雙橫臂獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

雙橫臂獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)摘要雙橫臂式獨(dú)立懸架，是一種車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的獨(dú)立懸架，這種獨(dú)立懸架被廣泛應(yīng)用在轎車前輪上。雙橫臂式獨(dú)立懸架按上、下橫臂與否等長(zhǎng)，又分為等長(zhǎng)雙橫臂式和不等長(zhǎng)雙橫臂式兩種懸架。等長(zhǎng)雙橫臂式懸架在車輪上下跳動(dòng)時(shí)，能保持主銷傾角不變，但輪距變化大(與單橫臂式相類似)，導(dǎo)致輪胎磨損嚴(yán)重，現(xiàn)已很少用。對(duì)于不等長(zhǎng)雙橫臂式懸架，只要合適選擇、優(yōu)化上下橫臂的長(zhǎng)度，并通過合理的布置，就可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的限定范圍內(nèi)，這種構(gòu)造有助于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定性，保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。目前不等長(zhǎng)雙橫臂式懸架已廣泛應(yīng)用在轎車的前后懸架上，部分運(yùn)動(dòng)型轎車及賽車的后輪也采用這一懸架構(gòu)造。本次課題設(shè)計(jì)根據(jù)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本規(guī)定和給定的參數(shù)，完畢了雙橫臂獨(dú)立懸架的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:汽車；雙橫臂獨(dú)立懸架；螺旋彈簧；減振器

Thedesignofdouble-wishboneindependentsuspensionAbstractDoublewishbone-typeindependentsuspension,ofwhichthewheelsswinginahorizontalplaneinthecar,anindependentsuspensionthathasbeenwidelyusedincarsonthefront. Doublewishbone-typeindependentsuspensioninaccordancewiththeupperandlowerarmlength,etc.arealsodividedintoequallengthdoublewishboneandalongrangetwo-typedoublewishbonesuspension.Suchaslongdoublewishbonesuspensioninthewheelupanddownbeat,thekingpininclinationtomaintainthesame,butchangesinTreadlarge(withasinglearmissimilar),resultinginseveretirewear,isnowseldomused.Thelengthdoublewishbonesuspension,aslongastheappropriatechoice,tooptimizethelengthofupperandlowerarm,andareasonablelayout,youcanmakeTreadandthefrontwheelalignmentparametersarewithinacceptablelimitsthescopeofthisstructurehelpstoreducetirewearandimprovevehicleridecomfortanddirectionalstability,andensurethecarhasagooddrivingstability.Thecurrentlengthdoublewishbonesuspensionhasbeenwidelyusedinthefrontandrearsuspensioncars,somesportsandracingcarsoftherearwheelisalsousedinthissuspensionstructure.

Thesubjectofthedesignofsuspensionsystemdesigncompleteadoublewishbone-independentsuspensiondesigninaccordancewiththebasicrequirementsandthegivenparameters.Keywords:Vehicle;Double-wishbonesuspension;Coilspring;Shockabsorbers目錄摘要 IAbstract II緒論 1第一章懸架概述 21.1懸架設(shè)計(jì)的規(guī)定 31.2懸架對(duì)汽車性能的影響 41.2.1懸架對(duì)汽車行駛平順性的影響 41.2.2懸架對(duì)汽車行駛穩(wěn)定性的影響 5第二章獨(dú)立懸架及彈性元件的構(gòu)造形式與分析 72.1獨(dú)立懸架的構(gòu)造型式與分析 72.2彈性元件的特定分析比較 8第三章螺旋彈簧懸架設(shè)計(jì) 103.1懸架基本參數(shù)的選定 103.1.1懸架靜撓度 103.1.2上下橫臂長(zhǎng)度確實(shí)定 113.1.3簧載質(zhì)量確實(shí)定 113.1.4其他參數(shù)確實(shí)定 113.2螺旋彈簧的選擇 123.3減振器的選擇 143.3.1減振器類型的選擇 143.3.2減振器重要參數(shù)的選擇 153.4接頭 17謝辭 18參照文獻(xiàn) 19附錄A外文翻譯-原文部分 20附錄B外文翻譯-譯文部分 32附錄C實(shí)體圖 41緒論伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)和物質(zhì)文化生活水平的提高，人們對(duì)汽車行駛的平順性、操縱穩(wěn)定性及安全性提出了愈來愈高的規(guī)定。汽車的懸架系統(tǒng)對(duì)以上三種性能有著最直接、最重要的影響。分析懸架對(duì)汽車性能的影響并合理確定懸架系統(tǒng)的性能及構(gòu)造參數(shù)，從而獲得最優(yōu)的行駛性能是汽車生產(chǎn)廠普遍關(guān)懷的重要課題。汽車工業(yè)發(fā)展到目前已經(jīng)有百年歷史，人們運(yùn)用多種先進(jìn)的手段對(duì)其進(jìn)行了理論分析和實(shí)踐驗(yàn)證。本文在進(jìn)行懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)整車平順性和操縱穩(wěn)定性的規(guī)定，確定前懸架的性能參數(shù)(剛度和阻尼)，然后進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)。懸架對(duì)汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性都具有重要的影響。未來滿足汽車具有良好的行駛平順性，規(guī)定由簧上質(zhì)量和彈性元件構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)在合適的頻段，并盡量低。前后懸架頻率匹配應(yīng)合理；對(duì)轎車，規(guī)定前懸架的固有頻率低于后懸架的固有頻率，還要盡量防止懸架碰到車身(或車架)。在簧上質(zhì)量變化的狀況下，車身高度變化要小，因此，應(yīng)采用非線性彈性特性懸架。汽車在不平的路面上行駛，由于懸架的彈性作用，使汽車發(fā)生垂直振動(dòng)。為了迅速衰減這一振動(dòng)和克制車身、車輪的共振，減小車輪的振幅，懸架應(yīng)裝有減振器，并使之具有合理的阻尼。運(yùn)用減振器的阻尼的作用，使汽車的振動(dòng)振幅持續(xù)減小，直至振動(dòng)停止。懸架根據(jù)其導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不一樣可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架，獨(dú)立懸架的車橋都做成斷開的，兩側(cè)的車輪分別獨(dú)立地與車架或車身彈性連接。其中獨(dú)立懸架又分為多種類型，重要包括：?jiǎn)螜M臂式獨(dú)立懸架、雙橫臂式獨(dú)立懸架、單縱臂式獨(dú)立懸架、雙縱臂式獨(dú)立懸架、燭式懸架、麥弗遜式懸架、單斜臂式獨(dú)立懸架以及近些年來剛推出的多連桿式獨(dú)立懸架；高檔車上有的還應(yīng)用了積極懸架。雙橫臂獨(dú)立懸架是獨(dú)立懸架中一種比較經(jīng)典的構(gòu)造形式。在本田奧德賽、雅閣前懸、飛躍前懸、馬自達(dá)六前懸和瑞風(fēng)商務(wù)車前懸上均使用了這種懸架。按照上、下橫臂的長(zhǎng)短可分為等長(zhǎng)和不等長(zhǎng)兩種。等長(zhǎng)雙橫臂懸架在其車輪上下跳動(dòng)時(shí)，雖然可以保持主銷的傾角和車輪外傾角不變，不過輪距變化大，導(dǎo)致輪胎的磨損嚴(yán)重，目前已經(jīng)很少采用；不等長(zhǎng)雙橫臂獨(dú)立懸架只要合理的選擇構(gòu)造參數(shù)和合適地布置，就可以將輪距和前輪的定位參數(shù)變化限制在一定的范圍之內(nèi)，保證良好的行駛穩(wěn)定性，故這種形式的獨(dú)立懸架在現(xiàn)代高級(jí)轎車中得到了廣泛的應(yīng)用。

第一章懸架概述懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)(車架或承載式車身)之間具有彈性連接并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動(dòng)以及調(diào)整汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。懸架最重要的功能是傳遞作用在車輪和車架(或車身)之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車的行駛平順性。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性連接，依托彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依托其變形來吸取能量，到達(dá)緩沖的目的。采用彈性連接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量(即簧載質(zhì)量)、非懸掛質(zhì)量(非簧載質(zhì)量)和彈簧(彈性元件)構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)，承載來自不平路面、空氣動(dòng)力及傳動(dòng)系、發(fā)動(dòng)機(jī)的鼓勵(lì)。為了迅速衰減不必要的振動(dòng)，懸架中還必須包括阻尼元件，即減振器。此外，懸架中保證車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對(duì)于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)絕地你了車輪跳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和車輪定位岑書的變化，一起汽車前后側(cè)傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。在有些懸架中尚有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)，汽車懸架可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩大類，非獨(dú)立懸架的鮮明特點(diǎn)是左右車輪之間由一根剛性梁或非斷開式車橋連接。當(dāng)左邊車輪駛過凸起時(shí)，會(huì)直接影響另一側(cè)車輪。獨(dú)立懸架中沒有這樣的剛性梁，左右車輪各自“獨(dú)立”地與車身或車架相連構(gòu)成斷開式車橋，按構(gòu)造特點(diǎn)又可分細(xì)分為橫臂式、縱臂式、斜臂式等等(見圖1-1)圖1-1多種懸架型式對(duì)比按照彈性元件的種類，汽車懸架又可分為鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、空氣懸架以及油氣懸架。按照作用原理分為被動(dòng)懸架、積極懸架介于兩者之間的半積極懸架。本次設(shè)計(jì)的懸架為雙橫臂螺旋彈簧獨(dú)立懸架。1.1懸架設(shè)計(jì)的規(guī)定如前所述，汽車懸架和懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量構(gòu)成一種振動(dòng)系統(tǒng)，該振動(dòng)系統(tǒng)的特性很大程度上決定了汽車的行駛平順性，并深入影響了汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟(jì)性，該振動(dòng)系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多部件的動(dòng)載，并進(jìn)而影響到這些部件的使用壽命。此外，懸架對(duì)整車操縱性穩(wěn)定性、抗縱傾能力也有決定性的作用。因而在設(shè)計(jì)懸架必須考慮如下幾種方面的規(guī)定。1、通過合理設(shè)計(jì)懸架的彈性特性及阻尼特性保證汽車具有良好的行駛平順性，即具有較低的振動(dòng)頻率，較小的振動(dòng)加速度值和合適的減振性能，并能防止在懸架的壓縮或伸張行程極限點(diǎn)發(fā)生硬沖擊，同步還要保證輪胎具有足夠的接地能力。2、合理設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以保證車輪與車架或車身之間所有力和力矩的可靠傳遞，保證車輪跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化不會(huì)過大，并且能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性的規(guī)定。3、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)干涉，否則也許引起轉(zhuǎn)向擺振。4、側(cè)傾中心及縱傾中心恰當(dāng)，汽車具有抗側(cè)傾能力，汽車制動(dòng)和加速時(shí)。能保證車身的穩(wěn)定，防止汽車在制動(dòng)和加速時(shí)的車身縱傾(“點(diǎn)頭”和“后仰”)。5、非懸掛質(zhì)量盡量小。6、便于布置；零部件具有足夠的壽命；制導(dǎo)致本低；便于維修、保養(yǎng)。1.2懸架對(duì)汽車性能的影響1.2.1懸架對(duì)汽車行駛平順性的影響懸架設(shè)計(jì)的重要目的之一是保證汽車具有良好的行駛平順性，良好的汽車行駛平順性不僅能保證乘員的舒適與所運(yùn)貨品的完整無損，并且還可以提高汽車的運(yùn)送生產(chǎn)率，減少燃料消耗，延長(zhǎng)零件使用壽命和提高零件的工作可靠性等。汽車行駛平順性的評(píng)價(jià)措施，一般是根據(jù)人體對(duì)振動(dòng)的生理反應(yīng)及對(duì)保持貨品完整性的影響來制定的，并用表征振動(dòng)的物理量，如頻率、振幅、加速度、加速度變化等作為行駛平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。目前常用汽車車身振動(dòng)的固有頻率(低頻)和振動(dòng)加速度來評(píng)價(jià)汽車的行駛平順性。試驗(yàn)得知，為了汽車具有良好的行駛平順性，車身振動(dòng)的固有頻率應(yīng)為人體所習(xí)慣的步行時(shí)身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率，約為60～851/min(1Hz～1.6Hz)，振動(dòng)加速度的極限容許值為3～4m/s2。因此，在設(shè)計(jì)汽車或進(jìn)行試驗(yàn)分析時(shí)，除車身振動(dòng)固有頻率外，還應(yīng)以車身振動(dòng)加速度作為行駛平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。1、懸架彈性特性對(duì)汽車行駛平順性的影響汽車是一種多質(zhì)量的復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將汽車車身當(dāng)作一種在彈性懸架上作單自由度振動(dòng)的質(zhì)量，其固有頻率n可由下式確定： n=Hz (1-1)式中g(shù)——重力加速度，g=9810mm/s；c——懸架剛度，N/mm；G——簧載重量，N。由于G/C=f(f——重量G作用下的懸架的靜撓度，mm)，則n=Hz (1-2)從式(1-1)和(1-22)看出，車身振動(dòng)的固有頻率n，由簧載重量G、懸架剛度c或懸架靜撓度f決定。而這種力和變形(G=c·f)的關(guān)系曲線稱為懸架的彈性特性。由此可以看出，為了得到良好的平順性，應(yīng)當(dāng)采用較軟的懸架以減少偏頻，但軟的懸架在一定載荷下其變形也大，對(duì)一般轎車而言，懸架的工作行程即靜撓度fc與動(dòng)撓度fd之和應(yīng)當(dāng)不不不小于160mm，這里商務(wù)車懸架可合適減小某些，取150mm左右都可以。為了同步滿足在設(shè)計(jì)載荷位置附近的低剛度和有限的工作行程的規(guī)定，懸架必須設(shè)計(jì)成有非線性的彈性特性。一般是靠增長(zhǎng)上下行程限位塊或輔助彈簧以及增長(zhǎng)行程端點(diǎn)的剛度，非線性的懸架彈性特性可以采用合適的懸架構(gòu)造(導(dǎo)向機(jī)構(gòu))或彈性元件(如加輔助彈簧、調(diào)整彈簧、空氣彈簧等)來實(shí)現(xiàn)。 2、懸架系統(tǒng)中的阻尼對(duì)汽車行駛平順性的影響當(dāng)汽車懸架僅有彈性元件而無摩擦或減振裝置時(shí)，汽車懸掛質(zhì)量的振動(dòng)將會(huì)延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，因此，懸架中一定要有減振的阻尼力，對(duì)于選定的懸架剛度，只有恰當(dāng)?shù)淖枘崃Σ拍馨l(fā)揮懸架的緩沖減振作用?，F(xiàn)代汽車懸架都裝有專門的減振裝置，即減振器，其減振的阻尼力F可用下公式體現(xiàn)；F=kv (1-3)式中：k———減振器阻尼系數(shù)；v———減振器活塞相對(duì)缸筒的運(yùn)動(dòng)速度。在懸架系統(tǒng)中，引起振動(dòng)衰減的阻尼來源諸多。例如，在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦副中，輪胎變形時(shí)橡膠分子間的摩擦，或在系統(tǒng)中裝置減振器等。對(duì)于多種懸架構(gòu)造，以鋼板彈簧懸架系統(tǒng)中的干摩擦最大，鋼板彈簧葉片數(shù)目越多，摩擦越大。因此，有的汽車采用鋼板彈簧懸架時(shí)，可以不裝減振器。而采用其他內(nèi)摩擦很小的彈性元件(如螺旋彈簧、扭桿彈簧等)的懸架，則需用減振器使自由振動(dòng)衰減，以提高汽車行駛平順性。3、非簧載質(zhì)量對(duì)汽車行駛平順性的影響根據(jù)與否由懸架彈簧支撐，汽車的總質(zhì)量可以分為懸掛質(zhì)量和非懸掛質(zhì)量?jī)刹糠?，在非?dú)立懸架中還包括連接左右車輪的從動(dòng)橋的整個(gè)剛性梁，或非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量，包括主減速器、差速器以及半軸的質(zhì)量，尚有傳動(dòng)軸的部分質(zhì)量。為了獲得良好的平順性和操縱性，非懸掛質(zhì)量應(yīng)當(dāng)盡量小，可以減少高頻共振區(qū)車身振動(dòng)加速度和減少車輪離開地面的幾率。因此，在汽車設(shè)計(jì)中，為提高汽車行駛平順性，采用非簧載質(zhì)量較小的獨(dú)立懸架更為有利。1.2.2懸架對(duì)汽車行駛穩(wěn)定性的影響與平順性相比，操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)要復(fù)雜得多，包括穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)轉(zhuǎn)向特性及保持直線行駛的能力。懸架參數(shù)通過影響轉(zhuǎn)向時(shí)的車輪載荷轉(zhuǎn)移，車輪跳動(dòng)或車身側(cè)傾時(shí)車輪定位角的變化以及懸架與轉(zhuǎn)向桿的運(yùn)動(dòng)干涉和整體橋的軸轉(zhuǎn)向等影響汽車的操縱性。1、懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)車輪側(cè)偏角(偏離角)影響從《汽車?yán)碚摗返弥?，汽車?yīng)具有局限性轉(zhuǎn)向性，即前輪側(cè)偏角不小于后輪側(cè)偏角(一般但愿在向心加速度為0.4g時(shí)，前輪側(cè)偏角減去后輪側(cè)偏角=1～3°)，以便得到良好的行駛穩(wěn)定性。側(cè)偏角的大小，不僅與側(cè)向力的大小、輪胎的機(jī)械特性及法向載荷等有關(guān)，并且還與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的型式有關(guān)。汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，在側(cè)向慣性力的作用下，因懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)型式的不一樣，將對(duì)車輪傾斜角和軸轉(zhuǎn)向有著不一樣的影響,雙橫臂式、縱置臂式和滑柱擺臂式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的懸架，它們?cè)趥?cè)向慣性力Y作用下使車輪與車身向著側(cè)向力方向傾斜，故側(cè)偏角增大。而單橫臂式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的懸架則使車輪的傾斜方向與側(cè)向慣性力方向相反，故側(cè)偏角減小。非獨(dú)立懸架在側(cè)向慣性力作用下，其車輪平面可認(rèn)為未發(fā)生傾斜(不考慮輪胎的法向變形所引起的影響)，車輪側(cè)偏角數(shù)值不變,為了獲得良好的行駛穩(wěn)定性，在整車設(shè)計(jì)時(shí)，前后懸架應(yīng)考慮不一樣型式的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以便得到合適的側(cè)偏角關(guān)系，使整車具有所需的局限性轉(zhuǎn)向性。例如，在前懸架中采用雙橫臂式、縱置臂式或滑柱擺臂式等獨(dú)立懸架，而后懸架中采用非獨(dú)立懸架或單橫臂式獨(dú)立懸架，就是一種能滿足上述規(guī)定，比較滿意的比配方案。因而它廣泛地應(yīng)用在轎車設(shè)計(jì)中。2、汽車的側(cè)傾包括汽車車廂的側(cè)傾中心的高度、懸架的側(cè)傾角剛度(懸架的線剛度和懸架的側(cè)傾角剛度)、車廂的側(cè)傾角剛度。3、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)前輪定位的影響前輪定位參數(shù)隨車輪上下跳動(dòng)的變化特性，一般是從滿載靜平衡位置到車輪跳動(dòng)40mm范圍內(nèi)的特性，首先應(yīng)當(dāng)考慮到車輪外傾角和主銷后傾角的變化特性，車輪跳動(dòng)時(shí)，外傾角的變化包括由車身側(cè)傾產(chǎn)生的車輪外傾變化和車輪相對(duì)車身的跳動(dòng)而引起的外傾變化兩部分，在雙橫臂懸架中，前者使車輪像車身側(cè)傾的方向傾斜，外傾角增大，增長(zhǎng)局限性轉(zhuǎn)向；后者引起的外傾角變化狀況，取決于懸架上下橫臂運(yùn)動(dòng)的幾何關(guān)系。在雙橫臂懸架中，往往是外傾角隨彈簧壓縮行程的增大而減小，這種變化與車身側(cè)傾引起的外傾角變化相反，產(chǎn)生過多轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，因此盡量減少車輪跳動(dòng)引起的外傾角變化。一般這里上下橫臂的比值為(0.6～0.77)。一般在車輪跳動(dòng)全行程范圍內(nèi)，其車輪外傾角的變化不不小于1～3度。車輪的側(cè)向位移不適宜不小于4～8mm，對(duì)于越野汽車不適宜不小于8～10mm。此外，懸架對(duì)汽車的通過性、燃料經(jīng)濟(jì)性等均有很大影響。性能良好的懸架，還可以保證汽車在較壞的路面上也能以經(jīng)濟(jì)車速的速度行駛，從而在某種程度上提高了汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性。

第二章獨(dú)立懸架及彈性元件的構(gòu)造形式與分析2.1獨(dú)立懸架的構(gòu)造型式與分析 根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不一樣的構(gòu)造特點(diǎn)，獨(dú)立懸架可分為：雙橫臂，單橫臂，縱臂式，單斜臂，多桿式及滑柱(桿)連桿(擺臂)式等等。按目前采用較多的有如下三種形式：(1)雙橫臂式，(2)滑柱連桿式，(3)斜置單臂式。按彈性元件采用不一樣分為：螺旋彈簧式，鋼板彈簧式，扭桿彈簧式，氣體彈簧式。采用更多的是螺旋彈簧。1、雙橫臂獨(dú)立懸架如圖2-1所示為雙橫臂式獨(dú)立懸架。上下兩擺臂不等長(zhǎng)，選擇長(zhǎng)度比例合適，可使車輪和主銷的角度及輪距變化不大。這種獨(dú)立懸架被廣泛應(yīng)用在轎車前輪上。雙橫臂的臂有做成A字形或V字形，如圖2-2所示。V形臂的上下2個(gè)V形擺臂以一定的距離，分別安裝在車輪上，另一端安裝在車架上。圖2-1雙橫臂式獨(dú)立懸架不等臂雙橫臂上臂比下臂短。當(dāng)汽車車輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上臂比下臂運(yùn)動(dòng)弧度小。這將使輪胎上部輕微地內(nèi)外移動(dòng)，而底部影響很小。這種構(gòu)造有助于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定性。圖2-2不等臂式懸架2、縱臂式獨(dú)立懸架其擺臂在汽車縱向平面內(nèi)擺動(dòng)。當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，車輪傾角和輪距保持不變，軸距有明顯變化。這種懸架又分為雙縱臂式和單縱臂式兩種。雙縱臂式獨(dú)立懸架的兩個(gè)擺臂長(zhǎng)度相等。當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，可保持主銷后傾角不變，故合用于轉(zhuǎn)向輪。但由于橫向剛度低，易產(chǎn)生擺頭現(xiàn)象。單縱臂獨(dú)立懸架，由于車輪跳動(dòng)時(shí)主銷后傾角變化大，故轉(zhuǎn)向輪不適宜采用，但其構(gòu)造較簡(jiǎn)樸，可用于非轉(zhuǎn)向的后輪。3、滑柱擺臂式獨(dú)立懸架(麥弗遜式或叫支柱式等)這種懸架目前在轎車中采用諸多。如圖2-3所示?；鶖[臂式懸架將減振器作為引導(dǎo)車輪跳動(dòng)的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。這種懸架將雙橫臂上臂去掉并以橡膠做支承，容許滑柱上端作少許角位移。內(nèi)側(cè)空間大，有助于發(fā)動(dòng)機(jī)布置，并減少車子的重心。車輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，主銷軸線的角度會(huì)有變化，這是由于減振器下端支點(diǎn)隨橫擺臂擺動(dòng)。以上問題可通過調(diào)整桿系設(shè)計(jì)布置合理得到處理。圖2-3麥弗遜式懸架4、斜置單臂式獨(dú)立懸架這種懸架是單橫臂和單縱臂獨(dú)立懸架的折衷方案。其擺臂繞與汽車縱軸線具有一定交角的軸線擺動(dòng)，選擇合適的交角可以滿足汽車操縱穩(wěn)定性規(guī)定。這種懸架適于做后懸架。5、多桿式獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架中多采用螺旋彈簧，因而對(duì)于側(cè)向力，垂直力以及縱向力需加設(shè)導(dǎo)向裝置即采用桿件來承受和傳遞這些力。因而某些轎車上為減輕車重和簡(jiǎn)化構(gòu)造采用多桿式懸架。2.2彈性元件的特定分析比較懸架的彈性元件的種類繁多，如鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧(空氣彈簧、油氣彈簧)、橡膠彈簧等，在此不作一一簡(jiǎn)介。彈性元件的選擇重要是根據(jù)懸架的構(gòu)造和性能的規(guī)定進(jìn)行。選用不一樣的彈性元件可以具有不一樣的懸架構(gòu)造形式。同一種懸架構(gòu)造中也可以采用不一樣的彈性元件。同一種彈性元件又可以與不一樣的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組合成非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。本次商務(wù)車懸架構(gòu)造為前獨(dú)立懸架，前懸架采用雙橫臂式獨(dú)立懸架，圓截面螺旋彈簧，帶橫向穩(wěn)定桿。重要構(gòu)造如圖2-4圖2-4雙橫臂螺旋彈簧獨(dú)立懸架 該懸架上下橫臂均采用V型構(gòu)造，這樣便于前置發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝及車身的布置。其重要特點(diǎn)是主銷內(nèi)傾角(前輪胎外傾角)及前束在車輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)是隨時(shí)間變化的，而主銷后傾角在運(yùn)動(dòng)中是保持不變的。主銷后傾角在運(yùn)動(dòng)中保持不變可以使汽車在制動(dòng)時(shí)保持合適的抗前俯率，此外也可防止前輪擺振及減小轉(zhuǎn)向盤上的變化。

第三章螺旋彈簧懸架設(shè)計(jì)3.1懸架基本參數(shù)的選定3.1.1懸架靜撓度懸架靜撓度是指汽車滿載時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度之比。汽車前后懸架與其簧載質(zhì)量構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率是影響汽車行駛平順性的重要參數(shù)之一。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分派系數(shù)靠近1，于是汽車前后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)絡(luò)。因此，前后部分的車身的固有頻率為： n= (3-1)此處c為懸架的剛度(N/cm)；m為簧上質(zhì)量(kg)。采用懸架彈性特性為線性變化的懸架時(shí)，前后懸架的靜撓度可用下式表達(dá)f=(3-2)式中，g為重力加速度(g=981cm/s2)。將式3-2代入式3-1得n=(3-3)由上式可知，懸架的靜撓度直接影響車身振動(dòng)的偏頻。因此，欲保證汽車有良好的行駛平順性，必須對(duì)的的選用懸架的靜撓度。對(duì)乘用車，一般前懸架規(guī)定偏頻為1～1.45Hz，后懸架為1.17～1.58Hz，且汽車的級(jí)別越高，則n越小。此處取n1=1.2，則fc1=174mm。在選擇前、后懸架的靜撓度時(shí)，應(yīng)當(dāng)使之靠近，并但愿后懸架的靜撓度比前懸架的靜撓度小些，這有助于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)。對(duì)乘用車，一般fc2=(0.8～0.9)fc1。此處取fc2=0.8fc1=139mm。一般狀況下動(dòng)撓度fd=(0.5～0.7)fc，取fd=90mm。減少懸架系統(tǒng)的振動(dòng)頻率和增大懸架的靜撓度可以提高汽車行駛的平順性，但需要闡明的是，增大懸架的靜撓度會(huì)帶來某些新的矛盾，重要有如下幾點(diǎn)：1、靜撓度增大后，為使汽車不常常碰撞緩沖塊，就規(guī)定對(duì)應(yīng)地增長(zhǎng)動(dòng)撓度，這就勢(shì)必抬高車架上各總成的高度，提高汽車的重心，同步，在汽車振動(dòng)時(shí)和載荷增減時(shí)，汽車高度將會(huì)明顯的變化，這些都對(duì)汽車行駛穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。2、靜撓度增大后，彈簧顯得很軟，在緊急制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的汽車“點(diǎn)頭”現(xiàn)象；在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于懸架側(cè)傾剛度的減少，會(huì)使車身產(chǎn)生較大的側(cè)傾角，這些對(duì)乘坐舒適性都是不利的。3、靜撓度和動(dòng)撓度增大后，車輪垂直位移增大，對(duì)行駛穩(wěn)定性不利。4、增大靜撓度對(duì)縱置鋼板彈簧而言，要增大彈簧長(zhǎng)度，使布置發(fā)生困難，同步增長(zhǎng)彈簧重量。3.1.2上下橫臂長(zhǎng)度確實(shí)定雙橫臂式獨(dú)立懸架的上、下臂長(zhǎng)度對(duì)車輪上、下跳動(dòng)時(shí)前輪的定位參數(shù)影響很大?，F(xiàn)代轎車所用的雙橫臂式前懸架，一般設(shè)計(jì)成上橫臂短、下橫臂長(zhǎng)。這首先考慮到布置發(fā)動(dòng)機(jī)以便，另首先也是為了得到理想的懸架特性?，F(xiàn)代轎車設(shè)計(jì)時(shí)，l2/l1取為0.6～1.0之間。美國(guó)克萊斯勒和通用汽車企業(yè)分別認(rèn)為，上下橫臂長(zhǎng)度之比取0.7和0.66為最佳。根據(jù)我國(guó)汽車設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在初選尺寸時(shí)，l2/l1取0.65為宜。下表是國(guó)外某些轎車的上下臂長(zhǎng)及球銷距的尺寸：表3-1國(guó)外轎車獨(dú)立懸架的某些參數(shù)車牌名上臂長(zhǎng)A，mm下臂長(zhǎng)C，mm球銷距B，mm奔馳600(西德)伏爾加(蘇)雷諾(法)王子(日)伏克斯豪爾(英)雪佛蘭(美)3302002152452501904794453503053803302562502002002002150.7020.450.610.800.660.601.290.81.09由同類汽車類比，此處取l1=326mm，l2=212mm。上下橫臂鉸點(diǎn)間距離為200mm。3.1.3簧載質(zhì)量確實(shí)定按照本次設(shè)計(jì)汽車的參數(shù)知：汽車總質(zhì)量為1430kg，參照《汽車設(shè)計(jì)》劉惟信主編簧載質(zhì)量取82%，約為1172kg.發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的軸荷分派滿載時(shí)，前軸約占總質(zhì)量的45%~50%，本設(shè)計(jì)中取48%約563公斤。3.1.4其他參數(shù)確實(shí)定主銷內(nèi)傾角β是主銷軸線和地面垂直線在汽車橫向斷面內(nèi)的夾角，如圖3-1所示。主銷內(nèi)傾角的作用能使前輪自動(dòng)回正、轉(zhuǎn)向操縱輕便和減小作用在轉(zhuǎn)向盤上的沖擊力。過去規(guī)定，一般主銷內(nèi)傾角不不小于8°，取值范圍6～8°，主銷偏移距c一般為40～60mm。而現(xiàn)代汽車這兩個(gè)參數(shù)的數(shù)值變化很大，研究表明，主銷偏移距為零或少許的負(fù)值是可取的。因此主銷內(nèi)傾角變化范圍有明顯增大的趨勢(shì)，一般取值為2～12°。本文采用的主銷內(nèi)傾角為8°。圖3-1主銷內(nèi)傾角與車輪外傾角前輪外傾角α是通過車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂線之間的夾角，如圖3-1所示。一般α取1°左右，為了盡量減少車輪相對(duì)車身跳動(dòng)時(shí)的外傾角的變化，但愿在常見車輪跳動(dòng)范圍內(nèi)，其變化量在±1°以內(nèi)。3.2螺旋彈簧的選擇螺旋彈簧(如圖3-2所示)廣泛應(yīng)用于獨(dú)立懸架中，它與鋼板彈簧相比，有質(zhì)量小，無需潤(rùn)滑，所占縱向空間小，不怕泥污等長(zhǎng)處。但它只能承受垂直方向力，并且局限性有減振作用，因此在懸架中必須要有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器。圖3-2圓柱螺旋彈簧空載時(shí)彈簧受力為F1=2815N。滿載時(shí)彈簧受力為F2=3600N。初選彈簧查《機(jī)械零件手冊(cè)》選用彈簧的旋繞比C=6，選擇簧條截面為圓形的圓柱壓縮螺旋彈簧，材料為熱軋彈簧鋼。其基本參數(shù)如下： 簧條直徑d=5～80mm切變模量G=78×10Mpa彈性模量E=197×10Mpa 許用切應(yīng)力=590Mpa由公式 (3-4)K= (3-5)得d=1.6 (3-6)式中：——切應(yīng)力，Mpa； F——工作載荷，N； D——彈簧中徑，mm；d——簧條直徑，mm；C——旋繞比，C=D/d；K——曲度系數(shù)；k——彈簧剛度，N/mm；f——工作載荷下的變形量，mm。代入數(shù)據(jù)C=6，F(xiàn)=F=3600N，=590Mpa，得d=15mm，根據(jù)表3-2彈簧直徑系列選用d=16mm。表3-2一般圓柱螺旋彈簧的尺寸系列彈簧絲直徑d/mm第一系列0．30.350.40.450.50.60.70.80.911.21.622.533.544.5568121620253035404550607080第二系列0.550.651.41.82.22.83.25.56.57911141822283238425565彈簧中徑D/mm22.22.52.833.23.53.844.24.54.855.566.588.591012141618202225283035384042454850525558606570808590951001051011512012513013514014515016017018090200有效圈數(shù)n/圈壓縮彈簧22.252.52.7533.253.53.7544.254.54.7555.566.577.588.599.51010.511.512.513.514.51516182022252830拉伸彈簧2345678910111213141516171819202225283035404550556065708090100自由高度/mm壓縮彈簧4567891011121314151617181920222426283032353840424548505255586065707580859095100105110115120130140150160170180190200220240260280300320340360380400420450480500520550580600根據(jù)彈簧直徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》GB1222選用圓柱螺旋彈簧，其基本參數(shù)如下:d=16mm，C=6，D=95mm，=740Mpa，F(xiàn)s=12529N，fsd=16.81mm，k=745N/mm，Dx=73mm，DT=117mm。彈簧的有效圈數(shù)n=，取n=4。壓縮圈數(shù)取為n2=2，則總?cè)?shù)n1=n+n2=4+2=6。3.3減振器的選擇3.3.1減振器類型的選擇汽車懸架系統(tǒng)最初采用搖臂式液阻減振器，第二次世界大戰(zhàn)期間美軍吉普車上采用了筒式液阻減振器并在戰(zhàn)場(chǎng)上獲得成功，此后筒式液阻減振器很快成為主流產(chǎn)品。它具有工藝性好、成本低、壽命長(zhǎng)、質(zhì)量輕等長(zhǎng)處，重要零件采用了沖壓、粉末冶金及精密拉管等高效工藝，適于大批量生產(chǎn)。我國(guó)在20世紀(jì)60年代生產(chǎn)的BJ212、NJ230汽車上開始采用筒式液阻減振器，70年代初解放牌汽車也改用了筒式液阻減振器。筒式液阻減振器最初采用雙筒式構(gòu)造，該構(gòu)造目前仍是懸架減振器中最常見的形式，其長(zhǎng)處是工藝簡(jiǎn)樸、成本低廉，缺陷是散熱困難，且安裝角度受到限制。雙筒式減振器發(fā)展初期不在賠償室內(nèi)設(shè)置背壓，在復(fù)原行程中油液依托其自身重力和壓縮室負(fù)壓由賠償室流人壓縮室。此類減振器的明顯缺陷是在高速工況下會(huì)出現(xiàn)賠償室向壓縮室充油不及時(shí)的問題，從而導(dǎo)致減振器工作特性發(fā)生畸變，不僅影響減振效果，還會(huì)導(dǎo)致沖擊和噪聲。20世紀(jì)50年代單筒式充氣減振器技術(shù)蓬勃發(fā)展起來，它采用了浮動(dòng)活塞構(gòu)造，在浮動(dòng)活塞與缸筒的一端之間形成的賠償室內(nèi)充入一定量的高壓(2.0MPa～2.5MPa)氮?dú)?，壓縮室內(nèi)油液體積的變化由這部分氣體賠償。單筒充氣式液力減振器與雙筒式液力減振器的制造工藝相對(duì)比較成熟，因此我在這兩種方案中選擇。前者與后者相比，具有如下長(zhǎng)處：1.工作缸筒直接暴露在空氣中，冷卻效果好；2.在缸筒外徑相似的前提下，可采用大直徑活塞，活塞面積可增大將近一倍，從而減少工作油壓；3.在充氣壓力作用下，油液不會(huì)乳化，保證了小振幅高頻振動(dòng)時(shí)的減振效果；4.由于浮動(dòng)活塞將油、氣隔開，因而減振器的布置與安裝方向可以不受限制。其缺陷在于：1.為保證氣體密封，規(guī)定制造精度高；2.成本高；3.軸向尺寸相對(duì)較大；4.由于氣體壓力作用，活塞桿上大概承受190N～250N的推出力，當(dāng)工作溫度為100℃時(shí)，這一值會(huì)高達(dá)450N，因此若與雙筒式減振器換裝，則最佳同步換裝不一樣高度的彈簧。目前市場(chǎng)上比較流行雙向作用的減振器，因此本設(shè)計(jì)方案也采用雙向作用式減振器。3.3.2減振器重要參數(shù)的選擇1、相對(duì)阻尼系數(shù)減振器在卸荷閥打開前，減振器中的阻力F與減振器振動(dòng)速度v之間有如下關(guān)系： (3-7)式中，δ為減振器阻尼系數(shù)。圖3-3示出減振器的阻力一速度特性圖。該圖具有如下特點(diǎn)：阻力一速度特性由四段近似直線線段構(gòu)成，其中壓縮行程和伸張行程的阻力一速度特性各占兩段；各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù)δ=F/v，因此減振器有四個(gè)阻尼系數(shù)。在沒有尤其指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥啟動(dòng)前的阻尼系數(shù)而言。一般壓縮行程的阻尼系數(shù)δ=F/v與伸張行程的阻尼系數(shù)療δs=Fs/vs不等。圖3-3減振器特性圖(a)阻力-位移特性(b)阻力-速度特性汽車懸架有阻尼后來，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)ψ的大小來評(píng)估振動(dòng)衰減的快慢程度。ψ的體現(xiàn)式為： (3-8)式中，c——懸架系統(tǒng)垂直剛度，N/mm；ms——簧上質(zhì)量，kg。 式3-8表明，相對(duì)阻尼系數(shù)ψ的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不一樣剛度c和不一樣簧上質(zhì)量ms的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不一樣的阻尼效果。ψ值大，振動(dòng)能迅速衰減，同步又能將較大的路面沖擊力傳到車身；ψ值小則反之。一般狀況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)ψy獲得小些，伸張行程時(shí)相對(duì)阻尼系數(shù)ψs獲得大些。兩者之間保持中ψy=(0.25～0.5)ψs的關(guān)系。 對(duì)于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取ψ=0.25～0.35；對(duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，ψ值取小些。對(duì)于行駛路面條件較差的汽車，ψ值應(yīng)取大些，在本設(shè)計(jì)中取ψ=0.3。2、減振器阻尼系數(shù)確實(shí)定減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率，因此理論上。實(shí)際上應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的阻尼系數(shù)。(a) (b) (c)圖3-4減振器安裝位置例如，如圖三種方式安裝減振器時(shí)，計(jì)算公式均不相似，本設(shè)計(jì)中選擇第二種方式。其阻尼系數(shù)為= (3-9)式中，——減振器軸線與鉛垂線之間的夾角；a——減振器在下橫臂的連接點(diǎn)到下橫臂在車身上的鉸接點(diǎn)之間的距離；n——雙橫臂懸架的下臂長(zhǎng)。 代入數(shù)據(jù)得=1320。分析式3-9可知：在下橫臂長(zhǎng)度n不變的條件下，變化減振器在下橫臂上的固定點(diǎn)位置或者減振器軸線與鉛垂線之間的夾角α，會(huì)影響減振器阻尼系數(shù)的變化。3、最大卸荷力F0確實(shí)定為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度到達(dá)一定值時(shí)，減振器打開卸荷閥。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度vx。在減振器安裝如圖3-4b所示時(shí)Vx= (3-10)式中，vx——卸荷速度，一般為0.15～0.30m/s； A——車身振幅，取±40mm； ——懸架振動(dòng)固有頻率，一般為1～1.6Hz。 最大卸荷力F0=δsvs。 代入數(shù)據(jù)得vx=0.15m/s；F0=198N。4、筒式減振器工作缸直徑D確實(shí)定根據(jù)伸張行程的最大卸荷力F0計(jì)算工作缸直徑D為： D==10.6式中，[p]——工作缸的最大容許壓力，取3～4MPa； ——連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器取=0.40～0.50。 減振器的工作缸直徑D有20mm、30mm、40mm、(45mm)、50mm、65mm等幾種，選用時(shí)按原則選用，根據(jù)QC/T491-1999《汽車筒式減振器尺寸系列及技術(shù)條件》選用工作缸直徑為20mm的減振器。3.4接頭 控制臂或推力桿常通過位于它們端部的接頭與其他部件實(shí)現(xiàn)連接。這些接頭應(yīng)滿足下述規(guī)定：應(yīng)有較小的摩擦；在有效期間不需要進(jìn)行保養(yǎng)，以減少使用成本和減少勞動(dòng)強(qiáng)度；接頭應(yīng)有一定的彈性；具有隔聲性能。 根據(jù)構(gòu)造不一樣，接頭有軸銷式和球銷式接頭兩種。接頭所連接的兩部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和傳力特點(diǎn)將影響接頭形式的選擇。位于轉(zhuǎn)向輪內(nèi)側(cè)的雙橫臂獨(dú)立懸架上的接頭，由于轉(zhuǎn)向時(shí)車輪繞主銷軸線回轉(zhuǎn)，同步車輪在垂直面內(nèi)有位移，因此規(guī)定橫臂與轉(zhuǎn)向節(jié)連接處接頭可以完畢空間運(yùn)動(dòng)，故在此處選擇球銷式接頭。圖3-5球銷式接頭圖3-6軸銷式接頭圖3-5所示球銷式接頭的特點(diǎn)是，用塑料制成整體式球碗，運(yùn)用塑料的彈性將球頭銷壓入球頭碗后再裝到球座上，工作時(shí)球頭銷的球面部分在球頭碗內(nèi)滑動(dòng)。這種球頭能承受各個(gè)方向的作用力，在使用中又不需要保養(yǎng)。接頭所連接的兩部分，若其中之一僅是繞某一軸線相對(duì)另一部分轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)用軸銷式連接，雙橫臂獨(dú)立懸架的上、下橫臂靠近汽車中部一段的接頭以及減振器兩端處的接頭都用這種連接，圖3-6所示為軸銷式接頭。

謝辭在本論文完畢之際，我要向所有協(xié)助過我的老師、同學(xué)表達(dá)衷心的感謝！我要尤其感謝我的指導(dǎo)老師李剛老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在我撰寫論文的過程中，李剛老師傾注了大量的心血和汗水。從開題匯報(bào)的修改、論文的架構(gòu)確定到最終定稿，他予以了殷切的指導(dǎo)，提出了許多寶貴的意見。無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的搜集方面，還是在論文的研究措施以及成文定稿方面，我都得到了李剛老師悉心細(xì)致的教導(dǎo)和無私的協(xié)助，尤其是他廣博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我受益匪淺，在此表達(dá)真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。感謝所有支持和協(xié)助過我的良師益友。他們?yōu)槲壹皶r(shí)完畢論文寫作提供了許多支持和協(xié)助，并定期督促論文寫作進(jìn)度，才使得此論文得以按期保質(zhì)的完畢。在論文的寫作過程中，我得到了劉軍、樊聰?shù)韧瑢W(xué)的協(xié)助，得到了許多同學(xué)的寶貴提議，尤其是室友的鼓勵(lì)、對(duì)問題的爭(zhēng)執(zhí)、有關(guān)素材的提供，對(duì)我來說都是我莫大的財(cái)富。論文的完畢是大學(xué)四年學(xué)術(shù)生活的一種句點(diǎn)，回憶四年以來，真是感慨碰到了很好的老師、很好的同學(xué)，你們的指導(dǎo)與協(xié)助我會(huì)永遠(yuǎn)銘記！

參照文獻(xiàn)[1]王望予主編.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,[2]吉林工業(yè)大學(xué)汽車教研室編[M].汽車設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1981[3]陳家瑞主編.汽車構(gòu)造[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,[4]余志生主編.汽車?yán)碚摰谌鎇M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,[5]汪卸建主編.汽車底盤簡(jiǎn)要教學(xué)圖解[M].北京:電子工業(yè)出版社,[6]濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版[M].北京:高等教育出版社,[7]裘文言等主編.機(jī)械制圖[M].北京:高等教育出版社,[8]海欣主編.Pro/EngineerWildfire3.0實(shí)例分析與提高[M].北京:電子工業(yè)出版社,[9]肖乾主編.Pro/EngineerWildfire3.0中文版實(shí)用教程[M].北京:中國(guó)電力出版社,[10]趙洪倫主編.軌道車輛構(gòu)造與設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,[11]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,[12]張洪欣.雙橫臂扭桿獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)[J].同濟(jì)大學(xué)汽車工程系,1997[13]王永寬.瑞風(fēng)商務(wù)車前懸架計(jì)算機(jī)輔助分析[D].安徽工業(yè)大學(xué),[14]洪家娣主編.機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].江西:江西高校出版社,[15]劉惟信主編.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,[16]劉惟信主編.驅(qū)動(dòng)橋[M].北京:人民交通出版社,1987[17]張洪欣主編.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989[18]高海波等.扭桿彈簧及扭桿彈簧設(shè)計(jì)新措施[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),[19]郭偉.輕型汽車獨(dú)立懸架分析[D].江蘇大學(xué),[20]劉劍.汽車雙橫臂獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和計(jì)算[J].北京理工大學(xué),[21]胡寧.雙橫臂獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[D].上海工程技術(shù)大學(xué),1998[22]X.L.Bian,B.A.Song,R.Walter.Optimizationofsteeringlinkageanddouble-wishbonesuspensionviaR-Wmulti-bodydynamicanalysis[J].[23]王望予等.微型汽車獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向輪擺振及其阻尼控制初步研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào).1993

附錄A外文翻譯-原文部分HowCarSuspensionsWorkTableofContents:?IntroductiontoHowCarSuspensionsWork?VehicleDynamics?TheChassis?Springs?Springs:SprungandUnsprungMass ?Dampers:ShockAbsorbers?Dampers:StrutsandAnti-swayBars?SuspensionTypes:Front?SuspensionTypes:Rear?SpecializedSuspensions:T?SpecializedSuspensions:FormulaOneRacers?SpecializedSuspensions:HotRods?TheFutureofCarSuspensions?LotsMoreInformation?ComparePricesforCarSuspensionsWhenpeoplethinkofautomobileperformance,theynormallythinkofhorsepower,torqueandzero-to-60acceleration.Butallofthepowergeneratedbyapistonengineisuselessifthedrivercan'tcontrolthecar.That'swhyautomobileengineersturnedtheirattentiontothesuspensionsystemalmostassoonastheyhadmasteredthefour-strokeinternalcombustionengine.

PhotocourtesyHondaMotorCo.,Ltd.

Double-wishbonesuspensiononHondaAccordCoupeThejobofacarsuspensionistomaximizethefrictionbetweenthetiresandtheroadsurface,toprovidesteeringstabilitywithgoodhandlingandtoensurethecomfortofthepassengers.Inthisarticle,we'llexplorehowcarsuspensionswork,howthey'veevolvedovertheyearsandwherethedesignofsuspensionsisheadedinthefuture.VehicleDynamics

Ifaroadwereperfectlyflat,withnoirregularities,suspensionswouldn'tbenecessary.Butroadsarefarfromflat.Evenfreshlypavedhighwayshavesubtleimperfectionsthatcaninteractwiththewheelsofacar.It'stheseimperfectionsthatapplyforcestothewheels.AccordingtoNewton'slawsofmotion,allforceshavebothmagnitudeanddirection.Abumpintheroadcausesthewheeltomoveupanddownperpendiculartotheroadsurface.Themagnitude,ofcourse,dependsonwhetherthewheelisstrikingagiantbumporatinyspeck.Eitherway,thecarwheelexperiencesaverticalaccelerationasitpassesoveranimperfection.Withoutaninterveningstructure,allofwheel'sverticalenergyistransferredtotheframe,whichmovesinthesamedirection.Insuchasituation,thewheelscanlosecontactwiththeroadcompletely.Then,underthedownwardforceofgravity,thewheelscanslambackintotheroadsurface.Whatyouneedisasystemthatwillabsorbtheenergyoftheverticallyacceleratedwheel,allowingtheframeandbodytorideundisturbedwhilethewheelsfollowbumpsintheroad.Thestudyoftheforcesatworkonamovingcariscalledvehicledynamics,andyouneedtounderstandsomeoftheseconceptsinordertoappreciatewhyasuspensionisnecessaryinthefirstplace.Mostautomobileengineersconsiderthedynamicsofamovingcarfromtwoperspectives:Ride-acar'sabilitytosmoothoutabumpyroadHandling-acar'sabilitytosafelyaccelerate,brakeandcornerThesetwocharacteristicscanbefurtherdescribedinthreeimportantprinciples-roadisolation,roadholdingandcornering.Thetablebelowdescribestheseprinciplesandhowengineersattempttosolvethechallengesuniquetoeach.PrincipleDefinitionGoalSolutionRoadIsolationThevehicle'sabilitytoabsorborisolateroadshockfromthepassengercompartmentAllowthevehiclebodytorideundisturbedwhiletravelingoverroughroads.Absorbenergyfromroadbumpsanddissipateitwithoutcausingundueoscillationinthevehicle.RoadHoldingThedegreetowhichacarmaintainscontactwiththeroadsurfaceinvarioustypesofdirectionalchangesandinastraightline(Example:Theweightofacarwillshiftfromthereartirestothefronttiresduringbraking.Becausethenoseofthecardipstowardtheroad,thistypeofmotionisknownas"dive."Theoppositeeffect--"squat"--occursduringacceleration,whichshiftstheweightofthecarfromthefronttirestotheback.)Keepthetiresincontactwiththeground,becauseitisthefrictionbetweenthetiresandtheroadthataffectsavehicle'sabilitytosteer,brakeandaccelerate.Minimizethetransferofvehicleweightfromsidetosideandfronttoback,asthistransferofweightreducesthetire'sgripontheroad.CorneringTheabilityofavehicletotravelacurvedpathMinimizebodyroll,whichoccursascentrifugalforcepushesoutwardonacar'scenterofgravitywhilecornering,raisingonesideofthevehicleandloweringtheoppositeside.Transfertheweightofthecarduringcorneringfromthehighsideofthevehicletothelowside.Acar'ssuspension,withitsvariouscomponents,providesallofthesolutionsdescribed.Let'slookatthepartsofatypicalsuspension,workingfromthebiggerpictureofthechassisdowntotheindividualcomponentsthatmakeupthesuspensionproper.TheChassis

Thesuspensionofacarisactuallypartofthechassis,whichcomprisesalloftheimportantsystemslocatedbeneaththecar'sbody.

ChassisThesesystemsinclude:Theframe-structural,load-carryingcomponentthatsupportsthecar'sengineandbody,whichareinturnsupportedbythesuspensionThesuspensionsystem-setupthatsupportsweight,absorbsanddampensshockandhelpsmaintaintirecontactThesteeringsystem-mechanismthatenablesthedrivertoguideanddirectthevehicleThetiresandwheels-componentsthatmakevehiclemotionpossiblebywayofgripand/orfrictionwiththeroadSothesuspensionisjustoneofthemajorsystemsinanyvehicle.Withthisbig-pictureoverviewinmind,it'stimetolookatthethreefundamentalcomponentsofanysuspension:springs,dampersandanti-swaybars.Springs

Today'sspringingsystemsarebasedononeoffourbasicdesigns:Coilsprings-Thisisthemostcommontypeofspringandis,inessence,aheavy-dutytorsionbarcoiledaroundanaxis.Coilspringscompressandexpandtoabsorbthemotionofthewheels.Leafsprings-Thistypeofspringconsistsofseverallayersofmetal(called"leaves")boundtogethertoactasasingleunit.Leafspringswerefirstusedonhorse-drawncarriagesandwerefoundonmostAmericanautomobilesuntil1985.Theyarestillusedtodayonmosttrucksandheavy-dutyvehicles.Torsionbars-Torsionbarsusethetwistingpropertiesofasteelbartoprovidecoil-spring-likeperformance.Thisishowtheywork:Oneendofabarisanchoredtothevehicleframe.Theotherendisattachedtoawishbone,whichactslikealeverthatmovesperpendiculartothetorsionbar.Whenthewheelhitsabump,verticalmotionistransferredtothewishboneandthen,throughtheleveringaction,tothetorsionbar.Thetorsionbarthentwistsalongitsaxistoprovidethespringforce.Europeancarmakersusedthissystemextensively,asdidPackardandChryslerintheUnitedStates,throughthe1950sand1960s.

PhotocourtesyHowStuffWorksShopper

TorsionbarAirsprings-Airsprings,whichconsistofacylindricalchamberofairpositionedbetweenthewheelandthecar'sbody,usethecompressivequalitiesofairtoabsorbwheelvibrations.Theconceptisactuallymorethanacenturyoldandcouldbefoundonhorse-drawnbuggies.Airspringsfromthiseraweremadefromair-filled,leatherdiaphragms,muchlikeabellows;theywerereplacedwithmolded-rubberairspringsinthe1930s.

PhotocourtesyHSWShopper

AirspringsBasedonwherespringsarelocatedonacar--i.e.,betweenthewheelsandtheframe--engineersoftenfinditconvenienttotalkaboutthesprungmassandtheunsprungmass.Springs:SprungandUnsprungMass

Thesprungmassisthemassofthevehiclesupportedonthesprings,whiletheunsprungmassislooselydefinedasthemassbetweentheroadandthesuspensionsprings.Thestiffnessofthespringsaffectshowthesprungmassrespondswhilethecarisbeingdriven.Looselysprungcars,suchasluxurycars(thinkLincolnTownCar),canswallowbumpsandprovideasuper-smoothride;however,suchacarispronetodiveandsquatduringbrakingandaccelerationandtendstoexperiencebodyswayorrollduringcornering.Tightlysprungcars,suchassportscars(thinkMazdaMiata),arelessforgivingonbumpyroads,buttheyminimizebodymotionwell,whichmeanstheycanbedrivenaggressively,evenaroundcorners.So,whilespringsbythemselvesseemlikesimpledevices,designingandimplementingthemonacartobalancepassengercomfortwithhandlingisacomplextask.Andtomakemattersmorecomplex,springsalonecan'tprovideaperfectlysmoothride.Why?Becausespringsaregreatatabsorbingenergy,butnotsogoodatdissipatingit.Otherstructures,knownasdampers,arerequiredtodothis.Dampers:ShockAbsorbers

Unlessadampeningstructureispresent,acarspringwillextendandreleasetheenergyitabsorbsfromabumpatanuncontrolledrate.Thespringwillcontinuetobounceatitsnaturalfrequencyuntilalloftheenergyoriginallyputintoitisusedup.Asuspensionbuiltonspringsalonewouldmakeforanextremelybouncyrideand,dependingontheterrain,anuncontrollablecar.Entertheshockabsorber,orsnubber,adevicethatcontrolsunwantedspringmotionthroughaprocessknownasdampening.Shockabsorbersslowdownandreducethemagnitudeofvibratorymotionsbyturningthekineticenergyofsuspensionmovementintoheatenergythatcanbedissipatedthroughhydraulicfluid.Tounderstandhowthisworks,it'sbesttolookinsideashockabsorbertoseeitsstructureandfunction.Ashockabsorberisbasicallyanoilpumpplacedbetweentheframeofthecarandthewheels.Theuppermountoftheshockconnectstotheframe(i.e.,thesprungweight),whilethelowermountconnectstotheaxle,nearthewheel(i.e.,theunsprungweight).Inatwin-tubedesign,oneofthemostcommontypesofshockabsorbers,theuppermountisconnectedtoapistonrod,whichinturnisconnectedtoapiston,whichinturnsitsinatubefilledwithhydraulicfluid.Theinnertubeisknownasthepressuretube,andtheoutertubeisknownasthereservetube.Thereservetubestoresexcesshydraulicfluid.Whenthecarwheelen