中文题目：中型轿车悬架设计

云庭

外文题目：DESIGN OF MEDIUM-SIZED CAR SUSPENSION
毕业设计（论文）共 50 页（其中：外文文献及译文16页）图纸共4张
完成日期 2008年6月       答辩日期 2007年6月
   前言
  悬架是现代汽车上重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性的连接起来。悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统（车架或承载式车身）之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称[1-3]。
悬架的最主要的功能是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩，缓和汽车驶过不平路面时路面传递给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力[1-2]。
悬架由弹性元件、导向装置、减震器、缓冲块和横向稳定器等组成。
导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递除了弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。
本设计主要针对前悬架的减震弹簧，减震器，导向机构，后悬架扭杆弹簧进行设计。
1 概述
1.1 汽车在中国的发展概况
汽车自19世纪末诞生至今100余年期间，汽车工业从无到有，以惊人的速度发展，写下了人类近代文明史的重要篇章。汽车是数量最多，最普及，活动范围最广泛，运输量最大的重要的现代化陆地交通工具。目前，全世界有几亿辆汽车在陆地上行驶，并以每年几千万辆的速度增长。没有那种机械产品像汽车那样对人类社会产生如此深远的影响。
我国的汽车工业也发展可以分为：建国初期25年（1953年～1978年），改革开放后15年（1798年～1993年），新的发展时期（1994年以后）3个阶段。
我国汽车工业的目标是到2010年汽车产量达到600万辆，称为国民经济的支柱产业。自中国加入世界贸易组织（WTO）以来，我国正在逐步对我国的经济结构进行相应的调整和改革。目前，我国汽车工业的主要任务：首先，重点支持2～3家汽车企业集团迅速成长为具有相当实力和竞争力的大型企业，改革目前生产厂家过多，投资分散，生产规模国小和效益低的不合理状况；其次是，解决重复引进低水平产品的问题，着力于增强汽车产品的自主开发能力，提高产品质量和技术装备水平，迅速赶上国际先进水平；最后，随着人民生活水平的提高以及对轿车需求量的增长，需要制定政策个人购买汽车，并为轿车的普及作好准备[3]。
    社会对汽车不断增长的要求，促使汽车工业生产日益繁荣。一辆汽车有上万个零件组成，由钢铁，有色金属、工程塑料、橡胶、玻璃、纺织品、木材、涂料等众多材料制成；应用冶炼、铸造、锻造、机械加工、焊接、装配、涂改等许多工艺和技术；设计冶金、机械制造、化工、电子、电力、石油、轻工等部门；汽车的销售和营运还涉及到金融、商业、运输、旅游、服务等第三产业。可以断言。没有那个行业与汽车汽车完全无关。汽车工业的发展无疑会促进各行各业的繁荣兴旺，带动国家国民经济的快速发展。
1.2 中级轿车发展状况
轿车在汽车领域中是数量最多了，购买人群也最多的车型，轿车对于公司，政府，还有个人家庭都是很有帮助的，对于中高级轿车来说，在政府部门和公司用车轿车，对于个人来说，作为代步工具的汽车和生活品味的提高以及人民的生活水平提高，生活的改善，有很多个人也用上了中高级的轿车，中级轿车购买的人居多，高级轿车由于价格因素，还是比较少的，在中级轿车也慢慢走进寻常百姓家。社会的进步，会有更多的人购买轿车的
1.3 悬架的结构形式与分析
为适应不同车型和不同类型车桥的需要，悬架有不同的结构行使。
悬架可分为非独立悬架和独立悬架两类，非独立悬架的结构特点是，左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架（或车身）连接；独立悬架的结构特点是左、右车轮通过各自的悬架与车架（车身）连接[1]。
独立悬架的优点：簧上质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶平顺性；由于采用断开时车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，改善了汽车的行驶稳定性；左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力；独立悬架可提供多种方案供设计人员选用，以满足不同设计要求。独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。但是这种悬架主要用于乘用车和部分总质量不大商用车上。
独立悬架又分为双横臂式、单横臂式、双纵横臂式，单纵横臂式、麦弗逊式和扭杆梁随动臂式等几种类型。
对于不同结构行驶的独立悬架，不仅结构特点不同，而且许多基本特性也有较大区别。
根据所选择的中级轿车的悬架设计，我选取的是麦弗逊式前悬架，和扭杆式后悬架。
1.4 悬架的设计要求
设计时候应考虑以下几个方面的要求[1-2]：
1）通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，即具有
较低的振动频率，较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩或伸张行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力。
2）合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩 的可靠传递，保
证车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求。
3）导向机构的运动与导向杆系的运动应相协调，以避免发生运动干涉，否则可能引发
转向轮摆振。
4）侧倾中心及纵倾中心位置恰当，汽车转向时具有抗侧倾能力，汽车制动和加速时能
保持车身的稳定，避免发生汽车在制动和加速时的车身纵倾。
5）悬架构建的质量要小,尤其是非悬挂部分的质量要尽量小。
6）便于布置，在轿车设计中特别要考虑给发动机即行李箱留出足够的空间。
7）所有零部件应有足够的强度和使用寿命。
8）制造成本低。
9）便于维修、保养。
2 悬架主要参数的确定
2.1 汽车质量的确定
2.1.1 汽车装备质量
汽车的整备质量就是汽车经整备后再完备状态下的自身质量，即指汽车再加满燃料润滑油，工作油液及发动机冷却液和装备（随车工具及备胎等）齐全后但未载人、货时的质量[2]。汽车的装备质量可以从表2-1中选取：
表2-1 轿车和大客车的人均汽车整备质量的统计均值
Tablet.2-1 Cars and buses per capita car Zhengbeizhiliang statistics mean
车 型        微型轿车        普通级轿车        中级轿车        中高级轿车        30座下客车        大客车
人均整被质量/t        0.15～0.16        0.18～0.24        0.2～0.29        0.29～0.34        0.096～0.16        0.065～0.13
从上表可以得到：中级轿车的人均装备质量为0.21～0.29 t/人，选取为0.28t/人，中级轿车座位为5人，则汽车装备质量:
                          (2-1)
2.1.2 汽车的总质量
汽车的总质量是指已装备完好、装备齐全并按规定载满客、货是的汽车质量。除包括汽车的整备质量 以及装载量 外，轿车还要计入驾驶人人员和乘客的质量。
                           (2-2)
根据规定：人员重量按照没人65KG计算，行李质量按照没人5～10kg计算，中级轿车选取行李质量系数 按下表选取
表2-2 行李系数
Tablet.2-2 Luggage coefficient
车型       
乘用车        发动机排量>2.5L        5
        发动机排量≤2.5L        10
商用客车        城市客车        0
        昌图客车        10 ~ 15
由表2-2选取:
                              （2-3）
所以汽车总质量：
                        （2-4）
      =1400+65×5+10×5
=1775kg
2.1.3 汽车的悬挂质量
一般而言，对于轿车的非驱动桥，其非悬挂质量约在50～90kg之间，采用独立悬架时约为下限，采用非独立悬架时候约为上限，采用复合纵臂式后支持桥悬架时约为中间值，对于轿车驱动桥，采用独立悬架的非悬挂质量为60～100kg，而非独立悬架由于带有主减速器，差速器和缸体桥壳，非悬挂质量可达100～140kg。对于中级轿车，一般为发动机前置前驱，所以对于中级轿车前悬挂的非悬挂质量一般为 ，后悬挂的非悬挂质量为 ，所以汽车的簧上质量
满载时候簧上质量：
         （2-5）
空载时候簧上质量：
           (2-6)
前后悬架的分别簧上质量近似等于前后轴的载荷，设计悬架的时候设计载荷刻根据前后轴荷确定，前后轴的载荷安轴荷的确定可以根据下表确定范围.
表2-3各类汽车的轴荷分布范围
Tablet.2-3 All types of vehicle axle-load distribution
车型        空载        满载
        56% ~ 66%        34% ~ 44%        47% ~ 60%        40% ~ 53%
轿车        前置发动机前轮驱动(FF)        50% ~ 55%        45% ~ 50%        45% ~ 50%        50% ~ 55%
        前置发动机后轮驱动(FR)        42% ~ 50%        45% ~ 58%        40% ~ 45%        55% ~ 60%
        后置发动机后轮驱动(RR)        42% ~ 50%        50% ~ 58%        40% ~ 45%        55% ~ 60%
货车
        4 2后轮单胎        50% ~ 59%        41% ~ 50%        32% ~ 40%        60% ~ 68%
        4 2后轮双胎,长头,短头车        44% ~ 49%        51% ~ 56%        27% ~ 30%        70% ~ 73%
        4 2后轮双胎,平头车        49% ~ 54%        46% ~ 51%        32% ~ 35%        65% ~ 68%
        6 4后轮双胎        31% ~ 37%        63% ~ 69%        19% ~ 24%        76% ~ 81%
客车        前置发动机后轮驱动                                    
        中置发动机后轮驱动                                    
        后置发动机后轮驱动                                    
表2-4各类轿车车轴荷分配的统计平均值
Tablet.2-4 All types of vehicle axle-load distribution
        前置发动机前轮驱动        前置发动机后轮驱动        后置发动机后轮驱动
        前轴        后轴        前轴        后轴        前轴        后轴
空载        61%        39%        50%        50%        40%        60%
2人在前座        60%        40%        50%        50%        42%        58%
4人        55%        45%        47%        53%        40%        60%
5人及行李        49%        51%        44%        56%        41%        59%
对于中级轿车而言：
空载时， 前轴为：56%～66%  后轴为：34%～44%
满载时， 前轴为：47%～60%  后轴为：40%～53%
在根据表2-4确定如下：
空载时， 前轴为：61%       后轴为：39%
满载时， 前轴为：49%       后轴为：51%
空载时，前后悬挂质量：
                   （2-7）
空载时，单侧悬挂质量：
                             （2-8）
满载时，前后悬挂质量
                  （2-9）

单侧悬架质量：
                            （2-10）
2.2 悬架的静挠度
悬架静挠度 是指汽车满载静止时悬架上的载荷 与此时悬架刚度C之比，即对于轿车应满足 ， 即使小于140mm～180mm。
悬架的偏频选取：对于钢制弹簧的轿车， 约为1～1.3Hz(60～80次/分)， 约为1.17～1.5Hz（70～90次/分）非常接近人体步行时的自然频率。
选取
                                 （2-11）
根据一般汽车前、后悬架偏频之比约为
                          （2-12）
得出
                         （2-13）
选取
                                  （2-14）
由公式
                    （2-15）
得出
         （2-16）
                  （2-17）
总结：
表2-5 悬架参数总结
Tablet.2-5 Suspension parameters summary
        前置参数        后悬参数
空载        381.25kg        243.75 kg
        3736.3 N        2388.75 N
满载        398.125 kg        414.375 kg
        3901.63 N        4060.88 N
2.3 悬架的动挠度
悬架的东挠度是指从满载平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮中心相对于车架（或车身）的垂直位移。要求悬架有足够大的动挠度，以防止在坏路面上形式时经常碰撞缓冲块。对于乘用车， 应取7～9cm;对于客车 应取5～8cm,对于货车， 应取6～9cm
2.4 悬架弹性特性
悬架受到的垂直外力F与由此所引起的车轮中心相对于车身位移f(及悬架的变态)的关系曲线，成为悬架的弹性特性。其切线的斜率是悬架的刚度,悬架的弹性特性曲线又线性弹性特性和非线性弹性特性两种
乘用车簧上质量在使用中变化虽然不大，但是为了减少车轴对车架的撞击，减少转弯行驶时的侧倾与制动时的前俯角和加速时的后仰角，也应当采用刚度可变的非线性悬架
悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配,悬架的侧倾角刚度系指簧上质量产生单位侧倾角时，悬架给车身的弹性恢复力矩，它对簧上质量的侧倾角有影响，侧倾角过大或者过小都不好，乘坐侧倾角刚度过小而侧倾角过大的汽车，成员缺乏舒适感和安全感。侧倾角刚度过大而侧倾角过小的汽车又缺乏汽车发生侧翻的感觉，同时使轮胎侧倾角增大，如果发生在后轮，会使汽车增加过多的转向可能，要求侧向惯性力等于0.4倍车重，乘用车车身侧倾角在
3 前悬架的设计
对于中级轿车，悬架一般都是都是独立式的悬架，根据现在多数的选择，我选择了麦弗逊式独立悬架。麦弗逊前悬架有很多的优点适合做前悬架。
3.1 麦弗逊悬架介绍
麦弗逊悬架简单一句话说，就是以一个汽车设计师命名的前悬架方式．由麦弗逊发明创造出来，延续到今天，应用于目前很多车型上．
    关于麦弗逊悬架，车坛历史上还有这么一段记载。麦弗逊（Mcpherson）是美国伊利诺斯州人，1891年生。大学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机，并于1924年加入了通用汽车公司的工程中心。30年代，通用的雪佛兰分部想设计一种真正的小型汽车，总设计师就是麦弗逊。他对设计小型轿车非常感兴趣，目标是将这种四座轿车的质量控制在0.9吨以内，轴距控制在2.74米以内，设计的关键是悬架。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式，创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起，装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简单，占用空间小，而且操纵性很好。后来，麦弗逊跳槽到福特，1950年福特在英国的子公司生产的两款车，是世界上首次使用麦弗逊悬架的商品车。麦弗逊悬架由于构造简单，性能优越的缘故，被行家誉为经典的设计。
    麦弗逊悬挂通常由两个基本部分组成：支柱式减震器和A字型托臂。之所以叫减震器支柱是因为它除了减震还有支撑整个车身的作用，他的结构很紧凑，把减震器和减震弹簧集成在一起，组成一个可以上下运动的滑柱；下托臂通常是A字型的设计，用于给车轮提供部分横向支撑力，以及承受全部的前后方向应力。整个车体的重量和汽车在运动时车轮承受的所有冲击就靠这两个部件承担。所以麦弗逊的一个最大的设计特点就是结构简单，结构简单能带来两个直接好处那就是：悬挂重量轻和占用空间小。我们知道，汽车悬挂属于运动部件，运动部件越轻，那么悬挂响应速度和回弹速度就会越快，所以悬挂的减震能力也就越强；而且悬挂质量减轻也意味着弹簧下质量减轻，那么在车身重量一定的情况下，舒适性也越好。占用空间小带来的直接好处就是设计师能在发动机仓布置下更大的发动机，而且发动机的放置方式也能随心所欲。在中型车上能放下大型发动机，在小型车上也能放下中型发动机，让各种发动机的匹配更灵活．
3.2 压缩弹簧的设计
根据第一章里面悬架设计参数有如下：
               （3-1）
,为了防止汽车形式过程中频繁撞击限位块，应当又足够的动挠度，对于轿车 的值应不小于0.5[1]
1) 根据布置要求及具体机构形式求出需要的，设计时候进行单侧悬架设计，此时弹簧刚度为:
                         （3-2）
由动挠度
设计载荷的确定：由前悬架簧上质量 初步定载荷
单侧弹簧最小工作载荷：
                             （3-3）
最大工作载荷：
                            （3-4）
试验载荷：
             （3-5）
极限载荷：
            （3-6）
根据动载荷 ，确定
                              （3-7）
设计载荷时弹簧的受力：
选取设计载荷时弹簧的受力：
                              （3-8）
确定设计载荷弹簧高度：
                            （3-9）
悬架在压缩行程极限位置时弹簧高度
                             (3-10)
求取当满载时候弹簧被压缩变形量为172.75mm,：根据东挠度 ，
2）初选弹簧中径
                               (3-11)
端部结构型式为：两端碾平，弹簧刚 ，悬架弹簧最少工作次数要20万次，根据这个初估弹簧至少能工作25万次
图3-1 两端碾平的螺旋弹簧结构
Fig.3-1 at both ends of the coil spring structure Nianping
                             (3-12)
                     (3-13)
3）参考相关标准确定台架试验是伸张及压缩极限位置相对于设计载荷位置的弹簧变形。
设计载荷时候弹簧型变量：
                     (3-14)
满载时候弹簧形变量：
            (3-15)
空载时候弹簧形变量：
             (3-16)
极限载荷弹簧被压缩量：
                     (3-17)
              (3-18)
              (3-19)
4） 初定钢丝直径
                                   (3-20)
由相关材料标准查出需用拉应力 [5]
5） 由 反求i
                          (3-21)
Dm----弹簧中径
d-----弹簧钢丝直径mm
i-----弹簧工作圈数
G-----弹簧材料的剪切弹性模量，取
求出
                                 (3-22)
表3-1 螺旋弹簧不同端部结构时的总圈数n及并紧高度
Tablet.3-1 Coil spring structure at different ends of the total laps n and high and tight
        总圈数        完全并紧时的高度
两端碾细               
两端切断               
两端内弯               
一端碾细一端切断               
一端碾细一端内弯               
一端切断一端内弯               
根据表3-1求出弹簧的总圈数
                            (3-23)
完全并紧时的高度 ：
         (3-24)
6）由 , ， 及 可求出弹簧在完全压紧时的载荷 ，台架试验伸张、压缩极限限位置相对的载荷 , 以及工作压缩极限位置的载荷 分别为：
      (3-25)
                  (3-26)
                   (3-27)

在路上123

我也是 这个题目   你画图 了吗    我这有  前悬架  你有后悬架的吗  多连杆