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汽车悬架系统毕业设计

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目录第1章绪论1.1 悬挂系统概述........................................1.2 设计要求.........................................第2章悬挂系统总体参数设计与计算2.1主要技术参数2.2悬架性能参数确定2.3悬架静挠度2.4悬架动挠度2.5悬架弹性特性曲线第3章弹性元件的设计计算3.1前悬架弹3.2后悬架弹第4章悬架导向机构的设计4.1导向机构设计要求4.2麦弗逊独立悬架示意图4.3导向机构受力分析4.4横臂轴线布置方式4.5导向机构的布置参数第5章减振器主要参数设计5.1减振器概述5.2减振器分类5.3减振器参数选取5.4减振器阻尼系数5.5最大卸荷力5.6筒式减振器主要尺寸第6章横向稳定杆设计6.1横向稳定杆参数确定第7章结论参考文献致谢附录Ⅰ附录II第一章悬挂系统概述（1）概述汽车悬架系统是底盘平台的重要组成部分，直接影响到汽车行驶的操作稳定性，乘坐的舒适性和安全性，往往被编入技术规格表，作为评价汽车性能品质的标准之一。

汽车悬架是安装在车桥和车轮之间用来吸收汽车在高低不平的路面上行驶所产生的颠簸力。

因此，汽车悬架系统对汽车的操作稳定性、乘坐舒适性都有很大的影响。

由于悬架系统的结构得到不断改进，其性能及其控制技术也得到了迅速提高。

尽管一百多年来汽车悬架从结构形式到作用原理一直在不断地演进，但从结构功能而言，它都是有弹性元件、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和导向机构的作用，麦克弗逊悬架中的减振器柱兼起减振器及部分导向机构的作用，有些主动悬架中的作动器则具有弹性元件、减振器和部分导向机构的功能。

（2）总体设计方案1. 完成悬挂系统总体参数设计：2. 完成弹性元件设计计算3. 完成减震器主要参数选择4. 完成悬架导向机构及横拉杆设计5. 完成设计相关的图纸6. 编写设计说明书第2章悬挂系统总体参数设计与计算2.1主要技术参数整车的基本参数见表前悬非簧载质量为50kg 后悬非簧载质量为80kg簧载质量（满载）前簧载质量＝满载轴荷质量—非簧载质量770—50＝720kg后簧载质量＝满载轴荷质量—非簧载质量860－80＝780kg非簧载质量：前悬非簧载质量为50kg 后悬非簧载质量为80kg 3.2悬架性能参数确定(1）自振频率（固有频率）选取根据国家规定对发动机排量在1.6L以下的乘用车，前悬架满载偏频要求在1.00――1.45Hz，后悬架要求在1.17――1.58Hz。

理论上，乘用车的发动机排量越大，悬架的偏频应越小，要求满载前悬架偏频在0.80――1.15Hz，后悬架则要求在1.70――2.17Hz。

因此取：前悬架偏频 n=1.1Hz 后悬架偏频 n=1.2Hz ) 悬架刚度前后悬架刚度C1,C2分别为C1=4h2mn2 =4×3.142×720×1.12 =34468 N/mC2=4h2mn2 =4×3.142×780×1.22=44297 N/m重力加速度g=9.8m/s2前悬架静挠度：f c1=m1g/c1=720×9.8/34468= 20.4 mm后悬架静挠度：f c2=m2g/c2=780×9.8/44297= 17.3mmF c2/f c1=17.3/20.4=0.848符合f c2=(0.7--0.9)f c1式中：F w—汽车静止时悬架上的载荷G--重力加速度(g=9.8cm/s2)前、后悬架的静挠度f c1和f c2应当接近，并使后悬架静挠度f c2比前悬架的静挠度f c1小些，这样有利于防止车身产生较大的纵向角振动。

3.4悬架动挠度为了防止在不平路面上行驶时经常冲击缓冲块，悬架还必须具备足够的动挠度f d。

前、后悬架的动挠度常按其相应的静挠度来选取，对于轿车f d取7~9cm。

因此取 f d=8cm3.5悬架弹性特性曲线图 3-1悬架弹性特性曲线1-缓冲块复原点 2-复原行程缓冲块脱离支架3-主弹簧弹性特性曲线 4-复原行程5-压缩行程 6-缓冲块压缩期悬架特性曲线7-缓冲块压缩时开始接触弹性支架 8-额定载荷6弹性元件的设计计算4.1前悬架弹簧1）弹簧中径、钢丝直径、及结构形式定弹簧中径D m =95mm 钢丝直径d=10mm 结构形式：端部并紧、不磨平、支撑圈为1圈所选用的材料为60Si2Mn查《机械设计手册》得[]1585Mpa 则[]0.63[]0.631585998.55MPa2）弹簧圈数由前知fc10.188m单侧螺旋弹簧所受轴向载荷P为P m cos362.5cos29.83547N 其中m—前悬架单侧簧载质量（362.5kg）—前悬架减振器安装角（2）螺旋弹簧在P下的变形f为f fccos0.cos20.188 螺旋弹簧的刚度C Pf3547/0.18818867Nm 3由C Pf Gd4Dmi3得弹簧工作圈数i3i Gd48DmCs7.81010(12)48(120)18867] 6.2取i7，又弹簧总圈数n与有效圈数i关系为n i 2 则弹簧总圈数n7 3）弹簧完全并紧时的高度弹簧总圈数n与有效圈数i以及弹簧完全并紧时的高度HS间的关系如下：Hs 1.01d(n1)2t 1.0112(91)6102.96mm 则HS fc fd10318880371mm取弹簧总高度H400mm4）应力校核所选螺旋弹簧的剪应力为：8PCK'd27又C Dmd10K'(4C1)(4C4)0.(4101)(4104)0. 1.14 则8PCK'd2******* 1.3.14()2]728.9MPa[]800M Pa式中K'—曲度系数C—弹簧指数4.2后悬架弹簧1）弹簧中径、钢丝直径、及结构形式定弹簧中径Dm120mm 钢丝直径d12mm结构形式：端部并紧、不磨平、支撑圈为1圈所选用的材料为60Si2Mn查《机械设计手册》得[]1585Mpa 则[]0.63[]0.631585998.55MPa2）弹簧圈数由前知fc20.159m单侧螺旋弹簧所受轴向载荷P为P m cos400cos59.83917N其中m—后悬架单侧簧载质量（400kg）—后悬架减振器安装角（5）螺旋弹簧在P下的变形f为f fccos0.1cos50.159 螺旋弹簧的刚度Cs Pf3917/0.15924635Nm 3由Cs f Gd4Dmi3得弹簧工作圈数i3i Gd48DmCs8.851010(12)48(120)24635] 6.7取i7，又弹簧总圈数n与有效圈数i关系为n i 2则弹簧总圈数n93）弹簧完全并紧时的高度弹簧总圈数n与有效圈数i以及弹簧完全并紧时的高度HS间的关系如下：Hs 1.01d(n1)2t 1.0112(91)6103mm则HS fc fd10315980342mm8取弹簧总高度H350mm 4）应力校核所选螺旋弹簧的剪应力为：8PCK'd2又C DmK'(4C1)(4C4)0.C(4101)(4104)0. 1.14则d108PCK'd2******* 1.3.14()2]675.15MPa[]800 MPa式中K'—曲度系数C—弹簧指数9第5章悬架导向机构的设计5.1导向机构设计要求1）悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过4.0mm，轮距变化大会引起轮胎早期磨损。

2）悬架上载荷变化时，前轮定位参数有合理的变化特性，车轮不应产生纵向加速度。

3）汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。

在0.4g侧加速度下，车身侧倾角不大于6 ~ 7°，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。

4）汽车制动时，应使车身有抗前俯作用，加速时有抗后仰作用。

5.2麦弗逊独立悬架示意图图5-1 麦弗逊式独立悬架1）适用弹簧：螺旋弹簧2）主要使用车型：轿车前轮；103）车轮上下振动时前轮定位的变化：（1）轮距、外倾角的变化比稍小；（2）拉杆布置可在某种程度上进行调整。

4）侧摆刚度：很高、不需稳定器；5）操纵稳定性：（1）横向刚度高；（2）在某种程度上可由调整外倾角的变化对操纵稳定性进行调整。

5.3导向机构受力分析F3—作用到导向套上的力F1—前轮上的静载荷F1'减去前轴簧下质量的2F6—弹簧轴向力a—弹簧和减振器的轴线相互偏移的距离图5-2麦弗逊式独立悬架导向机构受力简图(a)11分析如图5-2所示麦弗逊式独立悬架导向机构受力简图可知。

F1ad F3(c b)(d c)横向力F3越大，则作用在导向套和活塞上的摩擦力F3f越大（f为摩擦系数），这对汽车平顺性有不良影响。

为了减小摩擦力，在导向套和活塞表面应用了减磨材料和特殊工艺。

由上式可知，为了减小F3，要求尺寸c d越大越好，或者减小尺寸a。

增大c d使悬架占用空间增大，在布置上有困难；若采用增加减振器轴线倾斜度的方法，可达到减小a的目的，但也存在布置困难的问题。

为此，在保持减振器轴线不变的条件下，常将图中的G点外伸至车轮内部，既可以达到缩短尺寸a的目的，又可以获得较小的甚至是负的主销偏移距，提高制动稳定性。

移动G点后的主销轴线不再与减振器轴线重合。

图5-3麦弗逊式独立悬架导向机构受力简图(b)为了发挥弹簧减小横向力F3的作用，有时还将弹簧下端布置靠近车轮，从而造成弹簧轴线及减振器轴线成一角度。

这就是麦弗逊式独立悬架中，主销轴线、滑柱轴线和弹簧轴线不共线的主要原因。

125.4麦弗逊式独立悬架的摆臂轴线与主销后倾角的匹配影响到汽车的侧倾稳定性。

当摆臂轴的抗前倾俯角等于静平衡位置的主销后倾角时，摆臂轴线正好与主销轴线垂直，运动瞬心交于无穷远处，主销轴线在悬架跳动作平动。

因此，主销后倾角保持不变。

当抗前倾俯角与主销后倾角的匹配使运动瞬心交于前轮后方时，在悬架压缩行程，主销后倾角有增大的趋势。

当抗前倾俯角与主销后倾角的匹配使运动瞬心交于前轮前方时，在悬架压缩行程，主销后倾角有减小的趋势。

为了减少汽车制动时的纵倾，一般希望在悬架压缩行程主销后倾角有增加的趋势。

因此，在设计麦弗逊式独立悬架时，应选择参数抗前倾俯角能使运动瞬心交于前轮后方。

13第6章减振器设计6.1减振器概述为加速车架与车身的振动的衰减，以改善汽车的行使平顺性，在大多数汽车的悬架系统内部装有减振器。

在麦弗逊悬架中，减振器与弹性元件是串联安装。

汽车悬架系统中广泛的采用液力减振器。

液力减振器的工作原理是，当车架和车桥作往复的相对运动而活塞在钢筒内作往复运动时，减振器壳底内的油液便反复的通过一些狭小的空隙流入另一内腔。

此时孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻力，使车身和车架的振动能量转化成为热能被油液和减振器壳体所吸收，然后释放到大气中。

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摘要随着汽车工业的发展，人们对汽车的乘坐舒适性和安全性的要求逐渐提高，而悬架对汽车这一方面性能有很大的影响。

因此对汽车的悬架系统和减振器也提出了更高的要求。

本次设计主要内容是：红旗世纪星轿车的前、后悬架系统的结构设计，根据当前轿车悬架的发展情况，本设计的轿车前后悬架均采用独立悬架的形式,并且前后悬均采用比较流行的麦弗逊悬架。

根据确定的结构选取悬架的自振频率，从而可以计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度。

采用以上数据计算弹性元件尺寸并且进行应力校核。

在设计减振器时，根据阻尼系数和最大卸荷力来计算选取减振器的主要尺寸。

然后再依次确定导向机构和横向稳定杆。

在所有结构尺寸确定后采用CAXA软件绘制前后悬架的装配图和零件图。

利用Matlab软件对悬架系统的平顺性进行了编程分析, 论证了该系统设计方案的合理正确性，能够满足实际的需要。

关键词：悬架；汽车减振器；平顺性；导向机构AbstractWith the development of the Automobile industry, people have been promoting the requirement for the safety and ride comfort quality of the vehicle. and suspension system influence this aspect of performance a lot. As a result, there is a higher demand on the suspension and the shock absorber system of the vehicle. while the car's suspension system also made high demands.The project mainly includes the design of construction of HongQi front and rear suspension system.Based on the current developments in the car suspension, the design of the car before and after the suspension are used in the form of independent suspension. Before and after the hanging and are used more popular McPherson suspension. According to determine the structure of the selected suspension natural frequency, which can calculate the stiffness of the suspension, static and dynamic deflection deflection. More flexible use of data of components and size of a stress check. In the design of shock absorber, in accordance with the largest damping and unloading of the terms of the main shock absorber selected size. Then bodies were identified and horizontal orientation Wending Gan. when all structure size are determined, using CAXA mapping software in before and after the suspension of the assembly and parts plans.Matlab software programming analysis was used in the ride suspension system.,demonstration of the system design of reasonable accuracy, to meet the actual needs.Key words: Suspension;Automobile shock absorber; Ride comfort ; Guide mechnism目录第1章绪论 (1)1.1 悬架简介 (1)1.2设计要求： (1)第2章前、后悬架结构的选择 (3)2.1独立悬架结构特点 (3)2.2独立悬架结构形式及评价指标分析 (3)2.3前后悬架结构方案 (4)2.4辅助元件 (5)2.4.1横向稳定杆图 (5)2.4.2导向机构 (6)第3章技术参数确定与计算 (7)3.1自振频率 (7)3.2悬架刚度 (7)3.3悬架静挠度 (7)3.4悬架动挠度 (8)3.5悬架弹性特性曲线 (8)第4章弹性元件的设计计算 (9)4.1前悬架弹簧 (9)4.1.1弹簧中径、钢丝直径、及结构形式 (9)4.1.2 弹簧圈数 (9)4.1.3 簧完全并紧时的高度 (9)4.1.4 应力校核 (10)4.2后悬架弹簧 (10)4.2.1弹簧中径、钢丝直径、及结构形式 (10)4.2.2 弹簧圈数 (10)4.2.3弹簧完全并紧时的高度 (11)4.2.4应力校核 (11)第5章悬架导向机构的设计 (12)5.1导向机构设计要求 (12)5.2麦弗逊独立悬架示意图 (12)5.3导向机构受力分析 (13)5.4横臂轴线布置方式 (14)5.5导向机构的布置参数 (14)5.5.1 侧倾中心 (14)5.5.2纵倾中心 (15)5.5.3抗制动纵倾性（抗制动前俯角） (16)5.5.4抗驱动纵倾性（抗驱动后仰角） (17)5.5.5悬架横臂的定位角 (17)第6章减振器设计 (18)6.1减振器概述 (18)6.2减振器分类 (18)6.3减振器主要性能参数 (19)6.3.1相对阻尼系数 (19)6.3.2减振器阻尼系数 (20)6.4最大卸荷力 (21)6.5筒式减振器主要尺寸 (21)6.5.1筒式减振器工作直径 (21)6.5.2油筒直径 (22)第7章横向稳定杆设计 (23)第8章平顺性分析 (25)8.1平顺性概念 (25)8.2 1/4汽车振动系统模型 (25)8.3车身加速度的幅频特性 (27)8.4相对动载的幅频特性 (28)8.5悬架动挠度的幅频特性 (29)8.6影响平顺性的因素 (30)8.6.1结构参数对平顺性的影响 (30)8.6.2使用因素对平顺性的影响 (30)第9章结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录Ⅰ (34)附录II (44)第1章绪论1.1悬架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。

载货汽车后悬架毕业设计实例

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载货汽车后悬架设计实例一、设计的主要数据载质量：6000kg整备量：5000kg空车时：前轴负荷：2500kg后轴负荷：2500kg满载时：前轴负荷：3350kg后轴负荷：7650kg尺寸：总长：8470总宽：2470轴距：4700前轮距：1900后轮距：1800满载重心高度：1180二、悬架主要参数的确定1 悬架的静挠度f c悬架的静扰度是指汽车满载静止时悬架上的载荷f c与此时悬架刚度c 之比，即f= F w/cc货车的悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。

因汽车的质量分配系数近似等于1，因此货车车轴上方车身两点的振动不存在联系。

货车的车身的固有频率n,可用下式来表示：n=c/m/2式中，c为悬架的刚度（N/m）,m为悬架的簧上质量（kg）又静挠度可表示为：f c= mg/cg：重力加速度（10N/kg）,代入上式得到：n=15.76/f cn:hzf c:mm分析上式可知：悬架的静挠度直接影响车身的振动频率，因此欲保证汽车有良好的行驶平顺性，就必须正确选择悬架的静挠度。

又因为不同的汽车对平顺性的要求不相同，货车的后悬架要求在1.70～2.17hz之间，因为货车主要以载货为主，所以选取频率为：1.9hz.。

2 悬架的动挠度f d悬架的动挠度是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构容许的最大变形时，车轮中心相对车架的垂直位移。

通常货车的动挠度的选择范围在6～9cm.。

本设计选择：f d= 8.0cm3 悬架的弹性特性悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。

由于货车在空载和满载时簧上质量变化大，为了减少振动频率和车身高度的变化，因此选用刚度可变的非线性悬架。

4 悬架主，副簧刚度的分配图 1 货车主、副簧为钢板弹簧结构的弹性特性如何确定副簧开始参加工作的载荷F k 和主，副簧之间刚度的分配，受悬架的弹性特性和主，副簧上载荷分配的影响，原则上要求车身从空载到满载时的振动频率变化要小，以保证汽车有良好的平顺性，还 要求副簧参加工作前后的悬架振动频率不大。

四轮独立驱动独立转向电动汽车悬架和转向机构设计本科生毕业论文

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2.设计了轮边线控转向的形式，并且对转向机构进行了强度校核，使用寿命校验。
3.更具我们的结构特点，选用了双横臂弹簧减震悬架机构。简易的选择了控制臂的空间位置形式，并根据经验设计了控制臂的尺寸，校验了连接点的强度。计算并选择了合适的液压阻尼器和螺旋弹簧。
关键字：四轮独立四轮转向轮毂电机驱动轮边线控转向双横臂悬架螺栓弹簧液压减震
1.1
电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。典型四轮驱动布置型式，其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点：
1)传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。但是，在实际实际交通环境中无声行驶，带来的很多问题，在汽车系统没有实现完全的智能化前，带来的往往祸大于福。
1.2
在一般汽车，以操纵方向盘使前轮的轮胎转向发挥转弯机能，但四轮转向是后轮的轮胎也可转向之系统。四轮转向的目的：在低速行驶时作逆相转向（前轮与旋转方向为逆向）使旋转时小转弯性能良好，中高速时为同相转向（前轮与旋转方向为同方向），以提高在高速时之车道变换或旋转时操纵稳定性。
1)四轮转向降低低速转向半径。
如图1-1a所示，汽车在低速旋转时，车辆行进方向与轮胎方向大概可视为一致，在各轮大部份不会产生旋转向心力(cornering force )。四轮行进方向的垂直线会交于一点，车辆就以该点为中心(旋转中心)旋转。参考下图低速旋转时之行车轨迹，单轴转向车(通常前轮转向)时，因为后轮不转向，旋转中心差不多在后轴的延长线上。
双横臂独立悬架设计毕业设计说明

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双横臂独立悬架设计摘要双横臂式独立悬架，是一种车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬架，这种独立悬架被广泛应用在轿车前轮上。

双横臂式独立悬架按上、下横臂是否等长，又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬架。

等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时，能保持主销倾角不变，但轮距变化大(与单横臂式相类似)，造成轮胎磨损严重，现已很少用。

对于不等长双横臂式悬架，只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置，就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内，这种结构有利于减少轮胎磨损，提高汽车行驶平顺性和方向稳定性，保证汽车具有良好的行驶稳定性。

目前不等长双横臂式悬架已广泛应用在轿车的前后悬架上，部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这一悬架结构。

本次课题设计根据悬架系统设计的基本要求和给定的参数，完成了双横臂独立悬架的设计。

关键词:汽车；双横臂独立悬架；螺旋弹簧；减振器The design of double-wishbone independent suspensionAbstractDouble wishbone-type independent suspension, of which the wheels swing in a horizontal plane in the car, an independent suspension that has been widely used in cars on the front.Double wishbone-type independent suspension in accordance with the upper and lower arm length, etc. are also divided into equal length double wishbone and a long range two-type double wishbone suspension. Such as long double wishbone suspension in the wheel up and down beat, the kingpin inclination to maintain the same, but changes in Tread large (with a single arm is similar), resulting in severe tire wear, is now seldom used. The length double wishbone suspension, as long as the appropriate choice, to optimize the length of upper and lower arm, and a reasonable layout, you can make Tread and the front wheel alignment parameters are within acceptable limits the scope of this structure helps to reduce tire wear and improve vehicle ride comfort and directional stability, and ensure the car has a good driving stability. The current length double wishbone suspension has been widely used in the front and rear suspension cars, some sports and racing cars of the rear wheel is also used in this suspension structure.The subject of the design of suspension system design complete a double wishbone- independent suspension design in accordance with the basic requirements and the given parameters .Keywords: Vehicle; Double-wishbone suspension; Coil spring; Shock absorbers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 (3)1.2.1 悬架对汽车行驶平顺性的影响 (3)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 (19)参考文献 (20)附录A外文翻译-原文部分 (21)附录B 外文翻译-译文部分 (36)附录C 实体图 (46)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。