畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-越野車牧馬人五連桿后懸架設(shè)計(jì)

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1、 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 某越野車后懸架設(shè)計(jì) 學(xué)院 ： 車輛與能源學(xué)院 專業(yè) ： 車輛工程 姓名 ： 學(xué)號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 答辯日期 ： 摘 要 伴隨著時(shí)代的發(fā)展，如今汽車早已走進(jìn)千家萬(wàn)戶，汽車的懸架作為汽車重要的組成部分，對(duì)于汽車的行駛平順性以及操縱穩(wěn)定性起著非常重要的作用，本次以牧馬人2017款3.6L Rucicon四門舒享版硬派山地SUV汽車為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行后懸架設(shè)計(jì)。 首先對(duì)懸架進(jìn)行概述，介紹了懸架的功能、分類及組成部分，結(jié)合設(shè)計(jì)車型

2、具體實(shí)例，確定了后懸架的結(jié)構(gòu)型式為五連桿整體橋非獨(dú)立式后懸架。然后我對(duì)懸架的主要參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，其包括偏頻、靜繞度、動(dòng)擾度以及懸架剛度。然后對(duì)懸架中彈性元件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇彈性元件的材料，計(jì)算和校核了彈性元件受力即剛度，最終確定彈性元件的幾何尺寸。然后對(duì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、減震器及橫向穩(wěn)定桿也分別作了設(shè)計(jì)計(jì)算，得出本次設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)方案。最后使用汽車虛擬仿真軟件adams/car對(duì)本次設(shè)計(jì)的懸架進(jìn)行了仿真。 通過本書，讀者可以學(xué)習(xí)到懸架的構(gòu)造及類別，對(duì)懸架的設(shè)計(jì)思路和方法將有更深層次的理解。 關(guān)鍵詞：后懸架；牧馬人；五連桿；減振器；非獨(dú)立 全套圖紙加扣?3012250582

3、 Abstract With the development of the times, the automobile has entered thousands of families. Suspension, as an important part of the car, plays an important role in the ride comfort and handling stability of the car. This time the design of the rear suspension is carried out with t

4、he 2017 3.6L Rucicon four doors of the hard school mountain SUV car of the herdsman. First, the suspension is summarized, the function, the classification and the components of the suspension are introduced, and the structure of the rear suspension is defined as the non independent rear suspension

5、of the five connecting rod. Then the main parameters of suspension are calculated, including partial frequency, static winding, dynamic disturbance and stiffness of suspension. Then the elastic element in the suspension is designed and calculated, the material of the elastic element is selected, the

6、 stiffness of the elastic element is calculated and checked, and the geometric size of the elastic element is finally determined. Then, the guide mechanism, shock absorber and stabilizer bar are designed and calculated respectively, and the design data plan is obtained. Finally, the vehicle virtual

7、simulation software adams/car is used to simulate the suspension. Through this book, readers can learn the structure and categories of suspension, and have a deeper understanding of the design ideas and methods of suspension. Key words: rear suspension; Wrangler; five link; shock absorber; non i

8、ndependence. IV 目 錄 摘 要 IV Abstract V 第1章 緒論 1 1.1 懸架系統(tǒng)概述 1 1.2 課題研究的目的及意義 2 1.3 課題研究的主要內(nèi)容 2 第2章 懸架的概述 3 2.1 懸架的功用和組成 3 2.2 汽車懸架的類型 3 2.3 本次設(shè)計(jì)車型后懸架結(jié)構(gòu)型式的確定 6 2.4 本章小結(jié) 7 第3章 懸架主要參數(shù)確定與計(jì)算 7 3.1 參考車型主要參數(shù)的確定 7 3.2 懸架偏頻的選擇 7 3.3 懸架靜撓度的計(jì)算 8 3.4 懸架動(dòng)撓度的計(jì)算 9 3.5 懸架剛度的計(jì)算 9 3.

9、6 本章小結(jié) 10 第4章 彈性元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 4.1 彈性元件材料的選擇 11 4.2 彈簧幾何參數(shù)的計(jì)算 11 4.2.1 彈簧所受的壓力 11 4.2.2 位移傳遞比及彈簧的剛度計(jì)算 12 4.2.3 彈簧的最大變形量及后懸架的剛度 12 4.2.4 滿載時(shí)彈簧鋼絲的幾何參數(shù) 13 4.3 彈簧的校核 14 4.3.1 彈簧的剛度校核計(jì)算 14 4.3.2 彈簧表面的剪切應(yīng)力校核 14 4.4 本章小結(jié) 15 第5章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 16 5.2 本章小結(jié) 17 第6章 減振器的設(shè)計(jì) 17 6.1 減振器的概

10、述 17 6.2 減振器的分類 18 6.3 減振器主要性能參數(shù) 19 6.3.1 相對(duì)阻尼系數(shù)ψ 19 6.3.2 減振器阻尼系數(shù)δ 20 6.3.3 最大卸荷力F0 21 6.4 筒式減振器——主要尺寸 21 6.4.1 筒式減振器的工作直徑D 21 6.4.2 油筒直徑Dc 22 6.5 本章小結(jié) 22 第7章 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 22 7.1 橫向穩(wěn)定桿概述 22 7.2 橫向穩(wěn)定桿參數(shù)的選擇 24 7.3 本章小結(jié) 25 第8章 基于adams/car的仿真分析 25 8.1 adams/car軟件概述 25 8.2 adams/car的仿真分析

11、 26 結(jié) 論 28 結(jié)論 第1章 緒論 1.1 懸架系統(tǒng)概述 懸架是汽車車橋（或車架）與車輪處連接的有關(guān)聯(lián)的傳力裝置的全稱，其主要作用于力矩和傳遞力，并且能緩和路面對(duì)車身的沖擊，衰減外界引起的振動(dòng)，保證汽車駕駛的舒適性與平順性。 作為汽車上的重要組成部件，懸架對(duì)汽車使用性能的影響較大，因此，在對(duì)設(shè)計(jì)懸架時(shí)，對(duì)懸架提出如下幾點(diǎn)要求： 1、 懸架能有效緩和沖擊和振動(dòng)，保證汽車良好的平順性，即在振動(dòng)時(shí)，駕乘人員承受的振動(dòng)加速度不能超過0.5g加速度。 2、 懸架要可以有效保證車身與車輪的振動(dòng)幅度小，振動(dòng)衰減快。 3、 同時(shí)保證汽

12、車舒適性之外，既要保證汽車優(yōu)良的操縱穩(wěn)定性，還需保證車輪的定位參數(shù)與車輪的跳動(dòng)量小，還要保證汽車在剎車、轉(zhuǎn)彎或者加速等情況下能保持穩(wěn)定。 4、 懸架一定要有足夠強(qiáng)的剛度、強(qiáng)度和壽命，保證懸架可靠性良好。 就目前市場(chǎng)來(lái)看懸架種類很多，且結(jié)構(gòu)形式也是千差萬(wàn)別，但總的說(shuō)來(lái)，懸架主要組成是由減震器、彈性元件和導(dǎo)向裝置三大部分組成。彈性元件主要作為緩和沖擊的部件，以保證車架和車輪之間是彈性連接。比如：汽車行駛在不平坦行上，不平坦路面將會(huì)給車輪在垂直方的向上一個(gè)非常大的沖擊力，如速度越高，則這個(gè)沖擊力將會(huì)越大，會(huì)嚴(yán)重影響到駕駛?cè)藛T或則裝載貨物的舒適性與受損性，因此，需要通過這些彈性元件來(lái)以緩和這種沖擊

13、力。減震器主要作為衰減振動(dòng)的部件，因?yàn)榇蟮臎_擊將會(huì)給車身和車輪造成振動(dòng)，因此需要設(shè)置減震器來(lái)迅速衰減這種振動(dòng)。導(dǎo)向裝置主要作為傳力和導(dǎo)向的部件，車輪在跳動(dòng)時(shí)不能隨意亂跳，得保證一定的軌跡內(nèi)運(yùn)動(dòng)，對(duì)此需要使用導(dǎo)向裝置以保證車輪對(duì)于車身跳動(dòng)的方向以及軌跡。 很多車型在懸架中加裝了橫向穩(wěn)定桿，以為了防止車輛在改變方向時(shí)發(fā)生較大的橫向傾斜，影響力改變方向時(shí)的安全穩(wěn)定性。 由懸架、非懸掛質(zhì)量和懸掛質(zhì)量構(gòu)成的汽車振幅系統(tǒng)，很大的影響了車輛行駛的平順性，對(duì)于燃油經(jīng)濟(jì)性、行駛速度和穩(wěn)定性都造成了一定的影響，懸掛對(duì)汽車平順性、操作穩(wěn)定性和抗“點(diǎn)頭”，抗“抬頭”能力產(chǎn)生決定性影響，因此再設(shè)計(jì)懸架時(shí)還要對(duì)懸架提

14、出如下生產(chǎn)技術(shù)要求： 1） 只有合理的設(shè)計(jì)懸架的阻尼特性和彈性特征才能保證汽車的駕駛平順性，這需要具備較小的的加速震動(dòng)，較低的振動(dòng)頻率等性能，不能再極限位置發(fā)生硬沖擊。 2） 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，保證傳力可靠，運(yùn)動(dòng)軌跡可控。 3） 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與其他機(jī)構(gòu)不能發(fā)生干涉，保證各操作協(xié)調(diào)。 4） 為避免車輛在加速中或制動(dòng)中發(fā)生較重的“后仰”或“點(diǎn)頭”，需對(duì)汽車設(shè)計(jì)時(shí)具有一定良好的抗側(cè)傾性。 5） 懸架質(zhì)量不能過大，設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇合適的材料和形狀。 6） 發(fā)動(dòng)機(jī)和行李箱需要有足夠的空間，這需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到懸架的合理布置 7） 參考設(shè)計(jì)的同時(shí)要考慮到懸架零件要有足夠大的強(qiáng)度、剛度及壽命。 8

15、） 要考慮經(jīng)濟(jì)性，控制制造成本。 9） 維修、保養(yǎng)、更換容易。 1.2 課題研究的目的及意義 現(xiàn)在很多車企都有注重懸架的研究和調(diào)校，希望可高懸架相關(guān)性能，保證良好的駕乘體驗(yàn)。 考慮到懸架對(duì)汽車性能的影響特別重要，因此本次以牧馬人2017款3.6L Rucicon四門舒享版越野車為研究對(duì)象，對(duì)其后懸架進(jìn)行深入的研究及改良設(shè)計(jì)。 通過本次設(shè)計(jì)能熟練汽車懸架的設(shè)計(jì)思路和方法，掌握懸架的相關(guān)特性。即是對(duì)所學(xué)知識(shí)的鞏固，設(shè)計(jì)能力的提升，也是在進(jìn)入社會(huì)實(shí)踐之前對(duì)所學(xué)課程的一次深入的、綜合性的總復(fù)習(xí)，同時(shí)也是理論聯(lián)系實(shí)際的一次大檢驗(yàn)，對(duì)走出校園走上工作崗位的一次鋪墊，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和目的。

16、1.3 課題研究的主要內(nèi)容 (1)調(diào)查研究國(guó)內(nèi)外越野車懸架系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)等情況，了解越野車后懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； (2)確定越野車后懸架的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)條件； (3)懸架系統(tǒng)主要性能參數(shù)的計(jì)算； (5)仿真分析及優(yōu)化； (6)主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)校核； (7)繪制后懸架總裝配圖及重要零件圖。 第2章 懸架的概述 2.1 懸架的功用和組成 彈性的鏈接車架與車輪這就是汽車重要的組成部分‘懸架’。減緩?fù)獠拷o車身造成的沖擊載荷是懸架的主要作用，傳遞車身和車輪之中的所有力和例舉，減少由此引發(fā)的振蕩，確保車輛理想的駕駛平順性讓其有理想的運(yùn)動(dòng)形式。汽車懸架的功用總結(jié)如下：

17、 (1) 為提高車輛的舒適穩(wěn)定性，需使其能夠減少各種路面對(duì)車輛造成的搖晃和震動(dòng)情況。 (2)讓其能傳導(dǎo)所有的車身和車輪產(chǎn)生的力和力矩。 (3)使其車身能后支撐起來(lái)，讓車輪和車身之間有著一定恰當(dāng)?shù)募衔恢寐?lián)系。 彈性元件、減震器還有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成了汽車懸架。他是車架與車輪鏈接的彈性元件。還有一定車型對(duì)懸架加入了緩沖模塊、橫縱向穩(wěn)定桿等等其他部件。 傳遞并承受這垂直載荷是由彈性元件負(fù)責(zé)，它需要緩沖各種路面在加速、轉(zhuǎn)彎及緊急制動(dòng)帶來(lái)的沖擊。受到外部沖擊后引起振動(dòng)將由減震器負(fù)責(zé)衰減其沖擊力。使車輪按照想要的軌跡運(yùn)動(dòng)需要由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)協(xié)調(diào)(特別是轉(zhuǎn)向輪)。當(dāng)然減震器、彈性元件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)都要具有傳遞

18、作用。其中還有一些有一些彈性元件還具備導(dǎo)向作用?，F(xiàn)在大多數(shù)汽車會(huì)加入一些輔助的彈性零件，使其車輛能發(fā)揮出更好的轉(zhuǎn)向性能，為防止橫向傾斜再轉(zhuǎn)向中發(fā)生而加入的橫向穩(wěn)定桿能夠更高效的改善這一現(xiàn)象發(fā)生。 自然振動(dòng)的頻率要想保持到非日常小或者甚至不變的狀態(tài)，那就要把懸架的剛度設(shè)計(jì)成可變的形式。例如選擇氣體彈簧作為彈性元件，以此來(lái)保證懸架剛度的可變性，但也有個(gè)別一些彈性元件的剛度不變但結(jié)構(gòu)合理布置，也可以將懸架變得具有可變的剛度。這樣不但可以使汽車空載時(shí)懸架的剛度小，還能使負(fù)載增加的同時(shí)懸架的剛度也伴隨增大，從而有效的解決了車輛行駛的舒適平順性。 2.2 汽車懸架的類型 總的來(lái)說(shuō)汽車上的懸架總體

19、可以分為兩個(gè)大類其中一個(gè)是獨(dú)立式懸架而另一個(gè)顯而易見就是非獨(dú)立式懸架。從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上來(lái)說(shuō)非獨(dú)立式懸架就是安裝在車輪兩側(cè)一根整體式車橋，彈性元件通過懸掛在車身下面來(lái)鏈接車輪與車橋，如果一面車輪印路面不平整發(fā)生改變，從而也會(huì)影響到另一側(cè)的變化。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1（a）所示。再來(lái)說(shuō)獨(dú)立式懸架，他是由車輪兩側(cè)的彈性元件獨(dú)立的懸掛在兩側(cè)的車架下面，這種結(jié)構(gòu)形式的車橋都是采用斷開式鏈接的，從而我們得知當(dāng)車身一面車架位置發(fā)生改變時(shí)，另一側(cè)的車輪可以說(shuō)不會(huì)產(chǎn)生什么影響。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1（b）所示。 （a） （b） 圖2-1 懸架結(jié)構(gòu)示意圖 除此之外還有一種特殊的懸架，可以說(shuō)它類似于采用半剛性

20、的非斷開式后支持橋相結(jié)合，這種懸架通常稱為半獨(dú)立式懸架。當(dāng)車子左右側(cè)輪子振幅不一樣時(shí)，后支持橋會(huì)呈現(xiàn)出類似于V形的斷面同時(shí)其左右臂在一起扭轉(zhuǎn)橫梁，由于這種結(jié)構(gòu)有一定的扭轉(zhuǎn)彈性，故此種懸架有不同于前兩種懸架。該種彈性橫梁還能兼具橫向穩(wěn)定桿的用處。 縱臂式獨(dú)立懸架、麥弗遜式獨(dú)立懸架、橫臂式獨(dú)立懸架、多連桿獨(dú)立懸架等，都屬于獨(dú)立懸架。 ①多連桿獨(dú)立懸架 其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。多連桿式懸架這種懸架通常由三至五根桿件組成用來(lái)控制車輪部位變化。這種懸架可以使汽車在行駛時(shí)車輪產(chǎn)生的振動(dòng)圍繞著縱軸線形成一定角度的擺動(dòng)，這樣可以在某種角度上同時(shí)獲得橫臂式懸架和縱臂式某些特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)以滿足車輛使用中大多數(shù)要求。

21、 圖2-2 多連桿獨(dú)立懸架 ②縱臂式獨(dú)立懸架 縱臂式獨(dú)立懸架又可以被分為單縱臂和雙縱臂式懸架，這種結(jié)構(gòu)是指平面內(nèi)車輛縱向擺動(dòng)的一種懸掛系統(tǒng)，這種懸架一般都不會(huì)用在轉(zhuǎn)向輪上，因?yàn)樵谲囕喩舷缕鸱鼤r(shí)主銷的后傾角不變。一般另一形式的懸架系統(tǒng)的兩個(gè)擺臂都做成等長(zhǎng)的，使其構(gòu)成一個(gè)平行的四桿結(jié)構(gòu)，這樣就可以使主銷的后傾角保持不變了。故該系統(tǒng)多應(yīng)用在轉(zhuǎn)向輪上。其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。 圖2-3 雙縱臂式懸架 ③橫臂式獨(dú)立懸架 這種懸架系統(tǒng)可以使汽車在橫向平面內(nèi)擺動(dòng)，同樣這種懸架也被分為但雙臂式懸架，單橫臂式懸架其構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，只有下擺臂的這種懸架側(cè)傾中心高有非常強(qiáng)的抗側(cè)傾能力。不過

22、車輪劇烈跳動(dòng)的同時(shí)因輪距變大輪胎的磨損也會(huì)加大，而且這種結(jié)構(gòu)在高速行駛時(shí)極易發(fā)生甩尾，所以現(xiàn)在很少有汽車會(huì)選擇這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了。 其中雙橫臂式懸架又分出等長(zhǎng)與不等長(zhǎng)雙臂式兩種形式。等長(zhǎng)式現(xiàn)在也很少使用了，它在車輪跳動(dòng)時(shí)表現(xiàn)基本與單橫臂式懸架的情況類似。另一形式的不等長(zhǎng)式只要對(duì)其深入優(yōu)化其長(zhǎng)度，選擇適當(dāng)合理布置，就能將各個(gè)參數(shù)控制在一定范圍內(nèi)，使汽車擁有較好的駕駛穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。 圖2-4 雙橫臂式獨(dú)立懸架 ④ ④麥弗遜式獨(dú)立懸架 麥弗遜式懸架系統(tǒng)的主銷是能夠擺動(dòng)的，車輪也是沿著主銷滑動(dòng)但又與燭式懸掛系統(tǒng)不一樣。與雙橫臂式懸架相比其懸架優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在車輪跳動(dòng)時(shí)各項(xiàng)參數(shù)變化小，

23、結(jié)構(gòu)緊湊有很好的操作穩(wěn)定性，而且它取消了上橫臂給發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)留出了較多的位置，相比下它很大的改善了滑柱受到的側(cè)向力很多小型轎車會(huì)選擇這種結(jié)構(gòu)用于前懸架。其結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。 圖2-5 麥弗遜式獨(dú)立懸架 2.3 本次設(shè)計(jì)車型后懸架結(jié)構(gòu)型式的確定 后懸架的種類比較多，目前的越野車型大多選用多連桿或則雙橫臂作為后置懸架。 多連桿懸架的主要優(yōu)點(diǎn)是：這種結(jié)構(gòu)可以更好的控制車輪各項(xiàng)參數(shù)的變化，在汽車轉(zhuǎn)向上擁有叫還好的特性，能更大的解決汽車的操縱性和平順性。 雙橫臂懸架優(yōu)點(diǎn)是：這總結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以比較多變，通過合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化可以使車輛具有不錯(cuò)的駕駛穩(wěn)定性，具有較為合適的運(yùn)動(dòng)特性。 參照本次

24、設(shè)計(jì)車型為牧馬人2017款3.6L Rucicon四門舒享版，該車型為硬派suv，主要為山地而設(shè)計(jì)，更多的偏向穩(wěn)定性和操控性，需要懸架結(jié)實(shí)耐用，定位參數(shù)能規(guī)律變化，保證較好的山地越野性能，再參考本身車型選用的懸架類型，因此，本次選用五連桿整體橋式懸架作為本次車型設(shè)計(jì)的后懸架。 2.4 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)汽車懸架進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，首先了解了懸架的功用和組成，理解了重要組成部分懸架對(duì)不同路況下路面帶來(lái)的沖擊緩和，一定程度上減少車身震動(dòng)，保證車輛駕駛中的平順性和操作穩(wěn)定性起著怎樣的作用。并通過學(xué)習(xí)了解了懸架是由彈性元件、減震器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)幾個(gè)主要部分。然后簡(jiǎn)單介紹了懸架的類別，和各自的優(yōu)缺點(diǎn)，

25、最后通過比較和參考本次設(shè)計(jì)車型實(shí)例，確定了本次設(shè)計(jì)車型的結(jié)構(gòu)型式，得出最終設(shè)計(jì)方案。 學(xué)習(xí)本章能夠了解懸架的功能和組成，以及懸架的主要類別及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為下章的設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。 第3章 懸架主要參數(shù)確定與計(jì)算 3.1 參考車型主要參數(shù)的確定 本次選用車型為牧馬人2017款3.6L Rucicon四門舒享版，該車型設(shè)計(jì)參數(shù)如表3-1所示。 表3-1 參考車型主要參數(shù) 車身長(zhǎng)/寬/高(mm) 4751/1877/1840 前輪距(mm) 1572 后輪距(mm) 1572 軸距(mm) 2947 整備質(zhì)量（kg） 1985 前輪胎規(guī)格 245/75 R17

26、最小離地間隙(mm) 220 3.2 懸架偏頻的選擇 用在不同用處的汽車，對(duì)于平順性的需求也會(huì)不相同。比如，乘用車更加注重駕乘地1舒適性，對(duì)平順性要求最高，客車最為一個(gè)大眾交通工具，主要以安全性和穩(wěn)定性為首位，對(duì)平順性要求相對(duì)會(huì)少一些，貨車以載貨為主，對(duì)平順性要求最低。我國(guó)規(guī)定，排量在1.6L以下，要求前懸架的偏頻為1.00～1.45Hz，后懸架的偏頻要求在1.17～1.58Hz，按道理來(lái)說(shuō)，偏頻會(huì)隨著排量增大而在一定區(qū)間內(nèi)變低，乘用車滿載時(shí)的要求為，前懸架偏頻要保證在0.80～1.15Hz，后懸架偏頻則要控制到0.98～1.30Hz之間，貨車滿載時(shí)的要求為，前懸架偏頻需要穩(wěn)定在1.50

27、～2.10Hz，后懸架偏頻要控制到1.70～2.17Hz，偏頻越小則舒適性越高，駕乘越平穩(wěn)，駕駛乘坐人員越為舒適。 本次設(shè)計(jì)車型為硬派山地越野車，對(duì)偏頻的要求不是太高，可以適當(dāng)放寬松些，選取前懸架偏頻為：n1=1.1HZ，后懸架偏頻n2=1.4HZ。 3.3 懸架靜撓度的計(jì)算 懸架靜撓度是說(shuō)車輛在靜止?jié)M載的情況下懸架上載荷同時(shí)與懸架剛度c之比，即。 在汽車懸架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，其中一項(xiàng)重要的參數(shù)是固有頻率（也稱偏頻），是由汽車懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生，對(duì)車輛行駛中的平順性起著很大的作用。 汽車的前懸架與后懸架在設(shè)計(jì)時(shí)固有頻率和可用下式表示 （3-

28、1） （3-2） 式中： c1——汽車前懸架的剛度（N/cm）； c2——汽車后懸架的剛度（N/cm）； m1——汽車前懸架的簧上質(zhì)量（kg）； m2——汽車后懸架的簧上質(zhì)量（kg）。 如果懸架的彈性特性以線性變化，前、后懸架的靜繞讀可用下式表為： （3-3） = （3-4） 式中，g為重力加速度(g＝9.81m／)。 將、代人公式（3-1）和公式（3-2）中，得到懸架的靜繞度與偏頻有如下關(guān)系：

29、 （3-5） （3-6） 對(duì)公式（3-5）和公式（3-6）分析可知，懸架的靜繞度和懸架的偏頻成反比關(guān)系，因此，其值將影響懸架的平順性。 為更好的減少車身振動(dòng)在選擇靜繞度時(shí)，原則上都會(huì)將后懸架的靜繞度低于前懸架的靜繞度。理論分析證明：汽車若以較為高的速度通過某一個(gè)路障，/＜1同時(shí)的車身縱向角振動(dòng)要比/＞1還要小，故推薦?。剑?.8～0.9）。為駕駛員乘坐的舒適性前后軸荷的差別，將采用前懸架的靜撓度值要大于后懸架的靜撓度的方式，推薦＝（0.6～0.8）。又考慮到一些小排量汽車后方乘坐人員的舒適性，個(gè)別時(shí)候后懸架偏頻較低于前懸偏頻。 選取前后懸架偏頻為=1.

30、1Hz，=1.4Hz。代入公式（3-5）和（3-6）中，得=20.66cm,=12.76cm取=21cm，=13cm。 3.4 懸架動(dòng)撓度的計(jì)算 在設(shè)計(jì)時(shí)需要有效的汽車頻繁撞擊緩沖結(jié)構(gòu)，這就需要懸架有較大的動(dòng)撓度。動(dòng)撓度是說(shuō)車輛在滿載且相對(duì)靜止平衡情況下允許懸架結(jié)構(gòu)壓縮到最大變形時(shí)，車輪中央位置對(duì)于車架的垂直位移距離。 一般設(shè)計(jì)中，因?yàn)檐囆偷牟煌瑢?duì)動(dòng)繞度距離要求也有差別，對(duì)轎車，取7～9cm；對(duì)客車，取5～8cm；對(duì)貨車，取6～9cm。懸架的動(dòng)靜撓度兩者之間也存在著一定的關(guān)系，后懸架動(dòng)撓度可用以下公式表達(dá)： =（0.5—0.7） （3-7） 取=0.6=0.

31、6×130＝78 對(duì)于大多數(shù)SUV來(lái)說(shuō)，懸架的靜繞度與動(dòng)繞度之和不小于160mm， =130+78=208>160 符合要求。 3.5 懸架剛度的計(jì)算 已知：已知整車裝備質(zhì)量：m =1985kg，取簧上質(zhì)量為1885kg；取簧下質(zhì)量為100kg，滿載時(shí)總質(zhì)量為：1985+570+200=2535。牧馬人2017款3.6L Rucicon四門舒享版為發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)，則由軸荷分配范圍表3-2可知： 空載后軸單輪軸荷：=397kg 滿載后軸單輪軸荷： 表3-2 各類汽車的軸荷分配范圍 車型 空載 滿載 前軸 后軸 前軸 后軸 乘用車 前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)（FF） 56

32、%~66% 34%~44% 47%~60% 40%~53% 前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)（FR） 50%~55% 45%~50% 45%~50% 50%~55% 后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)（RR） 42%~50% 50%~58% 40%~45% 55%~60% 貨車 4*2后輪單胎 50%~59% 41%~50% 32%~40% 60%~68% 4*2后輪雙胎，長(zhǎng)頭、短頭車 44%~49% 51%~56% 27%~30% 70%~73% 4*2后輪雙胎，平頭車 49%~54% 46%~51% 32%~35% 65%~68% 6*4后輪雙胎 31%~3

33、7% 63%~69% 19%~24% 76%~81% 則后懸架的滿載的剛度為： = 3.6 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)懸架主要參數(shù)的確定和計(jì)算，確定了參考車型的主要參數(shù)，然后根據(jù)該車型使用及有關(guān)參數(shù)對(duì)懸架的偏振和靜動(dòng)繞度及剛度進(jìn)行了計(jì)算。通過本章的學(xué)習(xí)，可以知道，懸架的偏振、靜繞度、動(dòng)繞度對(duì)汽車平順性會(huì)產(chǎn)生一定影響，英雌在選擇和計(jì)算這些參數(shù)時(shí)，需要參照汽車設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行選擇和計(jì)算。 第4章 彈性元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1 彈性元件材料的選擇 大多數(shù)suv與轎車上會(huì)采用螺旋彈簧作為彈性元件，這種元件有簡(jiǎn)單的構(gòu)造制造相對(duì)

34、容易且比能容量較高，因此，本次設(shè)計(jì)選擇螺旋彈簧作為該車型后懸架的彈性元件。 螺旋彈簧是采用彈簧鋼棒卷制制造的，根據(jù)用處不同可分為變螺距彈簧、等螺距彈簧兩種。螺旋彈簧具有如下優(yōu)點(diǎn)：容易生產(chǎn)、制造成本較低、使用方便、不需要特定的保養(yǎng)和維護(hù)、工作壽命長(zhǎng)且占地空間小，因此，在眾多汽車中得到了普遍使用。本次選擇螺旋彈簧，結(jié)合車型特點(diǎn)，選擇60Si2MnA作為材料，該材料相關(guān)特性見表4-1所示。 表4-1 彈簧材料特性 許用切應(yīng)力[] 許用剪應(yīng)力[] 剪切模量 G 彈性模量 E 強(qiáng)度范圍 48 1000 8000 20000MP 45-50HRC 4.2

35、彈簧幾何參數(shù)的計(jì)算 在設(shè)計(jì)后懸架時(shí)，根據(jù)以上3.5章節(jié)的計(jì)算結(jié)果，整理得表4-2所示。 表4-2 設(shè)計(jì)參數(shù) 后懸架滿載荷 后懸架空載荷 后懸架總質(zhì)量 后懸架設(shè)計(jì)偏頻n2 1267.5Kg 794Kg 102Kg 1.4Hz 4.2.1 彈簧所受的壓力 彈簧所受的壓力可用如下公式計(jì)算： P==0.5×1267.5×9.81/0.985=6311.76N （4-1） 式中：P—彈簧所受的壓力 ——后懸架滿載荷，為1267.5kg g——重力加速度，此處取9.81m/s2 彈簧所受到的最大的力： （4-2）

36、 式中：k—彈簧動(dòng)荷系數(shù)，取2.5 則： 4.2.2 位移傳遞比及彈簧的剛度計(jì)算 彈簧的剛度可由傳遞比建立聯(lián)系：螺旋彈簧的剛度可以使用傳遞比i進(jìn)行計(jì)算： （4-3） 其中分?jǐn)?shù)代表懸架的線剛度，用表示。從而，得到如下關(guān)系式： （4-4） 查表得： i x ＝1.185，i y ＝1.818。所以，位移傳遞比 i x i y 為 2.15。 后懸架的偏頻在4.2章節(jié)中選取得知 f＝1.4Hz，得出線剛度： （4-5） 于是

37、可得出彈簧的剛度: （4-6） 4.2.3 彈簧的最大變形量及后懸架的剛度 彈簧的最大變形量F與彈簧在滿載時(shí)的最大壓力比Pmax成正比，則與彈簧的剛度比Ks成反比，公式表示為： （4-7） 后懸架的剛度與后懸架的偏頻即彈簧質(zhì)量有關(guān)，可使用下面的公式計(jì)算： (4-8) 式中；指汽車后懸架剛度，N/mm 指汽車單個(gè)后懸架的簧上質(zhì)量，Kg n指汽車后懸架的偏頻，Hz，由4.2章節(jié)知后懸架偏頻為1.4HZ 當(dāng)汽車滿載時(shí)，由3.5章節(jié)知：

38、 =633.75kg n=1.4Hz 代入公式（4-8）計(jì)算得： （4-9） 汽車空載時(shí)，由3.5章節(jié)可知： =397kg n=1.4Hz 帶入公式計(jì)算得： （4-10） 此時(shí)，計(jì)算的空載和滿載的剛度與3.5章節(jié)計(jì)算的初始剛度相差不大，因此，計(jì)算正確。 4.2.4 滿載時(shí)彈簧鋼絲的幾何參數(shù) 滿載時(shí)，彈簧鋼絲的幾何參數(shù)可以按照（4-11）公式計(jì)算： (4-11) 所以得出： (4-12) 式中：i指彈簧的有效工作參數(shù)，

39、取6 G指彈簧材料的剪切彈性模量，取8.3×MPa 指彈簧中徑 彈簧螺旋比： （4-13） 再設(shè)計(jì)中若彈簧越硬，其剛度就會(huì)越大，螺旋比C越小。彈簧內(nèi)外側(cè)的應(yīng)力相差越小，則彈簧越硬。彈簧絲的直徑與螺旋選取范疇如此表4-3所示: 表4-3 彈簧直徑與螺旋比的選取關(guān)系 彈簧絲直徑d(mm) 0.2～0.4 0.5～1 1.1～2.2 2.5～6 7～16 18～0 螺旋比C 7～14 5～12 5～10 4～10 4～8 4～6 初選螺旋比為6，彈簧的直徑為13

40、mm，一般的選擇范圍是C=4～8，彈簧的中徑初步選擇78mm。 彈簧總?cè)?shù)為： n=i+6=5+2=8 （4-14） 式中：i—工作圈數(shù) 彈簧節(jié)距P由下式得出： （4-15） 兩圈間隙δ由下式得出： （4-16） 彈簧的自由高度由下式得出： （4-17） 彈簧的螺旋升角： =6.06

41、 （4-18） 4.3 彈簧的校核 4.3.1 彈簧的剛度校核計(jì)算 由上章節(jié)知到彈簧剛度的計(jì)算公式： 式中：i—彈簧的有效工作參數(shù)，取6 G—彈簧材料的剪切彈性模量，取8.3×MPa —彈簧中經(jīng)，取78mm d —彈簧直徑d取13mm 代入式中得：=104.07N/mm符合要求。 4.3.2 彈簧表面的剪切應(yīng)力校核 彈簧在壓縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生剪切變形，其表面切應(yīng)力可用公式（4-19）表示： (4-19) 式中： C指彈簧的螺旋比，C==78/13=6

42、 指的是曲度系數(shù)，考慮到彈簧圈數(shù)與曲率對(duì)強(qiáng)度的影響系數(shù)， =1.2525 (4-20) P指彈簧所受的壓力，P=6311.76N 帶入公式得彈簧的剪切應(yīng)力為: =714.71MPa 彈簧的許用剪切應(yīng)力為： （4-21） 因?yàn)椋海詮椈杉羟袘?yīng)力滿足要求。 最終懸架彈簧參數(shù)的選定如下表4-4所示。 表4-4 綜上所述最終彈簧選定的參數(shù) 螺旋角C 節(jié)距t 彈簧高度H 內(nèi)徑 外徑 彈簧圈數(shù)n 6.0 26mm 227.5mm 65mm 91mm 8 4.4 本

43、章小結(jié) 本章主要對(duì)懸架的彈性元件（螺旋彈簧）進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算，最終選定的結(jié)構(gòu)材料為螺旋彈簧，之后進(jìn)行了詳細(xì)的壓力參數(shù)計(jì)算，剛度還有螺旋彈簧的最大的變形量。在之后通過查閱資料和計(jì)算，確定了螺旋彈簧包括螺旋比，彈簧直徑、彈簧中徑、彈簧節(jié)距以及自由高度等等。 學(xué)習(xí)本章，能掌握懸架彈性元件的設(shè)計(jì)思路及流程，對(duì)彈性元件的各參數(shù)將有更加深層次的認(rèn)識(shí)。 第5章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的不同，決定著懸架的不同類別和形式，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作為懸架的傳力機(jī)構(gòu)，幾乎可以承載所有力和力矩，唯有不能承載垂向力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)懸架起著至關(guān)重

44、要的意義，在導(dǎo)向節(jié)后設(shè)計(jì)的同時(shí)還應(yīng)滿足如下要求： 1） 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)能保證車輪一定范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，避免輪胎孤獨(dú)磨損。 2） 車輪經(jīng)過不同路況上下跳動(dòng)時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)要得以保證輪胎定位參數(shù)變化不可以過大，且擁有較合適的變化特性。 3） 轉(zhuǎn)彎時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)能保證良好的轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 4） 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)能保證車身穩(wěn)定，及時(shí)在車輛快速加速或則緊急制動(dòng)狀態(tài)下，擁有較好的穩(wěn)定狀態(tài)。 5） 車輛制動(dòng)時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證車身具有抗“點(diǎn)頭”的作用，車輛加速時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證車身具有抗“后仰”的作用。 6） 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)能保證懸架擁有足夠的側(cè)傾剛度。 7） 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)需要保障較為良好的導(dǎo)向精度。 8） 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)需要具有足夠的

45、使用壽命既（強(qiáng)度、剛度）。 多連桿式懸架的彈性元件的選擇上大多都為螺旋彈簧，但這種元件沒有承受側(cè)傾力及縱向力的能力，這時(shí)就需要其他的裝置來(lái)傳遞啊這些力量既導(dǎo)向裝置的桿件。五連桿的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如圖5-1所示。 圖5-1 五連桿懸架簡(jiǎn)圖 本次懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用采用的是五連桿導(dǎo)向，該類導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以承受較大的側(cè)傾力、縱向力及一定的垂向力，多作為汽車的后懸架。五連桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)關(guān)鍵在于各連桿之間的布置，布置合理對(duì)汽車懸架的整體性能起到較大的提升，通過不斷的優(yōu)化及校核能對(duì)“點(diǎn)頭”、“后仰”以及側(cè)傾轉(zhuǎn)向性能起到較好的控制效果。 五連桿懸架多作為汽車的后懸架，本次設(shè)計(jì)的車型為牧馬人2017款3.6L Ruc

46、icon四門舒享版，采用的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就是五連桿。 5.2 本章小結(jié) 本章主要對(duì)懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作為懸架的抓藥組成部分，對(duì)懸架的整體性能起著至關(guān)重要的作用，因此，設(shè)計(jì)時(shí)有提出了一定的設(shè)計(jì)要求，通過實(shí)例，最終確定本次設(shè)計(jì)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為五連桿導(dǎo)向。學(xué)習(xí)本章，讀者需要了解導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用及設(shè)計(jì)時(shí)要求即可。 第6章 減振器的設(shè)計(jì) 6.1 減振器的概述 振動(dòng)迅速衰減，因?yàn)槠滢D(zhuǎn)化為熱能耗散掉，所以減震器的用處是吸收懸架上垂直震動(dòng)的能量。目前液力式減震器在汽車懸架中運(yùn)用的最為普遍，當(dāng)車輪經(jīng)過不平路面時(shí)，車輪會(huì)將力和力矩產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞給懸架，懸架再將

47、這種振動(dòng)傳遞給車架（或車身），導(dǎo)致車架（或車身）作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，懸架上的減震器就會(huì)衰減這種振動(dòng)。其工作原理是：活塞在減震器中的鋼筒能反復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此殼體內(nèi)的油液在內(nèi)腔往的一些很小的空隙之中往復(fù)流動(dòng)。這將會(huì)使車身車架的振動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生熱能，因這些小孔與油液油和油液之間的分子相互碰撞便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，這些轉(zhuǎn)化的熱量又被油液吸收并散入到空氣當(dāng)中。 其實(shí)現(xiàn)在推出的車型中基本上都會(huì)加裝減震器，它可以很好的衰減車子的震動(dòng)，讓車輛有更好的平順性。 不過一味的把阻尼放大也不見得是件好方法，把振動(dòng)衰減的太多會(huì)讓彈性元件會(huì)發(fā)揮的不夠充分，也會(huì)給駕乘的舒適性帶來(lái)影響，還會(huì)導(dǎo)致減震器連接零部件瞬間沖擊力加大而導(dǎo)致零

48、部件的過早損壞，所以設(shè)計(jì)時(shí)要予以避免。在減震器設(shè)計(jì)時(shí)，提出如下要求： 1、 為保障彈性元件在懸架壓縮過程中對(duì)振動(dòng)的緩沖，減震器的阻尼應(yīng)取得相對(duì)較小。 2、 為保障在懸架伸長(zhǎng)的過程可以得到足夠的減震效果，減震器阻尼應(yīng)取大值。 3、 減震器的阻尼力能夠在一定范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)，比如可以通過自動(dòng)調(diào)節(jié)各閥系的開口大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)阻尼力，避免瞬間承受過大載荷沖擊。 6.2 減振器的分類 液壓式和充氣式是減震器按照阻尼材料劃分來(lái)的。 液壓減震器的對(duì)減震采取的措施是油液，其工作原理是：在車架與車橋反復(fù)振動(dòng)的同時(shí)，其缸體內(nèi)活塞將會(huì)反復(fù)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)其中的油液將會(huì)反復(fù)的在內(nèi)腔中一些非常小的空隙中流動(dòng)。這些油液

49、相互之間的摩擦同時(shí)又與內(nèi)壁摩擦便形成對(duì)汽車振動(dòng)的阻尼。 另一種充氣式減震器會(huì)在鋼筒底部裝置一個(gè)浮動(dòng)活塞，這兩者之間會(huì)形成一個(gè)充滿高壓氮?dú)獾拿荛]氣室。為把其中的油和氣體完全隔離開這個(gè)浮動(dòng)活塞會(huì)裝備一個(gè)有大斷面的O型密封圈。還會(huì)將工作活塞上裝備壓縮閥和伸張閥，為改變其通道截面積。這樣閥得會(huì)產(chǎn)生很大的壓力用于減少汽車的振動(dòng)。 為何雙筒充氣式減震器會(huì)出現(xiàn)在大多數(shù)的中大型SUV上，因其具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1、 對(duì)振動(dòng)響應(yīng)敏感； 2、 擁有良好的阻尼特性； 3、 減振穩(wěn)定，即使氣壓損失，仍能發(fā)揮一定減振功能； 4、 能保證汽車較好的減振性能。 5、使用軸向空間小，且沒有浮動(dòng)活塞摩擦也會(huì)減小，

50、這是與單筒充氣式減震相比的優(yōu)勢(shì)。 本次設(shè)計(jì)懸架的減震器采用雙筒充氣式減振器。 6.3 減振器主要性能參數(shù) 6.3.1 相對(duì)阻尼系數(shù)ψ 我們采用速度特性曲線來(lái)辨識(shí)減震器的減振性能，如圖6-1（b）。這段曲線由四段接近類似直線的線段組成，其中首末兩段為伸張行程和壓縮行程；使用公式F/v計(jì)算其表達(dá)的斜率，就是減振器的阻尼系數(shù)，其減振器共四個(gè)阻尼系數(shù)，因每個(gè)段均有一個(gè)阻尼系數(shù)。平常所說(shuō)的阻尼系數(shù)及我這次設(shè)計(jì)所提到的阻尼系數(shù)，都是卸荷閥開啟前的狀態(tài)。圖中，一相限的首端為壓縮行程，阻

51、尼的系數(shù)為：，三相限的末端為伸張行程，阻尼系數(shù)為：，中間兩段為過渡行程。 (a)阻力一位移特性 （b）阻力一速度特性 6-1減振器特性 汽車行駛時(shí)，其振動(dòng)在減震器作用下，成周期性衰減，其振動(dòng)衰減的快慢可用相對(duì)阻尼系數(shù)的大小來(lái)衡定。ψ的表達(dá)方式為： （6-1） 式中： ——懸架系統(tǒng)的垂直剛度； m——汽車的簧上質(zhì)量； ——減震器的阻尼系數(shù)。 公式（6-1）表明，不一樣垂直剛度與不同的汽車簧上質(zhì)量進(jìn)行配套時(shí)，相對(duì)的阻尼也會(huì)不同，減震器的相對(duì)阻尼與減振器的阻尼成正比。減

52、振器振動(dòng)衰減越低，相對(duì)的阻尼系數(shù)y越小，其減振器振動(dòng)衰減越高，則相對(duì)阻尼系數(shù)y值越大。要想更大的發(fā)揮彈性元件在壓縮行程時(shí)的用處，阻尼力不可以選定過大，所以阻尼系數(shù)就要選定小些；伸張行程時(shí)，為了保證振動(dòng)衰減迅速，不至于發(fā)生硬沖擊，此時(shí)阻尼系數(shù)取得大些，通常情況下：＝(0.25～0.50)。 在進(jìn)行無(wú)內(nèi)摩擦的彈性元件懸架的設(shè)計(jì)時(shí)，取ψ=0.25～0.35；對(duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，ψs＞0.3；為了避免懸架碰撞車架，取ψy=0.5ψs。本次設(shè)計(jì)取ψs取0.4，則ψy=0.5ψs=0.2。 相對(duì)阻尼系數(shù)ψ可由公式（6-2）求得： （6-2）

53、 6.3.2 減振器阻尼系數(shù)δ 減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有頻率，所以理論上。選定減振器的阻尼系數(shù)其實(shí)還要參考減振器的布置特點(diǎn)。例如，6-2此圖所示減振器的方式安裝時(shí)，其阻尼系數(shù)可用公式（6-3）計(jì)算： （6-3） 后懸架的單個(gè)減振器的阻尼系數(shù)由公式（6-4）計(jì)算： （6-4） 圖6-2 減振器安裝位置 6.3.3 最大卸荷力F0 當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到某一高度時(shí)，減振器會(huì)把卸荷閥打開，為減小傳到車身上的沖擊，此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度。如圖6-2減振器的安裝方式時(shí)，卸荷速度可用（6-5）公式進(jìn)行核算。

54、 （6-5） 式中： A——車身振幅，取±40mm； ω——為懸架系統(tǒng)的固有頻率，為1.4HZ； 為卸荷速度，一般為0.15～0.30m/s； 這樣我們得知伸張時(shí)的阻尼系數(shù)δs，當(dāng)行程放到最大時(shí)荷力， 本次設(shè)計(jì)取后懸架卸荷速度為： 單獨(dú)一個(gè)后懸架減振器阻尼系數(shù)伸張行程時(shí)的阻尼由下式得： 單獨(dú)一個(gè)后懸架減振器最大的卸荷力由下式得： （6-6）

55、 6.4 筒式減振器——主要尺寸 6.4.1 筒式減振器的工作直徑D 最大卸荷力根據(jù)伸張行程，計(jì)算工作缸直徑D為： （6-7） 式中， 我這次選值為2.3Mpa，因——工作缸一般取值2～4Mpa，； 我這次選值為λ=0.50，因?yàn)槲也捎玫脑O(shè)計(jì)是雙筒充氣式式減振器，——連桿直徑與缸筒直徑之比； 減振器的工作缸標(biāo)準(zhǔn)直徑D有20mm、30mm、40mm、（45mm）、50mm、65mm等幾種。選取時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選用。 下

56、面的計(jì)算得出后懸架減振器工作缸直徑： （6-8） 按照公家標(biāo)準(zhǔn)取D后=40mm 6.4.2 油筒直徑Dc 貯油筒直徑，壁厚取為2mm，材料可選20鋼。 下列計(jì)算得出后貯油筒直徑： 6.5 本章小結(jié) 本章主要對(duì)懸架中的減震器進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)減振器的類別以及作用進(jìn)行了詳細(xì)介紹，確定了本次設(shè)計(jì)課題減振器的方案選用，本次設(shè)計(jì)采取的懸架減振器是雙筒充氣式減振器，然后對(duì)本次選用的減振器進(jìn)

57、行詳細(xì)參數(shù)的計(jì)算與設(shè)計(jì)，其中還囊括相對(duì)阻尼參數(shù)，阻尼參數(shù)以及最大卸荷力的詳細(xì)計(jì)算。最后設(shè)計(jì)計(jì)算了減振器的主要尺寸。 學(xué)習(xí)本章能了解減震器的運(yùn)動(dòng)原理及分類，減震器相關(guān)參數(shù)的計(jì)算及主要尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)。 第7章 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 7.1 橫向穩(wěn)定桿概述 現(xiàn)代汽車多數(shù)車型都會(huì)安裝穩(wěn)定桿，為的就是增加車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性，這種部件也囊括在系統(tǒng)懸架有時(shí)候也叫做它防側(cè)傾桿。 其安裝位置如圖7-1所示，它主要作用是加大懸架的側(cè)傾角剛度來(lái)以改進(jìn)車輛行駛的穩(wěn)定性，減小轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角，現(xiàn)在汽車應(yīng)用比較多。 如果左右車輪的等幅同向振動(dòng)時(shí)，則橫向穩(wěn)定桿不會(huì)受力，不起作用；當(dāng)左右車輪產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，彈性元件發(fā)

58、揮作用，穩(wěn)定桿受力。橫向穩(wěn)定桿經(jīng)常被安裝在前后懸架上，它以增大側(cè)傾角剛度來(lái)提高了車輛行駛的穩(wěn)定性。當(dāng)然凡事都是正反兩例，其缺點(diǎn)是：它也會(huì)使汽車平順性的降低，當(dāng)汽車遇到不平整的路況時(shí)，左右側(cè)車輪有垂直方向相對(duì)位移，橫向穩(wěn)定桿就會(huì)增加了車輪的垂向剛度。 圖7-1 橫向穩(wěn)定桿的安裝位置 穩(wěn)定桿是一個(gè)橫跨整個(gè)車軸的金屬桿，它連接到前輪前方的車架上，但要用襯套連接以使其可以旋轉(zhuǎn)，兩臂連接到兩側(cè)的前懸架梁上，將懸架的兩側(cè)有效地連接在一起。橫向穩(wěn)定桿形狀大致如圖7-2所示。 圖7-2 橫向穩(wěn)定桿形狀 設(shè)計(jì)合適剛度的穩(wěn)定桿，在不影響車輛轉(zhuǎn)彎性能的情況下，不僅可降低車身側(cè)傾度，還可改善車輛的舒適

59、性。 圖3-4 橫向穩(wěn)定桿 現(xiàn)代汽車嚴(yán)重影響行駛穩(wěn)定性的原因是垂直剛度較小，這也使側(cè)傾角度值變低，結(jié)果就是為了降低汽車的固有頻率改善穩(wěn)定性卻造成了車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)嚴(yán)重側(cè)傾。所以現(xiàn)在大多數(shù)汽車都會(huì)裝置橫向穩(wěn)定桿來(lái)改善汽車在行駛過程中得到穩(wěn)定。若只在后懸架添加橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì)會(huì)使車輛轉(zhuǎn)向趨于過多。現(xiàn)在普遍都會(huì)在汽車的前、后懸架中安裝這一裝置，也有一些車型只在前懸架中安裝。當(dāng)然橫向穩(wěn)定桿帶也會(huì)有一些弊端：當(dāng)車輛行駛在不平整路況，左右車輪之間出現(xiàn)垂向相對(duì)位移時(shí)，同時(shí)橫向穩(wěn)定桿將發(fā)揮用處，車輪處的垂向剛度將會(huì)增加，從而影響行駛的平順性。 正常橫向穩(wěn)定桿在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免懸架的導(dǎo)向桿系發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，不過

60、一些懸架的橫向穩(wěn)定桿同時(shí)也發(fā)揮了一些導(dǎo)向桿系的作用。車輪及車架與橫向穩(wěn)定桿的交接處添加了橡膠支承，其目的是為了降低噪聲。 7.2 橫向穩(wěn)定桿參數(shù)的選擇 橫向穩(wěn)定桿大致結(jié)構(gòu)如7-3圖所示: 圖7-3 橫向穩(wěn)定桿尺寸 選取: B=950mm m1=300mm d1=20 mm 橫向穩(wěn)定桿角剛度為： C1=πd4G/32B (N.mm/rad) （7-1) 式中 ： G1—剪切彈性模數(shù)，取=80000 (N /mm2) d—穩(wěn)定桿直徑（mm），取20mm B—穩(wěn)定桿有效工作長(zhǎng)度(mm),取950mm

61、 將數(shù)據(jù)帶入公式（7-1）得: C1=πd4G/32B=π×204×80000/（32×950）=1322775.9 N.mm/rad =1322.78N.m / rad 橫向穩(wěn)定桿上的扭矩可由公式（7-2）計(jì)算： Mc=C1b （7-2） 式中：b—穩(wěn)定桿最大工作扭轉(zhuǎn)角：取值為b=22°=0.384rad 則由公式（7-2）得： Mc=1322.78×0.384=507.95N.m 橫向穩(wěn)定桿扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： τ1=16Mc /πd13=16×507950/（π203）= 323.4M

62、pa ( 7-3) 因?yàn)棣?≦500Mpa，故橫向穩(wěn)定桿扭轉(zhuǎn)應(yīng)力滿足要求。 7.3 本章小結(jié) 本章主要對(duì)橫向穩(wěn)定桿做設(shè)計(jì)與要求，詳細(xì)分析了穩(wěn)定桿的作用，設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意各種要素，以及位置安裝及對(duì)汽車穩(wěn)定性的影響。然后對(duì)穩(wěn)定桿的具體尺寸進(jìn)行額設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，確定了穩(wěn)定桿的剛度、扭矩及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。 穩(wěn)定桿作為增強(qiáng)穩(wěn)定性的桿件，目前在大多數(shù)汽車懸架上都有安裝和使用，對(duì)本章的學(xué)習(xí)，能增進(jìn)對(duì)穩(wěn)定桿的認(rèn)識(shí)。 第8章 基于adams/car的仿真分析 8.1 adams/car軟件概述 ADAMS (Automa

63、tic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，原由美國(guó) MDI 公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)，目前已被美國(guó) MSC 公司收購(gòu)成為 MSC/ ADAMS，是最著名的虛擬樣機(jī)分析軟件。 ADAMS/Car是MDI公司與Audi BMW和Ford等汽車公司合作開發(fā)的整車設(shè)計(jì)軟件，該軟件集成了很多汽車設(shè)計(jì)分析仿真模塊，利用這些系統(tǒng)模塊，汽車工程師可以進(jìn)行懸架、整車、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)等進(jìn)行仿真和參數(shù)優(yōu)化。對(duì)保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，加快設(shè)計(jì)效率具有重要作用。 ADAMS/Car的用戶界面也比較簡(jiǎn)潔直觀，其各模塊布置合

64、理，整個(gè)軟件風(fēng)格是根據(jù)汽車設(shè)計(jì)師習(xí)慣而開發(fā)設(shè)計(jì)的，汽車設(shè)計(jì)工程師只要稍加培訓(xùn)就可以掌握簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)思路。 ADAMS/Car(轎車模塊)是ADAMS旗下一款非常強(qiáng)大的汽車設(shè)計(jì)軟件，其擁有強(qiáng)大的虛擬樣機(jī)能力，汽車眾多復(fù)雜的系統(tǒng)在ADAMS/Car都有模塊，且可以在各種環(huán)境和不同道路上模擬分析各模塊，執(zhí)行駕駛操作，可以精確模擬汽車的乘坐舒適性、操作穩(wěn)定性、可靠性及各種汽車性能。而且ADAMS/Car(轎車模塊)還擁有強(qiáng)大的牽引力控制系統(tǒng)、ABS控制系統(tǒng)等，能為工程師提供強(qiáng)大的仿真能力，目前國(guó)內(nèi)外眾多汽車生產(chǎn)廠家做汽車各系統(tǒng)仿真分析都使用該套軟件。 ADAMS/Car在汽車虛擬仿真上運(yùn)用

65、比較普遍，本次課題懸架采用ADAMS/Car做仿真分析。 8.2 adams/car的仿真分析 1、打開adams car，進(jìn)入主界面，如圖8-1所示。 圖8-1 adams/car主界面 2、新建“subsystem”，填寫“subsystem name”、minor role及搜索“template name” 選中“Multi-Link”子系統(tǒng)。如圖8-2所示。 圖8-2 新建子系統(tǒng) 結(jié) 論 本次對(duì)于越野汽車后懸架設(shè)計(jì)主要是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和相傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法設(shè)計(jì)計(jì)算，分析不同懸架在不同路況的工作原理，歸納其各自的特點(diǎn)，了解獨(dú)立多連桿的基本功能。

66、 首先在論文中出現(xiàn)的是介本次課題的選題依據(jù)以及意義，再就是對(duì)懸架系統(tǒng)領(lǐng)域的研究設(shè)計(jì)及懸架展現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展走勢(shì)做了簡(jiǎn)要的闡述；然后詳細(xì)了解了平順性和操縱穩(wěn)定性對(duì)越野車懸架的影響，再次著重介紹了懸架設(shè)計(jì)的一般步驟。 然后進(jìn)行的是本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，接下來(lái)對(duì)懸架的選型進(jìn)行了確定、在對(duì)于彈性元件、動(dòng)靜撓度、彈簧剛度等主要參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。接著對(duì)牧馬人2017款3.6L Rucicon四門舒享版的已有數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，通過一系列詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)分析出一套越野汽車多連桿后懸架系統(tǒng)。 最后在優(yōu)化完善后，在采用CAXA等軟件進(jìn)行繪制二維圖還有繪制多連桿獨(dú)式立懸架的三維結(jié)構(gòu)圖以及核心零件的零件圖裝配圖。 通過研究分析，本次設(shè)計(jì)大體上完成了老師設(shè)定的任務(wù)，多連桿獨(dú)立懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案結(jié)果也相對(duì)合理出，設(shè)計(jì)對(duì)其汽車穩(wěn)定性和平順性均有提高，更有效提高其減振性能。 還有一些問題在論文設(shè)計(jì)過程中沒有完善，還需進(jìn)一步的研究： （1） 懸架導(dǎo)向裝置變形是如何影響車輪外傾角的變化，從而影響到汽車的穩(wěn)態(tài)與瞬間響應(yīng)。 （2） 多連桿獨(dú)立懸架的發(fā)展前景及應(yīng)用如何。