汽车悬置系统设计指南
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第六章悬架设计——汽车设计摘要悬架系统是汽车设计中至关重要的组成部分,它为汽车提供了稳定的操控性和舒适的驾乘体验。
本文将介绍悬架系统的基本概念、设计原则和常见类型,旨在帮助汽车设计师了解悬架系统的设计过程和要点,为汽车的悬架设计提供指导和参考。
悬架系统的基本概念悬架系统是汽车中用于支撑车身和轮胎的重要装置,它的主要功能是吸收和减少路面不平度对驾驶员和乘客的影响,保证汽车在行驶过程中具有稳定的操控性和舒适的驾乘体验。
悬架系统的主要组成部分包括弹簧、减震器、转向机构、齿轮组、悬架臂、车轮和轮胎等。
其中,弹簧和减震器是悬架系统的核心部件,它们直接影响着汽车的行驶稳定性和舒适性。
悬架系统的设计原则1.负载平衡原则悬架系统设计的一个重要原则是负载平衡。
悬架系统必须确保车身各部分的重量分布均匀,以避免车身前后倾斜、侧倾等现象,保证汽车在行驶时稳定性和舒适性。
2.悬挂高度原则悬架系统的悬挂高度是指车轮离地高度,悬挂高度的调整对轮胎的抓地力、车身的稳定性、悬挂系统的响应速度等都有着至关重要的影响。
3.质量和强度原则悬架设计必须考虑汽车的总重量和各零部件的强度,以确保悬架系统在各种路况下都能承受负载和力量的作用。
常见的悬架类型1.独立悬挂系统独立悬挂系统是目前汽车悬架系统的主流类型,它将每个车轮独立地连接到车身,可根据路面状况独立地调整吸震性能,使得汽车在行驶中更加平稳和舒适。
2.悬挂叉式悬挂系统悬挂叉式悬挂系统与常规独立悬挂系统相似,不同之处在于前后悬挂系统之间采用悬挂叉连接,能够更好地分散受力,提高悬架系统的稳定性和耐用性。
3.悬架梁式悬挂系统悬架梁式悬挂系统是一种简单而经济的悬架系统类型,主要应用于低档车辆。
它将左右车轮通过悬架梁连接到车身,使用一个弹簧和一个减震器来吸收路面不平度,具有结构简单、成本低的优点。
4.多连杆悬挂系统多连杆悬挂系统是一种复杂的汽车悬架结构,由多个连杆组成,可以在不同的路面状况下调整悬挂高度和减震力度,以提高汽车的稳定性和操控性。
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摘要随着汽车工业和减振器行业的发展以及生活条件的改善,人们对汽车的要求已经不仅仅局限于通行,乘客对汽车的运动性也提出了更高的要求。
在这种市场需求下一种兼具城市行走、野外运动,极其符合现代年轻人追求强烈个性的心态的SUV轿车应运以而生。
SUV能适应各种路况,而且对于悬架的舒适性和操纵稳定性也有更高的要求。
这次设计的SUV轿车悬架系统也是为了适应发展当前的这种实际的需要而设计。
本次设计主要研究SUV轿车的前、后悬架系统的结构设计。
前悬架采用目前较流行的麦弗逊式独立悬架系统,后悬架采用舒适性较好的二连杆式非独立悬架。
前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减振器。
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。
在此次设计中还进行了悬架参数的确定、弹性元件的设计计算、导向机构和横向稳定杆的结构计算及强度校核。
而且,采用Matlab软件对悬架系统的平顺性性进行了编程分析,论证了该系统设计方案的合理正确性,能够满足工程实际的需要。
本设计对于提高汽车行驶平顺性、操纵稳定性等问题具有一定的的实际意义。
此外对于汽车生产企业悬架设计,具有一定的参考价值。
关键词:独立悬架;非独立悬架;汽车减振器;平顺性;ABSTRACTAs the auto industry and the shock absorber and the development of the industry to improve the living conditions of people in the car such a market demand of both urban walking, field sports, in line with modern young people to pursue an extremely strong personality of the mentality of SUV cars to be shipped and Health. SUV can adapt to all kinds of traffic, but also for suspension of comfort and of the SUV car suspension system is also in order to meet the current development of the actual needs of such a design.The design of major research SUV cars before and after the suspension system of structural design. Before the current suspension of the more popular Maifuxunshi independent suspension system, rear suspension better use of comfort-two-link independent suspension. Before and after the suspension of the shock absorber and effective use of the improved comfort and driving stability. Also in the design of a suspension parameters of the flexibility of the design elements, the orientation and structure of the calculation and strength checking. Moreover, the use of Matlab software on the ride suspension system of a programming analysis, demonstration of the system design of reasonable accuracy, to meet the actual needs.The design for improving the car on ride comfort, addition to auto enterprises suspension design, with some reference value.Key words: independent suspension; dependent suspension;automobile shock absorber; ride comfort;目录第1章绪论 (1)1.1悬架系统概述 (1)1.2课题研究的目的及意义 (3)1.3课题研究的主要内容 (4)第2章前、后悬架结构的选择 (4)2.1独立悬架结构特点 (4)2.2非独立悬架结构特点 (6)2.3前后悬架结构方案 (7)2.4辅助元件 (10)2.4.1横向稳定器 (10)2.4.2弹性元件 (10)第3章技术参数确定与计算 (11)3.1自振频率 (11)3.2悬架刚度 (11)3.3悬架静挠度 (11)3.4悬架动挠度 (12)第4章弹性元件的设计计算 (13)4.1前悬架弹簧(麦弗逊悬架) (13)4.1.1螺旋弹簧的端部形状 (13)4.1.2螺旋弹簧的参数计算 (13)4.1.3弹簧圈数 (14)4.2后悬架弹簧(二连杆悬架) (14)4.2.1螺旋弹簧的参数计算 (14)4.2.2弹簧圈数 (15)第5章减振器设计 (16)5.1减振器概述 (16)5.2减振器分类 (16)5.3减振器主要性能参数 (17)5.5.1相对阻尼系数 (17)5.5.2减振器阻尼系数 (18)5.4最大卸荷力 (18)5.5筒式减振器主要尺寸 (18)5.5.1筒式减振器工作直径 (18)5.5.2油筒直径 (19)第6章横向稳定器设计 (19)第7章平顺性分析 (21)7.1平顺性概念 (21)7.2汽车平顺性的研究方法 (21)7.3汽车振动系统模型的建立 (22)7.4平顺性的评价方法 (24)7.5影响平顺性的因素 (25)第8章结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录Ⅰ (29)附录Ⅱ (41)第1章绪论1.1悬架系统概述近年来,舒适性问题对于汽车企业的要求逐年提高,影响舒适性的主要因素有操纵稳定性和乘坐舒适性等因素。
汽车动力总成悬置系统布置研究汽车动力总成的悬置系统布置是整车设计中非常重要的一部分,直接关系到车辆的稳定性、舒适性和安全性。
该系统主要由几何形状、橡胶减震器和刚度等方面的因素组成。
正确的悬置系统布置可以减少车身的震动和扭曲,提高整车的稳定性和舒适性,并降低车辆的噪声、振动和疲劳。
首先,要考虑到悬置系统的几何形状。
通常来说,汽车动力总成的悬置系统规划应尽量避免底盘的干涉和碰撞。
在设计悬置系统时,需要根据车体结构和总成布置来确定最佳的安装位置。
对于前置发动机的车辆,前悬架的位置应该尽量靠前,并且需要满足车轮的位置和角度等技术要求。
后置发动机的车辆则需要考虑后悬架的位置,以确保车辆的稳定性和平衡性。
其次,橡胶减震器也是一个影响悬置系统性能的关键因素。
橡胶减震器可以有效地吸收路面震动和颠簸,从而减少车辆受到的冲击和振动。
因此,在选择和布置橡胶减震器时,需要考虑悬置系统的刚度和阻尼。
在高速行驶时,悬置系统应该具有较高的刚度和阻尼,以保证车辆的稳定性和控制性。
在行驶过程中,悬置系统还需要具有较好的稳定性和可靠性,以避免出现漏油等故障。
最后,悬置系统的刚度也是一个重要的方面。
汽车动力总成的刚度将直接影响车辆的刹车和加速性能,因此需要保证悬置系统的足够刚度。
在悬置系统的刚度设计中,需要综合考虑车辆的重量、驱动轮数量和轴距等要素,以保证车辆的平衡性和可控性。
综上所述,汽车动力总成悬置系统的正确布置和设计对于车辆的稳定性、舒适性和安全性具有重要意义。
在悬置系统的规划和设计中,需要综合考虑几何形状、橡胶减震器和刚度等因素,以确保车辆的性能和可靠性。
未来,随着科技的不断发展,汽车悬置系统将会进一步演进,并且更加注重可持续发展和环保,为驾驶者带来更为安全、舒适和便捷的出行体验。
车辆悬挂系统的优化设计车辆悬挂系统作为汽车重要的组成部分,直接关系到车辆行驶的平稳性、舒适性和安全性。
优化悬挂系统设计能够提高车辆性能和乘坐体验,本文将围绕车辆悬挂系统的优化设计展开论述。
一、悬挂系统的基本原理与作用车辆悬挂系统通过悬挂弹簧、减震器和悬挂支架等部件,连接车身和车轮,起到支撑和缓冲作用。
悬挂系统能够吸收路面不平,减少车身的颠簸,保证驾乘的舒适性和稳定性。
同时,悬挂系统还能够保护车身、发动机和传动系统等重要部件,延长其使用寿命。
二、悬挂系统的优化设计目标1. 提高车辆的行驶稳定性。
悬挂系统的优化设计需要考虑车辆在高速行驶、转弯、制动等情况下的稳定性,减少侧翻和摇晃。
2. 提升乘坐的舒适性。
通过减震器的优化设计,降低车辆受到的颠簸和震动,提供舒适的驾乘环境。
3. 提高悬挂系统的可靠性和耐久性。
悬挂系统需要在各种复杂的路况下保持良好的工作状况,提升其使用寿命和可靠性。
4. 降低车辆的燃油消耗。
通过优化悬挂系统的设计,减少不必要的能量损耗,提高车辆的燃油利用效率。
三、悬挂系统的优化设计方法1. 材料选择与强度分析。
选用高强度、耐疲劳的材料,同时进行强度分析和优化设计,确保悬挂系统在受力情况下不会发生变形或破裂。
2. 建立悬挂系统的数学模型。
通过建立悬挂系统的数学模型,包括弹簧刚度、减震器参数等,进行仿真分析和优化设计。
3. 减震器的优化设计。
减震器的合理设计能够有效抑制车身的振动,提供更好的驾乘体验。
优化设计减震器的阻尼特性和刚度,以满足车辆不同行驶状态下的需求。
4. 悬挂系统的悬架结构优化。
悬挂系统的悬架结构也会影响整个系统的性能。
通过优化悬挂支架等部件的结构,降低重量,提高刚度和强度,进一步改善悬挂系统的性能。
5. 考虑多种路况和行驶状态。
在悬挂系统的优化设计中,需要考虑不同的路况和行驶状态,如高速行驶、弯道行驶、起步和制动等情况,以确保悬挂系统在各种条件下都能提供最佳的性能和驾乘体验。
汽车悬架和转向系统设计1. 概述汽车悬架和转向系统是汽车中至关重要的部分,对汽车的操控性、行驶稳定性和乘坐舒适性有着重要的影响。
悬架系统负责支撑汽车车身,保证车轮与地面的接触,同时吸收来自路面的冲击力;而转向系统则负责使车辆按照驾驶员的指令实现转向操作。
在汽车设计中,悬架和转向系统的设计需要综合考虑多种因素,包括车辆的用途、性能需求、成本以及使用环境等。
本文将介绍汽车悬架和转向系统设计中的关键要点,并探讨一些常见的设计策略和优化方法。
2. 悬架系统设计2.1. 悬架类型常见的汽车悬架类型包括独立悬架和非独立悬架。
独立悬架指的是四个车轮各自独立悬挂,相互之间没有连接,可以独立运动。
非独立悬架指的是四个车轮之间通过悬架系统相连接,受到相互影响。
独立悬架相较于非独立悬架具有更好的悬挂效果,能够提供更好的操控性和乘坐舒适性。
常见的独立悬架类型包括麦弗逊悬架、多连杆悬架和双叉臂悬架等。
2.2. 悬架参数设计悬架系统的参数设计对于汽车的行驶稳定性、乘坐舒适性和操控性都有重要影响。
其中一些关键的参数包括减振器刚度、悬架弹簧刚度、悬架几何参数等。
减振器刚度决定了汽车在受到冲击力时的反应速度,过大或过小的减振器刚度都会影响汽车的乘坐舒适性。
悬架弹簧刚度则负责车身的支撑和回弹,也对乘坐舒适性有重要影响。
悬架几何参数则涉及到悬架的运动轨迹和相对位置,对悬架系统的整体性能起着决定性作用。
2.3. 悬架系统优化悬架系统的优化设计旨在提升汽车的行驶性能和乘坐舒适性。
在悬架系统设计中,常见的优化手段包括材料选择、刚度调整、阻尼控制和减重等。
材料选择是悬架系统设计中的一个重要环节。
采用合适的材料可以提高悬架系统的刚度,同时减轻悬架组件的重量。
刚度调整可以通过调整减振器和弹簧的硬度来实现,以获得更好的悬架效果。
阻尼控制则可以通过控制减振器的阻尼力来实现,以提升汽车的稳定性和乘坐舒适性。
减重是悬架系统设计中的一个重要目标,通过使用轻量化材料和结构设计优化来减轻悬架组件的重量,从而提高汽车的燃油经济性和操控性能。
目录发动机悬置的结构、作用、设计要求 (2)1.1 悬置的作用 (2)1.2 悬置的设计要求 (2)1.3 悬置的设计结构 (2)1.4 悬置的布置 (5)1.5 悬置系统设计程序 (9)1.1 悬置系统安装要求 (10)发动机悬置的结构、作用、设计要求1.1 悬置的作用悬置元件既是弹性元件又是减振装置,其特性直接关系到发动机振动向车体的传递,并影响整车的振动与噪声。
1.2 悬置的设计要求1.2.1 能在所有工况下承受动、静载荷,并使发功机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内,不与底盘上的其他零部件发生干涉。
同时在发动机大修前,不出现零部件损坏。
1.2.2 能充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室的传递,降低振动噪声。
1.2.3 能充分地隔离由于路面不平产生的通过悬置而传向发动机的振动,降低振动噪声。
1.2.4 保证发动机机体与飞轮壳的连接面弯矩不超过发动机厂家的允许值。
1.3 悬置的设计结构1.3.1 发动机悬置软垫的设计-金属板件和橡胶组成1.3.1.1 悬置软垫的负荷通常前悬置位于发功饥机体前端或机体前部两侧,与后悬置相比、远离动力总成的质心,因此动力总成的垂直静负荷主要由后悬置承担,而前悬置主要承受扭转负荷。
对后悬置来说.距离动力总成的主惯性轴较近,承受较小的扭转负荷及振幅。
同时,由于它处于发动机动力输出端,受传动系不平衡力的严重干扰和外部轴向推力的冲击,当发动机输出最大转矩时.支承点出现的最大反作用力也应由后悬挂来承担。
所以后悬置的垂直刚度较大,也起着限制动力总成前后位移的作用。
悬置系统同样还承受了汽车行驶在平平道路上的颠簸、冲击、汽车制动及转向时所产生的动负荷。
1.3.1.2 悬置软垫的机构形式在设计发动机悬置时。
必须充分的考虑悬置的使用日的,例如支承的质量和限制的位移等,选择合理的形状。
悬置的基本形式有三中,即压缩式、剪切式和倾斜式。
给出了这二种悬置的基本特性及用途。
通常采用倾斜式的悬置结构,利用这种悬置的弹性特性,支点设定可以获得较大的自由度。
轿车悬架系设计指南(华福林编写)1.概言一辆性能优良的轿车,几乎所有的整车性能,譬如:动力性、制动性、操纵稳固性、平顺性、舒适性、经济性、通过性及平安性,都与底盘设计的好坏息息相关。
所谓汽车底盘,一样指车身(含内外饰件)之外的所有零部件总成装配成的平台而言,而汽车设计业内人士那么还需将发动机、车架及它们相配套的零部件总成排除在外。
因此,汽车设计部门往往将《底盘》概念在两大系统之内,即:1.传动系统:含聚散器、变速器、分动器、传动轴、前后驱动桥(包括主减速器、差速器、半轴等)。
2.行路系统:含前轴(包括车轮及轮毂)系、转向系、制动系、悬架系等。
体会丰硕的驾驶员在对一辆新车试车后,除对其动力性、经济性评判外,该车的操纵稳固性、平顺性也是他们津津乐道的话题。
诸如车辆高速行驶下“发不发飘”、“摆不摆头”、“跑不跑偏”等等。
以下仅就个人近50年汽车设计的体会,围绕轿车悬架结构因素对性能阻碍的简明讨论,供缺乏悬架设计体会的设计师参考。
2.汽车的悬架系2-1 悬架系是汽车的重要部份。
它是将车身(含车架)与车桥(轴)弹性联结的部件,要紧功能是:2-1-1 减缓由于路面不平引发的振动和冲击,保证良好的平顺性。
2-1-2 衰减车身和车桥(或车轮)的振动。
2-1-3 传递车轮和车身(含车架)之间的各类力(垂直力、纵向力和横向力)和力矩(制动力矩和反作使劲矩)。
2-1-3 保证汽车行驶时的稳固性。
2-2 汽车悬架通常由弹性元件、导向机构和减震器组成。
2-2-1弹性元件(含各类弹簧)用来传递垂直力和减缓冲击;当汽车横向角刚度较小时,还需装横向稳固器(横向稳固杆)以减小车身的横向转动角(侧倾角)。
2-2-2导向机构用来操纵车轮相关于车身的运动特性,以保证必要的稳固性,同时传递除垂直力之外的力和力矩。
2-2-3减震器仅用来衰减车身和车桥(或车轮)的振动振幅,它并非能改变悬架的“硬软”程度。
2-3 悬架结构一样分为两大类:独立悬架和整体桥悬架(非独立悬架)。
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。
采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和部分主要零件图。
关键词:悬架;平顺性;弹性元件;阻尼器;AbstractWith the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance.The main design of the study is BYD F3 car front and rear the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal stabilizer. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans.Key words: suspension; ride comfort; elastic element;buffer;目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1悬架系统概述 (1)1.2悬架的构成和类型 (3)1.2.1构成 (3)1.2.2类型 (3)1.3课题研究的目的及意义 (4)第2章前、后悬架结构的选择 (5)2.1悬架的结构形式 (5)2.2非独立悬架 (5)2.3独立悬架 (6)2.4 前后悬架方案的选择 (7)2.5主要元件 (8)2.5.1弹性元件 (8)2.5.2减振器 (9)2.6辅助元件 (9)2.6.1横向稳定器 (9)2.6.2缓冲块 (10)第3章技术参数确定与计算 (11)3.1悬架性能参数的选择 (11)3.2悬架的自振频率 (11)3.3侧倾角刚度 (12)3.4悬架的动、静挠度选择 (12)第4章弹性元件的设计计算 (14)4.1前悬架弹簧 (14)4.2后悬架弹簧 (15)第5章悬架导向机构的设计 (17)5.1导向机构设计要求 (17)5.2麦弗逊独立悬架示意图 (17)5.3导向机构受力分析 (18)5.4横臂轴线布置方式 (20)5.5导向机构的布置参数 (20)5.5.1 侧倾中心 (20)第6章减振器设计 (22)6.1减振器的概述 (22)6.2减振器的分类 (22)6.3减振器参数选取 (23)6.4减振器阻尼系数 (23)6.5最大卸荷力 (24)6.6筒式减振器主要尺寸 (24)6.6.1筒式减振器工作直径 (24)6.6.2油筒直径 (25)第7章横向稳定杆的设计 (26)第8章平顺性分析 (27)8.1平顺性概念 (27)8.2汽车的等效振动分析 (27)8.3车身加速度的幅频特性 (28)8.4相对动载的幅频特性 (29)8.5悬架动挠度的幅频特性 (31)8.5影响平顺性的因数 (32)8.5.1结构参数对平顺性的影响 (32)8.5.2使用因素对平顺性的影响 (33)第9章总结 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录Ⅰ (37)Suspension Principle Of Work (37)附录Ⅱ (48)第1章绪论1.1悬架系统概述自十九世纪末期出现第一辆汽车以来,汽车工业经历了一百多年的发展过程。
《汽车设计》课程设计题目:汽车悬架系统设计公司:鸿马华祥悬架设计有限公司班级: 1宿舍:学生:负责人:指导老师:目录第1部分绪论 (3)1.1 悬架系统的功能 (3)1.2悬架的工作原理 (3)1.3 悬架系统的分类 (5)1.4 设计任务 (11)第2部分悬架主要参数的确定 (11)2.1 悬架的静挠度fc的确定 (11)2.2 悬架的动挠度fd的选择 (13)2.3 悬架的弹性特性 (13)2.4 后悬架主副弹簧刚度的分配 (14)2.5 悬架侧倾角刚度及在前、后轴的分配 (15)2.6悬架的空间几何参数 (16)第3部分弹性元件的设计 (17)3.1 弹性元件简介 (17)3.2 螺旋弹簧的设计 (18)3.2.1 螺旋弹簧的刚度 (18)3.2.2 计算弹簧钢丝直径d (19)3.2.3 弹簧校核 (19)3.3 小结 (20)第4部分悬架导向机构的设计 (20)4.1 导向机构受力分析 (23)4.2 横臂轴线布置方式的选择 (24)4.3 横摆臂主要参数 (25)第5部分减振器的设计 (26)5.1减震器简介 (26)5.2 双筒式液力减振器 (27)5.3 单筒充气式液力减振器 (30)5.4 减震器参数的设计 (32)第6部分横向稳定杆的设计 (36)6.1 横向稳定杆的作用 (36)6 .2 横向稳定杆参数的选择 (36)第7部分悬架的CATIA 3D建模图 (37)7.1前悬架系统——麦弗逊式独立悬架 (37)7.2 后悬架系统——双横臂式独立悬架 (38)第8部分参考文献 (39)第9部分会议记录 (40)9.1 会议记录1 (40)9.2 会议记录2 (41)9.3 会议记录3 (41)第10部分任务报表..................................................................................... 错误!未定义书签。
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发动机工程研究二院 动力总成开发部 主题与适用范围 1、主题 本指南介绍了动力总成悬置系统开发的基本知识和基本过程,以及所涉及到的基本流程文件核技术文件。 2、适用范围 本指南适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车动力总成悬置系统的设计。 目 录 一、悬置系统中的基本概念 ................................................................................................................. 4 1.1 悬置系统设计时的基本概念 .................................................................................................. 4 1.2动力总成振动激励简介 ........................................................................................................... 6 二、悬置系统的作用 ............................................................................................................................. 8 2.1 悬置系统的设计意义及目标简介 .......................................................................................... 8 2.2 动力总成悬置系统对整车NVH性能的影响........................................................................ 8 三、悬置系统的概念设计 ................................................................................................................... 10 3.1 悬置系统的布置方式选择 .................................................................................................... 10 3.2 悬置点的数目及其位置选择 ................................................................................................ 11 3.3 悬置系统设计的频率参数 .................................................................................................... 13 四、悬置系统相关设计参数 ............................................................................................................... 14 4.1动力总成参数 ......................................................................................................................... 14 4.2 制约条件 ................................................................................................................................ 15 五、悬置系统设计过程中的相关技术文件 ....................................................................................... 16 5.1 悬置系统VTS ....................................................................................................................... 16 5.2 悬置系统DFMEA ................................................................................................................. 17 5.3 悬置系统DVP&R ................................................................................................................. 17 5.4 其它技术及流程文件 ............................................................................................................ 17 一、悬置系统中的基本概念 1.1 悬置系统设计时的基本概念 1:整车坐标系:原点在车身前方,正X方向从前到后,正Y方向指向右侧(从驾驶员到副驾驶),正Z方向朝上如图(1-1)。
(图1-1) 整车坐标系 2:发动机坐标系:原点在曲轴中心线与发动机和变速箱结合面的交点处;正X方向从变速箱到发动机,沿着曲轴中心线,正Y方向指向右侧如果沿着正X方向看,正Z方向朝下如图(1-2)。
(图1-2)发动机坐标系 3:主惯性矩坐标系:原点在动力总成的质心位置,正X方向从变速箱到发动机,沿着最小主惯性矩轴线,正Y方向通常沿着最大主惯性矩轴线,正Z方向朝下并且沿着中等主惯性矩轴线如图(1-3)。 (图1-3) 主惯性坐标系 4:扭矩旋转轴坐标系:原点在动力总成的质心位置,正X方向从变速箱到发动机,沿着TRA方向, Y方向和Z方向可任意选择只要符合右手法则。由于动力总成的不对称,MOI坐标系永远与发动机坐标系不平行。所以围绕曲轴中心线如果有一小的扭矩波动,被很软的像弹簧支撑着的动力总成将会有一个围绕TRA旋转的趋势。 5:弹性轴和弹性中心:弹性轴只能由悬置位置、方向和刚度来确定,而与动力总成的质量特性无关。如果最小静态力或力矩沿着某一方向作用到刚性的车身上导致车身在相同的方向产生一个位移或旋转,那么该方向就定义为某一弹性轴方向。弹性中心是弹性轴线的交点,弹性轴是从静态的观点来定义的,在静态下,动力总成移动加速度和角加速度为零。因此,质量特性可以忽略。 6:打击中心:不用进行详细的数学解释,简单的刚性钟摆详见图(1-4)。钟摆在O点支撑,物体的质心位置是G。假定在OG的延长线上有一点Q,钟摆在Q点受到一个力,且与联机OQ垂直,这时在O点没有反作用力。则O点和Q点互为打击中心,也就意味着O点和Q点是可逆的。
(图1-4)打击中心示意图 6:解耦的概念:悬置系统的设计目标是减少发动机的振动,这种振动在一定的频率范围内与一定的发动机激励耦合有关;在某一时间获得一个激励,例如曲轴扭矩的激励,如果是一种自然频率一种纯模态的一种激励就更好。这样有两个优点。第一,需要关注的只是一种频率,例如,设计时可以远离激励的频率,如怠速时的频率。第二,某些动力总成的自由转角和频率对整车的结构很敏感。所以,如果受激励的几个动力总成的自由转角和几种频率只用一种来代替,产生这种被称作结 构敏感性的模型就是解耦。 了解为什么动力总成悬置系统解耦似乎很容易,但怎样评估悬置系统是解耦的,并不十分清楚。传统意义上来说,模型分析是在一个坐标系通常在发动机坐标系下进行KEF指数的计算。把在一定DOF下的KEF的百分比作为在这个DOF下解耦的百分比。这种评价解耦的方法是现在最常用的评价方法。但据说国外有关资料说这种评价方法不是最好的方法,而且常常造成很大理解误差。下面是国外最新的评价解耦的方法。 “解耦与某一特定的激励有关,对于位移或力的解耦,在特定的方向上应该达到100%或尽可能高的KEF指数。这个方向可以是也可以不是发动机DOF下的坐标系。为了转动或力矩的解耦,在运动以及发动机主惯性矩条件下,100%或尽可能高的KEF指数的力矩旋转轴方向是较好的。例如,为了曲轴力矩的解耦,需要在TRA方向100%或尽可能高的KEF指数。但是,TRA方向不是发动机坐标系下的某个DOF方向。所以,在发动机坐标系DOF下的KEF指数,不能反映在所有激励条件下解耦的百分比。” 对于理论分析来说,解耦的概念显得就更加复杂了。他实际上包括:惯性解耦、弹性解耦以及阻尼解耦(位移解耦)。在悬置系统解耦分析当中,阻尼解耦通常被省略掉。惯性解耦和弹性解耦成了关注最多的一种解耦途径。惯性解耦在实际工程中比较容易实现,由于弹性解耦受到的限制条件较多,所以一般弹性解耦都是十分困难的。在实际工程设计中,我们看到的解耦概念体现在能量的集中率上。但对于工程设计人员来说,能量集中是个很抽象的概念。它只可作为评价性的结论,不能作为实际的悬置系统设计的方向性的参考。对于解耦的概念这里只作简单的介绍。在以后的章节里,会介绍实际工程中解耦的方法。它们都是从“惯性解耦”与“弹性解耦”这两个概念出发,得出的一些实际工程经验。
1.2动力总成振动激励简介 动力总成系统是由发动机的爆发力、旋转和往复不平衡力、路面的状况以及由附件和车身其它零部件传递的动态力或运动而引起激励。主要的激励是曲轴上的内部震荡扭矩、汽缸方向上的内部力以及相关的运动;此外,还有来自路面和轮胎的激励。简单总结有如下几个振动的根源: 1. 不平衡的回转运动质量所产生的离心力及离心力矩(都为一次) 2. 不平衡的往复运动质量所产生的惯性力及惯性力矩(一次、二次) 3. 不平衡的反作用简谐扭矩(其次数为汽缸数除2及其整数倍。如6缸发动机即为3、6、9等次) 4. 个别气缸不工作或爆发压力不均匀(其次数为1/2次及其整数倍) 5. 因机身(曲柄箱)刚性不足导致内力矩输出引起(多数是一次机身弯曲振动) 6. 由路面不平坦引起