双横臂螺旋弹簧独立悬架的分析与计算
汽车双横臂独立悬架的运动学分析和计算
・ #& ・
图! !" 下横臂； #" 主轴销； $#
双横臂独立悬架导向机构简图 车轮轴； $ ， ! 转动副； # ， " 球副； & 车轮中心； ’ 接地点
上横臂； %&
机构的位姿方程：
［+］ 所以式 （,） 是三元二次方程组 # 利用数值解法 解
}
（,）
得 ’ 点的坐标： （ ’ , ， ’ - ， ’. ） # 同理，由于 & 点到 ! ， " ， ’ 的距离不变，所 以存在下列方程组： % &’ % $ ()* *+ % &" % $ ()* *+ / 其中
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( !" ， ( "# ， (#$ ， ($! 为欧拉变换，分别为!! ， !" ， "! ， "" 的函数； ! 为单位阵 "
* " （!） 简化为： 由于"" % &，从而 (" % ! ，式 * ! !" ( ( () !! (" () + !， "# #$
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计算实例
如图 + 所示的双横臂系统，建立固定在汽车车身上的直角坐标系，原点位于 * 点 ) + + 和 + ( 轴在 ’,% 平面中与 ’ 轴的夹角分别为 ’ +,-+,-- ，.- ) 初始时刻 * ， . ， / ， 0 ， ( ， # ， （//） 为： 1 ， 2 点的坐标 ， * （)，)，)） ， 0 （+) ， ’ +(+， ’ (01） ， # （1,-，2+4 ， ’ (2+） ， . （0，(1+ ， ’ (+,22） ， 1 （+-2，(-. ， ’ 0(3） ， / （3，0+3 ， ’ (4-） ， 2 （32 ， ’ +-+， ’ (.2）
双横臂独立悬架设计毕业设计说明
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。
双横臂扭杆悬架受力分析及刚度计算
扭杆的扭转刚度是线性的 , 但将其安装到双 横臂悬架上之后 , 由于车轮的垂直位移与扭杆的 扭转角 不 呈 线 性 关 系 以 及 垂 向 作 用 力 力 臂 的 变 [1] 化 ,使悬架的弹性特性为非线性变化 。本文以 圆形扭杆装于下横臂为例 , 通过建立双横臂扭杆 悬架模型 ,求出作用于扭杆的力和力矩 , 并推导出 扭杆的线刚度计算公式及换算到车轮着地点处的 悬架刚度 。
作者简介 : 李栓成 ( 1963 — ) ,男 ,副教授 .
52
军 事 交 通 学 院 学 报
第 12 卷 第 1期
标 x = 0 不予考虑 , 只考虑各点的 y 和 z坐标 。 将轮胎和主销看作一个整体 A 从整个悬架系 统中分离出来 , 单独进行受力分析 。由于双横臂 的上横臂 A u D u 可看作二力杆 , 则整体 A 在 A u 点受 到杆 A u D u 的作用力 Q , 方向沿杆 A u D u 指向 A u 点 ; 轮胎在 接 地 点 E 处 受 到 地 面 对 轮 胎 的 作 用 力 Z (前悬架质量 m 引起 ) ; 同时还存在下横臂 A d D d 在 A d 点对整体 A 的力 P。根据平衡条件 , 此 3 力必 汇交于一点 。现已知 Z 的大小和方向以及 Q 的方 向 , 用作图 法可 确定 Z 和 Q 的 交 点 G, 如 图 1 所 示 。这就确定了力 P 的作用线 , 它一定在直线 GA d 上 。根据这些条件 , 可求出上 、 下横臂对整体 A 的 反作用力 P 和 Q 的大小和方向 。 根据图 1 可列出下列方程 , 即 φ1 + P cos α Z = Q sin φ1 = P sin α Q cos
Vol . 12 No. 1 January 2010
●军用车辆工程 M ilitary Veh icle Eng in eer in g
新型双横臂式独立悬架的设计及应力分析
新型双横臂式独立悬架的设计及应力分析李吉康【摘要】车辆悬架是车辆在行进过程中传递冲击,配合缓冲元件进行吸振的重要结构,车架通过悬架与车轮弹性连接在一起.悬架可分为2种,一种是独立悬架,一种是非独立悬架.独立悬架在车轮受到冲击而动作时相互独立,互不干扰:非独立悬架在动作过程中左侧车轮与右侧车轮会互相干涉.独立悬架由于拥有缓冲减震效果好、运动灵活、操纵平顺、乘坐舒适等特点而被广泛使用于越野车辆、家用轿车以及农用车辆之中.本文在综合独立悬架的发展现状的基础上,设计了一种拥有缓冲幅度大、地形适应度高、运行平稳等优点的新型双横臂式独立悬架,使用SolidworksSimulation对其缓冲阻尼支撑架进行应力分析和优化设计.【期刊名称】《南方农机》【年(卷),期】2018(049)015【总页数】2页(P47,50)【关键词】多连杆;独立悬架;应力分析Simulation【作者】李吉康【作者单位】山东科技大学,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】U463.331 独立悬架的发展现状伴随车辆的发展，独立悬架产生了多种多样的形式，独立悬架主要分为横臂式独立悬架、纵臂式独立悬架、多连杆式独立悬架、烛式独立悬架以及麦弗逊式悬架几大类，各类悬架的结构形式及优缺点如下。
1）横臂式独立悬架。
横臂式独立悬架包括单横臂式独立悬架、双横臂式独立悬架2种类型，单横臂式独立悬架的结构较为简单，车轮在上下跳动时沿横臂上的圆心做旋转运动，在大幅度跳动的状态下，轮胎与底面的接触面积会减小，同时左右两轮的间距也会有一定程度的改变，会使轮胎表面磨损加重。
上下不等长的双横臂式悬架可以通过调整上下臂的长度比例以达到较优的运动参数。
2）纵臂式独立悬架。
纵臂式独立悬架包括单纵臂式独立悬架和双纵臂式独立悬架，双纵臂式独立悬架的2个纵臂一般做成相等长度，利用平行四边形机构保持主销的后倾角不变。
车轮跳动的过程为沿着纵向臂上的圆心旋转的过程，在跳动过程中车轮与地面的接触面积不变，并且两轮的间距同样保持不变，纵臂式独立悬架多用于转向轮。
双横臂独立悬架导向机构的设计计算
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第一章绪论 (3)1.1 国内外技术现状和发展趋势 (3)1.2 悬架概述 (3)1.3双横臂独立悬架简介 (5)1.4悬架几何参数及其对车辆性能的影响 (8)1.4.1汽车操纵稳定性的重要性 (8)1.4.2悬架系统几何参数对汽车操纵稳定性的影响 (8)1.4.3车轮定位参数的主要研究内容 (9)第二章建立双横臂悬架模型的理论基础 (10)2．1 汽车多体系统分析软件介绍 (10)2.1.1 ADAMS一些模块介绍 (11)2.1.2 ADAMS软件的特点 (12)2.2用ADAMS/CAR建模分析要点 (13)2.2.1 关于悬架测试台 (13)2.2.2. 悬架分析过程 (14)2.2.3 悬架分析的类型 (14)第三章双横臂悬架模型的建立 (16)3.1 双横臂式独立前悬架模型的建模数据 (16)3.1.1已知的参数 (17)3.1.2引用ADAMS/Car自带的标准文件 (18)3.2前双横臂独立悬架模型的建立 (21)3.2.1悬架的建模原理 (22)3.2.2前悬架总成的所有组成部件 (22)3.2.3悬架子系统的建立 (23)3.2.4转向系统模型的建立 (23)3.2.5悬架试验台及轮胎仿真模型 (23)3.2.6悬架总成的建立 (24)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊3.3本章小结 (28)第四章悬架的仿真分析与优化设计 (30)4.1独立悬架性能评价指标及评价方法总述 (30)4.2仿真实验的方案 (31)4.3独立悬架运动学与弹性运动学特性的仿真 (33)4.3.1前轮外倾角 (34)4.3.2前束角 (35)4.3.3主销后倾角与主销后倾拖距 (36)4.3.4主销内倾角和主销偏移距 (37)4.3.5轮距的变化 (38)4.3.6制动点头量和加速上仰量 (39)4.3.7悬架刚度和侧倾角刚度 (40)4.3.8侧向力引起的各种顺从转向 (41)4.3.9侧倾转向、干涉转向 (42)4.3.10侧倾后倾系数、侧倾转向 (44)结论 (44)4.4本章小结 (45)第五章全文总结 (46)致谢 (47)参考文献 (48)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章绪论1.1 国内外技术现状和发展趋势自20世纪90年代起，各主要发达国家在汽车产品设计开发领域中广泛采用信息技术、计算机技术、CAD/CAE/CAM/PDM技术、KBE(Knowledge BasedEngineering)技术等先进手段，使设计水平大为提高，新车型的开发周期大大降低。
双横臂独立悬架设计
目录中文摘要 ............................................................................. 错误！未定义书签。
英文摘要 ............................................................................. 错误！未定义书签。
前言 (III)1悬架的基本知识 (1)1.1认识悬架 (1)1.2国内外发展状况 (2)1.3悬架对汽车的影响 (3)1.3.1对汽车行使平顺性的影响 (3)1.3.2对汽车操纵稳定性的影响 (3)1.4独立悬架的优点 (4)1.5独立悬架的缺点 (4)1.6悬架的设计要求 (4)1.7独立悬架的分类 (5)1.7.1麦弗逊式独立悬架 (5)1.7.2多连杆式独立悬架 (5)1.8本章小结 (5)2独立悬架的组成及其相关计算 (5)2.1弹性元件的选择 (5)2.1.1螺旋弹簧的分类和选择 (7)2.1.2圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧的参数设计 (8)2.2减振器的选择和计算 (10)2.2.1减振器的选择 (10)2.2.2汽车对减振器的要求 (11)2.2.3减振器的工作原理 (11)2.2.4减振器的参数计算 (12)2.3横向稳定杆 (17)2.4悬架的上、下横臂 (18)2.5悬架的导向机构 (19)2.5.1悬架的导向机构的设计要求 (19)2.5.2导向机构的布置参数 (20)2.5..3导向机构的布置方案 (21)2.5..4上下横臂的长度的确定 (22)2.6悬架的连接件轴销的校核 (23)2.7本章小结 (23)3 独立悬架的一些重要参数 (23)3.1簧载质量与非簧载质量 (23)3.2悬架的静挠度和动挠度 (24)3.3悬架的弹性特性 (25)3.3.1悬架的线性弹性特性曲线 (25)3.3.2悬架的非线性弹性特性曲线 (25)3.3.3悬架的刚度计算 (26)3.4悬架的上、下横臂的确定 (26)3.5悬架的其他一些参数的确定 (27)3.6本章小结 (29)4总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)双横臂独立悬架设计摘要汽车悬架是连接车架和车桥的装置，其作用是缓冲地面对于车身的冲击，并衰减由此产生的振动，提高乘客的舒适度。
双横臂独立悬架ADAMS建模及运动特性分析
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｃｈｅｎｇ Ｙｏｎ９１，Ｗａｎｇ Ｆｅｎ９２，Ｌｕｏ Ｓｈｉ２，Ｓｕ Ｑｉｎｇｚｕ２
汽车技术 AUTOMOBILE TECHNOLOGY 2007(3) 2次
参考文献(5条)
1.王其东 汽车双横臂式独立悬架机构运动特性分析[期刊论文]-合肥工业大学学报(自然科学版) 2001(06) 2.孙义杰 ADAMS/VIEW 在汽车前悬架仿真应用及优化分析[期刊论文]-西华大学学报(自然科学版) 2005(06)
加
ｆ ＼ 娅 娶 程 据 州
车轮跳动量／ｍｍ
车轮跳动量／ｍｎｌ
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０
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车轮跳动量／ｍｍ
图８优化前、后主销内倾角
图９优化前、后轮距随乍轮
图１０优化前、后前轮侧向滑移量
随车轮跳动对比曲线
跳动对比曲线
随车轮跳动对比曲线
轮距的变化从１ ８４９．９７ ｍｍ增加到ｌ ８９６．９８ 形＾ｅｅｆ．删尺』、Ｇｒｏ“凡ｄ．删尺』。分别表示左侧车轮
取值范围内：
Ｘ。ｉ。ｄ。ｄ…；
能抵消，从而使操纵稳定性变差。按照悬架的设计要
ｙ¨儿。＜ｙ。＜ｙ“ｎ。、
求，当车轮上下跳动时，轮距变化量应为一１０～１０
Ｚ…＜Ｚ＜Ｚ…
ｔｎｒｎ，该轮距的仿真结果显然超过了这个范围，所以
双横臂螺旋弹簧独立悬架的分析与计算
双横臂螺旋弹簧独立悬架的分析与计算摘要：本文针对双横臂螺旋弹簧独立悬架进行分析与计算。
首先，介绍了该悬架的结构特点，然后，建立了悬架的运动学和动力学模型，通过对模型的分析，对悬架的行驶性能进行了分析和计算。
最后，通过对计算结果的分析，得出了适用于该悬架的优化参数，从而提高了悬架的性能。
关键词：双横臂螺旋弹簧独立悬架，运动学模型，动力学模型，行驶性能，优化参数正文：1. 引言汽车悬架系统是汽车重要的组成部分之一，负责支撑汽车重量和吸收路面的震动，保证汽车平稳运行。
随着汽车发展的进步，悬架系统的要求越来越高。
本文研究的双横臂螺旋弹簧独立悬架是一种新型的悬架，具有结构简单、重量轻、耐久性好等特点。
该悬架系统将横向悬挂支架和纵向悬挂支架相结合，同时采用螺旋弹簧作为弹簧元件，能够大大提高汽车的行驶性能。
2. 悬架结构分析双横臂螺旋弹簧独立悬架是由两个横向悬挂支架和两个纵向悬挂支架构成的。
其中，横向支架与车身垂直，呈梯形分布，上端与车身固定，下端有球头连接轮毂。
纵向支架与车身平行，通过凸轮控制台架固定在轮轴上。
纵向支架的下端也有球头连接轮毂。
螺旋弹簧作为弹簧元件，负责支撑车身重量，并吸收路面的震动。
3. 模型建立针对双横臂螺旋弹簧独立悬架，建立了运动学和动力学模型，以求出悬架的运动和力学特性。
(1) 运动学模型双横臂螺旋弹簧独立悬架的运动学模型采用四杆机构模型，以提高模型的准确性。
运动学模型主要由下列方程组成：$ x_0 = x_1 + l_1 \ cos\theta_1 + l_2 \ cos\theta_2 $$ y_0 = y_1 + l_1 \ sin\theta_1 + l_2 \ sin\theta_2 $$ \theta_2 = \theta_3 - \theta_1 $$ \theta_2 = \arcsin\frac{y_0-y_1-l_1 \ sin\theta_1}{l_2} $$ \theta_1 = \arctan\frac{x_0-x_1-l_1 \ cos\theta_1}{l_2 \cos\theta_2} $$ \theta_3 = \arctan\frac{y_3-y_2}{x_3-x_2} $其中，$x_0$、$y_0$为车身中心点坐标，$x_1$、$y_1$为悬架上端点坐标，$x_3$、$y_3$为悬架下端点坐标，$\theta_1$、$\theta_2$、$\theta_3$为转角，$l_1$、$l_2$为悬架的长度。
双横臂扭杆弹簧独立悬架设计说明书
双横臂扭杆弹簧独立悬架设计说明书姓名：李玲玉班级：车辆0803学号：3080401063江苏大学2012年2月20日目录目录 (2)一、前言 (3)二、悬架的选择 (3)三、悬架主要参数确定 (4)1、悬架静挠度 (4)2、悬架的动挠度 (5)3、悬架弹性特性 (5)4、悬架侧倾角刚度 (5)四、弹性元件设计 (6)1、扭杆弹簧分类 (6)2、扭杆弹簧的设计 (6)3、扭杆弹簧的校核 (12)五、导向机构设计 (13)1、对前轮独立悬架导向机构的要求 (13)2、悬架导向机构参数 (13)3、纵向平面内上、下横臂的布置方案 (14)4、横向平面内上、下横臂的布置方案 (15)5、水平面内上、下横臂动轴线的布置方案 (15)6、上、下横臂长度的确定 (17)7、下摆臂结构的强度设计 (17)六、转向节设计 (18)1、转向节参数选择 (18)2、转向节的校核 (18)七、参考文献 (20)一、前言悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把悬架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来。
其主要任务是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力[1]。
悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。
二、悬架的选择悬架可以分为独立悬架和非独立悬架，独立悬架主要用于对乘坐舒适性较高的场合，如：乘用车和部分商用车的前悬架，非独立悬架主要用于商用车后悬架，成本相对较低。
本次设计任务是限乘5人的轿车前悬架，对舒适性要求很高，故采用独立悬架。
目前乘用车的前悬架广泛采用上下臂不等长的双横臂独立悬架和麦弗逊式独立悬架。
悬架依据弹性元件的不同，目前主要有螺旋弹簧、钢板弹簧、扭杆弹簧及空气弹簧。
相比其他弹簧，扭杆弹簧有如下优点：1.单位质量的储能是钢板弹簧的3倍，所以采用扭杆弹簧的悬架质量轻、结构简单、占用空间小。
双横臂独立悬架设计计算说明书
（2）
（3）
其中，A=-2L3(S0-S), B=-2L3y, C=L22-L32-( S0-S)2-y2
A0=-2L3S0, B0=-2L3y , C0=L22-L32- S02-y2
A=-2L3(S0+S), B=-2L3y, C=L22-L32-( S0+S)2-y2
L1——转向机齿条左右球铰中心的距离；
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=L1，EF= L2，FG= L3，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0。另外，左右车轮的转向角分别用、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。
图1
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=h1，转向主销球铰中心距BC= h2，下横臂杆长CD=h3，上、下横臂的摆角、（横臂向外下倾时，取负值），转向主销内倾角0。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。
18,9.66615773468722,9.20289398968651,8.92027
20,10.7839217185358,10.2101084243783,9.865492
22,11.9125339539082,11.2156770311531,10.80399
双横臂_螺旋弹簧悬架受力及刚度阻尼特性非线性分析
为 ｈ， 故虚功可表示为 ＫＴ·（ Ｌ－ Ｌ０）·ｈ·ｄα。轮胎处的
虚功为 ＦＺ·ｄｚＰ， 根据虚功原理， 有 ＫＴ·（ Ｌ－ Ｌ０）·ｈ·ｄα＝
Ｆ·ｚ ｄｚＰ， 即
Ｆｚ
＝
ＫＴ（ Ｌ－ ｄｚＰ ／
Ｌ０） ｈ ｄα
（ １５）
式中， Ｌ０ 为上横臂螺旋弹簧零变形（ ＦＺ ＝ ０） 时弹簧初
始长度。
ｈ＝
Ｌ５ Ｌ６ ｓｉｎ（ α＋γ－ θ）
２２
!Ｌ５ ＋Ｌ６ － ２Ｌ５ Ｌ６ ｃｏｓ（ α＋γ－ θ）
" # ｄｄαｈ ＝
Ｌ５ Ｌ６
２２
Ｌ５ ＋Ｌ６ － ２Ｌ５ Ｌ６ ｃｏｓ（ α＋γ－ θ）
３ ／２
２００７ 年 第 ９ 期
２２
｛［ Ｌ５ ＋Ｌ６ － ２Ｌ５ Ｌ６ ｃｏｓ（ α＋γ－ θ） ］ ｃｏｓ（ α＋γ－ θ） － Ｌ５ Ｌ６ ｓｉｎ２（ α＋γ－ θ） ｝ 式（ １５） 关于α求导， 得
３．１ 螺旋弹簧上置式双横臂悬架 由于本文主要分析不同上臂摆角所对应位置处
（ 亦可理解为不同负载状况下） 的球铰受力状况， 即
属于静力分析， 因此减振器无相对滑动， 不产生阻尼
力。这种情形下， 若不计摩擦力的影响，则下横臂只
在 Ｃ、Ｄ 两点受反
力为 Ｆ， 则按螺旋弹簧的不同安装位置可分别建立
ＫＴ 与 ＫＰ 之间的函数关系。 ４．１ 螺旋弹簧上置时的刚度换算函数关系
设 ＱＲ 与竖直方向夹角为 ω， 弹簧处几何关系
如图 ２ 所示。
Ｑ Ｆ ｄＲｙ
ω ｄＲｘ
α＋γ－ ω ｄＲ
α＋γ－ ω
Ｒ
Ａ
α＋γ
图 ２ 虚功原理示意
假想输入一个轮胎虚位移 ｄｚＰ， 那么上臂会产生 一个虚转角 ｄα， Ｒ 点也会产生虚位移 ｄＲ， 方向垂直
汽车双横臂扭杆弹簧独立悬架设计
前轮距 L = 2Yw + 696 其中，上摆臂摆长 c=205，下摆臂摆长 R=330.5，上摆臂 球销中心坐标（Xc，Yc，Zc），下摆臂球销中心坐标（Xa， Ya，Za），轮毂中心轴线与上下摆臂球销中心点连线交点坐 标（Xb，Yb，Zb），轮胎中心点坐标（Xw，Yw，Zw），α 为下摆臂摆长与纵向平面夹角，β为上摆臂摆长与纵向平面 夹角，θ1 为上摆臂摆臂轴与下摆臂球销中心点连线夹角。
崔敏：汽车双横臂扭杆弹簧独立悬架设计
12
运用于中、高级轿车与载货汽车的悬架系统。但双横臂独立 W 为整车总重，Gf 为前轴簧上质量，Gr 为后轴簧上质量，
悬架结构复杂、占用空间较大、精度要求高，制造成本较高。 ｔf 为前轮轮距，ｔr 为后轮轮距，s 为轴距，h 为质心高度，
2、前悬架的设计分析
a 为质心距前轴距离，b 为质心距后轴距离。 2.2 前悬架运动轨迹计算
2.1 前悬架的受力分析
根据下图 5，得出以下计算公式，确定前悬架运动轨迹。
按照整车竖直方向极限冲击力 2.5 倍和竖直方向往返 0.8
倍时悬架的受力，整车横向方向极限受力 0.5 倍和横向方向
往返 0.25 倍时悬架的受力及整车纵向方向极限受力 0.8 倍和
纵向方向往返 0.25 倍时悬架的受力情况，计算出各零部件 3
前言
悬架是现代汽车上的一个重要总成，他把车架与车轴弹 性地连接起来。其主要任务是在车轮与车架之间传递所有的 力和力矩，缓和由路面不平传递给车架的冲击载荷，衰减由 此引起的承载系统的振动，控制车轮的运动规律，以保证汽 车具有需要的平顺性和操纵稳定性。本文主要以国内某轻型 载货汽车车型为例，简要介绍该车型前悬架的总体设计，结 构图如下：
个方向的受力值。
汽车双横臂独立悬架设计
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AbstractWith 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。
基于多体动力学的双横臂独立悬架线刚度的计算
Stiffness Ca lcula tion of an Independen t Suspen s ion w ith D ouble W ishbone Ba sed on M ultibody D ynam ics
W ang Q idong Chen W uw ei
(H ef ei U n iv ersity of T echnology )
2 间均为转动副, 构件 3、 和 2、 间为球面副, 构件 5 3 1、 间为距离约束。 系统的整体坐标系与整车设计 3
所选取的坐标系一致, 各个构件的局部坐标系固连 在构件上。 式 ( 2) 中各矩阵和列阵的推导过程如下: 系统的质量矩阵为
∃ P ——轮胎与地面间作用力的变分 ∃H ——车轮在垂直方向上位移的变分
( 8)
算法。 其积分求解过程分为预估阶段、 校正阶段、 误 差控制阶段。 在积分的过程中, 会出现约束方程不满足的现
问题。 首先, Α Β 的值难以确定, 资料介绍其取值范 、 作者提出一种 “适时装配” 的新方法: 在求得系 统在时刻 t 的坐标 q i 后, 若判断出此时系统的约束 方程不能满足, 即出现上述的违约现象时, 说明此系 上述思想可以转化为下面函数的极值问题。 定 式中 r ——权系数 Υ( q , t) ——系统的约束 q i ——积分得到的系统在某一时刻的位置矢量 如果式 ( 8) 等于 0, 则说明在最靠近 q i 的地方,
对应每一个位移车轮有一个新的位置在每一位置时求解动力学方程计算此时车轮在垂直方向上的微元位移进而计算出对应于某一车轮行程范围的悬架系统刚度变化规iagramdoubleishbonesuspensioopologycoordinasystem211多体系统动力学的普遍方程设有个构件组成一个多体系统如果用笛卡儿坐标描述位置用欧拉参数描述位姿上摆臂下摆臂转向节和车轮总成机架的质量广义雅可比矩阵的广义坐标表位移坐标导数的矩阵转动坐标导数的矩阵加速度列阵广义力列阵零矩阵212系统动力学方程的推导典型的双横臂独立悬架机构可以表示为图所讨论的系统共有27个运动约束方程和一个驱动约束方程因此轴线也可以上ed轴线个构件组成构件间均为转动副构件间为球面副构件间为距离约束
双横臂独立悬架运动特性分析
)*+ ! * & +,- !)*+ "
+,- !
.
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主销后倾角 3 和主销内倾角 &： !+/・! ( 3 * #:);< !+/・" ) !+/・! ’ & * #:);< ) !+/・" "/ 9/ " 车轮外倾角 ’ !45 ・+,- (45 ’ * #:);< ? !45 ・)*+ (45 !45 的方向角。 式中， (45 为向量"/ 9/ !
坐标系的建立
为了方便，需要建立基础坐标系 ! " #$%、上控 制臂运动坐标系 ! " ## $# %# 、下控制臂运动坐标系 如图 # 所示。 ! ! ( # ! $ ! %! ， !) #) # 基础坐标系 ! " #$% ! " #$% 的原点 ! 为上控制臂球头中心在其回 转轴线上的垂足， 坐标轴分别和整车坐标系平行， 即 正方向指向左侧；$ # 轴垂直于汽车的纵向对称面， 轴垂直于横向铅垂面， 正向指向汽车后方； % 轴按右 手定则确定， 正方向向上。 !) #) ! 上控制臂运动坐标系 ! " ## $# %# ! " ## $# %# 的原点为 ! 点， $# 轴沿上控制臂的
" " "
式中， "5* 为汽车空载时轮胎印记中心的 " 坐标。 "/ 9/ 7 主销偏距 :%22 和主销后倾拖距 :7+; 主销中心线和地面的交点为 )， 偏距 :%22 和主销 后倾拖距 :7+; 为： !5・! !)・! % !7 & :%22 * ’&’ ! ! ! ! * & % !8 & :7+; -5・( -)・(
基于ADAMS的双横臂扭杆弹簧独立悬架线刚度计算
2 悬架的垂向线刚度计算
2. 1 双横臂扭杆独立悬架运动学分析 用扭杆作为弹性元件的双横臂独立悬架是目前轻型汽车上普遍
使用的悬架形式 ,其突出优点在于设计的灵活性 ,可以通过合理选择 转向结构的位置及转向梯形臂的长度 ,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 。典型的双横臂独立悬架
基于 ADAMS的双横臂扭杆弹簧独立悬架线刚度计算
程晓章 1 , 陈黎卿 2
(1. 合肥工业大学 机械与汽车工程学院 ,合肥 230009; 2. 安徽农业大学 工学院 ,合肥 230061)
摘要 :运用空间机构运动学方法建立某皮卡车双横臂扭杆弹簧独立悬架的数学模型 ,根据力学分析给出其垂直线刚度的计算 方法 。同时还应用 ADAMS软件建立同种悬架的多体动力学模型 ,对双横臂扭杆弹簧独立悬架垂直线刚度随车轮上下摆动的变化 进行动态仿真分析 。采用两种方法计算 、仿真结果的一致性表明这两种方法都是分析双横臂扭杆弹簧悬架垂直线刚度行之有效的 方法 ,也说明了文中所建的模型和提出的计算方法都是正确的 。
(完整版)FSAE赛车双横臂式前悬架设计
第1章绪论1.1、FSAE概述1.1.1、背景Formula SAE 赛事由美国汽车工程师协会（the Society of Automotive Engineers 简称SAE）主办。
SAE 是一个拥有超过60000 名会员的世界性的工程协会，致力与海、陆、空各类交通工具的发展进步。
Formula SAE 是一项面对美国汽车工程师学会学生会员组队参与的国际赛事，于1980 年在美国举办了第一届赛事。
比赛的目的是设计、制造一辆小型的高性能赛车。
目前美国、欧洲和澳大利亚每年都会定期举办该项赛事。
比赛由三个主要部分组成：工程设计、成本以及静态评比；多项单独的性能试验；高性能耐久性测试。
Formula SAE 发展的初衷是想创立一个小型的道路赛车比赛，而现在已经发展成为一个拥有大约20 竞赛因素的大型比赛，参与者包括赛车和车队。
Formula SAE 向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。
由参与的学生负责管理整个项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、部件以及制造和测试。
Formula SAE 为在传统教室学习中的学生提供了一个现实的工程经历。
Formula SAE 队员在这个过程中将会经受考验，面对挑战，培养创造性思维和实践能力。
出于此项比赛的宗旨，参赛学生们是被一个假象的制造公司雇佣，让他们制造一辆原型车，用于量产前的各项评估。
目标市场就是那些会在周末去参加高速穿障比赛（Autocross）的非专业车手。
因此，这些赛车在加速、制动、和操控性方面要有非常好的表现。
它们要造价低廉、便于维修并且足够可靠。
另外，这些赛车的市场竞争力会因为一些附加因素，比如美观、舒适性和零件的兼容性而得到提升。
制造公司日产能力要达到4 辆，并且原型车的造价要低于25,000 美元。
对于设计团队来说，挑战在于要在一定的时间和一定的资金限制下，设计和制造出最能满足这些目的的原型车。
每一项设计将会与其他的设计一起参与比较和评估从而决出最佳整车。
轮边驱动电动客车扭杆弹簧双横臂独立悬架强度分析方法
轮边驱动电动客车扭杆弹簧双横臂独立悬架强度分析方法孙树磊;田国英;邓鹏毅;彭忆强;杨明亮;丁渭平【摘要】针对轮边驱动电动客车的扭杆弹簧双横臂独立悬架强度分析方法不成熟的问题,在分析该类悬架结构特点的基础上,利用有限元技术,构建适用于该悬架特征的有限元分析模型;将经过有效性验证的模型用于评估悬架强度,形成轮边驱动电动客车扭杆弹簧双横臂独立悬架的强度分析方法.以轮边驱动电动客车扭杆弹簧双横臂独立悬架为案例,计算7种典型载荷工况下的悬架等效应力及位移,结果表明:衬套、球铰、限位块等刚度和自由度的合理设置以及预载的正确施加验证了该模型的有效性;由于扭杆支架结构的薄弱性、结构承载的不均衡性以及存在扭杆弹簧应力集中的情况,导致极限工况下最大等效应力达到1800 MPa,强度不满足设计要求.最后根据计算结果提出结构优化建议,并进一步通过计算验证了结构改进的有效性,整个悬架在极限工况下的最大等效应力降低为993 MPa,扭杆支架最大等效应力在700 MPa以内.【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】5页(P7-11)【关键词】轮边驱动客车;双横臂悬架;扭杆弹簧;强度分析【作者】孙树磊;田国英;邓鹏毅;彭忆强;杨明亮;丁渭平【作者单位】西华大学汽车与交通学院, 四川成都610039;西华大学汽车与交通学院, 四川成都610039;西华大学汽车与交通学院, 四川成都610039;西华大学汽车与交通学院, 四川成都610039;西南交通大学机械工程学院,四川成都610031;西南交通大学机械工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】U461.7新能源汽车作为应对环境污染及能源危机的重要交通工具，已成为当今汽车技术发展的战略重点和主要方向之一，同时也成为我国7大战略性新兴产业之一[1-3]。
电动客车作为新能源汽车的一种重要产品，在国内公共交通领域已逐渐得到了政府的支持和民众的接受，尤其是在城市公交等客车领域，在政府的大力倡导和支持下，相关企业都投入了大量的资金和人力，陆续推出了不同类型的纯电动客车，以满足城市对节能减排和便利出行的要求。
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横 臂 独 悬 架 的 导 向机 构 运 动 、刚 度 阻
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尼特性 计算求解复杂。为解决双横臂独
立 悬 架 任 初 始 设 计 阶 段 的 求 解 ，本 文 利
用 机 构 运 动 学 与 虚 功 原 理 ，求 解 双 横 臂 独 立 悬 架 的 运 动 、 刚 度 阻 尼 特 性 ，得 到
Ｆｄ Ｎ ＝ Ｆ ｄ Ｒ Ｃ Ｏ Ｓ （ ∞一ｙ） ＝ Ｆ ｄ日 Ｃ １ Ｏ Ｓ （ ０ ２ 一ｙ）
ｃ ［ Ｃ Ｏ Ｓ （ ∞一Ｙ） （ ｊ 。 Ｊ 】 ＝ｃ ， （ ｆ ｆ ／ ｊ ）
所以 ：
ｃ Ｔ（ １ ５ Ｃ Ｏ Ｓ （ ￣ 一ｖ ） Ｃ ｆ
＝
０
图 ２ 双横臂悬架分析示意 图
确 定 悬 架 要 参 数 的 计 算 方 法 。
图１ 双横臂悬 架结构简化示意 图
１ 下摆 臂 ２ ．转 向 节 ５ ． 车 轮
１ 双横臂独立悬架简 化结构
蚁 横 臂 独 立 悬 架 根据 螺 旋 弹 簧 与 减 振 器 安 装 位 置 的 不同 分 为 上 置 式 和下 置 式 ， 呵根 据 空 间 要求 进 行 布 置 。本 文 研 究 螺 旋 弹 簧 与 减 振 器 安 装 在 摆 臂 的 下
Ｉ
汽 车技 术 Ｑ Ｉ ｃ Ｈ Ｅ Ｊ Ｉ ｓ Ｈ ｕ
悬 架 埘 整 车 的 平 顺性 和 操 纵 稳 定 性 过 球 副 与 转 向 节 下 点 连 接 ；上 摆 臂通 过 有 重 要 影 响 ，装 何 双 横 臂 独 立 悬 架 的 车 旋 转 副 与 车 架 连 接 、通 过 球 副 与 转 向 节
智【 一 ， 老＋ ｃ 一 】 － ｃ 一 ，
式【 ｛ ｌ Ｋ — — 螺旋 弹 簧 Ｉ ４ ０ 度。
主 ！
Ｅ＋Ｆ
３ ． １ 双横 臂悬架刚度特性分析
假 轮 胎 输 入 个 慌 位 移 ｄ ， 卜 横臂会 产生一个 虚转 『 ｆ Ｊ ｄ ， ， 螺 旋 弹 簧
置式结构。
式中
』 ． — — 下摆 臂 长 度 ； Ｊ ， — — 主销 长度 ； ｊ — — 上摆 臂 长 度 ； ｎ — — 上 下 摆 臂 连 接 点 在 ｘ轴
４ ． 减振 器
５ ． 螺 旋弹簧
６ ． 上摆 臂
２ 双横臂独立悬 架导 向机构运 动学分析
将 双 横பைடு நூலகம்臂 独 立 悬 架 导 向 机 构 简化 为 的 投 影 长 度 ；
Ｆ ｄ ｚ Ｐ ＝ Ｆｆ （ ｛ ｔ Ｈ
的Ｊ ， 功丰 ｌ 】
０ —— 表小 ｌ ： 摆臂 Ｌ ｊ Ｘ轴 的 灾 角 。 求解得到 ：
， 二 垒 圭
—
翌
Ｃ
通 过 虚 功 原 理 求 解 怂 架的 川 度 和 阻 尼特
州： 。
螺 旋 弹 簧 的 刚 度 公 式 ：
ｑ — — 上 下 摆 臂 连 接 点 在 ｙ轴 平 面 四 杆 机 构 ，图 ２为双 横 臂 悬 架 分 析 的 投 影 长 度； ｌ 斟 １为 双 横 臂 独 立 悬 架 结 构 示 意 示 意 图 ， 根据平面机构的运动分析 方程， ｅ， — — 下 摆 臂 与 Ｘ轴 的 夹 角 ； 图 ， 下摆 臂 通 过 旋 转 副 与车 架连 接 、 通 呵以 得 到 ：
减 振 器 牦 敞 的能 量 等 Ｊ 怂架Ｉ ￣ ｌ ｔ ｋ Ｌ 所 牦 敞 的 能 量 ， 叮得
ｌ
＋ ｊ 一 』 ３ ＋ ｈｅ ＋ ｑ —
２ ｈ ｉ Ｉ Ｃ Ｏ Ｓ ８ １ — ２ ｑ ｊ Ｉ ｓ ｉ ｎ臼１
式Ｉ ｛ ｜ — — Ｒ 点 到 ０ 点 的距 离 螺 旋 弹 簧 产 生 的 啦功 为 ：
＝ Ｆ ／ Ｃ Ｏ Ｓ （ ｃ ｃ ） 一 Ｙ）ｄ
式ｌ ｆ ｌ Ｃ ， — — 减振器阻Ｊ Ｌ 三 系数 ；
Ｃ — — 悬 架 阻 系 数 。
Ｄ ＝ ２ １ １ ｊ 、ｓ ｉ ｌ １ ０ １ ＋ ２ ｑ ｌ ３
Ｅ＝ ｆ Ｉ Ｊ ！Ｃ Ｏ Ｓ ０ Ｉ ＋２ ｈ ｉ ３
Ｆ ＝
一
一 Ｉ 一 ，
一 ｈ ！一 ｑ
ｐ —＿
厂
— （ ｄ ｚ ｐ ／ ｄ — ｏ １ ） ｚ
２ ｈ 』 ｌ Ｃ Ｏ Ｓ ０】 一２ ｑ ｌ 】 ｓ ｉ ｎ ０
辆 可 以 苫 改 善 整 车 平 顺 性 和 操 纵 稳 定
厂●●
上 点 连 接 ；转 向 节 通 过 旋 转 副 与 车轮 连
性 。 双 横 臂 独 立 悬 架 相 对 于 传 统 悬 架 形 接 ；螺 旋 弹 簧 和 减 振 器 分 别通 过 铰接 点 式有减少簧 Ｆ 质 量 、 占用 空 间小 ，降 低 连接在下摆臂和车架 。
式中
＝ ２ １ ｌ Ｊ Ｃ Ｏ Ｓ ０ ｌ 一 ２ ｈｌ Ａ Ｂ ＝ ２ １ ｓ ． ｉ ｎ ０ 一 ２ ｑ ｌ
Ｃ
—
Ｉ 连 接点 也会 产 生 ・ 个虚 化移 ｄ 其
厅向垂 直丁 ０ Ｒ。
ｄ Ｒ＝ ｄ １
。
３ ． ２ 双横 臂悬架阻尼特性分析
褴车质心等优点。 双 横 臂 悬 架 导 向 机 构 的 设 计 灵活 ， 可 根 据 车 辆 的 使 用 条件 ，采 用 同的 导 向 机 构 置 ，因 此 导 向 机 构 布 置 也 成 为 决 定 蚁 横 臂 悬 架 性 能 的 重 要 因素 。但 双
Ｃ
一
６
５
２ ５
， ●●●Ｊ 、●●●
２
臼３
＝
２
０
＝
２
十Ｌ
０ — — 卡 销 ｊ Ｙ轴 的 火 角 ；
ｎ
ｎ
３ 双横臂悬架 刚度与阻尼特性
分 析
确 定 导 向机 构 的 运 动 天 系 ， ｕ ｒ 以
据螺旋弹 簧与轮胎Ｊ
ｄ ｉ ， ＇ ｌ ｆ ｉ Ｊ ：