汽車底盤懸架結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

汽車底盤懸架結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)摘要：現(xiàn)階段，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，在世界汽車工業(yè)中，都在努力改進(jìn)汽車的操控穩(wěn)定性和平順性。汽車的前后懸架結(jié)構(gòu)及形式對(duì)其影響力最大。在過去一段時(shí)間，懸架設(shè)計(jì)和性能評(píng)估主要基于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)和主觀感受，但基于這種設(shè)計(jì)思維和設(shè)計(jì)模式，需要設(shè)計(jì)人員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是往往準(zhǔn)確性和效率并不高，很難滿足市場(chǎng)對(duì)車輛舒適性和安全性和操縱穩(wěn)定性的日益增長(zhǎng)設(shè)計(jì)要求。1汽車底盤的重要性如果車輛長(zhǎng)期處于潮濕，空氣水蒸氣含鹽量較高的環(huán)境中，比如沿海城市，底盤鈑金件及鑄鐵，鍛鋼等零部件極易滋生紅銹，白銹；例如：底盤零部件防腐要求NSSN480h，主要表面無基體腐蝕，無起泡；缺陷部位如棱邊、焊縫、尖端等起泡、腐蝕面積要求小于總?cè)毕菝娣e的10%；試驗(yàn)后附著力要求0或1級(jí)，劃線腐蝕單邊寬度W2mm。腐蝕性化學(xué)品粘附在底盤零部件上，會(huì)對(duì)零部件表面漆膜進(jìn)行腐蝕，導(dǎo)致防銹層脫落，直接影響汽車疲勞耐久壽命及零部件本身的強(qiáng)度及剛度，并間接威脅汽車其他部件的運(yùn)行。如果路面不佳，可能會(huì)刮傷底盤，導(dǎo)致汽車的整體性能下降，影響使整車使用壽命縮短，甚至威脅到行駛安全。2汽車懸架零件1.懸架系統(tǒng)的主要功能為：緩和沖擊，衰減震動(dòng)，傳遞由車輪傳遞過來的所有力和力矩、導(dǎo)向作用，使車輪輪心按照設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；構(gòu)成懸架系統(tǒng)的主要零部件主要有彈性元件、導(dǎo)向元件、阻尼元件及橫向穩(wěn)定桿、緩沖塊、限位塊等，如圖1所示圖1轎車前后懸架結(jié)構(gòu)位塊等，如圖1所示圖1轎車前后懸架結(jié)構(gòu)1.汽車底盤懸架設(shè)計(jì)基本要求：1） 良好的操縱穩(wěn)定性。良好的懸架系統(tǒng)會(huì)使汽車具有一定的不足轉(zhuǎn)向特性；轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角較?。▊?cè)向加速度為0.4g時(shí)，轎車的側(cè)傾角一般要求為3°~5°）；汽車會(huì)產(chǎn)生側(cè)傾，此時(shí)側(cè)傾力矩主要由三部分組成，分別是：懸掛質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩，懸掛質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩，在獨(dú)立懸架中，非懸掛質(zhì)量引起的側(cè)傾力矩；懸架零部件中彈簧、穩(wěn)定桿、襯套等提供反向力及側(cè)傾力矩，使車輛在急速轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)不會(huì)側(cè)翻；在車輪跳動(dòng)時(shí)，懸架導(dǎo)向元件使車輪四輪參數(shù)在合理的區(qū)間變化，減小輪胎的磨損，使得輪胎內(nèi)外胎肩磨損均勻，使車廂保持直線行駛。2） 良好的行駛平順性。車輛行駛過程中，由路面與車輪撞擊產(chǎn)生的載荷及沖擊通過懸架彈性元件、阻尼元件傳遞到車內(nèi)駕駛員，振動(dòng)對(duì)人的影響，關(guān)鍵取決于頻率，強(qiáng)度、作用方向和持續(xù)時(shí)間，而且即使是同一振動(dòng)，汽車懸架系統(tǒng)的固有頻率的選擇，特別是前懸架質(zhì)量的偏頻和后懸架質(zhì)量的偏頻的選擇，對(duì)轎車的平順性及舒適性起著至關(guān)重要的作用。人類大腦能承受振動(dòng)的頻率范圍最佳值是與人們步行時(shí)身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率接近。當(dāng)人們散步時(shí)，以步行速度按1.2?2.4km/h、步距按0.33m計(jì)算，大腦上下起伏的頻率約在60?120次/分的范圍內(nèi)。因此，汽車懸架質(zhì)量的固有頻率應(yīng)控制在此范圍內(nèi)為最佳。對(duì)于現(xiàn)代轎車而言，推薦為65?80次/分（1?1.3Hz）。如果轎車懸架質(zhì)量頻率低于1Hz，有些乘客將會(huì)產(chǎn)生頭暈嘔吐癥狀，反之，如果偏頻選擇大于1.6Hz以上，乘客就會(huì)感覺乘車顛簸、振動(dòng)劇烈不堪忍受。因個(gè)人心理和身體素質(zhì)的差異，對(duì)振動(dòng)的敏感度也有很大不同。故良好的懸架就該具有合適的剛度，保證汽車具有合適的偏頻；具有合適的減振性能(有合適的阻尼特性)，與懸架的彈性特性匹配，減小車身和車輪在共振區(qū)的振幅，快速衰減振動(dòng)；懸下質(zhì)量小。3汽車底盤懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)底盤懸架與設(shè)置。在進(jìn)行汽車底盤懸架預(yù)設(shè)計(jì)期間，通常需要重視以下內(nèi)容:結(jié)合底盤懸架設(shè)計(jì)實(shí)際需求與狀況，對(duì)汽車整體形態(tài)進(jìn)行明確。在其確定后，很難進(jìn)行修改與調(diào)整。在車型存在差距時(shí)，車輪的跳動(dòng)行程也存在較大的差距。在對(duì)汽車底盤懸架進(jìn)行預(yù)布置期間，應(yīng)根據(jù)上跳與下跳10cm為基礎(chǔ)，對(duì)車輪行程進(jìn)行明確。在之后的調(diào)整工作中，由于后軸荷載出現(xiàn)較為明顯的改變，因此應(yīng)對(duì)后懸架實(shí)施科學(xué)取值，使其大于前懸架，同時(shí)還需要對(duì)輪胎加裝防滑鏈現(xiàn)象進(jìn)行考慮。從四驅(qū)保護(hù)角度進(jìn)行分析，懸架通常受到驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)影響。若轎車以扭轉(zhuǎn)梁結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)對(duì)后懸架進(jìn)行設(shè)置，會(huì)提高工作難度。利用水平方式對(duì)縱向?qū)驐U進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)車輪上跳與回彈軸距的改變進(jìn)行較好的科學(xué)控制。(2)三點(diǎn)式懸架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)三點(diǎn)式懸架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)存在一定的復(fù)雜性，需要以整車要求開展設(shè)計(jì)工作，避免其他零件和三點(diǎn)式懸架結(jié)構(gòu)干涉，符合最小距離要求。一般情況下，鈑金焊接結(jié)構(gòu)會(huì)與沖壓鈑金結(jié)構(gòu)結(jié)合應(yīng)用，支架與傳感器線束孔相連，“口”字形是其結(jié)構(gòu)型腔的主要形式，懸架型腔的封閉結(jié)構(gòu)對(duì)于承受荷載能夠起到更加有效的作用?！肮ぁ弊中问清懠捎脵C(jī)加工結(jié)構(gòu)的主要形式，其抗扭、抗彎的特點(diǎn)能夠有效提升汽車性能。減壓板和加強(qiáng)筋通常布置在鑄造加工結(jié)構(gòu)中。鑄鍛鋁加工結(jié)構(gòu)具有較高的生產(chǎn)效率，保證了懸架結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度，提高了懸架的可靠性。(3)懸架連接點(diǎn)彈性元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)汽車在崎嶇不平的道路上行駛時(shí)，輪胎與路面的接觸狀態(tài)以及懸架的結(jié)構(gòu)形式通常會(huì)影響駕駛舒適性。此時(shí)，有必要合理地設(shè)計(jì)懸架連接點(diǎn)的彈性元件剛度及結(jié)構(gòu)形式，以有效的緩和行駛中路面產(chǎn)生的沖擊。彈性元件的設(shè)計(jì)避免了過去設(shè)計(jì)中的剛性連接，在受到外界沖擊之后彈性元件會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，通過阻尼元件的添加，能夠有效降低振動(dòng)的幅度，保證行車的舒適性。球銷連接和彈性元件連接，是連接點(diǎn)的主要連接方式，轉(zhuǎn)動(dòng)與擺動(dòng)自由度、減振阻尼由彈性元件提供，彈性元件可以選擇橡膠襯套、十字鉸鏈和液壓襯套。(4)后懸架設(shè)計(jì)。后懸架設(shè)計(jì)與前懸架設(shè)計(jì)邏輯思維大同小異。在后懸架設(shè)置期間，需要對(duì)汽車前后軸荷大小、車輪規(guī)格、上跳下跳距離等參數(shù)進(jìn)行明確。掌握后懸架和零件技術(shù)的特點(diǎn)，為實(shí)施實(shí)際設(shè)計(jì)工作創(chuàng)造良好條件。4懸架支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是對(duì)整車及其零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。通過結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化，可以在保證安全性能的前提下實(shí)現(xiàn)汽車結(jié)構(gòu)件的集成，簡(jiǎn)化和輕量化。汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要的主要方法是：形狀優(yōu)化、尺寸優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化。形狀優(yōu)化則是根據(jù)零件的主要受力位置，對(duì)零件的形狀進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，使零件的受力更加均勻；尺寸優(yōu)化主要針對(duì)汽車結(jié)構(gòu)和零部件的型面和板厚進(jìn)行優(yōu)化；拓?fù)鋬?yōu)化被廣泛應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)中。在給定的汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，采用優(yōu)化算法在約束條件下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)化布置，提高材料利用率，并在合理的安全系數(shù)范圍內(nèi)保證結(jié)構(gòu)性能。5結(jié)語綜上所述，汽車底盤懸架的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)階段是非常專業(yè)和復(fù)雜的?？傮w設(shè)計(jì)工作需要分析和考慮各種專業(yè)因素。在懸架系統(tǒng)中，彈簧剛度起著重要作用，它直接影響車輛的舒適性。結(jié)合汽車底盤懸架設(shè)計(jì)要點(diǎn)，通過空氣懸架彈簧的彈性參數(shù)，