毕业设计suv轿车悬架系统设计说明书(编辑修改稿)

毕业设计suv轿车悬架系统设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

驶性能得多样设计；簧载质量小，轮胎接地性好。 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、烛式以及麦弗逊式悬架等。 派力奥、西耶那轿车前悬采用的是 MC pherson 麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架。 这种悬架采用的是通过减振器上固 定点和横梁叉形臂的下固定点与车身相连组成的悬架形式。 它的优点是具有良好的操纵稳定性，车辆侧倾幅度较小，且后轮寻迹性相当好。 非独立悬架结构特点 非独立悬架是相对与 独立悬架 （ individual wheel suspension）的车轮结构。 非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架或车身的下面。 非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。 非独立式悬架的两侧车轮安装于一根整体式车桥上，车桥通过悬挂与车架相连。 这种悬挂结构简单，传力可靠，但两轮受冲击震动时互相影响。 而且由于非悬挂质量较重，悬挂的缓 冲性能较差，行驶时汽车振动，冲击较大。 该悬挂一般多用于载重汽车、普通客车和一些其他车辆上。 非独立悬架的优点有： (1)结构简单，制造、维护方便，经济性好； 本科生毕业设计（说明书） 7 (2)工作可靠，使用寿命长； (3)车轮跳动时，轮距、前束不变，因而轮胎磨损小； (4)转向时，车身例倾后车轮的外倾角不变，传递侧向力的能力不降低； (5)侧倾中心位置较高，有利于减小转向时车身的侧倾角。 其不足之处在于： 1)由于车 桥与车轮一起跳动，因而需要较大的空间，影响发动机或行李箱的布置。 用于轿车或载货汽车的前悬架时，一般需要拾高发动机或是将车桥 (轴 )做成中间下凹的形状以利发动机布置，这将增加制造成本；用于轿车后悬架时，会导致行李箱容积减小，备胎的布置也不方便； 2)用于驱动桥时，会使得非悬挂质量较大，不利于汽车的行驶乎顺性及轮胎的接地性能； 3)当两侧车轮跳动高度不一致时 (例如左右车轮驶过的凸起高度不同 )，整根车桥会倾斜，使左右车轮直接相互影响； 4)在不平路面直线行驶时，由于左右车轮跳动不一致而导致的轴转向 会降低直线行驶的稳定性； 5)用于驱动桥时，驱动桥的输入转矩会引起 左右车轮负荷转移。 前后悬架结构方案 独立悬架 按照结构型式可分为 单横臂式、双横臂式、单纵臂式、双纵臂式、单斜臂式麦弗逊式和多连杆式。 单横臂式独立悬架： 单横臂独立悬架的特点是当悬架变形时，车轮平面将产生生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离－轮距，致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着。 此外，这种悬架 用于转向轮时， 会使主销内侧角和车轮外倾角发生较大的变化 ， 对于转向操纵有一定影响，故目前在前悬架中很少采用。 但是，由于结构简单、紧凑、 布置方便等原因，在车速不太高的重型越野车上也有采用的。 例如太脱拉 138 型和 148 型越野车的前悬架，就是采用这种单横臂式独立悬架，其弹性元件是扭弹簧。 双横臂式独立悬架： 双横臂式独立悬架按上下横臂是否等长，又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬架。 双横臂式独立悬架的两个摆臂长度可以相等，也可以不相等。 两摆臂等长的悬架 车轮上下跳动时 车轮平面没有倾斜，但轮距却发生了较大的变化，这将增加车轮侧身滑移的可能性 ，并且 造成轮胎磨损严重，现已很少用。 在摆臂不等长的独立悬架中，如将两臂长度选择适当，可以使车轮和主销的角度以 有轮距的变化都不太大。 不大的轮距变化在轮胎较软时可以 本科生毕业设计（说明书） 8 由轮胎变形来适应，目前轿车的轮胎可容许轮距的改变在每个车轮上达到 4～5mm 而不致使车轮沿路面滑移。 目前不等长双横臂式悬架已广泛应用在轿车的前后悬架上，部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这一悬架结构。 单纵臂式独立悬架：转向轮采用这种悬架时，车轮上下跳动将使主销后倾角产生很大变化。 因此 ，单纵臂式独立悬架 不适宜做前 悬架。 双纵臂式独立悬架： 两个纵臂长度一般做成相等，形成平等四连杆机构。 这样，在车轮上下跳动时， 主销后倾角保持不变，适用于转向轮。 但因其上下跳动的范围 比麦弗逊式的小，因此较少用于 SUV 轿车；单斜臂式独立悬架：此悬架兼 有单横臂和单纵臂式独立悬架的特点，多用于后轮驱动的汽车后悬架上。 多连杆式独立悬架是由 多根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬架。 多连杆能使车轮绕着与汽车纵轴线成一定角度的轴线内摆动，是横臂式和纵臂式的折衷方案，适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角，可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬架的特点，能满足不同的使用性能要求。 但是多连杆式悬架结构复杂昂贵，不便于发动机布置，因此多应用于后悬架。 麦弗逊式独立悬架 ： 滑柱摆臂式悬架将减振器作为引导车轮跳动 的滑柱，螺旋弹簧与其装于一体。 这种悬架允许滑柱上端作少许角位移。 正因为这种型式的悬架内侧空间大，有利于发动机布置，能够降低车子的重心，因此许多轿车与多功能乘用车上采用了这种悬架。 车轮上下运动时 ，主销轴线的角度会有变化，这是因为减振器下端支点随横摆臂摆动。 特点：侧倾中心比较高、车轮定位参数和轮距变化很小、悬架侧倾角刚度较大可不装横向稳定器、横向刚度大、占用空间小结构紧凑。 所以从经济性 、行驶平顺、稳定性以及占用空间等几方面因素考虑，所设计的前独立悬架采用车轮定位参数和轮距变化很小、横向刚度大、占用空间小结构 紧凑、便于发动机布置的麦弗逊式独立悬架。 非独立悬架按照结构型式可分为钢板弹簧式 非独立悬架 和二连杆式 螺旋弹簧非 2－ 2钢板弹簧非独立悬架 独立悬架。 本科生毕业设计（说明书） 9 1）钢板弹簧式非独立悬架 钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它兼起导向机构的作用，使得悬架系统大为简化。 如下图 2 所示。 这种悬架广泛用于货车的前、后悬架中。 它中部用 U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。 悬架前端为固定铰链，也叫死吊耳。 它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。 后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳与吊耳架相连，后端可以自由摆动，形成活动吊耳。 当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。 钢板弹簧式非独立悬架结构简单工作可靠 ， 但其减振效果不太理想 ，多应用于货车。 2）空气弹簧非独立悬架 汽车在行驶时由于载荷和路面的变化，要求悬架刚度随着变化。 当空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低，会出现撞击缓冲块的情况。 因而对于不同类型汽车提出不同的要求，矿山及大型客车要求其空车与满载时的车身高度变化不大；对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高车速行驶；在坏路上提高车 身，可以增大通过能力。 因而要求车身高度随使用要求可以调节。 空气弹簧非独立悬架可以满足要求。 3） 二连式 螺旋弹簧非独立悬架 二连式 螺旋弹簧非独立悬架是一种复合式悬架 ， 装有该类后悬架的轿车 ， 其后桥的结构形式对后悬架的刚度特性有重要影响。 因为螺旋弹簧作为弹性元件 ，只能承受垂直载荷 ， 所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。 而采用螺旋弹簧、空气弹簧（主要用于商用车上）的非独立悬架都必须设置能约束车轴运动的导向杆。 螺旋弹簧非独立悬架多见于皮卡、越野车和一些廉价小轿车的后桥上。 二连式 螺旋弹簧 非 独立悬架的主要优点是：汽车 在制动状态 可以按司机的意图进行平稳地转向，其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。 螺旋弹簧非独立悬 架系统具有良好操纵稳定性，可减小轮胎磨损。 因此对于平顺性要求高的 SUV后悬架，设计时采用 2－ 3螺旋弹簧非独立悬架 本科生毕业设计（说明书） 10 钢板弹簧式非独立悬架显然不太合适。 二连杆式 螺旋弹簧 非独立悬架 在性能表现上两 连杆与麦弗逊悬架有许多相似之处 ， 优点在于重量轻、减震响应速度快 ，故选择二连杆式 螺旋弹簧 非独立悬架做为后悬架。 辅助元件 横向稳定器 通过减小 悬架的垂直刚度 c，能减低车身的振动固有频率 n，达到改善汽车平顺性 的目的。 但因为悬架的侧倾角刚度 cφ和垂直刚度的之间 c的正比的关系，所以减小垂直刚度 c 的同时使侧倾角刚度减小，并使侧倾角增加，结果车厢中的成员会感到不舒服和降低了行车的安全感。 解决这一矛盾的主要方法就是在汽车上安装横向稳定器。 有了横向稳定器，就可以做到在不增大悬架垂直刚度的前提下，增大悬架的侧倾角刚度。 汽车转弯是产生侧倾力矩，使内外侧车轮的负荷发生转移且影响车轮侧偏角刚度和车轮侧偏角的变化。 前后轴车轮负荷的转移大小，主要取决于前后悬架的侧倾角刚度值。 当前后悬架侧倾角刚度值大于后悬架的侧倾角刚度值时，前轴的负 荷大于后轴车轮的负荷转移，并使前轮侧倾角大于后轮的侧倾角，以保证汽车具有不足转向特性。 在汽车悬架上设计横向稳定器，能增大前悬架的侧倾角刚度。 本次设计选用的横向稳定器是杆式横向稳定器。 它具有结构简单，不易发生运动干涉的特点。 杆式横向稳定器在车身和车架倾斜时稳定杆两边的纵向部分向不同方向偏转， 于是稳定杆便被扭转。 弹性的稳定杆所产生的扭转的内力矩就妨碍了悬架弹簧的变形，因而减小了车身的横向倾斜和横向角振动。 弹性元件 悬架的弹性元件包括钢板弹簧 、 螺旋弹簧 、 扭杆弹簧、气体弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。 采用螺旋弹簧作 弹性元件的悬架系统 ，具有无需润滑，不忌泥污，安置它所需的纵向空间不大，弹簧质量轻等优点。 同时螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故必须设置导向机构以传递垂直力以外的各种力和力矩。 本科生毕业设计（说明书） 11 第 3章 技术参数确定与计算 自振频率 对于大多数汽车而言，其悬挂质量分配系数 ～aby   ，因而可以近似地认为ε＝ 1，即前、后桥上方车身部分的集中质量的垂向振动是相互独立的，并用偏频 1n , 2n 表示各自的自由振动频率。 偏频越小，则汽车的 平顺性越好。 一般对于采用钢制弹簧的轿车， 1n 约为 1～ （ 60～ 80次 /min） , 2n 约为 ～ (70～ 90 次 /min),非常接近人体步行时的自然频率。 载货汽车的偏频略高于轿车，前悬架约为 ,后悬架则可能超过。 为了减少汽车的角振动，一般汽车前、后悬架偏频之比约为 ～nn 。 本次设计的 SUV 前悬架自振频率 1n ＝ ,后悬架自振频率 2n ＝。 悬架刚度 suK 悬架刚度 suK 的计算公式由  22 mKn su ，则 mnKsu 2)2(  W—— 悬架的角速度， W=2π f K—— 悬架的角刚度 M—— 簧上质量 即 K=W2m 所以前悬架的刚度 mN　mnK su /587221034))2( 2121  ＝（ 后悬架的刚 度 mN　mnK su /63051946))2( 2222  ＝（ 悬架静挠度 cf 悬架静挠度 cf 是指汽车满载静止时悬架上的载荷 wF 与此时悬架刚度 K 之比，即 cf ＝ wF /K。 汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车的行使 平顺性的主要参数之一。 对于刚度为常数的悬架，静挠度 fc 完全由所选 本科生毕业设计（说明书） 12 择的自振频率所 决定：2)2( ngfc   前悬架的静挠度为 mmfc 1721＝。 后悬架的静挠度为 mmfc 1472 。 轿车的静挠度取值范围如下： 2cf 100～ 300mm，所以我的选择满足条件。 悬架动挠度 df 悬架的动挠度 df 是指从满载静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，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。 要求悬架应有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。 通常 cd f～f )(。 前悬架动挠度 mmff cd 11 ＝ 后悬架动挠度 mmff cd 22 ＝ 图为了得到良好的平顺性，应当采用较软的悬架以降低偏频，但软的悬架 在一定载荷下其 变 31 悬架 挠度 形也大，对于一般轿车而言，悬架总的工作行程即静挠度 cf 与动挠度 df 之和应当不小于160mm。 动挠度与静挠度的总和为： fc1+fd1=172+103=275mm fc2+fd2=147+88=235mm 本科生毕业设计（说明书） 13 第 4章 弹性元件的设计计算 前悬架弹簧（麦弗逊悬架） 螺旋弹簧作为弹性元件，由于其结构简单、制造方便及有高的比热容量，因此在现代轻型以下汽车的悬架中应用的相当普遍，特别是在轿车中，由于要求良好的舒适性和悬架导向机构在大摆动下仍具有保持车轮角定位的能 力，因此螺旋弹簧悬架早就取代了钢板弹簧悬架。 螺旋弹簧。