双横臂独立悬架设计毕业论文

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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 (12)3.2 螺旋弹簧的选择 (12)3.3 减振器的选择 (15)3.3.1 减振器类型的选择 (15)3.3.2 减振器主要参数的选择 (15)3.4 接头 (18)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。

汽车的悬架系统对以上三种性能有着最直接、最重要的影响。

分析悬架对汽车性能的影响并合理确定悬架系统的性能及结构参数，从而获得最优的行驶性能是汽车生产厂普遍关心的重要课题。

汽车工业发展到现在已有百年历史，人们利用各种先进的手段对其进行了理论分析和实践验证。

本文在进行悬架系统的设计时，首先应根据整车平顺性和操纵稳定性的要求，确定前悬架的性能参数(刚度和阻尼)，然后进行结构设计。

悬架对汽车的平顺性和操纵稳定性都具有重要的影响。

未来满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量和弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。

前后悬架频率匹配应合理；对轿车，要求前悬架的固有频率低于后悬架的固有频率，还要尽量避免悬架碰到车身(或车架)。

在簧上质量变化的情况下，车身高度变化要小，因此，应采用非线性弹性特性悬架。

汽车在不平的路面上行驶，由于悬架的弹性作用，使汽车发生垂直振动。

为了迅速衰减这一振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应装有减振器，并使之具有合理的阻尼。

利用减振器的阻尼的作用，使汽车的振动振幅连续减小，直至振动停止。

悬架根据其导向机构的不同可分为非独立悬架和独立悬架，独立悬架的车桥都做成断开的，两侧的车轮分别独立地与车架或车身弹性连接。

其中独立悬架又分为多种类型，主要包括：单横臂式独立悬架、双横臂式独立悬架、单纵臂式独立悬架、双纵臂式独立悬架、烛式悬架、麦弗逊式悬架、单斜臂式独立悬架以及近些年来刚推出的多连杆式独立悬架；高档车上有的还应用了主动悬架。

双横臂独立悬架是独立悬架中一种比较典型的结构形式。

在本田奥德赛、雅阁前悬、奔腾前悬、马自达六前悬和瑞风商务车前悬上均使用了这种悬架。

按照上、下横臂的长短可分为等长和不等长两种。

等长双横臂悬架在其车轮上下跳动时，虽然可以保持主销的倾角和车轮外倾角不变，但是轮距变化大，导致轮胎的磨损严重，现在已经很少采用；不等长双横臂独立悬架只要合理的选择结构参数和适当地布置，就可以将轮距和前轮的定位参数变化限制在一定的围之，保证良好的行驶稳定性，故这种形式的独立悬架在现代高级轿车中得到了广泛的应用。

第一章悬架概述悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性连接并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。

悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。

为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性连接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。

采用弹性连接后，汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(非簧载质量)和弹簧(弹性元件)组成的振动系统，承载来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。

为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。

此外，悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。

导向机构绝地你了车轮跳动的运动估计和车轮定位岑书的变化，一起汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。

在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。

根据导向机构的结构特点，汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类，非独立悬架的鲜明特点是左右车轮之间由一根刚性梁或非断开式车桥连接。

当左边车轮驶过凸起时，会直接影响另一侧车轮。

独立悬架中没有这样的刚性梁，左右车轮各自“独立”地与车身或车架相连构成断开式车桥，按结构特点又可分细分为横臂式、纵臂式、斜臂式等等(见图1-1)图 1-1 各种悬架型式对比按照弹性元件的种类，汽车悬架又可分为钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架、空气悬架以及油气悬架。

按照作用原理分为被动悬架、主动悬架介于二者之间的半主动悬架。

本次设计的悬架为双横臂螺旋弹簧独立悬架。

1. 1悬架设计的要求如前所述，汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成一个振动系统，该振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性，并进一步影响了汽车的行驶车速、燃油经济性，该振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多部件的动载，并进而影响到这些部件的使用寿命。

此外，悬架对整车操纵性稳定性、抗纵倾能力也有决定性的作用。

因而在设计悬架必须考虑以下几个方面的要求。

1、通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，即具有较低的振动频率，较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩或伸行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力。

2、合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递，保证车轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求。

3、导向机构的运动不应与转向杆系的运动干涉，否则可能引发转向摆振。

4、侧倾中心及纵倾中心恰当，汽车具有抗侧倾能力，汽车制动和加速时。

能保证车身的稳定，避免汽车在制动和加速时的车身纵倾(“点头”和“后仰”)。

5、非悬挂质量尽量小。

6、便于布置；零部件具有足够的寿命；制造成本低；便于维修、保养。

1.2悬架对汽车性能的影响1.2.1悬架对汽车行驶平顺性的影响悬架设计的主要目的之一是保证汽车具有良好的行驶平顺性，良好的汽车行驶平顺性不仅能保证乘员的舒适与所运货物的完整无损，而且还可以提高汽车的运输生产率，降低燃料消耗，延长零件使用寿命和提高零件的工作可靠性等。

汽车行驶平顺性的评价方法，通常是根据人体对振动的生理反应及对保持货物完整性的影响来制订的，并用表征振动的物理量，如频率、振幅、加速度、加速度变化等作为行驶平顺性的评价指标。

目前常用汽车车身振动的固有频率(低频)和振动加速度来评价汽车的行驶平顺性。

实验得知，为了汽车具有良好的行驶平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时身体上下运动的频率，约为60～85 1/min(1Hz～1.6Hz)，振动加速度的极限容许值为3～4m/s 2。

因此，在设计汽车或进行实验分析时，除车身振动固有频率外，还应以车身振动加速度作为行驶平顺性的评价指标。

1、悬架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 汽车是一个多质量的复杂的振动系统，为简化计算，可将汽车车身看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的质量，其固有频率n 可由下式确定：n=π21G gc Hz (1-1)式中 g ——重力加速度，g=9810mm/s ；c ——悬架刚度，N/mm ；G ——簧载重量，N 。

因为G/C=f(f ——重量G 作用下的悬架的静挠度，mm)，则 n=π21f g Hz (1-2)从式(1-1)和(1-22)看出，车身振动的固有频率n ，由簧载重量G 、悬架刚度c 或悬架静挠度f 决定。

而这种力和变形(G=c ·f)的关系曲线称为悬架的弹性特性。

由此可以看出，为了得到良好的平顺性，应当采用较软的悬架以降低偏频，但软的悬架在一定载荷下其变形也大，对一般轿车而言，悬架的工作行程即静挠度f c 与动挠度f d 之和应该不小于160mm ，这里商务车悬架可适当减小一些，取150mm 左右都可以。

为了同时满足在设计载荷位置附近的低刚度和有限的工作行程的要求，悬架必须设计成有非线性的弹性特性。

一般是靠增加上下行程限位块或辅助弹簧以及增加行程端点的刚度，非线性的悬架弹性特性可以采用适当的悬架结构(导向机构)或弹性元件(如加辅助弹簧、调节弹簧、空气弹簧等)来实现。

2、悬架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 当汽车悬架仅有弹性元件而无摩擦或减振装置时，汽车悬挂质量的振动将会延续很长时间，因此，悬架中一定要有减振的阻尼力，对于选定的悬架刚度，只有恰当的阻尼力才能发挥悬架的缓冲减振作用。

现代汽车悬架都装有专门的减振装置，即减振器，其减振的阻尼力F 可用下公式表达；F=kv(1-3) 式中： k ———减振器阻尼系数；v ———减振器活塞相对缸筒的运动速度。

在悬架系统中，引起振动衰减的阻尼来源很多。

例如，在有相对运动的摩擦副中，轮胎变形时橡胶分子间的摩擦，或在系统中装置减振器等。

对于各种悬架结构，以钢板弹簧悬架系统中的干摩擦最大，钢板弹簧叶片数目越多，摩擦越大。

所以，有的汽车采用钢板弹簧悬架时，可以不装减振器。

而采用其他摩擦很小的弹性元件(如螺旋弹簧、扭杆弹簧等)的悬架，则需用减振器使自由振动衰减，以提高汽车行驶平顺性。

3、非簧载质量对汽车行驶平顺性的影响根据是否由悬架弹簧支撑，汽车的总质量可以分为悬挂质量和非悬挂质量两部分，在非独立悬架中还包括连接左右车轮的从动桥的整个刚性梁，或非断开式驱动桥的质量，包括主减速器、差速器以及半轴的质量，还有传动轴的部分质量。

为了获得良好的平顺性和操纵性，非悬挂质量应当尽量小，可以减少高频共振区车身振动加速度和减少车轮离开地面的几率。

因此，在汽车设计中，为提高汽车行驶平顺性，采用非簧载质量较小的独立悬架更为有利。

1.2.2悬架对汽车行驶稳定性的影响与平顺性相比，操纵稳定性的评价指标要复杂得多，包括稳态、瞬态转向特性及保持直线行驶的能力。