前麦弗逊悬架和后多连杆悬架设计

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。

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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：+1AbstractThe 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目录第一章绪论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。

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，由和首先提出，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。

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。