摘要
随着科技和社会的发展和进步，各种各样的车辆将会陆续出现在公路上面，随着人们生活水平的提高，人们对车的质量和稳定性提出了更高的要求。对这个问题解决的程度如何，反映着一个社会从科技水平到人文关怀等各方面的发达程度。
双横臂式独立悬架是常见的悬架形式之一，在汽车领域有着广泛的应用，要求具有稳定的可靠性。其突出优点是在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的接触点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合理的运动特性。本设计以汽车车型进行双横臂式悬架的设计，利用平面作图法和平面解析法对悬架的上、下横臂的尺寸和空间布局进行设计，计算选用双同时减震器和螺旋弹簧匹配悬架系统，保证轮胎的几何定位参数在各种悬架的摆动情况下都符合汽车行驶的要求，反复核算以保证在各种形式条件下获得最佳平顺性和操作稳定性。
关键词：双横臂独立悬架；横臂；稳定性；参考
Abstract
With the development and progress of science and technology and society, all kinds of vehicles will appear on the highway, with the improvement of people's living standard, people put forward higher requirements on the quality and stability of the vehicle. How to solve this problem, reflects a society from the level of science and technology to the development of human care and other aspects of.
Double cross arm type independent suspension is one of the common forms of suspension, which has a wide range of applications in the automotive field. Its outstanding advantage is that the flexibility of design, through the reasonable choice of the position of the contact point and the length of the control arm, makes the suspension has a reasonable motion characteristics. This design to car models for the design of the double wishbone suspension, using plane mapping method and the plane analytical method of suspension on, under transverse arm of the size and spatial layout design, calculation and selection of double and shock absorber and a helical spring suspension matching system, ensure the tire geometry set parameters under various suspension swings are in line with the requirements of vehicle, the iterative calculation to ensure in various forms under the condition of get the best ride and handling stability.
Therefore, this paper firstly makes a research on the choice of the scheme. Through the designer to master the professional knowledge, relevant information on the Internet and at home and abroad, the kinds of design present situation, after a detailed investigation, the graduation design a set of environmental protection and energy saving of electric automobile door.
Key words: double cross arm independent suspension; cross arm; stability; reference
目录
摘要......................................................... I Abstract........................................................ II
第一章绪论 (1)
1.1 课题研究的目的和意义 (2)
1.2 研究的主要内容 (3)
第二章悬架的设计 (5)
2.1 悬架的功用和组成 (7)
2.2 汽车悬架的类型 (7)
2.3 双横臂独立悬架 (8)
第三章悬架主要参数的确定 (9)
3.1 悬架静挠度 (10)
3.2 悬架的动挠度 (11)
3.3 悬架弹性特性 (12)
第四章独立悬架导向机构设计及强度校核 (12)
4.1 设计要求 (13)
4.2 导向机构的布置参数 (14)
4.2.1 侧倾中心 (14)
4.2.2 纵倾中心 (15)
4.3 双横臂式独立悬架导向机构设计 (16)
4.3.1 纵向平面内上、下横臂轴布置方案 (16)
4.3.2横向平面内的上、下横臂的布局方案 (17)
4.3.3水平面内上、下横臂轴的布置方案 (18)
4.4 悬架螺旋弹簧刚度及应力计算 (19)
4.4.1 螺旋弹簧材料的选择 (19)
4.4.2 弹簧几何参数的计算 (20)
4.4.3 弹簧的校核............................................ 2I
结论 (22)
致谢 (23)
参考文献 (24)
第一章绪论
1.1课题研究的目的和意义
汽车是现代社会的重要交通工具，为人们提供了便捷、舒适的出行服务，随着人们生活水平的提高，对于车辆的质量和稳定性都有着越来越高的要求了。所以鉴于这些原因，汽车横臂独立悬架以其性能稳定，经久耐用，功能多样化等等诸多特点问居于世。以双横臂独立悬架为主要结构使得汽车在行驶过程中的稳定性能更强。目前，我国正在大力研发高稳定性的横臂独立悬架。
在未来的几年里，双横臂独立悬架的使用将会越来越普遍，越来越多的人们将会选择采用双横臂独立悬架的汽车，长此以往，我国的汽车工业将会在安全和稳定方面得到更一步的改变。
双横臂独立悬架用的功率转换器用作不同频率的DC-DC转换和DC-AC转换。DC-DC转换器又称直流斩波器，用于直流电动机驱动系统。两象限直流斩波器能把蓄电池的直流电压转换为可变的直流电压，并能将再生制动能量进行反向转换。DC-AC转换器通常称作逆变器，用于交流电动机驱动系统，它将蓄电池的直流电转换为频率和电压均可调的交流电。双横臂独立悬架一般只使用电压输入式逆变器，因其结构简单又能进行双向能量转换。
鉴于悬架设计在汽车特别是在轿车总成开发中的重要地位，汽车必需重视悬架总成的设计开发。由于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的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性，进而影响着整车的档次和价格。因此，对悬架的研究有着重要的实用意义。
本论文的题目是汽车双横臂独立悬架的设计，本课题与生产实际结合较紧密。通过对悬架系统中重要零部件的设计、计算和校核；各定位参数涵义及其对整车动力学性能影响的分析，初步达到介绍悬架设计全过程目的，具有很强的操作性，能够为生产提供一定意义上的指导。
1.2研究的主要内容
本次设计主要针对汽车双横臂独立悬架进行设计，从汽车双横臂独立悬架的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：
（1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集出各类汽车双横臂独立悬架的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。
（2）分析汽车双横臂独立悬架的结构与参数。
（3）确定设计总体方案。
（4）确定具体设计方案。
（5）汽车双横臂独立悬架的三维图的绘制、CAD装配图、零件图的绘制。
（6）说明书的整理
第2章悬架的设计
2.1 悬架的功用和组成
悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轮弹性地连接起来。悬架需要传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，缓和路面传给车身的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平在和载荷变化是有理想的运动特性，使汽车获得高速的行驶能力和理想的运动特性。汽车悬架的功用总结如下：
①抑制、缓和由不平路面引起的振动和冲击；
②传递汽车垂直力以外，还传递其它个方向的力和力矩；
③保证车轮和车身（或车架）之间有确定的运动关系，使汽车具有良好的驾驶性能。
汽车悬架是车架（或车身）与车桥（或车轮）之间弹性连接的部件。汽车悬架主要由弹性元件、减振器和导向机构三个基本部分组成。此外还包括一些特殊功能的部件，如稳定器和缓冲块等。现代汽车还采用了控制机构，形成可控式悬架，如半主动悬架和全主动悬架等。
弹性元件使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间实现弹性连接，用来承受并传递垂直载荷，缓和不平路面、紧急制动、加速和转弯引起的冲击。减振器用来衰减由于弹性系统受到冲击后引起的振动。导向机构是用来使车轮(特别是转向轮)按一定运动轨迹相对于车身运动。同时以上三者兼有传递力的作用。若钢板弹簧作为弹性元件时，它本身兼有导向作用，可不另设导向机构。在多数的轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架中还设有辅助弹性元件—横向稳定器，用以提高侧倾的刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶的平顺性。
要保持车身自然振动频率不变或变化很小，在汽车空载到满载的范围内变化，就需要将悬架刚度做成可变的。如悬架中的有些弹性元件本身的刚度就是可
变的，例如气体弹簧；有些弹性元件的刚度虽是不变的，但如果其结构中采取某些措施，也可使整个悬架具有可变的刚度，例如渐变刚度钢板弹簧。这样就使汽车空车对悬架刚度小，而载荷增加时，悬架刚度随之增加。改善了汽车行驶时的平顺性。
2.2 汽车悬架的类型
根据导向机构的结构特点，汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的鲜明特色是左、右车轮之间由一刚性梁或非断开式车桥联接，当单边车轮驶过凸起时，会直接影响另一侧车轮。独立悬架中没有这样的刚性梁，左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥，按结构特点又可细分为横臂式、纵臂式、斜臂式等等，各种悬架的结构特点将在以下章节中进一步讨论。
除上述非独立悬架和独立悬架外，还有一种近似半独立悬架，它与近似半刚性的非断开式后支持桥相匹配。当左右车轮跳动幅度不一致时，后支持桥中呈V形断面并与左右纵臂固结在一起的横梁受扭，由于其具有一定的扭转弹性，故此种悬架既不同于非独立悬架，也与独立悬架有别。该弹性横梁还兼起横向稳定杆的作用。
按照弹性元件的种类，汽车悬架又可以分为钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架、空气悬架以及油气悬架等[4]。
按照作用原理，可以分为被动悬架、主动悬架和介于二者之间的半主动悬架。
2.3 双横臂独立悬架
本次设计的汽车双横臂式独立悬架的结构如图2.1所示。
图2-1 双横臂式独立悬架
按其上下横臂的长短可分为等长双横臂和不等长双横臂两种。等长双横臂悬架在其车轮做上下跳动时，可保持主销倾角不变，但轮距却有较大的变化，会使轮胎磨损严重，多为不等长双摆臂悬架代替，后一种悬架在其车轮上下跳动时候只需要适当的选择上下横臂的长度并合理布置，即可使轮距及车轮定位参数的变化限定在一定的范围之内，这种不大的轮距的改变，不应引起车轮沿路面的滑移，而为轮胎的弹性变形所补偿，因此其保持了汽车良好的行使平顺性，双横臂悬架的突出优点在于其设计的灵活性，可以通过合理选择空间杆系的铰接点的位置及导向臂的长度，使得悬架具有合适的运动特性，并且形成恰当的侧倾中心和纵倾中心。
这种不等臂悬架的优点是改善了汽车的乘坐舒适性和平顺性，保证了轮胎的使用寿命,双横臂式独立悬架在轿车的前轮上应用得较广泛。
双横臂式独立悬架按所使用的弹性元件可分为螺旋弹簧、扭杆弹簧和空气弹
簧。
第3章悬架主要参数的确定
在设计时首先对悬架总体参数进行计算，如悬架的刚度、悬架的挠度等，这样在下文对零部件的计算时，就可以以悬架的总体参数为依据，根据悬架的结构参数求出相关零部件的受力、刚度等参数。下面是针对悬架设计所需要的基本参数：
表3-1 汽车的基本参数
3.1悬架静挠度
悬架静扰度错误！未找到引用源。是指汽车满载静止时悬架的载荷Fw与此时悬架刚度c之比，即错误！未找到引用源。=Fw/c。（3.1）
汽车弹簧与簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车平顺性的主要参数之一。而汽车部分车身的固有频率n（亦称偏频）可以用式表示：
错误！未找到引用源。（3.2）
式中：错误！未找到引用源。指汽车前悬架的刚度，N/mm错误！未找到引用源。；
错误！未找到引用源。指前悬架的簧上质量，Kg；
错误！未找到引用源。指前悬架偏频，Ｈｚ；
汽车的前悬架的静绕度可以下式表示：
错误！未找到引用源。 (3.3) 所以，悬架的静挠度1c f和悬架刚度错误！未找到引用源。之间有如下关系：
错误！未找到引用源。
（3.4）
车用车的发动机排量越大，悬架的偏频应越小，满载情况下前悬架偏频在0.80～1.15Hz 之间取,后悬架要求在0.98～1.30Hz 。错误！未找到引用源。=1.15 Hz
代入数值得：错误！未找到引用源。。
3.2 悬架的动挠度
悬架的动绕度错误！未找到引用源。是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构充许的最大变形(通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或1/3)时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。乘用车错误！未找到引用源。取7～9cm ，货车错误！未找到引用源。取6～9cm ，客车错误！未找到引用源。取5～8cm 。从汽车的通过性越野性能出发选此悬架的动挠度mm f d 90
3.3 悬架弹性特性
悬架受到的垂直外力F 由此引起的车轮中心相对于车身位移f （即悬架的变形）的关系曲线，称为悬架的弹性特性,其切线的斜率式悬架的刚度。如图 3.1所示：
悬架的弹性特性有线性和非线性特性两种。当悬架变形和受垂直外力F 之间成固定的比例关系时，弹性特性是一条直线，称为线性弹性特性，此时悬架刚度为常数；当悬架变形和受垂直外力F 之间不成固定的比例关系时，称为成为非弹性特性[6]。
乘用车的簧上质量虽然变化不大，但是为了减少车轴对车架的冲击，减少转弯时的侧倾与制动时的前倾角和加速时的后仰角，因该采用刚度了变得非线性悬
架，如图3.1所示：
图3-1 悬架特性曲线
悬架的主要参数总结如下表3-2：
表 3-2 悬架的主要参数
第4章独立悬架导向机构设计及强度校核
4.1 设计要求
针对前双横臂对立悬架导向机构的设计要求：
悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过错误！未找到引用源。mm，轮距变化会引起轮胎的早期磨损。
悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应该产生纵向加速度。
汽车转弯行驶时，应该车身侧倾角小。在0.4g侧加速度作用下，车身侧倾角≤错误！未找到引用源。～错误！未找到引用源。，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强转向不足效应。
制动时，因该有车身的抗前俯作用；加速时，应该有抗后仰作用。
目前，汽车上广泛采用上下不等臂长的双横臂独立悬架且主要应用前悬架。静止平衡的时候轮胎的定位参数如下表4.1：
表4-1 前轮定位参数
4.2 导向机构的布置参数
4.2.1 侧倾中心
双横臂的独立悬架的侧倾中心，如图4.1所示方式得出；
图4-1 双横臂式独立悬架侧倾中心W的确定
将上下横臂内外转动点的连线延长，以得到极点P，比且得到P的高度。将P 点与车轮接地点N连接，即可得到汽车轴线上的侧倾中心W点[10]。双横臂式独立悬架侧倾中心的高度错误！
未找到引用源。为：
错误！未找到引用源。
（4.1）
式中：错误！未找到引用源。
（4.2）
错误！未找到引用源。（4.3）
其中：C=397mm，α=7°，β=5°，=12°代入（4.2）得：k=397×错误！未找到引用源。=1909mm
且 d=235mm 代入（4.3）得到：P=401mm
且错误！未找到引用源。=110mm ，错误！未找到引用源。=808.5mm 代入式中：
侧倾中心高度：错误！未找到引用源。=288.5 mm
4.2.2 纵倾中心
双横臂式独立悬架纵倾中心点O可用做图法得出，如图4.2所示：
图4-2纵倾中心
作出两条横臂转动轴的延长线C和D，两条线的交点O即为纵倾中心。
4.3 双横臂式独立悬架导向机构设计
4.3.1 纵向平面内上下横臂轴布置方案
上、下横臂轴抗前倾角的匹对对主销后倾角的变化有较大的影响，图 4.3给
出了六种可以匹配方案的主销后倾角γ值随车轮跳动的变化曲线。纵坐标为车轮接地点的垂直位移量的变化Z。各匹配方案中错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。的取值如图4.3所示，其正负角按图所示确定。
图4-4 角的定义图4-3 错误！未找到引用源。、错误！
未找到引用源。的匹配对的影响
其中的定义如图所示4.4所示；
为了提高汽车的制动稳定性和舒适性，一般希望主销后倾角的变化规律为：在悬架弹簧压缩时后倾角变大；在弹簧拉伸时后倾角减小，用以制造制动时主销后倾角变大而在控制臂支架上产生防止制动前俯的力矩。第1、2、6方案主销后倾角的变化规律很好，根据实际的设计的布局情况我选择二方案错误！未找到引用源。取0°、错误！未找到引用源。取-5°[5]。
4.3.2 横向平面内的上、下横臂的布局方案
比较图4.5a、b、c三图可以清晰的看到，上下横臂的布置不同，所得侧倾中心位置也不同，根据实际前悬架侧倾中心高度在0～120mm之间，设计上、下横臂在横向平面内的布置方案选用a方案。
图4-5 上、下横臂在横向平面内的布置方案
4.3.3 水平面内上、下横臂轴的布置方案
横臂轴在水平面的布置方案有三种，如图4.6所示
图4-6 水平面内上、下横臂轴的布置方案
下横臂轴MM和尚横臂轴NN与轴线的夹角，分别用错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。表示，称为导向机构的上下横臂的水平斜直角。一般规定，轴线前端远离汽车轴线的夹角为正角，之为负。与汽车轴线平行者，夹角为零。双横臂式悬架的上下横臂的长度对车轮上下跳动时的定位参数影响很大。现代轿车所用的双横臂式前悬架，一般设计，这样可以方便发动机的布置请可以得到理想的运动特性。
为了使车轮在遇到凸起路障时能够使车轮一起跳动，一面向后退让，以减少到车身的冲击力，还为了布置发动机，大多数前置发动机汽车的悬架下横臂轴MM线的斜置缴角为正值。如图4.6所示，当上、下横臂轴倾斜角错误！未找到引用源。均为正值，主销后倾角随轮胎的上跳有较小增加甚至减少（当错误！未找到引用源。时）。当车轮上跳、主销后倾角变大时，车身上的悬架支撑出会产生反力矩，有助于产生制动时的抗前俯作用。但是注销后倾变的太大时，会在支撑处产生过的反力矩，同时使转向系统对侧向力十分敏感，易造成车轮摆动或方向盘上的力的变化。
横臂轴在水平面的布置方案有三种，如图4.6所示
为了使车轮在遇到凸起路障时能够使车轮一起跳动，一面向后退让，以减少到车身的冲击力，还为了布置发动机，大多数前置发动机汽车的悬架下横臂轴MM线的斜置缴角为正值。如图4.6所示，当上、下横臂轴倾斜角错误！未找到引用源。均为正值，主销后倾角随轮胎的上跳有较小增加甚至减少（当错误！未找到引用源。时）。当车轮上跳、主销后倾角变大时，车身上的悬架支撑出会产生反力矩，有助于产生制动时的抗前俯作用。但是注销后倾变的太大时，会在支撑处产生过的反力矩，同时使转向系统对侧向力十分敏感，易造成车轮摆动或方向盘上的力的变化。
4.3 .4 上下横臂长度的确定
双横臂式悬架的上下横臂的长度对车轮上下跳动时的定位参数影响很大[8]。现代轿车所用的双横臂式前悬架，一般设计，这样可以方便发动机的布置请可以
得到理想的运动特性。
如图4.7所示为下横臂长度L1保持不变，改变上横臂的长度不L2，使得L1/L2的比值分别是0.40、0.6、0.8、1.0、1.2时计算得到的悬架的运动特性。其中Z—错误！未找到引用源。（Z轴表示轮胎上下跳动的位移量，错误！未找到引用源。表示为1/2轮距）表示为车轮接地点在横向平面内随车轮跳动的特性曲线。有图可以看出，当上、下横臂之比为0.6时，错误！未找到引用源。曲线变化最平缓；L1/L2增大或减小时，错误！未找到引用源。的曲线的曲率都会
增加。图中Z—α和Z—β分别表示车轮外倾角和车轮内倾角随车路跳动的特征曲线如图4.7。
图4-7 上、下横臂长度之比L1/L2改变时的悬架特性
设计汽车悬架时，希望轮距变化要小，以减少轮胎磨损，提高其使用寿命，因此应该选择L1/L2在0.6附近的；为了保证汽车有良好的操作性，希望前轮定位角度的变化要小，这时应选择L1/L2在1.0附近，综合以上分析，悬架的L1/L2应该在
0.6～1.0的范围内。根据我国的乘用车设计经验，在初选尺寸时，L1/L2取0.65为宜
4.4 螺旋弹簧的设计计算
4.4.1 螺旋弹簧材料的选择
螺旋弹簧作为弹性元件的一种，具有结构紧凑、制造方便及高的比能容量等特点，在轻型以下汽车的悬架中运用普遍。
螺旋弹簧通常应用于独立悬架，特别是前轮独立悬架中。在有些轿车的后轮非独立悬架中，其弹性元件也采用螺旋弹簧。螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成，可做成等螺距或变螺距。前者刚度不变，后者刚度是可变的。螺旋弹簧具有以下优点：无需润滑，不忌泥污；安置它所需的纵向空间不大；弹簧本身质量小。根据汽车工作时螺旋弹簧的受力特点和寿命要求（可参考下文的计算分析），选择60Si2MnA为簧丝的材
料[1]，以提高弹簧在交变载荷下的疲劳寿命。弹簧材料特性如下表4.2：
表4-2 弹簧材料特性
4.4.2 弹簧几何参数的计算
表4-3 设计参数
P=错误！未找到引用源。/错误！未找到引用源。=575×9.81/0.9847=5727.815N 弹簧所受到的最大的力：动荷系数k 取2.5则弹簧所受到的最大压力
错误！未找到引用源。=14319.54N
4.4.2.2车轮到弹簧的力及位移传递比
车轮与路面接触点和零件连接点检的传递比即表明形成不同也表明在二处的里的大小不同。弹簧的刚度错误！未找到引用源。悬架的线刚度错误！未找到引用源。可由传递比建立联系：利用传递比i 便可计算螺旋弹簧的刚度错误！未找到引用源。：
f i hi v N F F k x y v F w s //'== （4.4）
其中分数错误！未找到引用源。代表悬架的线刚度。从而，得到如下关系式： （4.5）
根据文献[7]，悬架的行程传递比及力的传递比为代入数值可得到 i x ＝
1.185，i y ＝1.818。所以，位移传递比 i x i y 为
2.15
4.4.2.3 弹簧在最大压缩力作用下的变形量
由前悬给定的偏频 f ＝1.15Hz ，可得到了汽车悬架的线刚度：
)/(56.250.715.114.344222222mm n M f k x =???=??=π （4.6）
于是可得出弹簧的刚度s k
y x x s i i k k =
)/(95.5415.256.25mm N i i k k y x x s =?== （4.7）
进而可得到弹簧在最大压缩力 Pdmax 作用下的变形量 F ：
)(6.26095.54/54.14319max/mm k Pd F s === （4.8）
所以，弹簧所受最大弹簧力错误！未找到引用源。14319.54N 和相应的最大变形为F=260.6mm ：
根据公式4.4可以算出前悬架的刚度：
错误！未找到引用源。
(4.9)
式中；错误！未找到引用源。指汽车前悬架刚度，N/mm
错误！未找到引用源。指汽车前悬架的簧上质量，Kg
错误！未找到引用源。指汽车前悬架的偏频，Hz
汽车空载刚度计算：
错误！未找到引用源。=（950?102）/2=424Kg
错误！未找到引用源。=1.15Hz
代入计算得：错误！未找到引用源。=4错误！未找到引用源。×3.14×3.14×424=22114.7N/m
汽车满载刚度计算
错误！未找到引用源。=（1150?102）/2=524Kg
错误！未找到引用源。=1.15Hz
代入计算得：错误！未找到引用源。=4错误！未找到引用源。×3.14×3.14×524= 27330.4N/m
4.4.2.4按满载计算弹簧钢丝几何参数
错误！未找到引用源。 (4.10) 所以得出：
错误！未找到引用源。 (4.11)
式中：i 指弹簧的有效工作参数，取5
G 指弹簧材料的剪切弹性模量，取8.3×错误！未找到引用源。MPa
错误！未找到引用源。指弹簧中经，取112mm
代入式(4.11)中：d=14.3mm 弹簧直径d 取14mm
弹簧设计中，螺旋比错误！未找到引用源。,弹簧指数越小，其刚度越大，弹簧越大，弹簧越硬。弹簧内外侧的应力相差越大，反之，弹簧越软。弹簧丝直径与螺旋的选取范围如表4.4所示:
表4-4 弹簧直径与螺旋比的选取关系
弹簧总圈数与其工作圈数的关系为：
错误！未找到引用源。+2（1.25+0.75）=7
弹簧的节距t一般按公式取：
错误！未找到引用源。14+260/8+≈56mm
弹簧的自由高度：错误！未找到引用源。 (4.12)
式中：错误！未找到引用源。指工作圈数，取5
错误！未找到引用源。弹簧钢丝的工作间隙，为42mm
错误！未找到引用源。指弹簧的总圈数,是7
d指弹簧的直径，为14mm
代入式(4.12)中：H=322mm
弹簧螺旋升角：
错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=9.04
4.4.3 弹簧的校核
4.4.3.1 弹簧的刚度校核计算：
弹簧刚度的计算公式：错误！未找到引用源。 (4.13) 式中：i指弹簧的有效工作参数，取5
G指弹簧材料的剪切弹性模量，取8.3×错误！未找到引用源。MPa 错误！未找到引用源。指弹簧中经，取112mm
d 指弹簧直径d取14mm
代入式中得：错误！未找到引用源。=51.04N/mm符合要求
4.4.3.2 弹簧表面的剪切应力校核：
弹簧在压缩时其工作方式与扭杆类似，都是靠材料的剪切变形吸收能量，弹簧表面切应力为：
(4.14)
式中：C指弹簧的螺旋比，C=错误！未找到引用源。/d
错误！未找到引用源。指曲度系数，为考虑弹簧圈数曲率对强度的影响的系数，
错误！未找到引用源。
P指弹簧的轴向载荷，P=5727.815N
已知：错误！未找到引用源。112mm,d=14mm计算得到：
C=112/14=8
错误！未找到引用源。=（4错误！未找到引用源。）/（4×8错误！未找到引用源。）+0.615/8=1.184
=705MPa
代入式(4.14)中得出弹簧表面的减切应力：代入式中得出
因为：错误！未找到引用源。，所以弹簧满足要求
悬架弹簧的最终弹簧选定的参数如表4-5：
表4-5 综上所述最终弹簧选定的参数
结论
写到这里，这次毕业设计总算快要完成了，通过几个月的努力和时间的付出，总算有了这么一点点成就，觉得挺自豪的，同时也发现自己之前思念在学校学习的知识还远远不够，还有很多问题不大懂，也不明白，幸亏有我的导师和同学们的指导和帮助，然后自己查找相关书籍和资料，总算有了论文的初步构思，然后通过这几个月的付出，以至于今天的论文总算要告一段落了，此时的我心里百感交集，觉得做一门学问很不容易，想要成为一名合格的设计工程师，我们要走的路还很长，需要在工作中边工作边学习，在工作中学习，在工作中成长，这样才能使自己成为一个对社会有用的人，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。
致谢
时间荏苒，我的毕业论文总算完成了，此时的我的心里感到特别高兴和激动，能够取得今天的成就，是因为有了老师的谆谆教导。通过四年大学的学习生涯，让我学到了很多知识和做人的道理，在这里，我由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。
通过近半年的设计计算，查找各类汽车双横臂独立悬架的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。
1 CATIA dmu模块分析双横臂独立前悬架基础知识 使用dmu模块，对初学者而言，关键问题是熟悉dmu模块的各种操作；对于高级使用者而言，其关键在于分析机构是如何运动的。 这里简介CA TIA dmu模块中所需要的基本操作。 表1-1 运动副类型图标操作是否加驱动 旋转副 1.先点击图标 2.先后点击两个零件选择的旋转轴线，如果是回转体零件， 则catia可自动生成轴线；否则需要自己手动画一条直线 3.先后点击分属两个零件参考平面 可加角度驱动 球铰 1.先点击图标 2.先后点击两个零件球铰铰接点 万向节 1.先点击图标 2.先后点击两条轴线，如果是回转体零件，则catia可自动生 成轴线；否则需要自己手动画一条直线 3.选择旋转形式，如绕第二根轴线转动 移动副 1.先点击图标 2.先后点击分属两个零件的两条直线，作为运动方向 3.先后点击分属两个零件的两个平面，作为运动平面 可加直线驱动 点面副 1.先点击图标 2.先后选择分属不同零件的面和点，要求点在面上，有的书 中现在assemble design中装配，其实不必要，只要点的空间 位置在面上即可。 可加 固定 1.先点击图片 2.选择你要固定的零件 个人感觉，catia dmu建立运动副，易于理解的想法就是，用几何元素固定这个运动形式，使两个相互运动的零件具有固定的运动形式，例如创建简单的移动副，要确定两个零件之间有个平移运动，那么需要知道两个零件的运动方向，而分属两个零件的两条直线（其实就是向量）就可以确定两个零件的运动方向了；然后，还需要知道零件在哪个平面内运动，
这就需要分属两个零件的不同的参考面，这个面决定了零件的运动平面。 2 双横臂独立前悬架参数化建模 CA TIA是著名的三维实体造型软件，其模块多是基于实体模型的。但是线框模型也可在CA TIA的一些模块中进行分析仿真，比如运动分析模块dmu，显而易见的是，线框模块相对于实体模型所占的资源要小很多。本次仿真，采用线框模型+实体模型的造型方案，即除轮胎外全部使用线框模型，但因要分析轮胎实际占用空间，故轮胎采用实体模型。模型结构如图2.1所示。 图2.1 双横臂独立前悬架结构 将图2.1左图的实物结构部分线框后如图2.1右图所示。模型由6个零件（对应于catia 的part design模块）组成，主要2.1左图只是标出其中的5个，基座6（实际结构是副车架）并没有标出。零件1为下横臂，零件2为上横臂，零件3为转向节+轮胎，零件4为横向拉杆，零件5为测试平台，其作用为轮胎可在测试平台内自由运动，并且测试平台上下运动模拟路面颠簸情况。 注意三点： 1.在catia中，一个part design中所画出的零件，即使在空间结构上不相连，catia依然将其作为一个零件进行分析。 2.线框模型中两个点可以创建一条直线，三个点或者两条直线决定一个平面，这是基本的几何知识。 3.一般而言，catia采用的是由下到上的设计思路，即，在part design模块中设计零件，然后导入到assemble design中进行装配（如果你不知道part design和assemble design，那么好，那么请随便找一本catia入门的书，先看看....囧...）。其实，在本次仿真中，我们也可以使用这个思路，但是不同的part design中设计的零件，都有其各自的坐标原点，大家懂得，
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。）
麦弗逊，多连杆和双叉横臂悬挂各有什么优缺点！ 一、 从性能上简单来说是多连杆（3跟连杆以上）优于双叉横臂，双叉横臂优于麦弗逊。他们都是独立悬架。麦弗逊结构简单体积小，尝用于前驱小型车。首先小型车比较小，悬架过大会影响乘坐空间；其次前驱的汽车要在前桥集成动力输出，本来就比较复杂，如果选用结构简单的麦弗逊，设计生产都会比较便捷，自然成本也下降不少。但是由于结构简单使得悬挂刚度较弱，稳定性差，转弯侧倾明显。双叉臂悬挂拥有上下两个摇臂，起横向力由两个摇臂同时吸收，支柱只承载车身重量。因此横向刚度大。由于上下使用不等长摇臂（上长下短），让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨损。并且也能自适应路面，轮胎接地面积大，贴地性好。但是由于多了一个上摇臂，所以需要站用较大的空间，因此小型车的前桥一般布置不下此种悬挂，有的车型在后桥采用。多连杆悬挂，通过各种连杆配置（通常有三连杆，四连杆，五连杆），首先能实现双叉臂悬挂的所有性能，然后在双叉臂的基础上通过连杆连接轴的约束作用使得轮胎在上下运动时前束角也能相应改变，这就意味着弯道适应性更好，如果用在前驱车的前悬挂，可以在一定程度上缓解转向不足，给人带来精确转向的感觉；如果用在后悬挂上，能在转向侧倾的作用下改变后轮的前束角，这就意味着后轮可以一定程度的随前轮一同转向，达到舒适操控两不误的目的。跟双叉臂一样，多连杆悬挂同样需要占用较多的空间，而且多连杆悬挂无论是制造成本还是研发成本都是最高的,所以常用在中高级车的后桥上。但多连杆结构复杂，重量较重，现在很多运用多连杆的高级轿车都采用铝合金来制造悬架。 虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量最高的悬架结构，但它仍是一种经久耐用的独立悬架，具有很强的道路适应能力。 缺点： 行驶在不平路面时，车轮容易自动转向，故驾驶者必须用力保持方向盘的方向，当受到剧烈冲击时，滑柱易造成弯曲，因而影响转向性能。 二、 独立悬架对比：双横臂PK麦弗逊 虽然悬架结构林林总总，但是中级轿车前悬架结构却主要集中在麦弗逊悬架和双横臂独立悬架，不少厂家纷纷采用成本更低并且可以和紧凑级车共用的麦弗逊式独立悬架，然而仍有不少厂家依然坚持双横臂独立悬架。 从结构上来看，双横臂式悬架和麦弗逊式悬架有着紧密的关系。它们的
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 摘要 双横臂式独立悬架是常见的悬架形式之一，在汽车领域有着广泛的应用，要求具有稳定的可靠性。其突出优点是在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的接触点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合理的运动特性。本设计2.0L越野车车型进行双横臂式悬架的设计，利用平面作图法和平面解析法对悬架的上、下横臂的尺寸和空间布局进行设计，计算选用双同时减震器和螺旋弹簧匹配悬架系统，保证轮胎的几何定位参数在各种悬架的摆动情况下都符合汽车行驶的要求，反复核算以保证在各种形式条件下获得最佳平顺性和操作稳定性。 关键字：双横臂式独立悬架；越野车；螺旋弹簧；双筒式减震器 -I-
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） Abstract Double wishbone independent suspension is a common form of suspension in the automotive sector has a wide range of applications, requires a stable reliability. Advantage lies in its outstanding design flexibility, a reasonable choice by the Department of guide bar contact point location and the length of the control arm, making the suspension has a reasonable flow conditions. 2.0L SUV models the design of double wishbone suspension design, mapping method and the plane using the plane analytical method the suspension of the upper and lower arm of the size and spatial layout design, calculations also use double-shock matching device and the coil spring suspension system, Geometric alignment parameters to ensure that the tire swing in a variety of suspension cases are in line with the requirements of automobile driving, repeated in various forms of accounting to ensure the best under the conditions of smoothness and operational stability. Keywords: Double wishbone independent suspension；off-road vehicles；coil spring；double-barrel shock absorber -II-
目录 1.课题描述 (2) 1.1.问题描述 (2) 1.2.本课程设计的具体内容 (3) 2.设计过程 (5) 2.1.总体尺寸确定和优化 (5) 2.1.1.总体几何尺寸及基本参数的选择与确定 (5) 2.1.2.导向机构和转向梯形机构的运动学设计 (5) 2.1.3.转向机构几何参数的确定及优化 (5) 2.1.4.用ADAMS软件对导向机构和转向机构进行优化 (7) 2.2.悬架弹性元件和阻尼元件的结构选型和参数计算 (14) 2.3.悬架导向机构的受力分析和主要承载构件的设计选型与强度核算 (15) 2.3.1.导向机构各杆件进行受力分析 (15) 2.3.2.驱动半轴、轮毂、转向节结构尺寸计算及选型 (17) 2.3.3.悬架球铰、橡胶弹性铰及弹性缓冲快的结构类型 (20) 2.3.4.双横臂独立悬架导向机构结构装配图的绘制 (21) 3.设计心得 (22) 4.参考文献 (23)
双横臂独立悬架-转向系统的分析与设计 课题描述 一、 问题描述 图1所示为汽车前轮采用的一种双横臂悬架-转向系统机构示意图（简化），导向机构ABCD 由上横臂AB 、转向主销BC 和下横臂CD 及车架AD 构成。其中，A 、D 分别为上、下横臂与车架联接的铰销中心（假定两铰销轴线均平行于车辆纵向），B 、C 分别为转向主销BC 与上、下横臂联接的球铰中心。在车辆横向垂直平面内，上、下横臂相对水平面的摆角分别用?、ψ表示，转向主销内倾角用β0表示。 转向传动机构采用由齿轮-齿条转向器驱动的断开式转向梯形机构GFE E 'F 'G '（F '与F ，G '与G 对称，未画出）。其中，左轮转向梯形机构EFG 由齿轮-齿条转向器输出齿条EE '、左轮转向横拉杆EF 、左轮转向节臂FG 及车架构成。E 、E '分别为转向器齿条上与左右转向横拉杆铰接的球铰中心， F 为左轮转向横拉杆EF 与左轮转向节臂FG 铰接的球铰中心，G 为左轮转向节臂FG 与左轮转向主销BC 连线的交点，且FG ⊥BC 。另外，车轮轴线KH 与转向主销BC 交于H ，与车轮中心面交于J 。 描述悬架ABCD 导向机构运动学的机构几何参数主要有：上横臂杆长AB=h 1，转向主 (后视图) (地面) ' 前 后
在常见的集中独立悬挂结构中，双叉臂式悬架被公认是操控性最出色一种，绝大多数的性能跑车乃至于F1赛车使用的都是双叉臂的悬架结构。那么下面就带大家一起了解一下这种最具有运动基因的悬挂形式。 历史及概述： 由于叉臂长的很像许愿骨，所以得名（双愿骨式悬架） 双叉臂悬挂也叫做双A臂悬挂或者双摇臂悬挂，属于双横臂悬架中的一种，英文名为double wishbone suspension（双愿骨式悬架），这个名字据说来源于西方圣诞节上一种吃火鸡的习俗，当人们开始吃的时候，首先要对火鸡身上一根V字形的骨头许愿，而这根骨头就叫许愿骨（Wish bone）。而因为在双叉臂悬架结构中的A臂或者是V臂和许愿骨的形状非常相似，故得名双愿骨（double wishbone）式悬架。 packard 120是首款使用了双叉臂悬挂的量产车 双叉臂悬架最早出现于上世纪30年代，当时的方程式赛车已经开始使用类似双叉臂的悬挂结构，而1935年，来自美国底特律的汽车制造商packard在旗下车型packard 120上首次使用了双叉臂悬挂，作为当时豪华汽车的代表，pachard创造性的在量产车上首次使用了这种结构复杂的悬架，从而提升车辆的操控性能。时至今日，双叉臂悬挂仍旧在除了各种性能跑车、豪华轿车和大型SUV上广泛使用。 关于双叉臂悬架起源的误区
相似的结构让不少人误以为双叉臂悬挂来源于麦弗逊悬挂 此前，在网络上流传着一种错误的说法，认为双叉臂悬挂的灵感来自于麦弗逊悬挂，是由麦弗逊悬挂改进得来的。这个说法的根据就是双叉臂悬挂和麦弗逊悬挂都拥有相似的A 字形下摆臂和支柱式减震器的结构，所不同的是双叉臂结构在减震器上方还增加了连接车轮的A臂。不过在事实上，双叉臂悬挂和麦弗逊悬挂并没有任何亲缘关系。 为何这么说呢？前面我们说过，早在上世纪30年代，双叉臂悬挂就已经开始在赛车运动上大量使用，而1935年则首次被使用在了量产的商品车上，而麦弗逊悬挂开始研发的时间为上世纪30年代中期，其设计灵感则是来源于飞机的起落架，而首次出现在商品车上则是在1949年的福特Vedette上。因为从诞生的时间上看，双叉臂悬挂是早于麦弗逊悬挂的，这就足以说明双叉臂悬挂并不是麦弗逊悬挂的改良品，这也说明麦弗逊悬挂和双叉臂悬挂是两个相对独立个体，它们之间并没有血缘关系。 结构分析： 如下图所示，双叉臂悬挂是由两根长短不等的A字臂和充当支柱的减震器所组成的。上下两根A字臂分别通过球铰与车轮上的转向节上下节臂相连，而串连的减震器和螺旋弹簧则充当了支柱和转向主销的角色，它的上端与副车架相连，下端则和下摆臂相连。上下A臂负责吸收转向时的横向力，而支柱减震器只负责支撑车身重量和控制车轮上下跳动。而一般来说，双叉臂悬挂的上下A字臂的长度是不相等的（上短下长），这样就让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨损。 鸥翼跑车奔驰SLS AMG的双叉臂悬挂结构 途锐的前后双叉臂悬挂结构具有足够的强度和刚性，极限越野也不在话下 从结构学上讲,双叉臂悬挂可以说是最坚固的独立悬架。我们都知道，三角形是最稳固几何形状，双叉臂悬挂的上下两根A字臂拥有类似三角形的稳定结构，不仅拥有足够的抗扭强度，而且上下两根A臂对横向力都具有很好的导向作用，因此当双叉臂悬挂使用在性能跑车上时，它可以很好的抑制车辆在过弯时的侧倾，同时，如果使用在SUV上时，它也能够应付极限越野的路况下所带来的巨大冲击。
双横臂独立悬架导向-转向系统的 分析与设计 计算说明书
目录 一、任务说明 1．设计任务 ...................................................................... 错误！未定义书签。2．问题描述 ...................................................................... 错误！未定义书签。3．设计条件 ...................................................................... 错误！未定义书签。 二、双横臂独立悬架导向-转向系统的设计过程 1．导向机构及转向梯形布置方案分析与优化设计 ...... 错误！未定义书签。 1.1参数选择................................................................... 错误！未定义书签。 1.2参数优化................................................................... 错误！未定义书签。2．考虑导向机构非线性特征的双横臂独立悬架系统弹簧刚度、减震器阻尼参数的设计与分析方法........................................... 错误！未定义书签。 2.1悬架导向机构参数 .................................................. 错误！未定义书签。 2.2受力分析与阻尼参数计算 ...................................... 错误！未定义书签。3．双横臂悬架下摆臂结构的强度设计 .......................... 错误！未定义书签。4．全浮式半轴计算及轮毂轴承选择 .............................. 错误！未定义书签。 三、设计心得.............................................. 错误！未定义书签。 四、参考资料.............................................. 错误！未定义书签。
《汽车设计课程设计》 双横臂独立悬架导向-转向系统的 分析与设计 计算说明书 目录 一、任务说明 1．设计任务 ...................................................................... 错误！未定义书签。2．问题描述 ...................................................................... 错误！未定义书签。3．设计条件 ...................................................................... 错误！未定义书签。 二、双横臂独立悬架导向-转向系统的设计过程 1．导向机构及转向梯形布置方案分析与优化设计 ...... 错误！未定义书签。 1.1参数选择................................................................... 错误！未定义书签。 1.2参数优化................................................................... 错误！未定义书签。
2．考虑导向机构非线性特征的双横臂独立悬架系统弹簧刚度、减震器阻尼参数的设计与分析方法........................................... 错误！未定义书签。 2.1悬架导向机构参数 .................................................. 错误！未定义书签。 2.2受力分析与阻尼参数计算 ...................................... 错误！未定义书签。3．双横臂悬架下摆臂结构的强度设计 .......................... 错误！未定义书签。4．全浮式半轴计算及轮毂轴承选择 .............................. 错误！未定义书签。 三、设计心得.............................................. 错误！未定义书签。 四、参考资料.............................................. 错误！未定义书签。
5.7 双横臂式悬架设计 5.7.1双横臂悬架的结构与力学模型简化 图5.7.1 某货车的双横臂前悬架 图5.7.1 采用前置转向梯形的货车的前悬架。一根横梁用作副车架，通过螺栓连接在车架下方。弹簧、限位块、减振器和两对横臂支承在横梁这一“受力中心”上。只有横向稳定杆、转向器、转向直拉杆和下横臂的拉杆固定在车架纵梁上。拉杆前部支承着一个具有纵向弹性的橡胶支座。该支座缓和带束轮胎的纵向刚度。 双横臂式悬架的主要优点在于其运动规律的可设计性。根据横臂的相互位置，即角度α和β的大小，可定出侧倾中心和纵倾中心的高度，改变横臂长度，还会影响上下跳动的车轮的角运 动，即车轮的外倾角变化和（在极限情况下）与此相关的轮距变化。当双横臂较短时，车轮上跳导致外倾角沿负值方向变化而车轮下落时导致外倾角沿正值方向变化，因此车身侧倾时的外倾变化规律正好与此相反。纵倾中心O，对于前悬架来说，处在车轮后方；而对于后悬架来说，则在车轮前方。如果O h置于车轮中心上方，不仅可以获得良好的抗转动纵倾性，而且还会减小驱动桥的启动下沉量。这也是双横臂式悬架愈来愈多地在较高级的轿车中用于后驱动桥的原因。
图5.7.2 弯长臂式汽车的前轮转向节 图5.7.2 Daimler_Benz 260 SE/560 SEC型车的前轮转向节。它的有效距离C较大。上横臂6上带有导向球铰链的壳体。下承载铰链7压入车轮转向节5中。图中可清楚的看到可通风的制动盘34，他正对直径较大的轮毂9自里向外伸出。深槽轮辋43的底部不对称，从而为制 动钳（图中未画出）留出了位置。 图5.7.3 双横臂式前悬架 图5.7.3 Daimler_Benz 牌 260 SE/560 SEC型车的前悬架。为了使得主销偏移距r s=0mm时， 可通风的制动盘具有较大的直径，该悬架的下承载铰链必须大致位于车轮中心处。拉伸和压缩行 程限位块布置在充气的单筒式减振器中。先后伸出的支撑杆支撑着一根附S的隔音横梁。它的橡 胶支座在图的左下方特别标出。
摘要 双横臂式独立悬架是常见的悬架形式之一，在汽车领域有着广泛的应用，要求具有稳定的可靠性。其突出优点是在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的接触点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合理的运动特性。本设计2.0L越野车车型进行双横臂式悬架的设计，利用平面作图法和平面解析法对悬架的上、下横臂的尺寸和空间布局进行设计，计算选用双同时减震器和螺旋弹簧匹配悬架系统，保证轮胎的几何定位参数在各种悬架的摆动情况下都符合汽车行驶的要求，反复核算以保证在各种形式条件下获得最佳平顺性和操作稳定性。 关键字：双横臂式独立悬架；越野车；螺旋弹簧；双筒式减震器 I
Abstract Double wishbone independent suspension is a common form of suspension in the automotive sector its outstanding design flexibility, a reasonable choice by the Department of guide bar contact point location and the length of the control arm, making the suspension of double wishbone suspension design, mapping method and the plane using the plane analytical method the suspension of the upper and lower arm of the size and spatial layout design, calculations also use double-shock matching device and the coil spring suspension system, Geometric alignment II
双横臂独立悬架设计毕业论文 目录 摘要................................................................................. I Abstract .......................................................................... II 绪论 (1) 第一章悬架概述 (2) 1.1 悬架设计的要求 (3) 1.2 悬架对汽车性能的影响 (4) 1.2.1 悬架对汽车行驶平顺性的影响 (4) 1.2.2 悬架对汽车行驶稳定性的影响 (5) 第二章独立悬架及弹性元件的结构形式与分析 (7) 2.1 独立悬架的结构型式与分析 (7) 2.2 弹性元件的特定分析比较 (8) 第三章螺旋弹簧悬架设计 (10) 3.1 悬架基本参数的选定 (10) 3.1.1 悬架静挠度 (10) 3.1.2 上下横臂长度的确定 (11) 3.1.3 簧载质量的确定 (11) 3.1.4 其他参数的确定 (11) 3.2 螺旋弹簧的选择 (12) 3.3 减振器的选择 (14)
3.3.1 减振器类型的选择 (14) 3.3.2 减振器主要参数的选择 (15) 3.4 接头 (17) 谢辞 (18) 参考文献 (19) 附录A外文翻译-原文部分 (20) 附录B 外文翻译-译文部分 (32) 附录C 实体图 (41)
绪论 随着社会经济和物质文化生活水平的提高，人们对汽车行驶的平顺性、操纵稳定性及安全性提出了愈来愈高的要求。汽车的悬架系统对以上三种性能有着最直接、最重要的影响。分析悬架对汽车性能的影响并合理确定悬架系统的性能及结构参数，从而获得最优的行驶性能是汽车生产厂普遍关心的重要课题。汽车工业发展到现在已有百年历史，人们利用各种先进的手段对其进行了理论分析和实践验证。本文在进行悬架系统的设计时，首先应根据整车平顺性和操纵稳定性的要求，确定前悬架的性能参数(刚度和阻尼)，然后进行结构设计。 悬架对汽车的平顺性和操纵稳定性都具有重要的影响。未来满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量和弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。前后悬架频率匹配应合理；对轿车，要求前悬架的固有频率低于后悬架的固有频率，还要尽量避免悬架碰到车身(或车架)。在簧上质量变化的情况下，车身高度变化要小，因此，应采用非线性弹性特性悬架。 汽车在不平的路面上行驶，由于悬架的弹性作用，使汽车发生垂直振动。为了迅速衰减这一振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应装有减振器，并使之具有合理的阻尼。利用减振器的阻尼的作用，使汽车的振动振幅连续减小，直至振动停止。 悬架根据其导向机构的不同可分为非独立悬架和独立悬架，独立悬架的车桥都做成断开的，两侧的车轮分别独立地与车架或车身弹性连接。其中独立悬架又分为多种类型，主要包括：单横臂式独立悬架、双横臂式独立悬架、单纵臂式独立悬架、双纵臂式独立悬架、烛式悬架、麦弗逊式悬架、单斜臂式独立悬架以及近些年来刚推出的多连杆式独立悬架；高档车上有的还应用了主动悬架。 双横臂独立悬架是独立悬架中一种比较典型的结构形式。在本田奥德赛、雅阁前悬、奔腾前悬、马自达六前悬和瑞风商务车前悬上均使用了这种悬架。按照上、下横臂的长短可分为等长和不等长两种。等长双横臂悬架在其车轮上下跳动时，虽然可以保持主销的倾角和车轮外倾角不变，但是轮距变化大，导致轮胎的磨损严重，现在已经很少采用；不等长双横臂独立悬架只要合理的选择结构参数和适当地布置，就可以将轮距和前轮的定位参数变化限制在一定的围之，保证良好的行驶稳定性，故这种形式的独立悬架在现代高级轿车中得到了广泛的应用。
基于MATLAB的双横臂独立悬架优化设计目录 1 绪论 (2) 1.1 引言 (2) 1.2 国内外对悬架设计的研究概述 (3) 1.3 本课题研究内容 (3) 2 双横臂悬架与转向梯形 (4) 2.1 双横臂独立悬架结构及其应用 (4) 2.2 双横臂独立悬架及其转向系统 (5) 2.3 本章小结 (8) 3 转向梯形断开点位置模型的建立与优化 (9) 3.1 转向梯形位置模型的建立 (9) 3.2 转向梯形断开点模型的优化 (11) 3.3 本章小结 (14) 4 总结 (15) 1 绪论1. 2 国内外对悬架设计的研究1. 3 本课题研究内容 本课题主要分析基于matlab条件下对车辆双横臂独立悬架的优化设计，为了综合全面的分析问题，将有关空间运动学的原理和本课题相结合，得到最可行的优化结果。 1）分析双横臂式独立悬架其转向梯形在选择不同的位置时对汽车前轮跑偏、振动的影响，通过空间运动学的基本原理，画出各点的运动轨迹，以此来确定转向梯形的位置坐标。 2）通过分析与设计，将matlab优化工具包运用到已建立起来的数学模型中，进而来判断建立起来的数学模型是否具有可行性。 3）通过对悬架导向机构的优化分析，找到转向梯形的最佳断开点的位置坐标，最小化车轮绕主销的摆动量，降低转向杆系与悬架导向机构之间的不协调性误差。 2 双横臂悬架与转向梯形 2.1 双横臂独立悬架结构及其应用 双横臂独立悬架有不同的摆臂长度，可以相等，也可以不相等。如图2-1所示，若摆臂长度相等，则出现汽车上下振荡的时候，车轮所在的水平面没有变化，但是两个车轮之间的距离会改变，车轮会向侧向移动。而如果摆臂长度不相同，且处在合适的位置，则上述等长情况下发生的变化则不会太大[3]。轮胎变形可以在轮距变化不大的情况下轻松地适应，可以允许轮距的改变在小于5mm的情况下不会使车轮出现左右滑动。图2-1 不等长的双横臂式独立悬架可以在选择适当的参数下，在微小变形的情况下，对汽车的影响微乎其微，这样就可以减小汽车因为路面的不平度而带来的上下振荡。但是双横臂式独立悬架汽车也有一些缺点，比如悬架导向机构及其复杂，悬架制造成本高，悬架占用空间大等。但是因为其在安全性与舒适性方面有着无法比拟的优势，因此自上世纪以来不等长的双横臂式独立悬架便广泛地应用在中小型汽车及微型货车的前轮上。 2.2 双横臂独立悬架及转向系统 如图2-2所示为典型的不等长双横臂式独立悬架的构造。图2-2 图示的轿车属于常见的无主销式汽车，但是它设计了一个圆形状的结构代替主销，汽车在发生转弯时，车轮即绕该圆形状物体连心线偏转。路面对于车轮有
性能综合体悬挂系统之双叉臂式独立悬架 2008-6-12 13:02:01来源: 奥杰汽车网编辑:yaya 从结构上来看，双叉臂式悬架和麦弗逊式悬架有着紧密的血缘关系，它们的共同点为：下控制臂都由一根V字形或A字形的叉形控制臂构成，液压减震器充当支柱支撑整个车身。不同处则在于双叉臂式悬架多了一根连接支柱减震器的上控制臂，这样一来有效增强了悬架整体的可靠性和稳定性。 通用悍马H3的双叉臂前悬（能承受住越野时崎岖路面对底盘的强大冲击） 其实双叉臂式悬架还有一个有趣的名字——双愿骨式悬架（Double wish bone）。据说这个有趣的名字来源于西方圣诞节上人们喜欢吃的一种火鸡的骨头，当人们开始吃的时候要对火鸡身上一根类似V字形的骨头许愿，而这根骨头就叫愿骨（Wish bone）。因为在双叉臂悬架结构中有两根“愿骨”，故得名双愿骨式悬架。 双叉臂式悬架构造较为复杂，不过这却使车轮拥有更好的贴地性 在文章开头我们已经提到了，双叉臂悬架的灵感来源于麦弗逊式悬架。从结构上来看，麦弗逊悬架只有一根下控制臂和一根支柱式减震器，结构上的最简单化使它的组成部件通常要一专多能。例如支柱减震器需充当转向主销，除要承受车辆本身的重量外，还要应对来自于路面的抖动和冲击。如果车辆在运动中，一侧的麦弗逊悬架受到惯性压缩，那么车轮的外倾角变化将增大，于是悬架越是压缩得厉害，这种形变就越是难以得到控制。所以麦弗逊悬架的应用范围多为小型或中型轿车，车型级别再往上走，结构简单的麦弗逊悬架便会有些力不从心了。 要改善麦弗逊悬架“脆弱”的特点，就有必要在悬架的组成结构上进行调整。由于麦弗逊悬架只有下控制臂和支柱减震器两个连接部件，这样一来就形成了一个“L”形的结构，如果能在“L”形顶端再增加一根控制臂，那么悬架的结构将得到加强。于是通过对麦弗逊悬架植入上控制臂，双叉臂式悬架结构便应运而生。双叉臂悬架相对麦弗逊悬架在物理学特性上的改变显而易见：当一侧悬架因惯性收
摘要 随着科技和社会的发展和进步，各种各样的车辆将会陆续出现在公路上面，随着人们生活水平的提高，人们对车的质量和稳定性提出了更高的要求。对这个问题解决的程度如何，反映着一个社会从科技水平到人文关怀等各方面的发达程度。 双横臂式独立悬架是常见的悬架形式之一，在汽车领域有着广泛的应用，要求具有稳定的可靠性。其突出优点是在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的接触点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合理的运动特性。本设计以汽车车型进行双横臂式悬架的设计，利用平面作图法和平面解析法对悬架的上、下横臂的尺寸和空间布局进行设计，计算选用双同时减震器和螺旋弹簧匹配悬架系统，保证轮胎的几何定位参数在各种悬架的摆动情况下都符合汽车行驶的要求，反复核算以保证在各种形式条件下获得最佳平顺性和操作稳定性。 关键词：双横臂独立悬架；横臂；稳定性；参考
Abstract With the development and progress of science and technology and society, all kinds of vehicles will appear on the highway, with the improvement of people's living standard, people put forward higher requirements on the quality and stability of the vehicle. How to solve this problem, reflects a society from the level of science and technology to the development of human care and other aspects of. Double cross arm type independent suspension is one of the common forms of suspension, which has a wide range of applications in the automotive field. Its outstanding advantage is that the flexibility of design, through the reasonable choice of the position of the contact point and the length of the control arm, makes the suspension has a reasonable motion characteristics. This design to car models for the design of the double wishbone suspension, using plane mapping method and the plane analytical method of suspension on, under transverse arm of the size and spatial layout design, calculation and selection of double and shock absorber and a helical spring suspension matching system, ensure the tire geometry set parameters under various suspension swings are in line with the requirements of vehicle, the iterative calculation to ensure in various forms under the condition of get the best ride and handling stability. Therefore, this paper firstly makes a research on the choice of the scheme. Through the designer to master the professional knowledge, relevant information on the Internet and at home and abroad, the kinds of design present situation, after a detailed investigation, the graduation design a set of environmental protection and energy saving of electric automobile door. Key words: double cross arm independent suspension; cross arm; stability; reference
摘要 本设计结合悬架设计知识，详细分析了悬架结构，对双横臂独立悬架进行了设计计算。在此基础上，应用虚拟样机技术，在ADAMS/View中对双横臂独立悬架进行合理简化并建模，并对模型进行了参数化，定制界面，即改变初始参数就能快速生成不同的悬架模型，提高了仿真分析以及优化设计的效率，使平台具有开放性。分析研究了所需优化的变量（前轮外倾角、车轮侧滑量）及其函数表达式。进行了悬架动力学仿真分析，研究悬架各性能参数在车轮跳动过程中的变化趋势，并指出需要改进的地方。分析每个设计变量的变化对样机性能的影响，提出优化设计的方案。再次进行仿真，对比分析了优化前后的仿真结果，并评价了优化方案。优化后悬架的性能明显提高，验证了优化方案的可行性，并完成虚拟设计及试验。最后运用Pro/E软件对双横臂独立悬架进行实体的建立。 本设计研究的目的和意义为在试制前的阶段进行设计和试验仿真，并且提出改进意见，在产品制造出之前，就可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率。 关键词：双横独立臂悬架；仿真；虚拟样机技术；ADAMS；Pro/ENGINEER
ABSTRACT On the basis of the Suspension design, this paper calculated a detailed requirements for double wishbone independent suspension structure, I simplified and built a model of double wishbone independent suspension system in ADAMS/View, made the model parameters, then the model was open, and prepared the necessary measuring function. I discussed the performance of the front wheel alignment parameters in a front wheel vehicle positioning. The model was a virtual front suspension test platform. This thesis analyzed the change trend of the suspension performance parameters in the process of flopping the wheel. The impacts of its changes in the trend of design variables are also analyzed, make an optimized design of the program, with the comparative analysis to verify the feasibility of the optimization program before and after the optimization, the suspension’s key data was generated, the virtual design and test were finished. Finally I used Pro/E for double wishbone independent suspension a modeling. The purpose and significance of the article lies in establishing a vehicle double wishbone independent suspension of the virtual design platform for virtual simulation test, pioneering a more scientific approach for the design and development of double wishbone independent suspension, combining the automobile design theory, resolving problems in the field of kinematics and dynamics, improving the quality of design. This research will also contribute to enhance the ability to independently develop products for China’s auto mobile industry. Keywords:Double Wishbone Independent Suspension System; Simulation; Virtual Prototyping Technology; ADAMS; Pro/ENGINNER