存档编号
华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power
毕业设计
题目乘用车悬架系统设计
学院机械学院
专业机械设计制造及其自动化
姓名
学号
指导教师
完成时间2014.05
教务处制
独立完成与诚信声明
本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
毕业设计（论文）作者签名：指导导师签名：
签字日期：签字日期：
毕业设计（论文）版权使用授权书
本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用毕业设计（论文）的规定。特授权华北水利水电大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。
毕业设计（论文）作者签名：导师签名：
签字日期：签字日期：
摘要
悬架的主要功能是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，缓冲传给车身的冲击载荷，通过减震器衰减由车轮引起的簧上震动，保证汽车行驶的平顺性，保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特征，增强汽车的操纵稳定性，轻便性。
本文首先论述了悬架的分类、优缺点及国内外的研究现状，然后以日产天籁为设计参照，使用传统设计方法（非优化设计）设计计算前麦弗逊悬架和后多连杆悬架，涵盖了选定悬架质量分配系数，选定车震频率、偏频比，计算悬架静挠度和动挠度，减震器行程及工作缸内径的选择及螺旋弹簧的直径、工作圈数设计等。
本次设计中使用UG软件做出三维模型，再进行装配，装配完成后，将其分别导入ADAMS/car和adams/view中进行仿真分析和动画仿真，得出汽车行驶时的仿真动画、整车车轮前束角、整车车轮外倾角、前轮主销内倾角、前轮主销后倾角、摩擦半径、后轮侧倾中心坐标的相关数据变化。
在介绍了主动悬架和半主动悬架之后，阐述了他们之间以及相对于传统悬架之间的优缺点、前麦弗逊悬架和后多连杆悬架减震器可行的改良方法，以及未来研究方向，最后对此次设计设计进行一次回顾，总结设计中的收获和存在的问题。
关键字：麦弗逊式悬架、多连杆悬架、三维模型、运动仿真、仿真分析
中图分类号：U463.33+1
The main function of the role of the suspension is to pass all the forces and moments between the wheel and the body, buffer the impact load transmitted to the vehicle body, damp vibration caused by the wheels through shock absorber to ensure the car ride comfort, assure that there are ideal exercise characteristics while in the road surface roughness and load variations, and enhance handling and stability of the car.
This paper first discusses the classification of the suspension, the pros and cons and research status, then Nissan Teana reference design, using traditional design methods to calculate the front McPherson suspension and rear multi-link suspension, including car shock frequency is selected, suspension deflection calculation, selection and design of the damper and springs, and the like.
Make use of three-dimensional model by UG software , after the completion of the assembly，get it into ADAMS simulation, then related data such as the toe angle , camber angle, kingpin inclination angle, caster angle, Scrub radius，roll center location are obtained.
After the introduction of active suspension and semi-active suspension, describes the advantages ，disadvantages and the future research directions between them, Finally, the design is summarized.
Keywords: McPherson suspension, multi-link suspension, three-dimensional model, motion simulation，Simulation Analysis
摘要............................................................................................................................................. I Abstract ..................................................................................................................................... II 第一章绪论 (1)
1.1课设背景及研究意义 (1)
1.2国内外的研究现状 (1)
1.3本文的主要研究内容 (3)
第二章悬架的结构分析与整体参数设计 (4)
2.1悬架系统的简介与分类 (4)
2.1.1悬架系统的简介 (4)
2.1.2悬架系统的分类 (5)
2.2独立悬架的特点 (5)
2.3整体参数的设计 (6)
2.3.1主要技术指标或主要参数 (6)
2.3.2频率的选取与计算 (7)
2.3.3悬架系统的静挠度 (7)
2.3.4悬架系统的动挠度 (8)
2.3.5悬架系统刚度 (8)
第三章悬架系统的设计计算 (10)
3.1悬架设计的一般要求 (10)
3.2减振器选择 (10)
3.2.1减震器工作原理 (10)
3.2.2阻尼系数的确定 (12)
3.2.3最大卸载力 (13)
3.2.4减振器的尺寸设计 (14)
3.3螺旋弹簧的设计计算 (17)
3.4横向稳定杆设计 (21)
3.5悬架系统的杆系设计 (24)
第四章悬架的三维建模 (25)
4.1麦弗逊前悬架的三维建模 (25)
4.2后多连杆悬架的三维建模 (28)
4.3整车悬架装配图 (31)
第五章悬架系统的运动学仿真 (33)
5.1基于adams/view的运动仿真 (33)
5.2基于adams/car的仿真分析 (34)
第六章整车悬架的主动化改造 (42)
6.1传统悬架的弊端 (42)
6.2电控悬架的优势 (42)
6.3电控悬架 (42)
6.3.1电控悬架的分类 (42)
6.3.2电控悬架系统的组成 (43)
6.3.3电控悬架的工作原理 (44)
6.4主动化方案 (46)
第七章总结与展望 (48)
7.1总结 (48)
7.2展望 (48)
参考文献 (49)
致谢 (51)
附录一英文文献原文 (53)
附录二英文文献译文 (60)
附录三开题报告 (65)
附录四任务书 (72)
第一章绪论
1.1课设背景及研究意义
悬架是现代汽车上把车身与车轮有弹性的链接起来的重要组件，在传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩的同时，通过减震器对悬架振动进行衰减，使汽车获得高速的行驶能力和理想的运动特性。采用弹性联接后，汽车可以看做是由悬挂质量、非悬挂质量和弹簧组成的振动系统。悬架对于整车的意义重大。悬架本身的性能特点、与整车的匹配关系等直接决定了汽车行驶的平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性，进而影响着整车的性能。面对科技的迅速发展、以及生活需求的提高，人们的乘驾选择也日新月异，无论是轿车、客车、房车、自卸车、SUV，还是MPV，都要提供一个人性化的舒适的环境。
作为衡量汽车质量的指标之一，汽车悬架系统可以很好的缓解路面给予车辆的冲击，减轻汽车振动给乘客的不适反应。针对于不同的车型，对悬架设计进行优化，譬如，有些载货汽车悬架需要足够的刚度，以安全为首，效益为先，而一些自驾车要求较高的舒适性，较小的阻尼。而对于军用汽车，应具有较好的越野能力，在城市和山地都能发挥其最优的性能，这就需要悬架的刚度可调、可变。
优良的避震悬架，也可以减轻振动冲击给零件带来的损坏，减少故障，降低维修成本。不仅如此，车轮外倾角的设计也便于驾驶转向，主销内倾角和主销后倾角的设计也有回正的作用，利于行驶的安全，而前束角的设计，则相应的减小了轮胎的磨损。
总而言之，在舒适的驾驶环境下才能保持身体的平衡和心情的愉悦，优良的悬架系统会更加轻便以及安全。鉴于悬架在整车中的重大意义，悬架的的研究相对整车来说显得至关重要。
1.2国内外的研究现状
汽车诞生后，随着对悬架的深入研究，扭杆弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等相继问世。直到1934年世界上才出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。尽管一百多年来，汽车悬架的结构形式及其原理一直不断地演进，但就结构功能而言，它主要由减震装置，
弹簧元件和导向机构三部分组成，一些情况下，一个零部件兼起多个作用，例如，钢板弹簧不仅起到弹性元件的作用，还起到了导向机构的作用，麦弗逊悬架的减震器的活塞杆不仅其到了减震作用，同时起到了导向作用。
典型的麦弗逊式独立悬架使用减振器兼做主销, 这样，在减振器活塞杆在相对减振
器筒往复运动工作时, 会受到侧向力的作用, 不符合最佳受力状态, 因此一些麦弗逊式
独立悬架用专用的滑柱结构确定主销轴线, 此类结构又被称为滑柱摆臂式独立悬架。
但这些悬架依然有很大的缺陷，面对复杂的路况，这种悬架不能改变悬架的刚度，而且，随着车速的提高和用途的多样性，人们的视线也开始移到了主动和半主动悬架上面。
半主动悬架的研究工作起始于1973年，由D.A.Crosby 和D.C.Karnopp首先提出，半
主动悬架较少的考虑悬架的刚度，以改变悬架的阻尼为主，依据簧上质量的速度、加速度等响应进行信息的反馈。半主动悬架的研究主要集中在执行器的研究和执行策略的研究，半主动悬架稳定性优于被动悬架，可靠性优于主动悬架。主动悬架是1954年由美国通用汽车公司在设计悬架时率先提出，这种悬架在面对任何工况都能保持在最佳状态，主动悬架与被动悬架之间的区别在于是否是有源控制，主动悬架通过有源的减震效果最好，但由于结构复杂，能耗高，成本昂贵和元件较多，元件集成度不足带来的可靠性等问题，我国目前绝大部分汽车仍然使用被动悬架。
目前国外高级大客车几乎全部使用空气悬架，空气悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速上升。部分轿车也逐渐安装使用空气悬架，如美国的林肯等。在一些特种车辆上，空气悬架的使用几乎为唯一选择。国外的汽车空气悬架发展经历了―钢板弹簧→气囊复
合式悬架→被动全空气悬架→主动全空气悬架(即ECAS电控空气悬架系统)‖的变化型式。主动全空气悬架应用了电子控制系统，使传统的空气悬架系统的性能得到很大改善，汽车在各种路面、各种工况条件下能实现主动调节、主动控制。
虽然已经对空气悬架进行了很多的研究，但从目前仍然存在一些问题:气囊脱落、推力杆断裂、衬套、螺丝松动等问题，因此对空气悬架的可靠性分析和电子控制的研究是今后悬架系统发展研究的主题。由于国内的自主性设计的汽车普遍使用被动悬架，且成本较低，悬架的稳定性依然有改进提升的可能，所以被动悬架在国内在相当长的时间内会继续使用。绿色环保是当今社会的主题，而电控悬架带来的确实大量的消耗，所以，
能量反馈式悬架将是未来研究的主题之一。
1.3本文的主要研究内容
本文以日产天籁乘用车的的各方面的尺寸为参数，确定空载和满载的簧上质量，选定悬架质量分配系数，选定前悬架频率，计算出后悬架频率，悬架的静挠度，动挠度，从而确定减震器的行程及阻尼，弹簧的参数。最后使用UG对悬架进行建模装配，再将装配图导入到ADAMS/view中进行运动仿真，再在adams/car中进行仿真分析和运动仿真。
首先基于天籁汽车的整体参数与悬架模型，选择前悬架为麦弗逊悬架，后悬架为多连杆悬架。设计计算轿车悬架的整体参数，主要包括频率的选取与计算，静挠度、动挠度以及悬架系统刚度的计算。
通过资料查询，利用传统的设计方法分别设计计算前麦弗逊悬架和后多连杆悬架的减震器、弹簧以及稳定杆的相关参数，使其满足课设任务书的要求。
然后，使用UG软件进行三维建模，然后进行装配，基于adams/car调用软件模块进行动画仿真，了解悬架的运动规律，分析悬架系统中各个零件之间的相互约束关系，并进行仿真分析，基于adams/view，导入装配图，制作动画仿真。
最后对本次设计进行总结，通过分析，提出自己设计中遇到的问题以及解决方法，对于仍然存在的问题希望以后能够得到解决。
作为衡量汽车质量的指标之一，汽车悬架系统可以很好的缓解路面给予车辆的冲击，减轻汽车振动给乘客的不适反应。悬架本身的性能特点、与整车的匹配关系等直接决定了汽车行驶的平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性。
第二章悬架的结构分析与整体参数设计
2.1悬架系统的简介与分类
2.1.1悬架系统的简介
悬架是汽车的车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。没有最完美的设计，只有最人性化的需求，汽车的舒适性要求和操纵稳定性的要求是互相对立的。比如，为了获得良好的舒适性，就要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车―点头‖、加速―抬头‖以及左右侧倾严重，容易导致汽车操纵不稳定，不利于转向等。汽车悬架的簧上重量越大，其乘坐舒适性就越好，，反之容易颠簸。
典型的悬架一般是由弹性元件、导向机构以及减震器等部件组成，横向稳定杆，个别的结构还会有缓冲块等。弹性元件分别有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧。
悬架一般包括以下几个部分[9]：
（1）减振器
为了改善汽车的行驶平顺性, 在车轮上下跳过程中，减振器活塞在工作腔内进行往复运动，减震器产生阻尼力，从而迅速衰减汽车的振动，使动能转化成热能散发到空气中，从而达到衰减振动的目的。车身高度同时得到了改变，进而增强车轮和地面的附着力.目前广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器。
（2）弹性元件
为了起到舒适性的作用，减震器不能迅速的改变车身的振动，所以在车轮受到大的冲击时，弹簧受到压缩，部分动能转化为热能的同时，剩余部分转化为弹性势能储存起来，在下次振动中释放出来。弹性元件主要有钢板弹簧,螺旋弹簧,扭杆弹簧,气弹簧和橡胶弹簧等。
（3）导向机构
导向机构主要作用就是传递力和力矩,起到导向作用并控制能够控制车轮的运动轨迹。（4）横向稳定杆
其作用是为了防止车身在转向等情况下发生过大的车身倾斜。
2.1.2悬架系统的分类
悬架系统根据汽车两侧车轮的运动是否相互关系，可以分为两种形式。
（1）非独立悬架
如图，非独立悬架的结构特点是汽车两侧车轮安装在一根整体式车轴的两端。这种悬架系统当一侧车轮印道路不平而跳动时，会影响另一侧车轮的工作，所以称为非独立悬架，也称为整体悬架或相关悬架。
（2）独立悬架
如图，独立式悬架两端车轮分别安装在断开时的车轴两端，每段车轴的车轮单独通过弹性元件与车架相连。采用这种悬架的汽车，当一侧车轮跳动时，对另一侧车轮不产生影响，因此成为独立悬架。
一般按照车辆的运动的方式，独立悬架可以分为[2]：
1）横臂式独立悬架：车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬架；
2）纵臂式独立悬架：车轮在汽车纵向平面内摆动的独立悬架；
3）单斜臂式独立悬架：其摆臂的白东周线和车轴线斜交叉；
4）车轮沿主销轴线移动的悬架：包括烛式悬架和麦弗逊悬架。
2.2独立悬架的特点
独立悬架有以下特点[2]；
1）在一定范围内，两轮可以单独运动，减小了行驶时车架和车身的镇定，也可以防止转向轮偏摆。
2）一般都配有稳定杆，减少了转弯时的左右摇晃，改进稳定性。
3）非悬架的重量小，可提高汽车的平顺性和乘坐舒适性。
4）坐游轮之间没有车轴链接，所以地板和发动机的安装位置可以降低，这样可降低车辆重心有利于提供汽车行驶的稳定性。
基于天籁车型，选择麦弗逊前悬架和多连杆后悬架，分别有以下优点：
1）构件少，非悬架重量轻；
2）悬架的占的空间小，可以增大发动机室的可用空间；
3）悬架支撑点之间距离大，即使安装错位或制造过程中产生大的误差，也不会对前轮定位产生大的影响，所以通常不需要定位调整。
1）连杆较多，可使车轮和地面尽可能保持垂直，减小了车身的倾斜。尽可能维持轮胎的贴地性；
2）主控制臂可以起到调整后轮前束的作用，以提高车辆行驶稳定性，有效降低轮胎的摩擦；
3）高档轿车由于空间充裕、且注重舒适性能和操控稳定性，所以大多使用多连杆悬架，非常适合高档轿车。
2.3整体参数的设计
2.3.1主要技术指标或主要参数
本次毕业设计整车主要性能参数参照天籁2012舒适版的车型进行，其主要设计参数如下：
1）加速时间(0—100 km/h)：11.8s；
2）最小转弯半径：5.3m；
3）整备质量：1457kg；
4）满载质量：1940kg；
5）最高车速：190km/h；
6）外形尺寸（长X宽X高）：4850mmX 1795mmX 1475mm；
7）轴距：2775mm；
8）前轮距：1560mm；
9）后轮距：1560mm；
10）最小离地间隙：135mm；
11）行李箱容积：506L；
12）燃油箱容积：70L；
13）驱动方式：前置前驱，发动机横置； 14）供油方式：多点电喷；
15）发动机排量、燃油、气缸排列型式、进气型式： 2000mL 、汽油 93号(北京92号)、L 型、自然吸气式；
16）压缩比、环保标准、缸体材料：10:1、国4、铝合金； 17）最大功率/转速：100kW/ 5600r/min(rpm)； 18）最大扭矩/转速：190Nm/ 4400r/min(rpm)； 19）转向助力：电子液压；
20）前制动类型、后制动类型、手刹类型：通风盘、盘式、机械驻车制动； 21）制动距离（(100—0km/h)）：42.27m ； 22）前悬挂类型：前麦弗逊式独立悬架； 23）后悬挂类型：后多连杆式独立悬架； 24）轮胎规格：205/65 R16。
25）前悬LF ：963mm 26）后悬LR: 1105mm
2.3.2频率的选取与计算
对于大多数的乘用车而言，悬架质量分配系数==ab y /2ρε0.8～1.2。为了使前后悬
架工作时在垂直方向互不影响，选定悬架质量分配系数=ε 1.0，前、后悬架的自然振动频率分别用1n （约为1～1.45Hz ）、2n （约为1.17～1.58Hz ）表示。选取 1n =1.44Hz
汽车前、后悬架偏频=n 21/n n =0.85～0.95，偏频值越小，则车辆的平顺性表现越好，由前悬可知 1n =1.44Hz,所以
57..192
.044
..112===
n n n Hz (2-1)
2.3.3悬架系统的静挠度
乘用车的设计频率要接近人步行时的振动频率，人步行时频率是步行时身体上下运动的垂直振动频率，约为n=1～1.6Hz 。悬架的自然振动频率为
n=
π21M K =π21f
g
（2-2） 式中：g ---重力加速度；M ---悬架簧载质量；f ---悬架垂直变形量（挠度）
f M
g K /=。
f c1=
()
()
mm n g
12044.114.328
.922
2
2=??=
π （2-3）
f c2=
()
()
mm n g
10057.114.328
.922
2
2=??=
π
乘用车的静挠度c f 选择范围为：100～300mm ，所以选择符合要求。
2.3.4悬架系统的动挠度
悬架的动挠度d f 表示车辆从满载静平衡位置开始到悬架压缩至结构所允许最大变形时，车轮中心未知点相对车身(或车架)的垂直方向上的位移。设计悬架时，应该要求悬架的动挠度应较大，以防止在凸凹不平路面上行驶时经常碰坏车架。对轿车，d f 取70～90mm 。 通常d f =（0.5～0.8）c f ，因此选取f d1=80mm 符合要求。选取f d2=70mm 符合要求。
对于一般汽车的整体来说，悬架的工作行程即为动挠度和静挠度之和，这个值不应小于130mm ，由f d1+f c1=200mm >130mm ，f d2+f c2=170>130满足技术要求。
2.3.5悬架系统刚度
已知整车的整备质量:m =1457kg ,满载质量为1940kg ，由于车型的发动机是前置前驱的，因此空载时前轴载荷为整备质量的56%，后轴载荷为整备质量的44%,满载时后轴载荷为满载质量的50%,后轴载荷为满载质量的50%, 空载时前轴单轮分配簧上荷载
m l1=2
1
?1457?56%-60=348kg (2-4)
空载时后轴单轮分配簧上荷载
m l2=
2
1
?1457?44%-60=260kg (2-5)
满载时前轴单轮分配簧上载荷
m s1=2
1
?1940?50%-60=455kg
(2-6)
满载时后轴单轮分配簧上载荷 m s2=
2
1
?1940?50%-60=455kg (2-7)
各个车轮上的簧下载荷取60kg ，则前悬架刚度：
K 1 =
=
1
1c W f F =?1208
.945537.16mm N / (2-8)
后悬架刚度： K 2=
=
2
2c W f F =?1008
.945544.59mm N /
第三章悬架系统的设计计算
3.1悬架设计的一般要求[23]
由于悬架对整车的操纵稳定性、抗纵倾能力依着决定性的作用，所以必须考虑下面几方面的要求：
1）要合理设计悬架的弹性特性和阻尼特性，以确保汽车拥有良好的行驶平顺性，避免压缩或伸张行程极限点的硬冲击。
2）导向机构要合理，确保车轮和车架之间力和力矩传递可靠，保证车轮跳动时定位参数变化不会过大。
3）导向机构的运动与转向杆系相协调，不能发生干涉使转向轮摇摆。
4）侧倾中心及纵倾中心位置恰当，避免汽车加速或制动时发生?后仰‘或?点头‘。
5）悬架的质量要小，尤其是非悬挂质量。
6）设计时，考虑给轿车发动机和行李箱留下足够空间
7）设计的零件应有足够强度和使用寿命。
8）成本低，便于维修。
3.2减振器选择
3.2.1减震器工作原理[1]
减震器的供能是吸收悬架垂直振动的能量，并转化为热能耗散掉，使振动迅速衰减。减震器大体上可以分为两类，即摩擦式减震器和液力减震器，由于库伦摩擦力随相对运动速度的提高而减小，并且容易受油水的影响，因此现代的汽车上已经不再采用，1901年首次出现了液力减震器，主要有两种结构，摇臂式和筒式，筒式减震器的质量为摆臂式的一般，不但制作方便而且工作寿命长。筒式减振器常用的三种结构可分为双筒式、单筒充气式和双筒充气式。选用双筒式液力减振器如下图
摘要 悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或轮胎）弹性地连接起来。它的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。 本文完成的是东方之子轿车前悬架设计，重点从东方之子轿车前悬架的选型、减振器的计算及选型、弹性元件形式的选择计算及选型和横向稳定杆的设计计算。首先，我把形式不同的悬架的优缺点进行了比较，然后定下东方之子轿车前悬架的形式—麦弗逊式悬架，最后围绕麦弗逊式悬架的部件进行设计。先是弹簧的设计计算，再是减振器的计算选型，最后是横向稳定杆的设计。 关键词：悬架；麦弗逊式；设计
Abstract Suspension is an important element of one of the modern automobile, it flexibly to link the chassis (orbody) and axle (or tires) . Its main role is the role of transmission in the bodybetween the wheels and all the power and moment, such as support of, system dynamics anddriving force, and easing the road to the whole body impact load, decay resulting vibration,ensure the comfort of the crew, cargo and vehicles reduce their moving load. The main stress is front suspension design，Training emphasis from the former car models,and models Absorber calculations, flexible choice of components and models and forms ofstabilizer bar design data.First of all, I have a different form of a suspension of the advantages and disadvantagescompared to the previous suspension of the car and then set form Eastar on suspension.Then design around Eastar suspension components. First, the spring-loaded design terms,to be absorber calculation models, a horizontal stabilizer bar final calculation. stabilizer bar. Keyword : Suspension, Macpherson ,Design
全面解析5种常见悬挂 在这个言必谈操控、论必说运动的年代里，几乎所有汽车品牌多在大力的宣传自己产品优秀的操控性能，从欧系的宝马、奥迪、萨伯到日系的讴歌、英菲尼迪等高端品牌无不在极力宣传自己良好的操控性和运动性，就连一向以舒适性能为取向的奔驰、凯迪拉克、雷克萨斯等高端品牌也在新近的设计中加入了更多的运动取向。从以福克斯为代表的紧凑型轿车到以迈腾为代表的中级车到以宝马5系Li为代表的高档车无不标榜自己的运动性能。那么他们是否如宣传所说这么优秀，此次汽车探索就为大家解读影响汽车运动性能的汽车底盘的核心——悬挂系统，并分析不同悬挂对汽车操控性及舒适性的影响。 『悬挂在汽车底盘安放位置的示意图』 ● 悬挂的概念和分类 首先让我们来了解一下什么是悬挂：悬挂是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。典型的汽车悬挂结构由弹性元件、减震器以及导向机构等组成，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。绝大多数悬挂多具有螺旋弹簧和减振器结构，但不同类型的悬挂的导向机构差异却很大，这也是悬挂性能差异的核心构件。根据结构不同可分为非独立悬挂和独立悬挂两种。
『奥迪S4前后均采用了独立悬挂』 非独立悬挂由于是用一根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上，一侧车轮受到的冲击、振动必然要影响另一侧车轮，这样自然不会得到较好的操纵稳定性及舒适性，同时由于左右两侧车轮的互相影响，也容易影响车身的稳定性，在转向的时候较易发生侧翻。独立悬挂底盘扎实感非常明显。由于采用独立悬挂汽车的两侧车轮彼此独立地与车身相连，因此从使用过程来看，当一侧车轮受到冲击、振动后可通过弹性元件自身吸收冲击力，这种冲击力不会波及另一侧车轮，使得厂家可在车型的设计之初通过适当的调校使汽车在乘坐舒适性、稳定性、操纵稳定性三方面取得合理的配置。选用独立悬挂汽车一般来说其操控性和舒适性均要明显好于选用非独立悬挂的汽车。 『多连杆悬挂是独立悬挂的典型代表』
前言 悬架是现代汽车的重要组成部分之一。虽然并非汽车在行进必不可少的装备，但如果没有悬架，将极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天，人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受，而非他们不太懂得的专业术语。 因此，对汽车操纵稳定性﹑平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的悬架系统也被不断改进，主动半主动悬架等具有反馈的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。无论定位高端市场，还是普通家庭的经济型轿车，没有哪个厂家敢忽视悬架系统及其在整车中的作用。这一切，都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。悬架系统的优劣，乘员在车上可以马上感受到。 “木桶理论”，很多人都知道，整车就好比是个“大木桶”，悬架是它的一片木板。虽然，没有悬架的汽车还是可以跑动的，但是坐在上面是很不舒服的。坐过农用车货厢的人，对此应该是颇有些体会的，即便是较好的路况，在上面也是颠来颠去的。因为它的悬架很简单，对平顺性和操纵稳定性考虑的很少。只有当悬架这块木板得到足够重视，才能使整车性能得以提升。否则，只能是句空话。 正因为悬架在现代汽车上的重要重要作用，应该重视汽车悬架的设计。只有认真，严谨的设计才能确保其与整车的完美匹配。而要做到这一点，就必须，查阅大量相关书籍，图册，行业和国家标准。
这些是对我们这些将来要从事汽车设计，制造工作的工科出身的大学毕业生的必须经历的一个必不可少的训练。没有经过严格的训练的洗礼，是不可能具备这种专业精神和素质的。 目录
前言 (1) 第一章悬架的功用 (4) 第二章悬架系统的组成 (6) 第三章悬架的类型及特点 (7) §3.1非独立悬架的分类及特点 (8) §3.2独立悬架分类及特点 (9) 第四章匹配车型的选择 (13) 第五章悬架主要参数的确定 (15) §5.1悬架静挠度 f (15) c §5.2悬架的动挠度 f (16) d 第六章弹性元件的计算 (19) §6.1弹簧形式、材料的选择 (19) §6.2确定弹簧直径及刚度 (19) §6.3其他参数的计算 (20) §6.4弹簧的校验 (21) 第七章减振器的设计 (21) 第八章独立悬架导向机构的设计 (26) §8.1导向机构的布置参数 (26) §8.2 麦弗逊式悬架导向机构设计 (28) 第九章悬架系统的辅助元件 (31) 第十章展望—未来的汽车悬架 (33) 小结 (34) 参考文献 (36)
5.2 汽车悬架动力学 研究目的及意义 悬架是现代汽车最重要的总成之一，它把车轮和车身弹性地连接起来，传递它们之间一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷，以保证汽车的平顺性。现代汽车的高速行驶对悬架提出越来越高的要求，不仅具有减振性能，而且具备良好的导向特性，车轮定位参数随车轮跳动和外力而变化对汽车的操纵稳定性有十分重要的影响。此外悬架的合理设计需要对悬架各个构件以及铰接在各种工况下受力变形情况作出分析，以满足强度和刚度的需要。在本项目中由于采用了参考车辆的悬架参数，所以我们有必要对各个定位参数进行分析，选择合理的悬架参考位置坐标。
5.2.1A DAMS软件及其在悬架运动学／动力学中的应用 ADAMS软件的简单介绍 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System) 全称是机械系统自动动力学分析软件，它是目前世界范围内最广泛使用的多体系统仿真分析软件。通过预测和分析多体系统经受大位移运动时的性能，ADAMS可以帮助改进各种多体系统的设计，从简单的连杆机构到广泛使用的车辆系统。 ADAMS软件可以方便地建立参数化实体模型，并应用了多刚体系统动力学原理进行仿真计算。只要用户输入具体多刚体系统的模型参数，ADAMS软件就可以根据多刚体系统动力学原理，自动建立动力学方程，并用数值分析的方法求解这个动力学方程，这就给多体系统的计算带来了方便。而且ADAMS软件建模仿真的精度和可靠性在所有的动力学分析软件中是最好的。国外有人用ADAMS软件对Ford BroncoII进行整车操纵模拟的仿真分析。在车速为20m/s、0.4s内输入阶跃激励下，横摆角速度和侧向加速度曲线的数值仿真结果与实验结果具有很好的一致性。基于这些优点本课题将采用ADAMS仿真分析软件来对悬架运动学和弹性运动学，以及动力学进行初步的计算机仿真分析。ADAMS使用交互式图形环境和部件库、约束库、力库用堆积木方式建立三维机械系统参数化模型，并通过对其运动性能的仿真分析和比较来研究“模拟样机”可供选择的设计方案。ADAMS仿真可用于估计机械系统性能、运动范围、碰撞检测、峰值荷载以及计算有限元的载荷输入。它提供了多种可选模块，核心软件包括交互式图形环境ADAMS View （图形用户界面）和ADAMS Solver（仿真求解器)，还有ADAMS FEA（有限元接口），ADAMS IGES(与CAD软件交换几何图形数据)等模块，尤其是它的ADAMS Vehicle(车辆和悬架模块)和ADAMS Tire（轮胎模块）使ADAMS软件在汽车行业中的应用更为广泛。 ADAMS软件在悬架动力学的应用 本课题拟用ADAMS View来对悬架进行建模。ADAMS View中有各种实体建立命令以及各种铰接型式，约束型式，可建立悬架的三维参数化模型。在进行运动
底盘-10-麦弗逊式悬架的构造及拆装实训
汽修专业理实一体教案 课题项目七麦弗逊式悬架的结构、工作原理及拆装实训 教学目标一、知识目标 了解麦弗逊式悬架的工作原理原理二、技能目标 拆卸安装悬架 三、情感目标 培养团队合作能力 培养不怕脏不怕累的劳动精神 教学重点一、实训车间的行为规范 二、悬架及减震的工作原理 教学难点一、悬架的运动原理 二、规范的使用各种工具 教学准备一、转向系统实训台 二、拆装作业台 三、120件套工具箱 作业布置一、作业 二、实训报告 教学考核一、现场提问（30%） 二、现场实践操作（70%）
教学反思 教学内容或教学流程教法设计 一、课前三分钟 1.强调车间内不允许玩手机，督促班干部收缴手机 2.保持车间干净整洁，不准带入饮料零食等物 3.未经老师允许，不得擅自操作各个机械 4.检查教材、笔记本、笔 二、复习旧知与导入新课 1.复习旧知 底盘构成 2.导入新课 颠簸路面上，车辆如何减少震动，吸收能量？ （1）弹簧延时，缓冲 （2）减震吸收能量 三、悬架的结构
『悬挂在汽车底盘安放位置的示意 图』 ●悬挂的概念和分类 首先让我们来了解一下什么 是悬挂：悬挂是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。典型的汽车悬挂结构由弹性元件、减
震器以及导向机构等组成，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。绝大多数悬挂多具有螺旋弹簧和减振器结构，但不同类型的悬挂的导向机构差异却很大，这也是悬挂性能差异的核心构件。根据结构不同可分为非独立悬挂和独立悬挂两种。 『奥迪S4前后均采用了独立悬挂』 非独立悬挂由于是用一根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上，一侧车轮受到的冲击、振动必然要影响另一侧车轮，这样自然不会得到较好的操纵稳定性及舒适性，同时由于左
中级轿车多连杆后悬架设计-王昱昕-20070306 中级轿车多连杆后悬架设计 --------几何学定义GEOMETRY 二零零七年三月六日 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 comcn 序言 本文档主要从整车总布置角度出发在总体概念设计阶段进行悬架的 选型硬点几何定义设计从而确定悬架各相关部件的详细结构设计边 界和输入信息
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 comcn 目录 后悬架常见类型 多连杆优缺点详细分析 预备信息 多连杆后悬架几何详细定义步骤 悬架目标设定 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 comcn 常见后悬架类型 1 拖曳臂TRAILING ARM 2 扭曲梁TWIST AXLE
3 多连杆MULTILINK PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 comcn 拖曳臂 TRAILING ARM 后悬架 优点 沿Y和Z方向的尺寸较小因此对于后部车厢布置非常有利能有较好的空间利用率尤其是轮罩之间的宽 度较大和容易布置备胎和油箱 悬架和车身容易装配 悬架结构简单零部件少容易分装 由于没有衬套滞后性较小 容易保护后驱
Compatibility with traction 缺点 在沿着车身与拖曳臂的旋转轴拖曳臂的长度和宽度有比较大的杠杆比因此当存在侧向载荷有不利 的前束 在车身的横向翻转有不利的车轮外倾角如果有一个比较合适的悬转轴有可能纠正外倾角但这样会影 响轮罩之间的宽度 不好的调整潜能所有的几何特征和相应变形参数都是相关联的 由于缺少衬套不能进行有效的衰减震动 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 comcn 扭曲梁 TWIST AXLE 后悬架
摘要 随着汽车工业技术的发展，人们对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高。汽车行驶平顺性反映了人们的乘坐舒适性，而舒适性则与悬架密切相关。因此，悬架系统的开发与设计具有很大的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度及选择出弹簧的各部分尺寸，并且通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸，最后进行了横向稳定杆的设计以及汽车平顺性能的分析。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减，后悬则采用半拖曳臂式独立悬架振器。这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。
1绪论： 1.1悬架的功用 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间弹性连接装置的总称。 1.传递它们之间一切的力（反力）及其力矩（包括反力矩）。 2.缓和，抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，以保证汽车良好的平 顺性，操纵稳定性。 3.迅速衰减车身和车桥的振动。 悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击，乘坐舒服，就应该降低悬架刚度。但这样，又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点，即保证操纵稳定性的优良，又能具备较好的平顺性。 悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。 1.2 悬架的组成 现代汽车，特别是乘用车的悬架，形式，种类，会因不同的公司和设计单位，而有不同形式。 但是，悬架系统一般由弹性元件、减振器、缓冲块、横向稳定器等几部分组成等。
前言： 悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，因此悬架与车辆的行驶平顺性、操控稳定性具有极大的关系。悬架设计的好坏直接影响到整车的性能。因此开发出高品质的悬架是车辆工程师的一项重要任务。而悬架部分涉及的专业知识也比较高深，本文期望通过对悬架进行初级设计以达到对悬架有进一步了解的目 的。 关键词:悬架；减震器；弹簧计算 1
1悬架 1.1悬架的功用 汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力；保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。 1.2 悬架的组成 一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。 1.弹性元件 弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等，这里我们选用螺旋弹簧。 2.减振器 减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。 3.导向机构 导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。
毕业设计 卓越工程师培养(海格班) 麦弗逊悬架的结构设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
前麦弗逊悬架和后多连杆 悬架设计 This manuscript was revised on November 28, 2020
存档编号 华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 毕业设计 题目乘用车悬架系统设计 学院机械学院 专业机械设计制造及其自动化 姓名 学号 指导教师 完成时间 教务处制 独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
毕业设计（论文）作者签名：指导导师签名： 签字日期：签字日期： 毕业设计（论文）版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用毕业设计（论文）的规定。特授权华北水利水电大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。 毕业设计（论文）作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期：
摘要 悬架的主要功能是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，缓冲传给车身的冲击载荷，通过减震器衰减由车轮引起的簧上震动，保证汽车行驶的平顺性，保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特征，增强汽车的操纵稳定性，轻便性。 本文首先论述了悬架的分类、优缺点及国内外的研究现状，然后以日产天籁为设计参照，使用传统设计方法（非优化设计）设计计算前麦弗逊悬架和后多连杆悬架，涵盖了选定悬架质量分配系数，选定车震频率、偏频比，计算悬架静挠度和动挠度，减震器行程及工作缸内径的选择及螺旋弹簧的直径、工作圈数设计等。 本次设计中使用UG软件做出三维模型，再进行装配，装配完成后，将其分别导入ADAMS/car和adams/view中进行仿真分析和动画仿真，得出汽车行驶时的仿真动画、整车车轮前束角、整车车轮外倾角、前轮主销内倾角、前轮主销后倾角、摩擦半径、后轮侧倾中心坐标的相关数据变化。 在介绍了主动悬架和半主动悬架之后，阐述了他们之间以及相对于传统悬架之间的优缺点、前麦弗逊悬架和后多连杆悬架减震器可行的改良方法，以及未来研究方向，最后对此次设计设计进行一次回顾，总结设计中的收获和存在的问题。 关键字：麦弗逊式悬架、多连杆悬架、三维模型、运动仿真、仿真分析 中图分类号：+1
悬架系统设计步骤 在此主要是分析竞争车型的底盘布置。底盘布置首先要确定出轮胎、悬架形式、转向系统、发动机、传动轴、油箱、地板、前纵梁结构(满足碰撞)等，因为这些重要的参数，如轮胎型号、悬架尺寸、发动机布置、驱动形式、燃油种类等在开发过程中要尽可能早地确定下来。在此基础上，线束、管路、减振器、发动机悬置等才能继续下去 悬架选择 对各种后悬架结构型式进行优缺点比较，包括对后部轮罩间空间尺寸的分析比较，进行后悬架结构的选择。 常见的后悬架结构型式有：扭转梁式、拖曳臂式、多连杆式。 扭转梁式悬架 优点： 1.与车身连接简单，易于装配。 2.结构简单，部件少，易分装。 3.垂直方向尺寸紧凑。 4.底板平整，有利于油箱和后备胎的布置。 5.汽车侧倾时，除扭转梁外，有的纵臂也会产生扭转变形，起到横向稳定作用， 若还需更大的悬架侧倾角刚度，还可布置横向稳定杆。 6.两侧车轮运转不均衡时外倾具有良好的回复作用。 7.在车身摇摆时具有较好的前束控制能力。 8.车轮运动特性比较好，操纵稳定性很好，尤其是在平整的道路情况下。 9.通过障碍的轴距具有相当好的加大能力，通过性好。 10.如果采用连续焊接的话，强度较好。 缺点： 1.对横向扭转梁和纵向拖臂的连续焊接质量要求较高。 2.不能很好地协调轮迹。 3.整车动态性能对轴荷从空载到满载的变化比较敏感。 4.但这种悬架在侧向力作用时，呈过度转向趋势。另外，扭转梁因强度关系，允 许承受的载荷受到限制。 扭转梁式悬架结构简单、成本低，在一些前置前驱汽车的后悬架上应用较多。 拖曳臂式悬架 优点： 1.Y轴和X轴方向尺寸紧凑，非常有利于后乘舱（尤其是轮罩间宽度尺寸较大） 和下底板备胎及油箱的布置。 2.与车身的连接简单，易于装配。 3.结构简单，零件少且易于分装； 4.由于没有衬套，滞后作用小。 5.可考虑后驱。 缺点： 1.由于沿着控制臂相对车身转轴方向控制臂较大的长宽比，侧向力对前束将产生 不利的影响。 2.车身摇摆（body roll）对外倾产生不利影响；（适当的控制臂转轴有可能改善外 倾的回复能力，但这导致轮罩间宽度尺寸的减小。）
目录 1前言 (1) 2 总体方案论证 (3) 2.1 非独立悬架与独立悬架 (3) 2.2 独立悬架结构形式分析 (3) 2.3 悬架选择的方案确定 (3) 3 前后悬架系统的主要参数的确定及对整车性能的影响 (5) 3.1 悬架静挠度 (5) 3.2 悬架动挠度 (6) 3.3悬架弹性特性 (6) 3.4前悬架主销侧倾角与后倾角 (7) 4弹性元件的设计 (9) 4.1螺旋弹簧的设计 (9) 4.2钢板弹簧的设计 (9) 4.2.1钢板弹簧的布置方案 (9) 4.2.2钢板弹簧主要参数的确定 (9) 4.2.3钢板弹簧各片长度的确定 (12) 4.2.4钢板许用静弯曲应力验算 (13) 4.2.5钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 (14) 4.2.6钢板弹簧总成弧高的核算 (15) 4.2.7钢板弹簧强度验算 (16) 5减震器机构类型及主要参数的选择计算 (18) 5.1减震器的分类 (18) 5.2相对阻尼系数 (18) 5.3减震器阻尼系数的确定 (19) 5.4最大卸荷力的确定 (20) 5.5筒式减震器工作缸直径的确定 (20) 6 结论 (21) 参考文献 (22) 致 (23) 附录 (24)
. 1前言 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。 悬架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，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，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。为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。采用弹性联接后，汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(即非簧载质量)和弹簧(弹性元件)组成的振动系统，承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。此外，悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。 尽管一百多年来汽车悬架从结构型式到作用原理一直在不断地演进，但从结构功能而言，它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。在有些情况下，某一零部件兼起两种或三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用，麦克弗逊悬架(McPhersonstrutsuspension，或称滑柱摆臂式独立悬架)中的减振器柱兼起减振器及部分导向机构的作用。 如前所述，汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统，该振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性，并进一步影响到汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性。该振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多零部件的动载，并进而影响到这些零件的使用寿命。此外，悬架对整车操纵稳定性、抗纵倾能力也起着决定性作用。因而在设计悬架时必须考虑以下几个方面的要求： a、通过合理设计悬架的弹性特征及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，既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； b、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，保证车轮跳动时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
第1章绪论 1.1悬架的功用 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间弹性连接装置的总称。 (1) 传递它们之间一切的力（反力）及其力矩（包括反力矩）。 (2）缓和，抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，以保证汽车良好的平顺性，操纵稳定性。 (3）迅速衰减车身和车桥的振动。 悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击，乘坐舒服，就应该降低悬架刚度。但这样，又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点，即保证操纵稳定性的优良，又能具备较好的平顺性。 悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。 1.2 悬架的组成 现代汽车，特别是乘用车的悬架，形式，种类，会因不同的公司和设计单位，而有不同形式。 但是，悬架系统一般由弹性元件、 减振器、缓冲块、横向稳定器等几部分组成等，见图1-1所示。 它们分别起到缓冲、减振、力的传递、限位和控制车辆侧倾角度的作用。 图1-1 汽车悬架组成示意图 1-弹性元件 2-纵向推力杆 3-减震器 4-横向稳定器 5-横向推力杆 弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，现代轿车悬架多采用螺旋弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。螺旋弹簧只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小， 1
无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。这里我们选用螺旋弹簧。 减振器是为了加速衰减由于弹性系统引起的振动，减振器有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。 导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上,为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。 现代汽车悬架的发展十分快，不断出现，崭新的悬架装置。按控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架，也就是说汽车姿态（状态）只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。 1.3悬架的分类 汽车的悬架从大的方面来看，可以分为两类：非独立悬架系统， 如图1-2所示。 图1-2 独立悬架 1.3.1独立悬架 独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。 独立悬架的类型及特点：独立悬架的车轴分成两段（如图1-3），每只车轮用螺旋弹簧独立地，地连接安装在车架(或车身)下面，当一侧车轮受冲 2
某SUV汽车多连杆后独立悬架设计与分析 摘要 近年来，随着汽车工业的快速发展，人们对汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性的要求越来越高，因此对汽车的悬架系统也提出了更高的要求。多连杆式独立悬架以其综合指标过硬、兼顾操控性和行驶舒适性在内的多种特性受到广大消费者的青睐。然而多年以来，结构复杂、成本高昂、舒适性较好的多连杆式独立悬架只用于豪华轿车，或少部分定位较高端的中高级别轿车。伴随着汽车制造技术的不断提升，零部件单位生产成本逐步降低，汽车厂商们开始更多的在低端轿车上装备这种结构复杂、性能优异的悬架，以此来提高车辆在行驶过程中的综合表现，并在同级别车型中形成鹤立鸡群的效应。我这次设计的奔驰GLK300的悬架系统正是符合大众的需求，采用多连杆式独立悬架。 本次设计的主要内容是：奔驰GLK300SUV的后悬架系统的设计，后悬架采用目前较为流行的多连杆式独立悬架系统。减振器采用双作用液力减振器，并对其进行参数计算。对导向机构和横向稳定杆进行结构计算及强度校核。采用CATIA软件对多连杆式独立悬架的零件进行建模并对悬架进行装配。同时采用CATIA软件对悬架的性能进行分析，论证悬架系统设计参数的合理正确性。 在这次设计中，采用了性能较好的多连杆式独立悬架系统，虽然多连杆式独立悬架还未广泛应用于中低端轿车，但随着成本的降低，此悬架系统将越来越多的得到使用。通过CATIA软件对悬架系统的建模及对其进行仿真优化，验证了多连杆式独立悬架的优异性能。因此，这次设计的悬架系统具有广泛的发展前景。 关键词：多连杆；独立悬架；仿真优化；CATIA
A SUV multi-link independent rear suspension of automobile design and analysis Abstract In recent years, with the rapid development of automobile industry, people on the handling stability and riding comfort of the increasingly high demand, so the car's suspension system is also put forward higher requirements. Multi-link independent suspension with its comprehensive index, consideration of different characteristics of excellent handling and ride comfort, favored by the vast number of consumers. However, over the years, complex structure, high cost, comfort good multi-link independent suspension is used only for luxury cars, or a few more high-end positioning in high-grade car. Along with the automobile manufacturing technology continues to improve, spare parts production costs per unit decrease gradually, the automobile manufacturers began more equipment of this structure in the low-end cars complex, excellent performance of suspension, in order to improve the comprehensive performance of vehicles in the process, and the effect of forming in the same stand head and shoulders above others don't models. Suspension system I the design of the Mercedes-Benz GLK300 is in line with the needs of the public, the multi-link independent suspension. The design of the main content is: the design of rear suspension system of the Mercedes-Benz GLK300SUV, rear suspension uses the popular multi-link independent suspension system. Damper adopts double acting hydraulic shock absorber, and parameter calculation of its. The guide mechanism and a transverse stable rod structure calculation and strength check. The components of CATIA software for multi-link independent suspension modeling and assembly of suspension. At the same time were analyzed by CATIA software performance of suspension, reasonable design parameter argumentation suspension system. In this design, the multi-link independent suspension system with better performance, although the multi-link independent suspension is not widely used in the low-end cars, but with lower costs, this suspension system will be more and more use. Through the CATIA software model of suspension system and simulation and optimization of its, verify the multi-link independent suspension performance. Therefore, the design of the suspension system has a broad development prospects. Keywords：Connecting rod；independent suspension ；Simulation optimization；CATIA
麦弗逊式悬架设计说明书本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
前言 悬架是现代汽车的重要组成部分之一。虽然并非汽车在行进必不可少的装备，但如果没有悬架，将极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天，人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受，而非他们不太懂得的专业术语。 因此，对汽车操纵稳定性﹑平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的悬架系统也被不断改进，主动半主动悬架等具有反馈的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。无论定位高端市场，还是普通家庭的经济型轿车，没有哪个厂家敢忽视悬架系统及其在整车中的作用。这一切，都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。悬架系统的优劣，乘员在车上可以马上感受到。 “木桶理论”，很多人都知道，整车就好比是个“大木桶”，悬架是它的一片木板。虽然，没有悬架的汽车还是可以跑动的，但是坐在上面是很不舒服的。坐过农用车货厢的人，对此应该是颇有些体会的，即便是较好的路况，在上面也是颠来颠去的。因为它的悬架很简单，对平顺性和操纵稳定性考虑的很少。只有当悬架这块木板得到足够重视，才能使整车性能得以提升。否则，只能是句空话。 正因为悬架在现代汽车上的重要重要作用，应该重视汽车悬架的设计。只有认真，严谨的设计才能确保其与整车的完美匹配。而要做到这一点，就必须，查阅大量相关书籍，图册，行业和国家标准。 这些是对我们这些将来要从事汽车设计，制造工作的工科出身的大学毕业生的必须经历的一个必不可少的训练。没有经过严格的训练的洗礼，是不可能具备这种专业精神和素质的。
第十七章悬架导向机构 引言设计量产车或赛车的悬架系统需要各方面的科学知识。这个章节只涵盖这些方面中的一个---悬架运动和几何。这个章节不涉及平顺性和部件在载荷下的弯曲变现。这些东西会在第23章中讨论 我们讨论的悬架几何指的是广义上的如何把非簧载质量连接在簧载质量。这些连接不仅仅决定它们之间的相对运动还控制它们之间力的传递。 任何特定的几何设计都必须是为了配合特定的车型而设计的。不存在最好的几何结构。 17.1自由度和运动轨迹 对于一个非独立悬架，作为前或后悬架，这个控制臂总成是被用来控制某个车轮相对于车身的运动路径。这个轨迹包括轮胎倾角的增加，主销内倾和束角的变化，这些都按照设计者的要求。但他任然按照一个轨迹上下运动。在工程界，我们可以说车轮有一个固定的相对车身运动的路径。车轮不被不允许在这个轨迹的前后和侧面运动。转向节除了确定的路径不被允许旋转。（当然轮胎被允许绕着轴旋转）悬架连杆被要求在各个方向上将转向节非常准确的定位而允许他上下运动。前悬架只有当转向系统要求时才需要留出转向角度空间对任何相对于别的物体运动的物体，它的运动可以用三个直线自由度和三个旋转自由度完全定义。一个在三维空间的单个的物体可以说有六个自由度。我们在之前说过：任何独立悬架只允许有一个转向节相对车架运动的路径。另一个相同的说法是悬架提供五个方向的自由度限制。它严格控制了在五个方向上的运动。在现实世界中，这种机械装置就限制特定的自由度反面而言是不完美的。所以学习独立悬架几何就是确定如何限制转向节在五个方向上的运动。 如果你唯一可以用来设计悬架几何的部件是两头都带球头销的直杆，这个要求的限制可以用五个连杆来完成。换句话说要限制五个自由度需要用正好五根拉压杆来完成。 为了理解这个观点要先了解相关部件，我们应该了解什么类型的悬架部件可以提供什么样的约束。通过17.2你可以看到A臂相当于两个直杆外端连在一个球头销上。一个麦克弗森支柱是一个滑竿运动机构，相当于一个无限长的直角滑块的A臂