双横臂独立悬架设计计算说明书

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。

双横臂独立悬架导向—转向系统的分析与设计

计算说明书（一）任务说明

1．设计任务

双横臂独立悬架和转向系统是现代汽车上典型的底盘总成系统。本课程设计以某微型汽车前轮转向驱动桥所采用的双横臂独立悬架和转向系统为对象，

主要完成以下环节的分析与设计内容：

1.*独立设计、CAD绘制或手绘双横臂悬架系统总成装配图一张(0号或1号)

➢零部件顺序编号

➢明细栏、标题栏(注材料、标准件型号和数量)

➢主要轮廓尺寸、特征尺寸、尺寸公差配合标注

➢设计要求

2.*独立设计、手工绘制转向节零件图一张

➢尺寸标注完备

➢尺寸链封闭

➢设计基准尽量与制造工艺基准一致

➢形位公差标注要注意参考基准标注

➢信息完整

➢材料、热处理方法的技术条件

3.*独立完成设计、计算说明书一份(4000-8000字)

包括内容、流程、理论方法、方案、公式、计算过程、成果归纳和设计心得等2．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ϕ、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，转向主销球铰中心距BC= h 2，下横臂杆长CD=h 3，上、下横臂的摆角ϕ、ψ（横臂向外下倾时，取负值），转向主销内倾角β0。为简便计，不考虑主销后倾角的影响，并假设上、下横臂与车架铰接的轴线均平行于车辆纵向，则图示导向机构ABCD 的上、下横臂AB 、CD 和转向主销轴线BC 将始终在过前轮轴线的汽车横向垂直平面内运动。

在水平面俯视图中，描述EFG 左轮转向梯形机构运动学的机构几何参数主要有：EE '=L 1，EF= L 2，FG= L 3，车架上齿条移动方向线EE '与前轮轴线的偏移距Y （轴线在前方时，取正值），转向节臂FG 相对于汽车纵向的安装角α0。另外，左右车轮的转向角分别用α、β表示。

双横臂独立悬架系统的弹性元件可采用螺旋弹簧或扭杆弹簧，阻尼元件常用筒式减振器。根据整车结构布置，弹簧和阻尼元件通常安装于下横臂与车架（车身）之间，但也有安装于上横臂与车架（车身）之间的情形。因此，导向机构各构件及各连接铰点的受力大小与方向，与弹簧元件的类型和安装位置密切相关。

3．技术条件

(后视图) (地面) ' 前 后

轮距B=1200~1400mm，轴距L=2000~2500 mm。满载时整车总质量为m=1000~1300kg，最高车速V max=140km/h，最大爬坡度20%，0-100 km/h加速时间不超过14秒，最小转向半径R min =4000~4500mm。

前轮轮胎外径为2R=520mm，轮胎宽度b=145 mm。

导向机构几何参数：AB=h1=160~200mm，BC=h2=200~300mm，CD= h3 =330~380mm，JH=80~110mm，BH=90~150mm，车辆处于满载平衡位置时，前悬架导向机构的位置参数为ϕ=2~6︒，ψ=2︒~10︒，β0=7~10︒。

转向机构几何参数：EE'= L1=50~580mm，EF= L2=180~500mm，FG= L3=100~140mm，Y=-80~80mm，BG=80~130mm，齿条左右移动行程为s=±50~70 mm。转向节臂安装角α0=175~190︒，转向梯形机构的最大压力角αmax=45~50︒。（二）双横臂独立悬架导向-转向系统的设计过程

一、双横臂独立悬架导向机构及转向梯形布置方案分析与优化设计

1、参数选择

2、转向梯形机构几何参数的优化设计

1) 转向机构优化设计原理：