麦弗逊悬架的结构设计毕业设计

毕业设卓越工程师培养(海格班毕业设计（论文）本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文师的指导下进行的研究工作及取得的成果尽我所知除文中特别加以标注和致谢的地方外不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者 签名： 指导教师签名 期 作者签名 日期 作者签名 日期 年月日年月日设计（论文）封面（按教务处制定的标准封面格式制作中文摘要（300目次页（附件不统一编入论文主体部分：引言（或绪论附录（对论文支持必要时程序清单等1.2附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件A450设计（论文附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）订一、撰写（设计）1、学生在论文（设计）□ □ □ □及 □不及2□ □ □ □及 □不及3□ □ □ □及 □不及4□ □ □ □及 □不及5、完成毕业论文（设计）□优 □良 □中 □及格 □不及格1、论文（设计）□ □ □ □及 □不及2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件□优 □良 □中 □及格 □不及格1、论文（设计）□ □ □ □及 □不及2□ □ □ □及 □不及3、论文（设计说明书）□ □ □ □及 □不及建议成绩：□ □ □ □及 □不及（在所选等级前的□内画指导教师 （签名 单位 （盖章 一、论文（设计）1、论文（设计）□ □及2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件□ □及二、论文（设计）1、论文（设计）□ □及2□ □及3、论文（设计说明书）□ □及建议成绩：□ □ □ □及（在所选等级前的□内画□（签名 （盖章教研室（或答辩小组）教研室（或答辩小组）1、毕业论文（设计）□ □ □ □及 □不及2□ □ □ □及 □不及3□ □ □ □及 □不及二、论文（设计）1、论文（设计）□ □ □ □及 □不及2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件□ □ □ □及 □不及三、论文（设计）1、论文（设计）□ □ □ □及 □不及2□ □ □ □及 □不及3、论文（设计说明书）□ □ □ □及 □不及评定成绩：□ □ □ □及 □不及教研室主任（或答辩小组组长 （签名 系主任 （签名 共39第共39第PAGE1┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ 而本设计创造性的在麦弗逊悬架上使用横置板簧代替螺旋弹簧以解决轻型车┊ ┊ 关键词：麦弗逊式独立悬架，悬架，轻型车悬架，横置板┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊共39第共39第PAGE2Accordingtolearningthekeiandsuspensiondevelopmenttrend,themaindesignonthesuspensionofthedefinitionandimportanceofasuspensiondescribedtheroleandfunctionsprimarilyonthetypeofindependentsuspensionandtectonicparticularlydetailedintroducedMacphersonindependentsuspensiondesignprocess,inthespiritoftheexercisesmoothlyvehiclesmeettheprinciplesofthedesignof independentsuspensionMacphersonvariouscomponents,andthedegreeofthere. transversalleafspringloadeddesignandcalculation,horizontaldesignedto agenciesconductedsmoothlyandanalytical,Wangsquattinglengthcalculation┊ shockabsorber Thekeiisbelongtopassengercar,butpeopleregarditssuspensionas suspensionbecauseofthekeiwidelyapplyingtobusinesscommuteand┊ logistics,etc.Trainingisaperfectcarforthecarmoredifficulttoachievefuel,┊ itisnecessarytomeetthesuspensionofvehiclecomfort,butalsomeet requirementsofthestabilityofitsmanipulation,andthesetwoaspectsare antagonistic.Forexample,inordertoachievegoodsexualcomfort,require┊ significantbuffercarshock,whichisdesignedspring-loadedsoftfarther,but spring-loadedsoftbuteasytovehiclebrakingoccurred"nod"andaccelerate "rise"andsoseriousadversetrends,tothedetrimentofthevehicletoeasilylead┊ vehicleinstabilitymanipulation.Howtohandletherelationshipbetweenthese┊ beforeourdesignershavetofacetheproblem.Soifthesemeetthemissionto aharmonioussuspensionofagrowingnumberofvehiclesinvolvedwillbring benefits.Theywillunderstandtheiroutstandingsuspensiontothecomfortofa┊ andsafesmoothly.Ihopethedesigncansatisfyall Itiscreativityofthedesignthatitusestransversalleafspringinsteadthe springattheMacphersontypeofindependent,tosolvetheproblemofkeithat线 Thedesigndrawingscompletedmainlybycomputermapping, archiving,typesetting,printingoutmapsandpapers.Alsocompletedanumber Englishtranslation┊ KEYWORDS：Macphersontypeofindependentsuspension,suspension， suspension，Transversalleaf┊┊┊┊┊┊摘 共39第共39第PAGE3第一 绪 课题研究的背景和意 悬架的现状及发展方 悬架的现 悬架的发展趋 悬架的设计要 1.3麦弗逊悬架概 1.4麦弗逊悬架的应用现状与发展趋 第二 匹配车型选 ┊ 第三 悬架的结构分析及选 3.1悬架的分 3.1.1非独立悬架优缺 3.1.2独立悬架优缺 3.1.3比较选 3.2独立悬架的分类及比 3.2.1双横臂式结构及特性分 ┊ 3.2.2单横臂式悬架结构及特性分 3.2.3单纵臂式悬架结构及特性分 3.2.4单斜臂式悬架结构及特性分 3.2.5麦弗逊式悬架结构及特性分 3.2.6扭转梁随动臂式悬架结构及特性分 3.2.7比较选 第四 辅助元件的选 订 4.1是否需要增加横向稳定 4.2缓冲块设 第五章：悬架挠度f的计 5.1悬架静挠度fc的计 5.2悬架动挠度fd计 5.3悬架弹性特 第六 弹性元件的设计及平顺性校 ┊ 6.1板簧的布置方 6.2横置板簧主要参数的确 6.3前横置板簧刚度计 6.4板簧应力计 第七 导向机构设 7．1导向机构设计要 7．2麦弗逊式独立悬架导向机构设 ┊ 7．2．1导向机构受力分 7．2．2横臂轴线布置方式的选 7．2．3横臂长度的确 第八 减振器的结构类型与主要参数的选 减振器分 双筒式液力减振器工作原 减振器计 相对阻尼系数 减振器阻尼系数δ的确 减振器最大卸荷力F0的确 减振器工作缸直径D的确 第九 横向稳定杆的设 横向稳定杆作 9.2横向稳定杆参数的选 第十 悬架的结构元 10.1控制臂与推力 ┊ 10.2接 第十一 车辆稳定性分 11.1前后悬架频率 11.2空载侧倾稳定性分 11.3满载侧倾性能分 11.4纵倾稳定性计 第十二章设计技术评价分 ┊ 结 致 参考文 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一 绪共39第共39第PAGE4 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 1.2┊┊ 1.2.1悬架的现┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊┊┊┊┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 独立悬架早期单纯在轻型车上使用目前大部分轻型汽车以及越野汽车也采用┊ ┊ 1.2.2订 ┊ 线 ┊ 人们借助先进的设计方法（CAD/CAE/CAT） ┊ ┊ 1）保证轻型车有良好的行驶平顺性。2）减振动的能力。3）6）7）可靠地传递车身与 ┊ ┊ （或车身 ┊ ┊ 1.3装┊ 麦弗逊式独立悬架在结构简单,从构成部件来看, 减震器简称滑柱和A字型下托臂。与复杂的多连杆式以及占用空间的横臂式相比, 弗逊式独立悬架在结构上已经作了最大化精简,并且经过半个多世纪的检验,┊ 充分可靠。麦弗逊式独立悬架的物理结构为支柱式减震器兼作转向主销,承受来 于车身抖动和地面冲击的上下预应力,转向节也可说车轮,┊ 沿着主销转动此外,其主销可摆动, 而变化,且前轮定位变化小,拥有良好的行驶稳定性。在麦弗逊式独立悬架中,┊ 式减震器除具备减震效果外,还要担负起支撑车身的作用,所以它的结构必须紧凑 刚度足够,并且套上螺旋弹簧后还要能减震, ┊ 在麦弗逊悬架结构中,还有一个关键部件一一A字型下托臂, 提供横向支撑力,并能承受来自前后方向的预应力。车辆在运动过程中,┊ 的所有方向的冲击力量就要靠支柱减震器和A字型下托臂这两个部件承担, 部件的高强度和轻质量也就成为当下最前卫的设计思路,┊ 取代传统的液压减震, 正比的空气减震,还是继续使用液压的吧,不过由减震器和A ┊弗逊悬架的独特构造,再看看时髦的香港人多年前发明的麦花臣支柱式独立悬架,解起来是不是更直观,也更形象虽然麦弗逊式独立悬架的优点众多,但这并不能掩盖它本身的瑕疵。当装备有麦弗逊式独立悬架的车辆行驶在不平路面时,车轮很容易随路面不平发生自动扭转,令驾驶员难于控制,所以驾驶员须时刻用手握紧方向盘而当车辆行驶速度过快车轮受到剧烈冲击时,支柱减震器又容易因为受力过猛而导致弯曲,危及车辆在行驶中的安全。此外,麦弗逊式独立悬架的抗侧倾和抑制制动点头的能力较差,虽然能通过增加稳定杆、防倾杆,以及增加弹簧圈数和阻尼系数对其进行改善,但问题无法从根本上解决,主要原因还是由于机械结构简单造成刚度和耐用性不高。正因为如此,麦弗逊悬架的减震器需根据使用公里数定期更换。┊ 1.4┊┊ 得益于各个厂商的设计师不断地对麦弗逊式独立悬架进行改进,┊ 辉煌成就。许多厂商通过对麦弗逊悬架加装横向稳定杆,扩充其运动特性, 右悬挂的下托臂或支柱减震器相连, 架靠支柱减震器和A字型下托臂来承受强大的车轮冲击力,容易发生几何变形,┊ 种结构变形体现到驾驶感受上就是驾驶者会明显感到车身侧倾加剧,稳定性较差, 是上述办法就是最好的解决方案。而当左右悬挂都处于跳动状态时,┊ 自运动,稳定杆不发生扭转当车辆转弯时,内侧悬挂承受的力量较大, 定侧倾,而此时由于内侧悬挂被压缩,外侧悬挂舒张,加装的横向稳定杆就会发生┊ 转,产生一定的弹力阻止车辆侧倾, 中再增加诸如纵向支撑杆等部件,则能同时达到提高悬挂纵向刚度的目的· 加悬架辅助零件的好处很好理解,好比我们使用电脑,┊ 脑的兼容性和处理能力更强大 其实,对比其他类型的独立悬架,┊ 相比,麦弗逊式悬架的车轮沿主销转动,并且主销是可以摆动的, 与双横臂式悬架相比,┊ 小等特点,加上没有上横臂,给发动机及转向机构的布置带来了方便所以,麦弗逊式 ┊ 综合起来看, 杂的多连杆和双横臂式,但它的技术含量和成本都不高,适应范围很强,┊ 升空问也很大。麦弗逊式独立悬架被誉为汽车结构中经典的设计, 世纪,┊┊┊┊┊共39第共39第PAGE10┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第二 匹配车型选┊ A08K13-—┊┊┊┊—前后—前后245/75215/75215/75┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 3.1┊

第三 悬架的结构分析及选 ┊ ┊ ┊ 3.1.1┊ ┊ 优点是：1） 2）装 3） 4）┊ 5） 前悬架，使之刚度较大，所以轻型车平顺性较差┊ 2）（桥） ┊ 3） 动时，悬架易与转向传动机构产生运动干涉┊ 5 ）（桥）5┊ ┊ 3.1.2┊ 独立悬架的结构特点是，左、右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）1 优点是：）1┊由于采用断开式车轴 ┊ 3.1.3┊┊ ┊ 3.2┊┊ ┊ 式和扭转梁随动臂式等几种类型 ┊ （1）侧倾中心高度 直平面内产生侧倾时订 ┊ ┊ （3）悬架侧倾角刚度┊ ┊ （4横向刚度 3.2.1┊┊ 3.2.2┊┊┊┊┊ ┊ ┊ 3.2.3┊ 内倾角变化轮距变化不悬架侧倾角刚度较小┊ ┊ 3.2.4订 结构如右图， ┊ 线 3.2.5┊ 3.2.6共39 第13┊┊┊┊┊┊┊┊共39第共39第PAGE143.2.7┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第四 辅助元件的选┊┊ 4.1┊┊ 共39第共39第PAGE154.2 ┊ ┊ 它兼有辅助弹性元件的作 ┊ ┊ 装┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ f┊┊ 5.1fc┊┊ fcFwc n=式 cs——车辆前悬架刚度ms——┊ gg fc ┊┊ ┊ f ┊ ┊ ┊装fc装┊

┊ 5.2fd┊ 悬架的动挠度fd （1/22/3）时，车轮中心相对车架（或车身订 块。对乘用车，fd70～90mm；对客车，fd50～80mm；对货车，fd┊ 线 5.3 Ff（┊ 形） fF 外力F┊ fF┊ ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第六 弹性元件的设计及平顺性校┊┊ 6.1┊┊ 6.2 本设计由于使用横置板簧代替螺旋弹簧,┊ （CFRP┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 板簧具体参数如下表所示长×宽×高弹性元件刚度满载应力极限应力┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 6.3┊ ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 0┊ K1a20┊

┊ ┊ KD ┊ 悬架刚度CKi2 单侧悬架刚度C1为┊ 6.4 ┊ 空载挠度=Ms×9.8 悬架上跳极限载荷F上=（109+101）×63.06=┊ Fs上=F上┊ MmaxI Iz┊ ymax 根据简支梁弯矩特性知道最大弯矩发生在两载荷之间的位置，M满载┊ ┊ ┊ MmaxymaxII Mmax=7259345.2上跳极限最大应力σ=757┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第七 导向机构设1）4.0mm┊ 2）┊ 6°～7┊ 4） ┊ 1） 2）装 ┊ 7．2┊ 7．2．1订 作用在导向套上的横向力F3 F F3 ┊ 1/2 F3越大，则作用在┊ F3f越大（f 摩擦因数┊ 良影响 ┊ F3c+bac┊G点后的主销轴线不再与减振器轴线重合。共39第共39第PAGE22．2┊┊┊┊┊┊┊ 在悬架跳动时作平动。因此，γ

麦弗逊式独立悬架的横臂轴线与主销后倾角的匹配倾稳定性O点为汽车纵向平面内悬架相对于车身跳动的运动瞬心-β′等于静平衡位置的主销后倾角γ运动瞬心交于无穷远处，主销轴线 当-β′与γO交于前轮后方时，在悬架压缩行程，γ┊ 当-β′与γO交于前轮前方时，在悬架压缩行程，γ┊ 小的趋势。为了减少汽车制动时的纵倾，一般希望在悬架压缩行程主销后倾角γ ┊ 7．2．3┊ ┊ 1l ┊ 轮外倾角α和主销后倾角γyB 位角度的变化越小，将有利于提高轻型车的操纵稳定性 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第八 减振器的结构类型与主要参数的选摩擦式减振器利用两个紧压在一起的盘片之间相对运动时的摩擦力提供阻尼 ┊ 1901┊ ┊ 8．2┊ 双筒式液力减振器的 工作原理如图所示 作缸筒内部为工作作┊ 筒与贮油缸筒之间为补偿 ┊ 车车轮上下跳动 振器液流过相应阀体上的┊ ┊ 进入工作腔上腔，但是由于活塞杆17┊ 3向上运动 8 由回流孔进入补偿腔┊ 6流入工作腔下腔5散发 120200┊ 空间 半，以防止低温或减振器倾斜的情况下，在极限伸张位置时空气经油封11┊ 腔甚至经阀6共39第共39第PAGE25力-速度曲线描述。减振 ┊ ┊ ┊ 是粘性的影响。由于油液粘性随温度的变化远比密度随温度的变化显著，因而在 ┊ 成正比。图中曲线A所示为在某一给定的A通道下阻尼力F与液流速度v的关系┊ AA+B┊ ┊ 0.1m/s┊ 打开，完全打开则需要运动速度达到数米每秒 8．3┊线 8．3．1相对阻尼系数┊ 相对阻尼系数ψc┊ 量ms的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。ψ ┊ ┊┊ 性元件悬架，取ψ=0.25～0.35；对有内摩擦的弹性元件悬架，ψ┊r。取r┊ψs0.5ψr

计算得：ψs=0.4 减振器阻尼系数δ减振器的阻尼系数δ

。因悬架系统固有频率cc┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 根据公式n装┊

δ 2π

cc 代入数据得：ω=6.9Hz，取a/n=0.8， 按满载计算有：簧上质┊ ┊

┊ δ20.3747.56.9┊

1

5081.3Ns/ 0.8

0.9755 8.3.3F0┊ ┊ Vx┊

=Aωcosα 式中，VX0.15～0.3m/s；A40±mm；ω┊ v 0.046.90.8cos10°=0.22m/v VX0.15～0.30 根据伸张行程最大卸荷力公式：F

可以计算最大卸荷力。式中，c F01.55081.30.22D3.14310610.423.14310610.424 D┊

D

（45mm┊ 等几种。选取时按照标准选用，D=30mm S=240mmL=110mm┊

LS240110 LmaxLminS350240┊ ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第九 横向稳定杆的设┊┊ 9.1┊ 垂直的相对位移时，稳定杆受扭， ┊ 来的好处除了可增加悬架的侧倾角 ┊ 9.2┊┊ ┊┊┊┊┊内直径000外直径拐点到端点的Xl1拐点到端点的Yl2²²NK最大剪应力最大主应力┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊共39第共39第PAGE29H5V稳定杆材料选用弹簧钢材料60Si2Mn,抗拉强度1274Mpa,抗剪强度720Mpa，1176Mpa，以上应力均满足。┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 10.1┊

第十 悬架的结构元 共39第共39第PAGE30少数情况下也可以用能获得比较大的纵向 ┊ ┊ ┊ 2 ┊ 控制臂在比较复杂的受力状态下工 ┊ 10.2┊┊ 控制臂或推力杆通常过位于他们端部的接头与其它件实现连接这些接头应该 ┊ 1） 2）┊ 3）连接应该有一定的弹性 4） ┊ ┊ ┊ ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 11.1┊┊

第十一 车辆稳定性分nL1/nL2=1.43/1.8=0.79411.2B1(G01B1G02B2)(1460171012701716)2(G01G02式中：G01G02 B1┊ B2

2(1460┊ Hg┊ 48.94º>35ºGB7258┊ ┊ 11.3┊ 前横向稳定杆刚度K前=55.91N/mm，前横向稳定杆布置如┊┊┊┊┊┊┊┊ Ls┊ L0 C1=K前