微型乘務(wù)車 K61001懸架系統(tǒng)設(shè)計計算及運動學(xué)分析報告

1、編號：am81-dp-002懸架系統(tǒng)設(shè)計計算及運動學(xué)分析報告項目名稱：k61001微型乘用車 項目代碼： _am-81_ _ 編制: 123 日期: 2010-10-07 校對: 456 日期: 2010-10-08 審核: 789 日期: 2010-10-09 批準(zhǔn): 321 日期: 2010-10-10 上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司2010年10月目 錄一、懸架系統(tǒng)設(shè)計計算31.概述31.1任務(wù)來源31.2懸架系統(tǒng)基本介紹31.2.1前懸架的結(jié)構(gòu)形式31.2.2后懸架的結(jié)構(gòu)形式31.3計算目的42.競品車基本參數(shù)43.競品車懸架系統(tǒng)計算43.1競品車前懸架彈簧剛度計算43.2競品車后懸架鋼

2、板彈簧剛度53.3競品車前懸架剛度計算53.4競品車后懸架剛度計算73.5競品車前后懸架偏頻計算73.6競品車側(cè)傾計算73.6.1競品車前懸架的側(cè)傾角剛度計算73.6.2競品車后懸架的側(cè)傾角剛度計算103.6.3競品車整車的側(cè)傾角剛度計算103.6.4競品車的側(cè)傾力矩及側(cè)傾角計算103.6.5競品車前、后懸架輪荷轉(zhuǎn)移量計算133.7競品車整車的縱傾角剛度及抗點頭率、抗仰率計算154.設(shè)計車懸架系統(tǒng)計算204.1設(shè)計車前后懸架偏頻和剛度匹配計算204.1.1設(shè)計車前懸架剛度計算204.1.2設(shè)計車后懸架剛度計算214.1.3設(shè)計車前后懸架偏頻計算214.2設(shè)計車懸架靜撓度的計算224.3設(shè)計車側(cè)

3、傾計算234.3.1設(shè)計車前懸架的側(cè)傾角剛度計算234.3.2設(shè)計車后懸架的側(cè)傾角剛度計算254.3.3設(shè)計車整車的側(cè)傾角剛度計算264.3.4設(shè)計車整車的側(cè)傾力矩計算264.3.5設(shè)計車前、后輪荷轉(zhuǎn)移量計算284.4設(shè)計車縱傾角剛度及抗點頭率、抗仰率計算294.4.1設(shè)計車縱傾角剛度計算294.4.2設(shè)計車抗點頭率、抗仰率計算304.5 整車姿態(tài)角計算324.6設(shè)計車減振器參數(shù)的確定335. 設(shè)計車與競品車懸架系參數(shù)對比列表36二、懸架系統(tǒng)動運動學(xué)分析371概述372adams模型的建立及分析內(nèi)容373前懸架系統(tǒng)運動學(xué)仿真分析結(jié)果374前懸架系統(tǒng)運動學(xué)仿真分析結(jié)論40懸架系統(tǒng)設(shè)計計算及運動學(xué)

4、分析報告一、懸架系統(tǒng)設(shè)計計算1.概述1.1任務(wù)來源根據(jù)新車設(shè)計開發(fā)項目協(xié)議書k61001車型設(shè)計開發(fā)內(nèi)容，懸架系統(tǒng)參考樣車進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。1.2懸架系統(tǒng)基本介紹該款車型前懸架采用麥弗遜式獨立懸架，后懸架采用縱置鋼板彈簧，前端固定，后端擺動式。1.2.1前懸架的結(jié)構(gòu)形式圖1 前懸架結(jié)構(gòu)形式1.2.2后懸架的結(jié)構(gòu)形式圖2 后懸架結(jié)構(gòu)形式1.3計算目的本項目設(shè)計車型的總質(zhì)量、質(zhì)量分布、軸距等參數(shù)與競品車基本相同，因此可通過比對競品車懸架，確定設(shè)計車的設(shè)計目標(biāo)，進(jìn)而確定懸架零部件的性能參數(shù)，為零部件開發(fā)提供依據(jù)。2.競品車基本參數(shù)表1 競品車參數(shù)列表參數(shù)競品車質(zhì)心高（mm）空載695滿載750前輪距（m

5、m）1386后輪距（mm）1408軸距（mm）2700空載質(zhì)量（kg）1178滿載質(zhì)量（kg）1778前軸荷（kg）空載558滿載707后軸荷（kg）空載620滿載1071前懸架非簧載質(zhì)量（kg）68.5后懸架非簧載質(zhì)量（kg）132.53.競品車懸架系統(tǒng)計算3.1競品車前懸架彈簧剛度計算螺旋彈簧為近似圓柱螺旋彈簧，剛度計算公式為： （1） 螺旋彈簧剛度計算公式，參考汽車工程手冊設(shè)計篇式中：g為彈性剪切模量（按60si2mn），g= 83000n/mm2；d為螺旋彈簧簧絲直徑， 前螺旋彈簧簧絲直徑d=12mm；為螺旋彈簧中徑，d=106mm。n 為彈簧有效圈數(shù)。彈簧端部切斷處理，判斷螺旋彈簧有

6、效圈數(shù)為5.6圈，即n=5.6。螺旋彈簧剛度：=32.7（n/mm） （2）3.2競品車后懸架鋼板彈簧剛度根據(jù)配套廠提供的鋼板彈簧和技術(shù)數(shù)據(jù)：主簧剛度：533（n/mm），在800n-2400n 范圍內(nèi)測量（夾緊狀態(tài)下）復(fù)合剛度：786（n/mm），在5200n-7000n 范圍內(nèi)測量（夾緊狀態(tài)下）負(fù)荷p（n）自由弧高（h）撓度（f）0104802268596453940286765076146903.3競品車前懸架剛度計算競品前懸架為麥弗遜獨立懸架，簡化后如圖3所示。螺旋彈簧引起的前懸架單側(cè)線剛度ck計算如下：其中： cs，螺旋彈簧等效到減振器中心線在yoz平面投影線的剛度；，彈簧中心線與減

7、振器中心線在yoz平面投影線的夾角，6.03；，車輪中心和瞬心連線與水平面夾角，8.88。，下擺臂與水平面夾角，11.4；a，車輪中心至瞬心距離，2139.1mm；b，減振器上安裝點至瞬心距離，1974.6 mm；l，下擺臂長度，358.1mm。根據(jù)簡圖分析可得cs=cs/cos2 （3）設(shè)f是地面作用力在車輪中心沿瞬心和車輪中心連線的垂線方向的增量，并且設(shè)x為瞬心旋轉(zhuǎn)虛位移，根據(jù)虛功原理： axf=( bx)2cs 即 (ax)2 ck*cos2=( bx)2cs所以 ck=cs*b2/a2/cos2/cos2=28.9n/mm。lba圖3 前懸架簡化示意圖參考競品車剛度實驗數(shù)據(jù)，前懸架單側(cè)

8、剛度c=（695-556）9.8/（400.6-381.6）+（399.1-381.1）/2/2 =36.8n/mm擺臂襯套扭轉(zhuǎn)剛度引起的單側(cè)懸架線剛度為c2=c-ck=36.8-28.94=7.86n/mm擺臂襯套扭轉(zhuǎn)剛度k=（c2*cos2）l2=7.86* cos211.4358.1358.1=9.69105 nmm/rad其中，為擺臂和水平線的夾角， l為擺臂球銷中心到扭轉(zhuǎn)中心線的距離。3.4競品車后懸架剛度計算 由配套廠提供的板簧數(shù)據(jù)及競品車實驗數(shù)據(jù)可知：空載狀態(tài)時，后懸架剛度為106（n/mm），滿載狀態(tài)時，后懸架剛度為156（n/mm）。3.5競品車前后懸架偏頻計算 懸架系統(tǒng)將車

9、身與車輪彈性地連接起來，由此彈性元件與它所支承的質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)決定了車身的振動頻率，這是影響汽車行駛平順性的重要性能指標(biāo)之一。 （hz） （4）前后懸簧載質(zhì)量如下：前懸架空載簧載質(zhì)量489.5kg；后懸架空載簧載質(zhì)量487.5kg；前懸架滿載簧載質(zhì)量638.5kg；后懸架滿載簧載質(zhì)量938.5kg；代入樣車空、滿載前、后軸荷得：前懸空載偏頻n1e =1.95hz；后懸空載偏頻n2e =2.35hz；前懸滿載偏頻n1f = 1.71hz；后懸滿載偏頻n2f =2.05hz；懸架的偏頻直接關(guān)系到靜撓度，影響著整車的行駛平順性。一般希望前后懸架的偏頻應(yīng)當(dāng)接近，并且兩者之比約為0.850.95，這

10、樣有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動。依次校核競品車空載時前后懸架的偏頻比為0.83，滿載時前后懸架的偏頻比為0.83；3.6競品車側(cè)傾計算3.6.1競品車前懸架的側(cè)傾角剛度計算計算側(cè)傾時，單側(cè)懸架線剛度由兩部分共同作用，即螺旋彈簧及擺臂引起的線剛度與橫向穩(wěn)定桿引起的線剛度： （5）式中：，橫向穩(wěn)定桿引起的等效單側(cè)線剛度，單位nmm/rad；，螺旋彈簧及擺臂引起的單側(cè)線剛度，單位nmm/rad。橫向穩(wěn)定桿的角剛度可用虛功原理計算, 參數(shù)見下，具體參數(shù)值可見橫向穩(wěn)定桿簡圖：e：材料的彈性模量，取206000n/mm2；：穩(wěn)定桿的截面慣性矩， ；d：穩(wěn)定桿的直徑，d 18mm；l176.3l294

11、.76l2x51.46l2y56.32l361.38l3x94.5l3y125l469.12l4x155.88l4y125l5122.07l5x112.64l5y231.43s5x56.63s5y39.64l6182l6x325l6y55s6x169.12s6y701 圖4 前橫向穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)圖對第一段：m=fx t=0 u1=l10m2/2ei dx+0 w=1/2f=u 推導(dǎo)得：1/k1=l13/3ei=0.000139484mm/n同理可推導(dǎo)：1/k2 =0.001303454 1/k3 =0.0020876191/k4 =0.002601078 1/k5 =0.0045222431/k6

12、 =0.005750441/k=1/k1+1/k2+1/k3+1/k4+1/k5+1/k6=0.016404318 得k=60.96n/mm由于連接處橡膠件的變形等，穩(wěn)定桿的線剛度會減小約1530。 取其中間值22.5，根據(jù)上式計算得到穩(wěn)定桿的單側(cè)線剛度為=k（122.5）=47.24n/mm。前懸架為麥弗遜獨立懸架，簡化后如圖3所示。穩(wěn)定桿引起的前懸架單側(cè)線剛度可計算如下：其中：，穩(wěn)定桿引起的懸架單側(cè)線剛度；，穩(wěn)定桿等效到減振器中心線在yoz平面投影線的剛度；，減振器中心線與其在yoz平面投影線的夾角，3.36；，車輪中心和瞬心連線與水平面夾角，8.88。a，車輪中心至瞬心距離，2139.1

13、mm；b，穩(wěn)定桿拉桿上球銷點在減振器上安裝點和瞬心連線上投影點到瞬心的距離，1922.8 mm；根據(jù)簡圖分析可得=/cos2 （3）設(shè)f是地面作用力在車輪中心沿瞬心和車輪中心連線的垂線方向的增量，并且設(shè)x為瞬心旋轉(zhuǎn)虛位移，根據(jù)虛功原理： axf=( bx)2 即 (ax)2 *cos2=( bx)2所以 =*b2/a2/cos2/cos2=43n/mm。lba前懸架側(cè)傾角剛度可以用下式計算得到： =（）（6）式中 ：螺旋彈簧及擺臂引起的懸架單側(cè)線剛度，36.8n/mm；b ：前輪距，b=1386mm；根據(jù)公式（6）計算得到前懸架的側(cè)傾角剛度為：=7.66107nmm/rad。3.6.2競品車后

14、懸架的側(cè)傾角剛度計算后懸架為鋼板彈簧結(jié)構(gòu)。為非獨立的懸架結(jié)構(gòu)，其角剛度可用下式表達(dá)： （7）式中： ：后鋼板彈簧剛度，單位 ：n/mm； ：后鋼板彈簧間距，=1073mm；計算得：空載時=3.05107 nmm/rad；滿載時=4.49107 nmm/rad前后懸架側(cè)傾角剛度比空載為2.51：1，滿載為1.71：13.6.3競品車整車的側(cè)傾角剛度計算在側(cè)傾角不大的條件下，車身側(cè)傾單位角度所必需的側(cè)傾力矩稱為側(cè)傾角剛度。整車側(cè)傾角剛度為前、后懸架側(cè)傾角剛度之和。整車側(cè)傾角剛度設(shè)為= + ： 其中為前懸架側(cè)傾角剛度，=7.66107 nmm/rad；為后懸架側(cè)傾角剛度，空載=3.05107nmm/

15、rad，滿載=4.49107nmm/rad。計算得：空載 = +=1.07108nmm/rad 滿載= +=1.22108nmm/rad3.6.4競品車的側(cè)傾力矩及側(cè)傾角計算當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時，車廂側(cè)傾角決定于側(cè)傾力矩mr與懸架總的角剛度。在側(cè)向加速度為0.4g的情況下。并且假定滿足以下條件：設(shè)定坐標(biāo)原點為兩前輪接地點中心，非簧載質(zhì)量的質(zhì)心位于車輛的縱向平面上，并且與車輪中心等高，其高度方向值=292mm。實驗測量得，空載狀態(tài)下，整車質(zhì)心的高度=695mm，假定簧載質(zhì)量質(zhì)心位于車輛縱向平面上，各個質(zhì)心高度對原點保持力矩的平衡， （8）式中：簧載質(zhì)量，空載為977kg，滿載為1577kg；：

16、簧載質(zhì)量質(zhì)心高，單位 ：mm；：非簧載質(zhì)量為201kg；：非簧載質(zhì)量質(zhì)心高292mm；：整車質(zhì)量，空載為1178 kg，滿載1778kg；：整車質(zhì)心高，空載為695mm，滿載700mm。由公式（11）可以求得簧載質(zhì)量質(zhì)心高度，空載為778mm，滿載為808mm。整車側(cè)傾力矩主要由下列三部分組成：簧載質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩mri： （9）式中：側(cè)向加速度，取0.4g；：簧載質(zhì)量，空載為977kg，滿載1577 kg；： 簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空載778mm，滿載hs=808mm；： 簧載質(zhì)量側(cè)傾中心高，h1(mm)h2(mm)l1(mm)h0(mm)空載2123281340276滿載19930915

17、97272 圖6 前懸架側(cè)傾中心高 圖7 后懸架側(cè)傾中心高圖8 整車側(cè)傾中心高帶入值由上式（12）計算得到；空載= 1.92106nmm，滿載=3.31106nmm簧載質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩mrii：mrii=gsr （10）式中：r：車廂的側(cè)傾角gs：簧載質(zhì)量的重力，空載為9574.6n，滿載為15454.6n；hs：簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空載為778mm，滿載為808mm。獨立懸架非簧載質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩mriii： （11）式中：側(cè)向加速度，取0.4g；：獨立懸架非簧載質(zhì)量，68.5kg；：獨立懸架非簧載質(zhì)量側(cè)傾中心高， 212mm。由上式計算得到mriii；mriii= 2.15104

18、nmm汽車作穩(wěn)態(tài)圓周運動時，其側(cè)傾力矩為 mrmri+ mrii + mriii （12）當(dāng)側(cè)向加速度為0.4g車廂側(cè)傾角為，它可以由下式（15）計算出： （13）計算得到的車廂側(cè)傾角，空載為1.09，滿載為1.68。3.6.5競品車前、后懸架輪荷轉(zhuǎn)移量計算圖9汽車左轉(zhuǎn)側(cè)傾時受力分析簡圖圖中 gu、gs分別為非簧質(zhì)量和簧載質(zhì)量的質(zhì)心位置 r為側(cè)傾中心位置 hu、hs、h分別為非簧載質(zhì)量質(zhì)心、簧載質(zhì)量質(zhì)心和側(cè)傾中心高度。 fu、fs、wu、ws分別為非簧載質(zhì)量和簧載質(zhì)量所受的離心力和重力 ms為fs、ws向側(cè)傾中心移動帶來的側(cè)傾力矩 ft為左右輪荷轉(zhuǎn)移量 汽車在橫向加速度ay的作用下，簧載質(zhì)量的

19、側(cè)傾角為，容易得到圖中各力和力矩的大小為fu=mu*ay （14）fs=ms*ay （15）（16）式中 d=hs-h，輪距為b，則 （17）式中為非簧載質(zhì)量離心力引起的輪荷轉(zhuǎn)移，為作用點移至側(cè)傾中心處的簧載質(zhì)量離心力引起的輪荷轉(zhuǎn)移，作用力由懸架中的導(dǎo)向傳力桿系傳遞，為作用在側(cè)傾中心處的側(cè)傾力矩所引起的輪荷轉(zhuǎn)移，作用力由懸架中的彈性元件和橫向穩(wěn)定桿承擔(dān)。 將第二項和第三項合并， （18）這也就是簧載質(zhì)量離心力及由于側(cè)傾后重力偏離對稱中心面所引起的輪荷轉(zhuǎn)移，若角度足夠小，近似有cos=1，sin=0，則 （19）簧載質(zhì)量質(zhì)心高度計算： （20）前后懸所需計算參數(shù)如下：空載前簧載質(zhì)量489.5kg

20、后簧載質(zhì)量487.5 kg前簧載質(zhì)量質(zhì)心高751.4mm后簧載質(zhì)量質(zhì)心高804.5mm滿載前簧載質(zhì)量638.5 kg后簧載質(zhì)量938.5 kg前簧載質(zhì)量質(zhì)心高799.1mm后簧載質(zhì)量質(zhì)心高814.7mm輪距前1386mm后1408mm計算得，0.4g側(cè)向加速度下，輪荷轉(zhuǎn)移量：空載前1040.3 n后1092 n滿載前1443.1n后2128.7 n3.7競品車整車的縱傾角剛度及抗點頭率、抗仰率計算3.7.1縱傾角剛度計算在制動強(qiáng)度z0.5時，當(dāng)車輛發(fā)生縱傾時，前后懸架受力的變化量相當(dāng)于軸荷轉(zhuǎn)移量g （21）式中：z：制動強(qiáng)度0.5；：簧載質(zhì)量，空載為977 kg，滿載為1577kg；：簧載質(zhì)心

21、高，空載為778mm，滿載為808mm；：整車軸距，值為2700mm.計算得到軸荷轉(zhuǎn)移量，空載為1390.5n，滿載為2312.5n；前后懸架變形由公式sg/c可得出：空載時，前懸架s118.9mm，后懸架s213 mm整車縱傾角為0.68/0.5g整車縱傾角剛度為5.52106nmm/deg。滿載時，前懸架s131.4mm，后懸架s214.8mm整車縱傾角為0.98/0.5g整車縱傾角剛度為6.37106nmm/deg。3.7.2抗點頭率、抗仰率計算抗點頭率= （22）抗仰率= （23）式中：前、后制動器制動力分別為f1，f2，令f=f1+f2，則f1=f1/f，f2=f2/f，f1為制動力

22、分配系數(shù)；c1，c2分別為前、后縱傾中心離地高度；r1，r2分別為前、后縱傾中心距前、后輪接地點的水平距離；h為汽車質(zhì)心高度；l為汽車軸距。r1 5430.13c1 573.08下圖為作圖法得到的前后縱傾中心高度與距前、后輪接地點距離。空載與滿載的c/r值變化不大，可認(rèn)為不變。圖10前懸架縱傾中心r2 569.3c2 274.3圖11后懸架縱傾中心空載項目單位數(shù)值c1mm573.08c2mm274.3r1mm5430.13r2mm569.3hmm695lmm2700f1n11903f2n3340空載：f1=11903/(11903+3440)=0.776，f2=3340/(11903+3440

23、)=0.224抗點頭率=31.8%抗仰率=41.9%滿載項目單位數(shù)值c1mm573.08c2mm274.3r1mm5430.13r2mm569.3hmm750lmm2700f1n11903f2n5733滿載：f1=11903/(11903+5733)=0.675，f2=5733/(11903+5733)=0.325抗點頭率=25.6%抗仰率=56.4%3.8競品車計算結(jié)果匯總表2競品車計算匯總：輸出參數(shù)代號單位競品車空載前偏頻n1ehz1.95空載后偏頻n2ehz2.35空載前后偏頻比0.83滿載前偏頻n1fhz1.71滿載后偏頻n2fhz2.05滿載前后偏頻比0.83螺旋彈簧計算剛度sn/m

24、m32.7前懸架剛度c136.8后懸架剛度(空載)c2n/mm53后懸架剛度(滿載）c3n/mm78空載前懸靜撓度ffkmm65.18滿載前懸靜撓度ffmmm85.02空載后懸架靜撓度frkmm45.07滿載后懸架靜撓度frmmm84.44前后側(cè)傾角剛度比（空載/滿載）2.51/1.710.4g加速度時整車側(cè)傾角（空載）1.090.4g加速度時整車側(cè)傾角（滿載）1.680.5g加速度時整車縱傾角（空載）0.680.5g加速度時整車縱傾角（滿載）0.98整車姿態(tài)角（空載/滿載）/抗點頭率(空載/滿載)48.3%/39.2%抗仰率(空載/滿載)41.8%/56.5%4.設(shè)計車懸架系統(tǒng)計算4.1設(shè)計

25、車前后懸架偏頻和剛度匹配計算表3 設(shè)計車整車參數(shù)與競品車對比表參數(shù)k61001競品車質(zhì)心高（mm）空載700695滿載750750前輪距（mm）13911386后輪距（mm）14081408軸距（mm）27002700空載質(zhì)量（kg）12021178滿載質(zhì)量（kg）18021778前軸荷（kg）空載572558滿載722707后軸荷（kg）空載630620滿載10801071前懸架非簧載質(zhì)量（kg）68.5（參照樣車估算）68.5后懸架非簧載質(zhì)量（kg）132.5（參照樣車估算）132.54.1.1設(shè)計車前懸架剛度計算為優(yōu)化懸架跳動時輪距變化量，設(shè)計車前懸架在競品車前懸架基礎(chǔ)上擺臂襯套下移50

26、mm，同時懸架整體單邊外移7.5mm，以增大輪距。前滑柱總成沿用競品車。螺旋彈簧引起的前懸架單側(cè)線剛度ck計算如下：其中： cs，螺旋彈簧等效到減振器中心線在yoz平面投影線的剛度；，彈簧中心線與減振器中心線在yoz平面投影線的夾角，6.03；，車輪中心和瞬心連線與水平面夾角，2.04。，下擺臂與水平面夾角，3.34；a，車輪中心至瞬心距離，3967.59mm；b，減振器上安裝點至瞬心距離，3828.34 mm；l，下擺臂長度，358.1mm。根據(jù)簡圖分析可得cs=cs/cos2 （3）設(shè)f是地面作用力在車輪中心沿瞬心和車輪中心連線的垂線方向的增量，并且設(shè)x為瞬心旋轉(zhuǎn)虛位移，根據(jù)虛功原理： a

27、xf=( bx)2cs 即 (ax)2 ck*cos2=( bx)2cs所以 ck=cs*b2/a2/cos2/cos2=30.85n/mm。lba圖3 前懸架簡化示意圖調(diào)整擺臂襯套扭轉(zhuǎn)剛度，使設(shè)計車剛度與競品車相同。即c=36.8 n/mm擺臂襯套扭轉(zhuǎn)剛度引起的單側(cè)懸架剛度:c2=c-ck =36.8-30.85=5.95 n/mm其中，為擺臂和水平線的夾角， l為擺臂球銷中心到扭轉(zhuǎn)中心線的距離。所以，k=（c2*cos2）l2=5.95* cos23.34358.1358.1=7.62105 nmm/rad4.1.2設(shè)計車后懸架剛度計算 在競品車板簧基礎(chǔ)上，增加板簧弧高及各片長度，設(shè)計車板

28、簧剛度參數(shù)如下：空載剛度：533（n/mm）半載剛度：713（n/mm）滿載剛度：733（n/mm）復(fù)合剛度：75.53（n/mm）4.1.3設(shè)計車前后懸架偏頻計算 懸架系統(tǒng)將車身與車輪彈性地連接起來，由此彈性元件與它所支承的質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)決定了車身的振動頻率，這是影響汽車行駛平順性的重要性能指標(biāo)之一。懸架偏頻計算如下： （hz）設(shè)計車懸簧載質(zhì)量如下：前懸架空載簧載質(zhì)量504.5kg；前懸架滿載簧載質(zhì)量653.5kg；后懸架空載簧載質(zhì)量496.5kg；后懸架滿載簧載質(zhì)量947.5kg；代入樣空、滿載軸荷得：前懸空載偏頻n1e =1.92hz；后懸空載偏頻n2e =2.33hz；前懸滿載偏頻

29、n1f = 1.69hz；后懸滿載偏頻n2f =1.98hz；懸架的偏頻直接關(guān)系到靜撓度，影響著整車的行駛平順性。一般希望前后懸架的偏頻應(yīng)當(dāng)接近，并且兩者之比約為0.850.95，這樣有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動。依次校核競品車空載時前后懸架的偏頻比為0.83，滿載時前后懸架的偏頻比為0.85； 4.2設(shè)計車懸架靜撓度的計算靜撓度也是表征懸架性能的參數(shù)，通過下面公式計算式中fc為靜撓度，單位mm；m為簧載質(zhì)量,單位kg； g為重力加速度，單位。通過公式（5）（6）計算得到：空載前懸靜撓度： fcfk=67.18mm 滿載前懸靜撓度： fcfm=87.01mm 空載后懸架靜撓度：45.9m

30、m 滿載后懸架靜撓度：85.63 mm。4.3設(shè)計車側(cè)傾計算4.3.1設(shè)計車前懸架的側(cè)傾角剛度計算前懸架的側(cè)傾角剛度由兩部分共同作用，即螺旋彈簧引起的側(cè)傾角剛度與橫向穩(wěn)定桿引起的側(cè)傾角剛度： （5）式中：，橫向穩(wěn)定桿引起的等效側(cè)傾角剛度，單位nmm/rad；，螺旋彈簧引起的側(cè)傾角剛度，單位nmm/rad。橫向穩(wěn)定桿的角剛度可用虛功原理計算, 參數(shù)見下，具體參數(shù)值可見橫向穩(wěn)定桿簡圖：e：材料的彈性模量，取206000n/mm2；：穩(wěn)定桿的截面慣性矩， ；d：穩(wěn)定桿的直徑，d 18mm；l156.4l299.7l2x39.9l2y39.9l365.4l3x70.5l3y126.9l464.1l4x

31、135.9l4y126.9l5125.8l5x98.6l5y215.4s5x53.7s5y34.9l6179l6x305.5l6y58.4s6x169.6s6y68.5圖12 前橫向穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)圖對第一段：m=fx t=0 u1=l10m2/2ei dx+0 w=1/2f=u 推導(dǎo)得：1/k1=l13/3ei=0.0000563364mm/n同理可推導(dǎo)：1/k2 =0.001026862 1/k3 =0.0019555031/k4 =0.002174735 1/k5 =0.0042737441/k6 =0.0053961941/k=1/k1+1/k2+1/k3+1/k4+1/k5+1/k6=0.

32、014883375 得k=67.19n/mm由于連接處橡膠件的變形等，穩(wěn)定桿的線剛度會減小約1530。 取其中間值22.5，根據(jù)上式計算得到穩(wěn)定桿的單側(cè)線剛度為=k（122.5）=52.07n/mm。前懸架為麥弗遜獨立懸架，簡化后如圖3所示。穩(wěn)定桿引起的前懸架單側(cè)線剛度可計算如下：其中：，穩(wěn)定桿引起的懸架單側(cè)線剛度；，穩(wěn)定桿等效到減振器中心線在yoz平面投影線的剛度；，減振器中心線與其在yoz平面投影線的夾角，3.36；，車輪中心和瞬心連線與水平面夾角，2.04。a，車輪中心至瞬心距離，3967.59mm；b，穩(wěn)定桿拉桿上球銷點在減振器上安裝點和瞬心連線上投影點到瞬心的距離，3776.54mm

33、；根據(jù)簡圖分析可得=/cos2 （3）設(shè)f是地面作用力在車輪中心沿瞬心和車輪中心連線的垂線方向的增量，并且設(shè)x為瞬心旋轉(zhuǎn)虛位移，根據(jù)虛功原理： axf=( bx)2 即 (ax)2 *cos2=( bx)2所以 =*b2/a2/cos2/cos2=47.34n/mm。lba前懸架側(cè)傾角剛度可以用下式計算得到： =（）（6）式中 ：螺旋彈簧及擺臂引起的懸架單側(cè)線剛度，36.8n/mm；b ：前輪距，b=1391mm；根據(jù)公式（6）計算得到前懸架的側(cè)傾角剛度為：=8.14107nmm/rad。4.3.2設(shè)計車后懸架的側(cè)傾角剛度計算后懸架機(jī)構(gòu)同競品車為鋼板彈簧結(jié)構(gòu)。如前所述用下式計算：式中： ：后鋼

34、板彈簧剛度，空載為53 n/mm，滿載為73n/mm；：后鋼板彈簧間距，為1073mm。計算得：空載時=3.05107 nmm/rad 滿載時=4.2107 nmm/rad前后懸架側(cè)傾角剛度比空載為為2.67:1，滿載為1.94:1。4.3.3設(shè)計車整車的側(cè)傾角剛度計算在側(cè)傾角不大的條件下，車身側(cè)傾單位角度所必需的側(cè)傾力矩稱為側(cè)傾角剛度。整車側(cè)傾角剛度為前、后懸架側(cè)傾角剛度之和。整車側(cè)傾角剛度設(shè)為= + ： 其中為前懸架側(cè)傾角剛度，=8.14107 nmm/rad；為后懸架側(cè)傾角剛度，空載=3.05107nmm/rad，滿載=4.2107nmm/rad。計算得：空載 = +=1.12108nm

35、m/rad 滿載= +=1.23108nmm/rad4.3.4設(shè)計車整車的側(cè)傾力矩計算當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時，車廂側(cè)傾角決定于側(cè)傾力矩mr與懸架總的角剛度。在側(cè)向加速度為0.4g的情況下。并且假定滿足以下條件：設(shè)定坐標(biāo)原點為兩前輪接地點中心，非簧載質(zhì)量的質(zhì)心位于車輛的縱向平面上，并且與車輪中心等高，其高度方向值=292mm。實驗測量得，空載狀態(tài)下，整車質(zhì)心的高度=700mm，假定簧載質(zhì)量質(zhì)心位于車輛縱向平面上，各個質(zhì)心高度對原點保持力矩的平衡， 式中：簧載質(zhì)量，空載為1001kg，滿載為1601kg；：簧載質(zhì)量質(zhì)心高，單位：mm；：非簧載質(zhì)量，空、滿載均為201kg；：非簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空、滿

36、載均為292mm；：整車質(zhì)量，空載為1202 kg，滿載為1802；：整車質(zhì)心高，空載為700mm，滿載為750mm。由公式（11）可以求得簧載質(zhì)量質(zhì)心高度hs，空載為782mm，滿載為807.5mm。整車側(cè)傾力矩主要由下列三部分組成：簧載質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩mri：式中：側(cè)向加速度，取0.4g；：簧載質(zhì)量，空載為1001kg，滿載為1601kg；： 簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空載為782mm，滿載為807.5mm。： 簧載質(zhì)量側(cè)傾中心高，h1(mm)h2(mm)l1(mm)h0(mm)空載803371340208滿載683191597216 圖14 前懸架側(cè)傾中心高 圖15 后懸架側(cè)傾中心高圖8

37、整車側(cè)傾中心高帶入值由上式（12）計算得到；空載= 2.25106nmm，滿載=3.71106nmm簧載質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩mrii：mrii=gsr 式中：r：車廂的側(cè)傾角gs：簧載質(zhì)量的重力，空載為9809.8n，滿載為15689.8n；：簧載質(zhì)量質(zhì)心高，空載為782mm，滿載為807.5mm。獨立懸架非簧載質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩mriii：式中：側(cè)向加速度，取0.4g；：獨立懸架非簧載質(zhì)量，空、滿載均為68.5kg；： 獨立懸架非簧載質(zhì)量側(cè)傾中心高，空載為80mm；滿載為68mm。由上式計算得到mriii；空載為mriii= 5.7104nmm；滿載為mriii= 6.0104nmm

38、。汽車作穩(wěn)態(tài)圓周運動時，其側(cè)傾力矩為mrmri+ mrii + mriii當(dāng)側(cè)向加速度為0.4g車廂側(cè)傾角為，它可以由下式（15）計算出： 計算得到的車廂側(cè)傾角，空載為1.24，滿載為1.85。4.3.5設(shè)計車前、后輪荷轉(zhuǎn)移量計算由競品車計算可知，輪荷轉(zhuǎn)移量簧載質(zhì)量質(zhì)心高度計算：前后懸所需計算參數(shù)如下：空載前簧載質(zhì)量（kg）504.5后簧載質(zhì)量（kg）496.5前簧載質(zhì)量質(zhì)心高(mm)755.40后簧載質(zhì)量質(zhì)心高(mm)808.89滿載前簧載質(zhì)量（kg）653.5后簧載質(zhì)量（kg）947.5前簧載質(zhì)量質(zhì)心高(mm)798.00后簧載質(zhì)量質(zhì)心高(mm)814.05輪距前(mm)1391后(mm)

39、1408計算得，0.4g側(cè)向加速度下，輪荷轉(zhuǎn)移量：空載前（n）1074后（n）1118.12 滿載前（n）1469.6后（n）2147.44.4設(shè)計車縱傾角剛度及抗點頭率、抗仰率計算4.4.1設(shè)計車縱傾角剛度計算在制動強(qiáng)度z0.5時，當(dāng)車輛發(fā)生縱傾時，前后懸架受力的變化量相當(dāng)于軸荷轉(zhuǎn)移量g式中： ：制動強(qiáng)度；：簧載質(zhì)量，空載為1001 kg，滿載為1601kg；：簧載質(zhì)心高，空載778mm，滿載為807.5mm；：整車軸距，值為2700mm.通過公式（16）計算得到的軸荷轉(zhuǎn)移量，空載為1420.6n，滿載為2346.2n；前后懸架變形由公式sg/c可得出：空載時，前懸架s119.3mm，后懸架

40、s213.4mm整車縱傾角為0.69/0.5g整車縱傾角剛度為5.56106nmm/deg。滿載時，前懸架s131.9mm，后懸架s216.4mm整車縱傾角為1.02/0.5g整車縱傾角剛度為6.21106nmm/deg。4.4.2設(shè)計車抗點頭率、抗仰率計算抗點頭率=抗仰率=其中：前、后制動器制動力分別為f1，f2，令f=f1+f2，則f1=f1/f，f2=f2/f；c1，c2分別為前、后縱傾中心離地高度；r1，r2分別為前、后縱傾中心距前、后輪接地點的水平距離；h為汽車質(zhì)心高度；l為汽車軸距。下圖為作圖法得到的前后縱傾中心高度與距前、后輪接地點距離?？蛰d與滿載的c/r值變化不大，可認(rèn)為不變。

41、圖13前懸架縱傾中心圖14后懸架縱傾中心空載項目單位數(shù)值c1mm605c2mm275r1mm3749r2mm569hmm700lmm2700f1n11903f2n3340f1=11903/(11903+3440)=0.776，f2=3340/(11903+3440)=0.224抗點頭率=48.3%抗仰率=41.8%滿載項目單位數(shù)值c1mm605c2mm275r1mm3749r2mm569hmm750lmm2700f1n11903f2n5733f1=11903/(11903+5733)=0.675，f2=5733/(11903+5733)=0.325抗點頭率=39.2%抗仰率=56.5%4.5

42、整車姿態(tài)角計算忽略橋后輪壓縮的高度差，則前后輪心的連線即為與地面線的平行線，根據(jù)幾何關(guān)系可知，整車姿態(tài)角即為地面線與車身坐標(biāo)x軸線的夾角，也即為前后輪心連線與車身坐標(biāo)x軸線的夾角。設(shè)軸距為l,前輪心z坐標(biāo)為z1, 后輪心z坐標(biāo)為z2，姿態(tài)角為（設(shè)前輪點頭為正），則有l(wèi)/180= z1- z2z坐標(biāo)空載滿載前輪-11.987.86后輪-48. 49-8.77計算得空載為0.77，滿載為0.354.6設(shè)計車減振器參數(shù)的確定汽車的懸架中必須安裝減振裝置，以便衰減車身的振動保證整車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。下面僅考慮由減振器引起的振動衰減，暫不考慮其他方面的影響，以方便對減振器參數(shù)的計算。汽車車身和車

43、輪振動時，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動阻尼，將振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到空氣中去，達(dá)到迅速衰減振動的目的。汽車的懸架有了阻尼以后，簧載質(zhì)量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼比的大小來評定振動衰減的快慢程度。 （24）式中，為懸架阻力系數(shù)，單位 ：n/（m/s）；c為懸架系統(tǒng)剛度，單位 ：n/mm；ms為簧載質(zhì)量，單位 ：kg.相對阻尼比的物理意義是指出減振器的阻尼作用在與不同剛度和不同質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配時，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。減振器中的阻力f和速度v之間的關(guān)系可以用下式表示： （25）式中：為減振器阻力系數(shù)； i是常數(shù)。減振器實驗參數(shù)如下，前減振器實驗參數(shù)見表

44、4，后減振器實驗參數(shù)見表5：表4前減振器實驗參數(shù)活塞速度（m/s）0.010.10.30.61.0復(fù)原行程阻尼力（n）2204708404012001520壓縮行程阻尼力（n）16022035035490630表5 后減振器實驗參數(shù)活塞速度（m/s）0.010.10.30.61.0復(fù)原行程阻尼力（n）2254809209216402000壓縮行程阻尼力（n）17024054054615850活塞速度為0.3m/s時有如下結(jié)果，見表6表6 減振器參數(shù)表阻力值f（n）阻力系數(shù)（n/（m/s）壓縮拉伸阻尼比前減振器壓縮行程3501166.70.42復(fù)原行程8402800平均5951983后減振器壓縮

45、行程54018000.59復(fù)原行程920 3070平均7302433當(dāng)減振器安裝在懸架中與垂直線成一夾角時，此時的相對阻尼比可以用下式表達(dá)： （26）式中： 表示懸架系統(tǒng)的偏頻，單位 ：hz；表示懸架系統(tǒng)的簧載質(zhì)量，單位 ：kg； 為常數(shù)，為減振器的杠桿比； 為減振器的空間安裝角，前減振器為6.74，后減振器為12.56； 為懸架阻尼系數(shù)，單位 ：n/（m/s）.下面以空載狀態(tài)分別對前后懸架的相對阻尼比進(jìn)行計算前懸架的減振器安裝如圖8所示：圖15前懸架的減振器安裝圖在上圖中，車輪處的阻尼力始終隨減振器運動，因此此處不存在杠桿比，只是減振器有一個6.74的空間安裝角。計算得到前懸架的相對阻尼比空載為0.325，滿載為0.286，前懸架單邊阻力系數(shù)由公式（17）計算得到，空載為2008.9n/（m/s），滿載為2011.8n/（m/s）。后減振器的安裝在板簧旁，安裝如圖9所示，它隨板簧一起運動, 其與垂直線的空間夾角是 12.56。計算得到后懸架的相對阻尼比空載為0.335，滿載為0.207，后懸架單邊阻力系數(shù)由公式（17）計算得到，空載為2528.7 n/（m/s），滿載為2