轻型客车独立悬架系统分析

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车轮垂直载荷引起的车轮中心相对于车身距离之间的关系成为弹性特性,其斜率是悬架的刚度。
簧载质量与弹性元件所组成的振动系统的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数,固有频率低的平顺性就越好。前后悬架的固有平率的匹配对平顺性也有影响,故通常轿车的前悬架固有频率稍低于后悬架。
轿车的固有频率设计为72-100Hz,偶尔也有设计成低于60Hz的。
负责教师签字年月日

悬架是汽车的重要组成之一,它的主要作用是传递车轮和车架之间的一切力和力矩,以保证汽车的行驶的平顺性。欲设计理想的悬架结构,必须对其导向机构运动特性作出准确的描述和判断,从而对其设计参数作出合理的选择。本文例举了主要的几种悬架,并对其优缺点进行了分析和对比,最后选出双横臂独立悬架系统进行系统分析和计算,通过查阅相关资料,利用资料中所给的简单的公式对双横臂独立悬架系统各个组成部分和机构做出了计算和分析,进而设计出了一个双横臂独立悬架系统,通过求助老师和查阅资料,进一步对系统做了优化设计,让他变成一个比较理想的双横臂独立悬架系统,最后利用CATIA建出实体模型。
3.油气弹簧:以气体作为弹性介质,液体作为传力介质,它不但具有良好的缓冲能力,还具有减震作用,同时还可调节车架的高度,适用于重型车辆和大客车使用。
4.扭杆弹簧;将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架,另一端通过摆臂与车轮相连,利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用,适合于独立悬挂使用。
2.2.2
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。
Key words:double wishbone suspension;torsion bar springs;optimization design;solid model
1
随着我国道路条件的改善和汽车技术的引进,近年来我国开发的轻型汽车,特别是轻型客车较多采用的双横臂独立悬架。
双横臂独立悬架是汽车悬架结构中的常见的一种形式,其运动形式的优劣关系到汽车的操作稳定性,舒适性,转向轻便性和轮胎的使用寿命等诸多方面。欲设计理想的悬架结构,必须对其导向机构运动特性做出准确的描述和判断,从而对其设计参数做出合理的选择。
2
2.1
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.钢板弹簧:由多片不同长度和不等曲率的钢板叠合而成。安装好后两端自然向上弯曲。钢板弹簧除具有缓冲作用外,还有一定的减震作用,纵向布置时还具有导向传力的作用,非独立悬挂大多采用钢板弹簧做弹性元件,可省去导向装置和减震器,结构简单。
2.螺旋弹簧:只具备缓冲作用,多用于轿车独立悬挂装置。由于没有减震和传力的功能,还必须设有专门的减震器和导向装置。
3.1悬架设计的要求
悬架与汽车的多种使用性能有关,下面将分别介绍各个使用性能对汽车悬架具体的设计要求。
3.1.1汽车平顺性对悬架的要求
1.悬架的固有频率及弹性特性
汽车的质量可以分为簧载质量和非簧载质量两部分。有弹性元件承载的部分,如车架及其他所有的弹簧以上的部件和载荷都属于簧载质量弹簧以下,如车轮的车轴等部件的质量都属于非簧载质量。
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。
图2.1 悬架总成
2.2
一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。
2.2.1
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。
关键词:双横臂独立悬架;扭杆弹簧;实体建模。
Abstract
Suspension isone ofthe important components of the car. Its main function is to transfer between the wheel and frame of all the force and moment, in order to ensure the smooth running of the car. To design the ideal suspension structures,an accurate descriptionandjudgmentmustbemadeforthe characteristics of the steering mechanismto choosethe rational design.Thispaper enumerated several main suspension, and their advantages and disadvantages are analyzed and compared, and finally double wishbone suspension systemis bechosentoanaly and calculate.The authorusethe simple formulato makecalculation and analysisthecomponent of double wishbone suspension system, through the accessofrelevant information given in the material,and then design a simple double wishbone suspension system.The optimization designhas been done withoutthe helpofteachers andtheaccess to information,tolet itbecome a relatively ideal double wishbone suspension system. Finally,a solid modelis built throughCATIA.
图2.3 被动式悬架
1. 弹性元件;2. 纵向推力杆;3. 减振器;4. 横向稳定杆;5. 横向推力杆
根据汽车导向机构不同悬架种类又可分为:独立悬架和非独立悬架。(如图2.4)
图2.4独立悬架和非独立悬架示意图
a. 非独立悬架 b. 独立悬架
3
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(或车轮)弹性连接起来。其主要是传递车轮和车架之间的一切力和力矩。且缓和由于路面不平传给车架的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的震动,以保证汽车行驶的平顺性。
一.毕业设计内容
本毕业设计题目为某轻型客车悬架设计,目的是培养学生综合运用所学知识解决汽车设计实际问题的能力。具体内容包括:
1.调研,对所进行设计的车型悬架结构形式和设计方法有深入了解;
2.分析汽车悬架系型式,确定本设计型式;
3.确定悬架系统主要性能参数;
4.完成悬架总成及主要零件的设计计算;
5.进行悬架的运动分析;
5.用CATIA完成悬架总成装配图及主要零件图设计。
步骤:
悬架结构形式确定→选参数→设计、分析、计算→悬架系统设计计算及运动分析→悬架总成装配图及主要零件设计图绘制
二.设计所需参数
汽车总质量:1800Kg
轴距:2590mm
轮距:1450mm
最高车速:120km/h
(设计参数请参考海狮轻型客车)
三.毕业设计要求:
1.编写设计说明书,大于1.2万字;说明书格式分明、条理清晰,论述正确,分析所用资料来源准确清楚;
2.设计说明书中文摘要译成英文;
3.外文资料翻译0.3万字左右;
4.设计图要完成电子板或图纸输出;
5.上机时间大于200小时。
四.推荐参考文献
以下是推荐的主要专业参考文程,以防止车轴等撞击车架或车身。动行程是指由静止位置开始,把悬架压缩到结构允许的最大可能位置(通常指缓冲块压到自由高度的一半或三分之二)车轮中心相对于车架的或车身的垂直位移。
扭杆弹簧以其质量轻,能容量高,结构简单,容易布置的特点,在轻型和重型客货车上获得广泛的应用。本文在进行常规设计的基础上,提高了从汽车行驶的平顺性出发,一扭杆的能容量为目标,以扭杆的直径,悬架的刚度,扭杆长度,扭杆的许用应力等为约束条件,建立CATIA模型,对其进行更深一步的分析和了解。
本文将以金杯海狮的轻型客车的双横臂对悬架为研究对象,对双横臂独立悬架总成进行设计。
2.《汽车设计》王望予主编,机械工业出版社
3.《汽车理论》余志生主编,机械工业出版社
4.《汽车现代设计制造》龚微寒主编,人民交通出版社
5.《汽车工程手册》(基础篇、设计篇、制造篇),人民交通出版社
6.《汽车技术》、《汽车工程》等科技期刊中相关文献
7.设计所需相关标准及软件
8.科技文献撰写方法
指导教师签字年月日
毕业设计(论文)进行地点沈阳航空航天大学道义校区
毕业设计(论文)内容及要求:
毕业设计是四年大学学习环节中的最后一环,通过毕业设计可以重温以往学习过的相关知识,并且学会如何将这些知识应用到实际设计中去,因此毕业设计是对你学习情况的很好总结。同时毕业设计也是对你独立学习、独立思考、独立工作能力的很好锻炼机会,它会为你今后走向工作岗位奠定一定的基础。在此希望你能以积极的态度、饱满的热情投入到毕业设计工作中去,顺利的完成毕业设计。
图2.2 减震器组成
1-活塞杆 2-工作缸筒 3-活塞 4-伸张阀 5-储油缸筒 6-压缩阀 7-补偿阀 8-流通阀 9-导向座10-防尘罩 11-油封
2.2.3 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。
现代汽车的悬架尽管有不同的形式,但是一般都是有弹性元件,减震器和导向机构组成。由于汽车行驶的路面不可能绝对的平坦,在路面上汽车所收的车轮的垂直反力往往是冲击的,特别是在换路面高速行驶时,这种冲击力是达到很大的数值,为了缓和冲击,在汽车行驶中,除了采用弹性的充气气囊外,在悬架中还必须装有弹性元件,另外还有减震器来把车架的弹性震动衰减到最小。此外为使车轮按一定的轨迹相对于车架和车身跳动。悬架中某些传力机构起着导向作用,即导向机构。为防止车身在转向灯情况下发生过大的横向倾斜,在悬架的系统中有的还没有横向稳定器。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,如下图所示也就是汽车姿态(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。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用,并且目前还在进一步研究和开发中。主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车身姿态,根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。
2.3
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,如下图所示由弹性元件,导向机构以及减振器这些机械零件构成(如图2.3)。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用,并且目前还在进一步研究和开发中。主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车身姿态,根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。
车轮沿主销移动的悬架麦弗逊式悬架如图34所示图34麦弗逊式单个独立悬架示意图沈阳航空航天大学毕业设计论文13323独立悬架与非独立悬架优缺点对比表31独立悬架与非独立悬架的优缺点对照非独立悬架独立悬架较大较小结构结构简单制造成本低易维修结构复杂维修不便成本高平顺性对高速工况下车辆的行驶平顺性不能得到充分的保证前轮采用该悬架够取消了整根前轴发动机质心降低平顺性提高弹性元件的应用常采用螺旋弹簧橡胶弹簧空气弹簧钢板弹簧各种弹簧大都可采用取上述四种外还可采用扭杆弹簧平顺性有弹性元件引起的差别弹性元件除受垂直力外还受扭力的作用且采用的弹簧刚度不易国小这使车身振动频率高使平顺性降低由于弹性元件只承受垂直力可采用刚度小的弹簧使车身频率降低从而改善了汽车的行驶平顺通过性由于采用整轴离地间隙较小通过性较差能保持车轮与不平路面的接地性和提高离地间隙通过性好由于本人的设计方向和篇幅所限下面着重对独立悬架中的双横臂独立悬架和麦弗逊悬架进行具体的比较
某轻型客车独立悬架系统设计
学院
机电工程学院
专业
机械设计制造及其自动化
班级
6406111
学号
200604061392
姓名
于世飞
指导教师
程勉宏
负责教师
沈阳航空航天大学
2010年6月
毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)题目
某轻型客车独立悬架系统设计
毕业设计(论文)时间2010年3月29日至2010年7月2日
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