麦弗逊悬架的结构设计毕业设计

1、毕业设计卓越工程师培养（海格班）麦弗逊悬架的结构设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果。 尽我所知，除文中特别加 以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研 究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体， 均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名： 日期：指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和

2、电 子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供 目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制 手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分 或全部内容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有

3、关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名:日期： 年 月注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）.论文字数

4、要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、 程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错 别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所 有图纸应符合国家技术标准规范。 图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程 字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档.装订顺序）设计（论文）附件：

5、按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度优良中及格不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力优良中及格不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性优良中及格不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况优良中及格不及格二、论文（设计）质量、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格不及格三、论文（设计）水平、论文（设

6、计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优 良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优 良中及格不及格建议成绩：口优口 良 中 及格不及格（在所选等级前的口内画）指导教师:（签名）（盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？口优口良口中口及格口不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？口优口良口中口及格口不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义口优 口良 口中 口及格 口不及格2、论文的观念是否有

7、新意？设计是否有创意？口优口良口中口及格口不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平口优口良口中口及格口不及格建议成绩：口优 口良 口中 口及格 口不及格（在所选等级前的口内画）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价:一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况口优 口良 口中 口及格 口不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况口优口良口中口及格口不及格3、学生答辩过程中的精神状态口优口良口中口及格口不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？口优口良口中口及格口不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

8、 口优口良口中口及格口不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 口优 口良 口中 口及格 口不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？口优口良口中口及格口不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平口优口良口中口及格口不及格评定成绩：口优 口良 口中 口及格 口不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年 月 日教学系意见：系主任：（签名）年 月 日本设计通过对轻型车和悬架发展趋势的了解，主要介绍了悬架的定义及重 要性，描述了悬架的作用和功能。 主要阐述了独立悬架的类别和构造， 尤其是详 细的介绍了麦弗逊独立悬架的设计过程，本着满足车辆行驶平顺性的

9、原则，设计 了麦弗逊独立悬架的各个组成部分， 并对其进行了校核。如横置板簧的设计和计 算，横向稳定杆的设计，对导向机构进行了平顺性分析， 横摆臂的长度计算和减 震器的设计计算等。轻型车属于客车，然而随着轻型车越来越多的应用于商务通勤， 城市物流等 方面，人们对其平顺性的要求越来越高，因此以轻型车的悬架系统来设计轻型车 悬架系统。轻型车悬架是一个较难达到完美要求的轻型车总成，这是因为悬架既要满足轻型车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互 相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲轻型车的震动，这样弹 簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使轻型车发生刹车“点头”、加速“

10、抬头” 以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于轻型车的转向，容易导致轻型车操纵不稳 定等。怎样处理好这些方面的关系就摆在了我们设计人员的面前。因此要是能够设计出使这些方面都能达到一个和谐的悬架对越来越多的轻型车使用人员来说 将会带来极大的好处。他们将会体会到优秀悬架带给他们的良好的舒适性，和安全的平顺性。希望本人的设计能够满足大家的要求。而本设计创造性的在麦弗逊悬架上使用横置板簧代替螺旋弹簧，以解决轻型车上弹簧刚度不足的问题。本设计的图纸主要由计算机绘制完成， 计算机编档、排版，打印出图及论文。 还完成了 一定量的英文翻译工作。关键词：麦弗逊式独立悬架，悬架，轻型车悬架，横置板簧ABSTRACTA

11、ccording to learning the kei and suspension devebpment trend, the main design on the suspension of the definition and importance of a suspension described the rol e and functions primarily on the type of ind ependent suspension and tectonic particularly detail ed introduced Macpherson ind ependent s

12、uspension design process, in the spirit of the exercise smoothly vehicles meet the principl es of the design of the independent suspension Macpherson various components, and the degree of there. If transversal leaf spring loaded design and calculation, horizontal designed to guide agencies conducted

13、 smoothly and analytical, Wang squatting length calculation and shock absorber design.The kei is belong to passenger car, but people regard its suspension as carriage suspension because of the kei wid ely applying to business commute and urban l ogistics, etc .Training is a perfect car for the car m

14、ore difficult to achieve fuel, because it is necessary to meet the suspension of vehicl e comfort, but also meet the requirements of the stability of its manipulation, and these two aspects are mutually antagonistic. For exampl e, in ord er to achieve good sexual comfort, require a significant buffe

15、r car shock, which is designed spring-l oaded soft farther, but the spring-l oaded soft but easy to vehicle braking occurred nod and accelerate the rise and so serious adverse trends, to the d etriment of the vehicle to easily lead to vehicle instability manipulation. How to handle the relationship

16、between these areas before our designers have to face the problem .So if these meet the mission to design a harmonious suspension of a growing number of vehicles involved will bring great benefits. They will und erstand their outstanding suspension to the comfort of a good, and safe smoothly. I hope

17、 the design can satisfy all requirements.It is creativity of the d esign that it uses transversal l eaf spring instead the coil spring at the Macpherson type of independent, to solve the problem of kei that lateral rigidity.The design drawings completed mainly by computer mapping, computer archiving

18、, typesetting, printing out maps and papers. Also compl eted a number of English translation work.KEY WORDS: Macpherson type of independent suspension, suspension, Kei suspension , Transversal leaf spring目录 TOC o 1-5 h z 摘要2.ABSTRACT.3. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第一章绪论6. HYPERLINK l b

19、ookmark16 o Current Document 课题研究的背景和意义6. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 悬架的现状及发展方向 6.悬架的现状6.悬架的发展趋势7.悬架的设计要求8. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 麦弗逊悬架概述 8. HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 麦弗逊悬架的应用现状与发展趋势 9 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第二章匹配车型选择1.1 HYPERLINK

20、 l bookmark26 o Current Document 第三章 悬架的结构分析及选型 12 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 悬架的分类12非独立悬架优缺点 12独立悬架优缺点 1.3比较选型13 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 独立悬架的分类及比较1.3双横臂式结构及特性分析14单横臂式悬架结构及特性分析 1.4单纵臂式悬架结构及特性分析 1.4单斜臂式悬架结构及特性分析 1.5麦弗逊式悬架结构及特性分析 1.5扭转梁随动臂式悬架结构及特性分析 .15比较选型15 HYPERLIN

21、K l bookmark32 o Current Document 第四章 辅助元件的选择 1.6 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 是否需要增加横向稳定杆 16 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 缓冲块设计1.6 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 第五章：悬架挠度f的计算17 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 悬架静挠度fc的计算.17 HYPERLINK l bookmark44 o Curr

22、ent Document 悬架动挠度fd计算1.8 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 悬架弹性特性1.8 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 第六章弹性元件的设计及平顺性校核1.9 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 板簧的布置方案 1.9 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 横置板簧主要参数的确定19 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 前横置板簧刚度计

23、算20 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 板簧应力计算21 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 第七章导向机构设计22 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 7. 1导向机构设计要求 22 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 7. 2麦弗逊式独立悬架导向机构设计 237. 2. 1导向机构受力分析237. 2. 2横臂轴线布置方式的选择 247.2.3横臂长度的确定 24 HYPERLINK l book

24、mark66 o Current Document 第八章 减振器的结构类型与主要参数的选择 26 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 8.1减振器分类 26 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 8. 2双筒式液力减振器工作原理 26 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 8. 3减振器计算273. 1相对阻尼系数巾 28减振器阻尼系数6的确定28减振器最大卸荷力Fo的确定29减振器工作缸直径 D的确定29 HYPERLINK l bookmark74

25、o Current Document 第九章 横向稳定杆的设计 30 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 横向稳定杆作用 30 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 横向稳定杆参数的选择 31 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 第十章悬架的结构元件32 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 控制臂与推力杆32一章车辆稳定性分析.前后悬架频率比.空载侧倾稳定性分析满载侧倾性能分析.纵倾稳定性计算.3435.3

26、53537 .394142二章设计技术评价分析第一章绪论课题研究的背景和意义随着汽车产销量的高速发展，国内汽车的保有量也达到了空前的规模， 消费 者在购车的时候也不再简单把汽车看成是面子工程，而是越来越关心其汽车的各项性能，尤其是汽车的操控性能受到了极大关注。而汽车的操控性与汽车的悬架系统有着密切的关系。悬架系统的差异对汽车 的乘坐舒适性和操作稳定性有很大影响，而乘坐舒适性和操作稳定性这两方面又 是相互矛盾的。为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲轻型车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车点头”、加速 抬头”以及严重侧倾偏向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。悬

27、挂的构件虽然简单但参数的确定却相当的复杂， 厂家不但要考虑轻型车的 舒适性，操控稳定性还要考虑到成本问题。 基于这三个问题不同厂家有不同的倾 向性策略。而对于开发一款适用于国内及国外的中、 低端轻型客车产品，其成本是考虑 的主要方面，随着经济水平的提高，为满足人们对舒适性的要求，此产品必须具 备较为优异的舒适性能，综合考虑舍弃非独立悬架，并在独立悬架中选用结构简 单，成本较低的麦弗逊式独立悬架。悬架的现状及发展方向悬架的现状悬架是保证车轮与轻型车承载之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、 衰减振动以及调节轻型车行驶中的车身位置等有关装置的总称。在现代汽车中对悬架提出的要求是： 除了要保证其基

28、本性能，即行驶性、转 向性和制动性等之外，目前正致力于提高安全性与舒适性，向高附加价值、高性 能和高质量的方向发展。对此，尤其作为提高操纵稳定性、乘坐舒适性的汽车悬 架必须进行相应的改进。舒适性是汽车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性 相关。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（或轮胎） 弹性地连接起来。悬架的主要作用是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩， 并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒 适性、减小货物和车辆本身的动载荷。其主要任务是传递作用在车轮和车架（或 车身）

29、之间的一切力和力矩；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。汽车在不平路面上行驶时，由于悬架的弹性作用，使汽车产生垂直振动。为 了迅速衰减这种振动和抑制车身、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。利用减振器的阻尼作用，使汽车振动的振幅连续 减小，直至振动停止。由于人们对汽车乘坐舒适性及操作稳定性的要求越来越高， 所以非独立悬架 系统已渐渐被淘汰。而独立悬架系统因其车轮触地性良好、 乘坐舒适性及操作稳 定性大幅提升、

30、左右车轮可自由运动， 轮胎与地面的自由度大，车辆操作性较好 等优点。目前被汽车厂普遍采用。常见的独立悬架系统有多连杆式悬架系统、 麦 弗逊式悬架系统、拖拽臂式悬架系统等。独立悬架早期单纯在轻型车上使用，目前大部分轻型汽车以及越野汽车也采 用独立悬架，同时，一些中型卡车及客车为提高驾乘的舒适性和行驶性能也开始 采用独立悬架。在国外甚至一些轮式工程机械如吊车和重型卡车也采用了独立悬 架。悬架的发展趋势对于轻型汽车前独立悬架设计分析架设计技术，国内外都进行了研究。这些研究主要集中在以下几个方面：独立悬架设计方法；独立悬架参数对车辆行驶平 顺性的影响；独立悬架参数对车辆操纵稳定性影响。国内的研究目前主

31、要表现为： 独立悬架和转向系的匹配；独立悬架与转向横拉杆长度及断开点确定； 悬架弹性 元件的设计分析；导向机构的运动分析； 独立悬架对前轮定位参数的影响； 独立 悬架的优化设计等。国外除上述研究外， 还进入了微观领域的研究，如用原子力 学显微镜观察悬架材料内部聚合体的电子转化情况、研究悬架作为弹性介质的流 变特性等。人们借助先进的设计方法（CAD/CAE/CAT）进行运动学分析、动力学分析、 虚拟试验技术，基本做到了最优化。从这方面看，不管悬架如何分类，电子化、 智能化，控制有效、能耗低、造价合理的电控悬架将是悬架发展的一个方向，电 子化、智能化同时成为轻型车产品先进性的重要体现。现代悬架向高

32、附加值、高 性能和高质量方向发展。而现在出现的半主动悬架、主动悬架、以及电磁悬架系统是现今研究的主要 方向，但被动悬架中的独立悬架仍在很长一段时间中占据主要的地位。悬架的设计要求对悬架提出的设计要求有：1）保证轻型车有良好的行驶平顺性。2）具有合适的衰减振动的能力。3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。4）汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要 合适。5）有良好的隔声能力。6）结构紧凑、占用空间尺寸要小。 7）可靠地传递车 身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够 的强度和寿命。为了满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量与弹性元件组成

33、的振 动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。前、后悬架固有频率的匹配应合理，对乘用车，要求前悬架固有频率略低于后悬架的固有频率，还要尽量避免悬架撞击车架（或车身）。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。要正确地选择悬架方案和参数，在车轮上、下跳动时，使主销定位角变化不 大、车轮运动与导向机构运动要协调，避免前轮摆振；汽车转向时，应使之稍有 不足转向特性。麦弗逊悬架概述麦弗逊式独立悬架在结构简单，从构成部件来看，它仅仅由两大部分构成支 柱式减震器简称滑柱和A字型下托臂。与复杂的多连杆式以及占用空间的横臂式 相比，麦弗逊式独立悬架在结构上已经作了最大化精

34、简，并且经过半个多世纪的 检验，其结构充分可靠。麦弗逊式独立悬架的物理结构为支柱式减震器兼作转向 主销，承受来自于车身抖动和地面冲击的上下预应力，转向节也可说车轮，因为 转向节作用于车轮则沿着主销转动此外，其主销可摆动，特点是主销位置和前轮 定位角随车轮的上下跳动而变化，且前轮定位变化小，拥有良好的行驶稳定性。 在麦弗逊式独立悬架中，支柱式减震器除具备减震效果外，还要担负起支撑车身 的作用，所以它的结构必须紧凑且刚度足够，并且套上螺旋弹簧后还要能减震， 而弹簧与减震器一起构成了 一个可以上下运动的滑柱。在麦弗逊悬架结构中，还有一个关键部件一一 A字型下托臂，它的作用是为 车轮提供横向支撑力，并

35、能承受来自前后方向的预应力。车辆在运动过程中 ，车 轮所承受的所有方向的冲击力量就要靠支柱减震器和 A字型下托臂这两个部件承 担，而这两个部件的高强度和轻质量也就成为当下最前卫的设计思路，于是就有厂商用空气减震取代传统的液压减震，不过由于成本高昂而难以形成气候。推广 不了成本与舒适性成正比的空气减震，还是继续使用液压的吧，不过由减震器和 A字型下托臂构成的型麦弗逊悬架还是能为时下流行的小车装大排量发动机预留 充足的空间。根据以上所述麦弗逊悬架的独特构造，再看看时髦的香港人多年前 发明的麦花臣支柱式独立悬架，理解起来是不是更直观，也更形象虽然麦弗逊式 独立悬架的优点众多，但这并不能掩盖它本身的瑕

36、疵。当装备有麦弗逊式独立悬 架的车辆行驶在不平路面时，车轮很容易随路面不平发生自动扭转，令驾驶员难 于控制，所以驾驶员须时刻用手握紧方向盘而当车辆行驶速度过快车轮受到剧 烈冲击时，支柱减震器又容易因为受力过猛而导致弯曲，危及车辆在行驶中的安 全。止匕外，麦弗逊式独立悬架的抗侧倾和抑制制动点头的能力较差 ，虽然能通过 增加稳定杆、防倾杆，以及增加弹簧圈数和阻尼系数对其进行改善，但问题无法 从根本上解决，主要原因还是由于机械结构简单造成刚度和耐用性不高。正因为 如此，麦弗逊悬架的减震器需根据使用公里数定期更换。麦弗逊悬架的应用现状与发展趋势得益于各个厂商的设计师不断地对麦弗逊式独立悬架进行改进，才

37、使它有今 天的辉煌成就。许多厂商通过对麦弗逊悬架加装横向稳定杆 ,扩充其运动特性, 同时使左右悬挂的下托臂或支柱减震器相连，增强悬挂系统的整体性。这主要是 因为麦弗逊悬架靠支柱减震器和A字型下托臂来承受强大的车轮冲击力，容易发 生几何变形，而这种结构变形体现到驾驶感受上就是驾驶者会明显感到车身侧 倾加剧，稳定性较差，于是上述办法就是最好的解决方案。而当左右悬挂都处于 跳动状态时，两侧的悬挂各自运动，稳定杆不发生扭转当车辆转弯时，内侧悬挂 承受的力量较大，车身会发生一定侧倾，而此时由于内侧悬挂被压缩，外侧悬挂 舒张，加装的横向稳定杆就会发生扭转，产生一定的弹力阻止车辆侧倾，从而提 高了车辆的行驶

38、稳定性。如果能在其结构中再增加诸如纵向支撑杆等部件，则能同时达到提高悬挂纵向刚度的目的2其实增加悬架辅助零件的好处很好理解，好比我们使用电脑，不断地更新配置就是为了使电脑的兼容性和处理能力更强大。其实，对比其他类型的独立悬架，麦弗逊式的优势还是相当明显的。与烛式 悬架相比，麦弗逊式悬架的车轮沿主销转动，并且主销是可以摆动的，能提高操 控稳定性；与双横臂式悬架相比，麦弗逊式悬架又具备结构紧凑、车轮跳动时前 轮定位参数变化小等特点，加上没有上横臂，给发动机及转向机构的布置带来了 方便。所以，麦弗逊式悬架多应用在中小型轻型车的前悬架上，像我们所熟悉的雪 佛兰、奇瑞、雪铁龙毕加索、宝马、马自达乃至行政

39、级别的奔驰 E级和别克林荫 大道都装配这种悬架。综合起来看，麦弗逊悬挂虽然在稳定性、刚度以及耐用度方面逊色于结构更 为复杂的多连杆和双横臂式，但它的技术含量和成本都不高，适应范围很强，而 且改装提升空问也很大。麦弗逊式独立悬架被誉为汽车结构中经典的设计，想必再效力半个世纪，也不是不可能的事。第二章匹配车型选择此悬架匹配苏州金龙海格客车最新开发的海格轻型车H5V,主打商务通勤和城市物流。其基本参数如下：车型凌特H5VA08 K13-001整备状态前轴何138814601349后轴荷125312701051总质量264127302400重心高度746746满载状态前轴何166017301600后轴

40、荷192522502000总质量358539803600重心高度841815非簧载 质量刖140160130后245290160前悬跳动极限（上/下）105/-81109/-78104.5/-89后悬跳动极限（上/下）125/-68122/-67轮距刖171017101734后171617161728轴距366536703610轮胎245/75 R16215/75 R16C215/75 R16C静力半径347340329滚动半径376352353轮胎偏置距535466第三章悬架的结构分析及选型悬架的分类根据导向机构的机构特点，轻型车悬架可分为独立悬架和非独立悬架两大 类。非独立悬架的车轮装在一

41、根整体车轴的两端，当一边车轮跳动时，影响另一侧车轮也作相应的跳动，使整个车身振动或倾斜，轻型车的平稳性和舒适性较差， 但由于构造较简单，承载力大，目前仍有部分轻型车的后悬架采用这种型式。图3-1非独立悬架图独立悬架独立悬架的车轴分成两段，每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架（或车身） 下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受波及，轻型车的平稳性和舒适性 好。但这种悬架构造较复杂，承载力小。现代轻型车前后悬架大都采用了独立悬 架，并已成为一种发展趋势。3.1.1非独立悬架优缺点非独立悬架的结构特点是，左、右车轮装在一根整体的刚性轴或非断开式驱 动桥的桥壳上。优点是：1）结构简单，制造、维修方便，

42、经济性好。2）工作可靠，使用寿命长；3）车轮跳动时，轮距、前束不变，因而轮胎磨损小；4）转向时，车身侧倾后车轮的外倾角不变，传递测向力的能力不降低；5）侧倾中心位置较高，有利于减小转向时车身的侧倾角。不足之处是：1）由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以轻型车平顺性较差；2）簧下质量大；在不平路面上行驶时，左、右车轮相互影响，并使车轴（桥） 和车身倾斜；3）当两侧车轮不同步跳动时，车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振；前 轮跳动时，悬架易与转向传动机构产生运动干涉；4）当汽车直线行驶在凹凸不平的路段上时，由于左右两侧车轮反向跳动或只有一侧车轮跳动时

43、，不仅车轮外倾角有变化，还会产生不利的周转向特性；5）汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性；车轴（桥）上方要 求有与弹簧行程相适应的空间。这种悬架主要用在总质量大些的商用车前、后悬架以及某些乘用车的后悬架上。3.1.2独立悬架优缺点独立悬架的结构特点是，左、右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）连接。优点是：1）非悬挂质量小；2）悬架占用的空间小，便于发动机的布置；3）弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低， 改善了汽车行驶平顺性；4）由于采用断开式车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度 下降，改善了汽车的行驶稳定性；5）左、右车轮各自独立运动互不

44、影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在起 伏的路面上能获得良好的地面附着能力；6）独立悬架可提供多种方案供设计人员选用，以满足不同设计要求。7）易于实现驱动轮转向。缺点是：结构复杂，成本较高，维修困难。这种悬架主要用于乘用车和部分总质量不大的商用车上。3.1.3比较选型由于人们对轻型车舒适性和操纵稳定性要求的提高，在本轻型车的设计中使 用独立悬架作为前悬架设计。3.2独立悬架的分类及比较独立悬架又分为双横臂式、单横臂式、双纵臂式、单纵臂式、单斜臂式、麦弗逊式和扭转梁随动臂式等几种类型。对于不同结构形式的独立悬架，不仅结构特点不同，而且许多基本特性也有 较大区别。评价时常从以下几个方面进行：(1)

45、侧倾中心高度 汽车在侧向力作用下，车身在通过左、右车轮中心的横 向垂直平面内产生侧倾时，相对于地面的瞬时转动中心，称为侧倾中心高度。 侧 倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短， 可使侧向力臂及侧倾力矩小些， 车身 的侧倾角也会减少。但侧倾中心过高， 会使车身倾斜时轮距变化大，加快轮胎的 磨损。(2)车轮定位参数的变化 车轮相对车身上、下跳动时，主销内倾角、主销 后倾角、车轮外倾角及车轮前束等定位参数会发生变化。若主销后倾角变化大， 容易使转向轮产生摆振；若车轮外倾角变化大，会影响汽车的直线行驶稳定性， 同时也会影响轮距的变化和轮胎的磨损速度。(3)悬架侧倾角刚度 当汽车作稳态圆周行驶时，在侧向

46、力作用下，车厢绕 侧倾轴线转动，并将此转动角度称之为车厢侧倾角。 车厢侧倾角与侧倾力矩和悬 架总的侧倾角刚度大小有关，并影响轻型车的操纵稳定性和平顺性。(4)横向刚度悬架的横向刚度影响操纵稳定性。若用于转向轴上的悬架横 向刚度小，则容易造成转向轮发生摆振现象。双横臂式结构及特性分析结构如右图，特性：侧倾中心高度较低；车轮外倾角与主销内倾角均有变化；轮距变化小，故轮胎磨损速度慢；悬架侧倾角刚度较小需要横向稳定器；横向刚度大；空间尺寸大； 结构稍复杂，前悬架用得较多。单横臂式悬架结构及特性分析结构如下图，特性：侧倾中心高度较高；车轮外倾角与主销内倾角变化大；轮距变化大， 故轮胎磨损速度快；悬架侧倾

47、角刚度较大可不装横向稳定器；横向刚度大；空间尺寸较小；结构简单、成本低，前悬架用得较少。单纵臂式悬架结构及特性分析结构如右图， 侧倾中心高度较低；车轮外倾角与主销内倾角变化大；轮距变化不大；悬架侧倾角刚度较小需要横向稳定器； 横向刚度小；几乎不占用高度空间;结构简单、成本低。单斜臂式悬架结构及特性分析结构如右图，侧倾中心高度在单横臂式和单纵臂式之间；车轮外倾角与主销内倾角变化大；轮距变化不大；一一二|悬架侧倾角刚度在单横臂式和单纵臂式之间；横向刚| j度较小；几乎不占用高度空间；结构简单、成本低。麦弗逊式悬架结构及特性分析结构如右图， 特性：侧倾中心高度较高；车轮外倾角与主销内倾角变化小；轮距

48、变化很小，故轮胎磨损速度慢；悬架侧倾角刚度较大可不装横向稳定器；横向刚度大；占用空间尺寸小；结构简单、紧凑乘用车上用得较多。扭转梁随动臂式悬架结构及特性分析 结构如右图，特性：侧倾中心高度较低；左右车轮同时跳动时不变；轮距不变，故轮胎磨损速度慢；悬架侧倾角刚度较大可不装横向稳定器；横向刚度大；占用空间尺寸小；结构简单，用于发动机前置前轮驱动乘用车的后悬架。比较选型本设计中的轻型车是以某品牌轻型车为原型，此原型车为麦弗逊独立前悬 架，为减少开发成本，综合舒适性和操纵稳定性选用麦弗逊独立悬架。第四章辅助元件的选择是否需要增加横向稳定杆通过减小悬架垂直刚度，能降低车身的固有频率，达到改善汽车平顺性的

49、目的。但因为悬架的侧倾角刚度和悬架的垂直刚度之间是正比关系，所以侧倾角刚度也随着垂直刚度的减小而减小。因此需要增加横向稳定杆，来增加前悬架的侧 倾角刚度。为增加宽体轻型客车的横向刚度，在麦弗逊悬架的中间安装一复合材 料横置板簧。对于后悬架来说，采用钢板少片簧设计，为增大侧倾刚度，故需要横向稳定 杆来提高后悬架的侧倾角刚度。缓冲块设计缓冲块通常用如左图所示形状橡胶制造。通过硫 化将橡胶与钢板连接为一体，再经焊在钢板上的螺钉 将缓冲块固定到车架（车身）或其他部位上，起到限 制悬架最大行程的作用。有些汽车装用多孔聚氨脂制成的几种形状的缓冲块，它兼有辅助弹性元件的作用。多孔聚氨脂是一种有很高强度和耐磨

50、性能的 符合材料。这种材料起泡时就形成了致密的耐磨层， 它保护内部的发泡部分不受 损伤。由于在该材料中有密封的起泡， 在载荷作用下弹性元件被压缩，但其外廓 尺寸增加却不大，这点与橡胶不同。有些汽车的缓冲块装在减振器上因此可以以汽车而对于轻型车，其对舒适性和操作稳定性的要求越来越高, 的标准来设计轻型车。第五章：悬架挠度f的计算5.1悬架静挠度fc的计算悬架静挠度fc是指轻型车在满载静止时悬架上的载荷 Fw与此时悬架刚度才 c之比，即fc=Fw/C轻型车悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响轻型车平顺性的主要参数之一。而轻型车部分车身固有频率（偏频）可用下式表示：n2 二.ms式中 车

51、辆前悬架刚度，N/mm ;叫一一车辆前悬架簧上质量,kg ；n轻型车前悬架偏频，Hz而轻型车悬架的静挠度可用下式表示：气由这两式可得出：g .22 4二 n设计时取前悬架的偏频n=1.2Hz。根据上面公式可以计算出前悬架的静挠度为:25一fc = -2 =173.6 mm1.2悬架动挠度fd计算悬架的动挠度fd是指从满载经平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变 形（通常指缓冲块压缩到其自有高度的 1/2或2/3）时，车轮中心相对车架（或 车身）的垂直位移。要求悬架应由足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经 常碰到缓冲块。对乘用车，fd取7090mm ;对客车，fd取5080mm ;对货车,

52、fd 取 60 90mm。取悬架动挠度fd为80mm 。悬架弹性特性悬架受到的垂直外力F与由此引起的车轮中心相对于车身位移 f（即悬架的 变形）的关系曲线，称为悬架的弹性特性。其切线的斜率是悬架的刚度。悬架的弹性特性有线性特性和非线性弹性特性两种。当悬架变形f与所受L域片帙申用h LSft第鹿*块贝七七证4/小样门为用人1 本行耳，必皓讦4b.以片兴后彳翕石外性小ii也或（V*导工1SS-1 性畔悬架的动容量系指悬架从静载荷的垂直外力F之间成固定的比例变化时，弹性特 性为以直线，称为线性弹性特性，此时，悬架 刚度为常数。当悬架变形 f与所受垂直外力 F之间不成固定比例变化时，弹性特性如图所 示

53、。此时，悬架刚度是变化的，具特点是在满 载位置（图中点8）附近，刚度小且曲线变化 平缓，因而平顺性良好；距满载较远的两端， 曲线变陡，刚度增大。这样，可在有限的动挠 度fd范围内，得到比线性悬架更多的动容量。位置起，变形到结构允许的最大变形位置消耗的功。悬架的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小。第六章弹性元件的设计及平顺性校核板簧的布置方案钢板弹簧在汽车上可以纵置或者横置。后者因为要传递纵向力，必须设置附 加的导向传力装置，使结构复杂、质量加大，所以只在极少数汽车上使用。纵置 钢板弹簧能够传递各种力和力矩并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。但是对于轻型车，由于人们对于轻型车的舒适性及操作稳

54、定性要求的提高， 在轻型车上采用独立悬架，而独立悬架的螺旋弹簧刚度不能满足轻型车大的载荷 要求，故采用横置钢板弹簧的布置方案来取代螺旋弹簧的布置方案，由于使用了独立悬架的结构，使其传力导向机构不再单独设立。因此其结构较为简单，成本不高，适用于本设计中的轻型车市场定位。横置板簧主要参数的确定本设计由于使用横置板簧代替螺旋弹簧，前悬架横置板簧采用碳纤维增强环 氧树脂复合材料（CFRP）,板簧模型如下图，板簧具体参数如下表所示:板簧分数H5V板簧形式单片横置板簧长3宽3高 （mm）13583 74.53 34.5弹性元件刚度（N/mm ）278.3悬架刚度63.06满载应力（Mpa）439.7极限应

55、力（Mpa）757空载偏频1.57满载偏频1.43前横置板簧刚度计算板簧受力模型按照悬臂梁模型进行简化，受力见图如下图所示;3EID 点处的刚度 K1 = 2=139.15N/mma2(2lo a)式中：E=58000N/mm 2(由板簧试验刚度计算所得)；a=369mm ；lo=310mm ；I=Bh3/12-0.02368h 4=141448.9672mm 4K点的刚度和D点相同，所以整个刚度 K=2Ki=287.3N/mm悬架板簧和端部垫块接触点垂直位移与车轮中心处的垂直位移杠杆比 i=1.49o悬架刚度 C = K/i2=126.13N/mm单侧悬架刚度Ci为63.06N/mm板簧应力

56、计算悬架从空载位置到上跳极限位置行程：109mm；空载挠度=乂$3 9.8/ C1=101mm；悬架上跳极限载荷 F上=(109+101 ) 3 63.06= 13242.6N上跳极限板簧载荷Fs上=F上2 i=19673N板簧的弯曲应力公式为二一 max = MmaxymaxI z公式ymax为中性层距最外层的距离：14.75mmM满载根据简支梁弯矩特性知道最大弯矩发生在两载荷之间的位置，max=F2 a=4216751.3N.mm所以板簧最大许用载荷静应力仃 max = Mmaxymax =3 14.75/141448.9672=439.7MPaIz上跳极限最大弯矩 M上跳max=7259

57、345.2 N.mm上跳极限最大应力(t=757 MPa第七章导向机构设计7. 1导向机构设计要求对前轮导向机构的设计要求是：1）悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过4.0mm ,轮距变化大会引起轮胎早期磨损2）悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应该产生纵向加速度。3）汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在 0.4g侧向加速度作用下，车身 侧倾角小于等于67。，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。4）制动时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后俯作用。对轻型车后轮独立悬架导向机构的要求：1）悬架上载荷变化时，轮距无显著变化。2）汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小，并

58、使车轮与车身的倾斜反向，以 减小过多转向效应。止匕外，导向机构还应有足够强度，并可靠地传递除垂直力以外的各种力和力矩。7. 2麦弗逊式独立悬架导向机构设计7. 2. 1导向机构受力分析受力简图如下，由图可知：作用在导向套上的横向力F3得：F3 ;F1adc b d -c式中，Fi前轮上的静载荷Fi减去前轴簧下质量的1/2。横向力F3越大，则作用图87悬架受力筒图在导向套上的摩擦力 F3 f越 大（f为摩擦因数），这对汽 车平顺性有不良影响。为了减小摩擦力，在导向套和活塞表面应用了减摩擦材料 和特殊工艺。由上式可知，为了减小 F3,要求尺寸c+b越大越好，或者减小尺 寸a。增大c使悬架占用空间增

59、加，在布置上有困难；若采用增加减振器轴线倾 斜度的方法，可达到减小a的目的，但也存在布置困难的问题。为此，在保持减 振器轴线不变的条件下，常将图中的G点外伸至车轮内部，既可以达到缩短尺寸 a的目的，又可以获得小、较小的甚至是负的主销偏移距，提高制动稳定性能。 移动G点后的主销轴线不再与减振器轴线重合。7. 2. 2横臂轴线布置方式的选择国K7广角变化不怠图麦弗逊式独立悬架的横臂 轴线与主销后倾角的匹配，影 响汽车的纵倾稳定性。如图所 示。其中O点为汽车纵向平面 内悬架相对于车身跳动的运动 瞬心。当摆臂的抗俯角-B等 于静平衡位置的主销后倾角 丫 时，横臂轴线正好与主销轴线垂直，运动瞬心交于无穷

60、远处，主销轴线在悬架跳动时作平动。因此， 丫值保持 /、变。当-B 与丫的匹配使运动瞬心 O交于前轮后方时，在悬架压缩行程，丫角有增大的趋势。当-B 与丫德匹配使运动瞬心 O交于前轮前方时，在悬架压缩行程，丫角有减小的趋势。 为了减少汽车制动时的纵倾，一般希望在悬架压缩行程主销后 倾角丫有增加的趋势。因此，在设计麦弗逊式独立悬架时，应该选择参数 B 能 使运动瞬心O交于前轮后方。7.2.3横臂长度的确定下图为某乘用车采用的麦弗逊式前悬架的实测参数为输入数据的计算结果。图中的几组曲线是下横臂11取不同值时的悬架运动特性。由图可以看出，横臂 越长，yB曲线越平缓，即车轮跳动时轮距变化越小，有利于提