较大的间间隙，使使得弹簧簧在变形形时，各各片间有有相对滑滑动的可可能。6.2 钢钢板弹簧簧参数的的设计计计算6.2.11初选满载载弧高 满载载弧同ffa是指指钢板弹弹簧装到到车轴（桥桥）上，汽汽车满载载时钢板板弹簧主主片上表表面与两两端（不不包括卷卷耳半径径）连线线间的最最大高度度差（图图6-22）. fa用用来保证证汽车具具有给定定的高度度 当ffa=00时，钢钢板弹簧簧在对称称位置上上工作 ，为了了在车架架高度已已限

51、定时时能得到到足够的的动挠度度(P1181)值，常常fa=1020mmm。初选满载弧弧高 mmm6.2.22 各片片长度的的确定乘用车钢板板弹簧主主片长度度L（00.4000.55）轴轴距初选 L=0.443轴距距；依靠作图法法求其余各各片长度度（如图图所示）。图6-2（作作图法定定各片长长度）得920 mm , =7200 mmm , 5880 mmmL为主片长长度6.2.33 断面面高度及及片数的的确定（1）钢板板断面宽宽度b的的确定：根据修正后后的简支支梁公式式计算钢钢板弹簧簧所需要要的总惯惯性矩JJ0钢板的垂直直刚度：U型螺栓中中心距：S776 mmm （ UU型螺旋旋中心距距）求：（

52、为挠挠度增大大系数）E=2066 N/（弹性性模量）取k0.5总惯性矩JJ0：钢板弹簧总总截面系系数 取 计算钢板弹弹簧的平平均厚度度hp 求求得b40mmm6.2.44 厚度度的确定定由前得 6.2.55钢板弹弹簧总成成在自由由状态下下得弧高高及其曲曲率半径径1.弧高的的计算 mm 静挠挠度 mm 满载载弧高钢钢板弹簧簧总成用用U 型型螺旋夹夹紧后弧弧高的变变化量 1142.9 mmm2. 曲率率半径的的计算L是板板簧主片片长度，前前已取得得；6.3 钢钢板弹簧簧的强度度校验6.3.11 驱动动时，后后板簧承承受的最最大载荷荷时，前前半段出出现的最最大应力力【， （为为满载时时后轴轴轴荷），

53、取1.2， （乘用车，）取 0.8 ， 586 mm；3584 mm ，9 mm；c2766mm，b400 mmm。】故强度符合合要求-后悬架的的自振频频率： 次/分后悬自振频频率值： 次/分 mmm 后悬架刚度度 ： 第七章章独立悬悬架导向机构的的设计7.1.设设计求 独立立悬架的的导向机机构承担担着悬架架中除垂垂向力之之外的所所有作用用力和力力矩并且决决定了悬架架跳动时时车轮的的运动轨轨迹和车车轮定位位角的变变化因此在设计计立悬架架的导向向机 构时时，应使使其满足足以下要要求：1) 形形成恰当当的侧倾倾中心和和侧倾轴轴线；2) 形形成恰当当的纵倾倾中心；3) 各各铰链点点处受力力尽量小小，

54、减小小橡胶元元件的弹弹性变形形，以保保证导向向精确；44) 保证车车轮定位位参数及及其随车车轮跳动动的变化化能满足足要求;5) 具具有足够够的疲劳劳强度和和寿命。7.2 前轮定位参与主销销的布置置 筒式式减振器器上铰链链的中心与横横摆臂外外端的球球铰链中心心的连线线为麦弗弗逊悬架的主 销轴轴线。此此结构也也为无注注销结构构。 7.2.1.主主销偏移移距 图7-1 所示为为麦弗逊逊式前悬悬架，当当主销轴轴线的延延长线与与地面的的交点位位于轮胎胎胎 冠印印迹中心心线外侧侧时具有负负的主销销偏移距距s 可以保保证汽车车制动稳稳定性在这里里也 选取取负主销销的偏移移距，令令主销轴轴线与车车轮纵向向中心

55、线线的夹角角为12。图麦逊架销偏偏距 7.2.2四个前前轮定位位参数的的初步选选取如下表77-1：主销后角图4-11）主销内角（图-188）前轮外角（图-199）前轮前（图图420）5.591.55mm 图7-22主后 图3主内角图7-44前外角 图7-55轮束 7.2.3麦弗弗逊悬架架受力情情况与螺螺旋弹簧簧斜置分析如图 421 所示的的麦弗逊逊独立悬悬架受力力简图可可知：作作用在导导向套上上的横向向力3 ，可根据据图上的的布置尺尺寸求得得， -（式77-1） 式中中 F1 单侧前前轮簧载载质量； 横向向力3 F 越大大，则作作用在导导向套上上的摩擦擦力3 F ff 越大大（ ff 为摩摩擦

56、因数数），这这对汽车车平顺性性有不良良的影响响。为了了减小摩摩擦力，在在导向套套和活塞塞表面应应用了减减磨材料料和特殊殊工艺。由由式(44-344)可知知，为了了减小FF3，要要求尺寸寸c + b越大越越好，或或者减小小尺寸aa。增大大前者会会使悬架架占用的的空间增增加，在在布置上上产生困困难；若若采用增增加减振振器轴线线倾斜度度的方法法，可达达到减小小a 的目目的，但但也存在在布置困困难的问问题。为为此，在在保持减减振器轴轴线不变变的条件件下，常常将图中中的G 点外伸伸至车轮轮内部，既既可以达达到缩短短尺寸aa 的目目的，又又可获得得较小的的甚至是是负的主主销偏移移距，提提高制动动稳定性性。

57、移动动G 点后后的主销销轴线不不再与减减振器轴轴线重合合。图7-66麦逊独悬架向构力图由图4-221 可可知，将将弹簧和和减振器器的轴线线相互便便宜距离离s ，再再考虑到到弹簧轴轴向力FF6 的的影响，则则作用到到导向套套上的力力将减小小，即： -（式式7-22）由式(4-35)可知，增增加距离离s ，有有助于减减小作用用到导向向套上的的横向力力F3 。 所以，为为了发挥挥弹簧反反力减小小横向力力3 FF 的作作用，可可以把弹弹簧斜置置，即将将弹簧的的下端布布置得尽尽量靠近近车轮，从从而造成成弹簧轴轴线及减减振器轴轴线成一一个角度度。在本本次设计计中，将将该弹簧簧的斜置置角度（即即弹簧中中心线

58、与与减振器器中心线线的夹角角）取为为7。7.3 横横臂轴的的选型与与布置7.3.11.导向向机构横横臂轴的的选型 麦弗弗逊悬架架的下控控制臂主主要有两两种形式式：A 形臂和和L 形形臂，LL 形臂臂如图44-222 所示示，由于于L 形形臂可以以使汽车车纵向接接近于“0 偏偏移”，所以以该设计计中选用用当前流流行的LL 形下下控制臂臂。 L 形控制制臂的球球销和控控制臂前前部连接接衬套的的中心在在，即在在汽车纵纵轴线上上坐标相相同。从从车轮传传递到球球销的侧侧向力通通过L 形下控控制臂前前衬套直直接传递递到副车车架(后后连接衬衬套的影影响很小小)，这这样只需需要通过过设定前前衬套的的刚度来来调

59、节汽汽车的侧侧向刚度度。图7-77 纵“0偏”L型下制臂1控制臂铰下控臂连衬套3制后接套在汽车通过过有凹坑坑的路面面引起在在车轮接接地点产产生纵向向力时此纵向向力绕下下控制臂臂 球销销和前衬套的轴线形成纵向向力矩，通过设定L形下控制臂后衬套的刚刚度来控制制该 力力矩，缓缓和路面面带来的的冲击使使车轮产产生纵向向柔性。可见L 型下控制臂的设设计，使汽 车在侧侧向和纵向的受力分别通通过前、后衬套进行控制制,使需要的侧向刚度独独立于纵向 柔性，使使侧向力力和纵向向力同时时作用时时相互间间不发生生耦合，避避免了悬悬架臂共共振的发发生， 从而提提高了汽汽车行驶驶的平顺顺性另外L形制臂的的前后连连接衬套套

60、刚度一一般都设设定为 前硬后后软，这这有助于于在转向向时受到到侧向力力时前轮轮形成负负前束，增增加不足足转向的的趋势， 有利于于提高汽汽车行驶驶的稳定定性。7.3.22.导向机机构横臂臂轴的布布置方式式侧倾中心对对导向机机构横臂臂轴的布布置方式式的影响响 前面面4.11.2 节中介介绍了侧侧倾中心心的高度度为655cm。侧侧倾高度度的确定定会影响响悬架操操纵稳定定性。同同样知道道了侧倾倾中心的的高度会会影响到到导向机机构中横横臂轴的的布置方方式，如如图7-8 所所示， 图7-88弗式立架侧中的定根据图中的的几何关关系，可可以得到到麦弗逊逊悬架的的侧倾中中心高度度hw 为： 式中 已知，主销销内