轿车前麦弗逊悬架毕业设计.docx
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轿车前麦弗逊悬架毕业设计
毕业披廿（论文）
奇瑞轿车前麦弗逊悬架设廿
X11
Abstract2
1绪论3
1.1课题背景和意义3
1.2悬架的发展历史和现状4
1.3悬架的发展體势5
1.4课题主要容和研究目的5
2悬架结构方案分林6
2.1悬架总成分析6
2.2独立悬架优缺点分析6
2.3独立悬架特点与分类7
2.3.1双横臂式悬架构造及其特征分析7
2.3.2单横臂式悬架构造及其特征分析7
2.3.3单斜臂式悬架构造及其特征分析9
2.3.4麦弗逊式悬架构造及其特征分析10
3麦弗遜戏数立悬架atm
3.1麦弗逊式独立悬架设计ffliS11
3.3麦弗逊悬架的结构分林12
3.4悬架的耶性特性设计13
3.5悬架挠度£的设计13
3.5.1悬架静挠度£的设计13
3.5.2悬架动挠度办设计14
3.6悬架呷性元件设计14
3.6.1螺旋耶簧分林14
3.6.2螺旋耶簧地质料及许用应力选取15
3.6.3弹簧参数的计算选择15
3.6.4计算空载M度16
3.6.5计算满载M度16
3.6.6按照満载运算弹簧拥丝的直径16
3.6.7螺旋耶簧校核17
3.6.8小结17
3.7导向机构设计18
3.7.1导向机构地设计要求18
3.7.2导向机构的布置参数19
3.7.3导向机构的受力分林22
3.7.4横臂轴线安81方法地选取22
3.7.5横瞿臂参数对车轮定位参数地改变23
3.7.6导向机构建模24
3.8减振器的设计24
3.8.1城振器的简单分类24
3.8.2双向筒贰液力械振器工作原理25
3.8.3相对阻力系数屮25
3.8.4城振器阻尼系数6地确定26
3.8.5城振器工作缸直径D地确定26
3.8.6小结27
3.9横向稳定器28
3.10悬架結构元件29
4甫轮定位参数30
4.1主舗后頓角30
4.2主细蹶角31
4.3前轮外倾角33
4.4前轮前束34
结東培35
辞36
参考文It37
ft要
悬架为当今汽车组成必不可少得一部分，他完成让车身与轮胎有效的術接地作用。
在力学方面，宅的基本助能就是传递"和力犯，。
通常汽车行走在顛簸的路面时，它可以起到禎小路面对车子的冲击力，从而保证行车人员18逸的行车状态，削城物品和车子之间的动载荷等等。
本次论文做地就是之子小轿车前麦弗逊悬架设计，而泌次设廿的难点要点就是前悬架的里号选择、减振器的数拡计算以及里号选择，而且还需耍对横向稳定杆进行非常多数播的分析及计算。
而且对作图工貝操练的也不是非常熟练。
在查阅了大量书籍，询间老师，借鉴别人的经验，并目完成了不同悬架的考量之后,我选择用麦弗逊式悬架，接下去就是按部就M的设计it算。
关键词：
悬架；麦弗逊式；设计
Abstract
Suspensionisanimportantelementofoneofthemodernautomobile,itflexiblytolinkthechassis（orbody）andaxle（ortires）,decayresultingandvehiclesreducetheirmovingload.
Themainstressisfrontsuspensiondesign,Trainingemphasisfromtheformercarmodels,andmodelsAbsorbercalculations,flexiblechoiceofponentsandmodelsandformsdata.Firstofall,IhaveadifferentformoftotheprevioussuspensionofthecarandthensetformEastaronsuspension.butalsodrawingtoolstodrillisnotveryskilled.ThendesignaroundEastarsuspensionponents.askedtheteacherjearnfromothersexperience.First,thespring-loadeddesignterms,tobeabsorbercalculationmodels,ahorizontalstabilizerbarfinalcalculation..
Keyword:
Suspension,Macpherson,Design
1绪论
1.1课題背景和意义
从以往数年来看，中国汽车在全世界的術量飞速提升，从02年以来，中国汽车Ilia到了井喷贰的发展，由于广大人名81众消贾水平的提高，轿车成为生活中必不可少的一部分，泄一情况当然也对国家汽车行业的发展做出了重大贡献。
实际上，不仅国汽车行业发展迅速，于国外也开始占播非常高的地位。
师着国汽车品牌与世界接班，吸收和接纳他人所长，我『］中国人自己的汽车在世界围角量那是惊人的，师夷长技以制夷，秉承逆一原则中国汽车的前景可谓前途无量。
中国汽车行业近些年来开始有计则的进行枝术改革，完善了一套科学、有克争力的零部件技术休系。
在保护坏境的大前提下，枳极响应国家号召，推岀节能坏保的汽车，跟上了时代的脚步。
并冃努力学习和探索国外品牌的长处，不断地完善自己，泄対提升自身品牌有着机其深远的影响。
汽车行业的蜕变离不开党和国家的支持和领导，在我们边向“汽车強国”的路上，国家也的确对汽车行业给予了最大的帮助，主要通过宏观调控，发布一些优惠政策，对行业进行蛮舞与激励。
当然，汽车行业本身也作岀枳极的应对，在国家政策的指引下，对全方面的行业怵系实施转型升级，完成提升自身形象、影响力的成果。
―俩具备有完全独立自主知识产权地汽车，其部的毎一个零件那必须是在生产制造上貝有自主卸识产权的。
尽管现在国有很多自主品牌的汽车，但是其部并不能完全保证所有的零件那是自主品牌的，或乡或少胡会有具他国家的彫子。
炉么为什么如此强调自主品牌呢？
原因就是只有一俩貝有完全自主品牌的汽车，才能有真正的畅術市场，并且持久的红火下去。
泄也必将是走向汽车強国的道路。
谈这么多，仍然循其本，以下会j羊细讲述一下关于悬架问题，弹性元件、导向装配、减震器、缓冲块以及横向稳定器等构成悬架。
导向装置可以决定车体的运动方向，转动帽度，并切可以传递绝大多数的力和力矩。
缓冲块地功能就是械弱车轴对车体地碰撞，预航邨性元件发生较大的改变。
横向稳定器地功能则为包管轿车转弯不aoM振器可以，在很大程度上减轻行车人员的不适感。
汽车悬架的重要性不言而瞄，基于此把它作为评判汽车质量的标准之-oft奔的悬架系统在郊外、山地可以更好地怵现出来它的优势，可以在复杂多变的路面穩定的行躲。
悬架系统还可以升高汽车的过弯能力，很大程度上的缩减了交通事故的产生。
由此观之，悬架对于汽车重要的重要性不言而瞄，朋么它的发展就有了十分重耍的意义，我们承前启后致力于研究更好的悬架。
1.2悬架的发展历史和现状
在18世纪70年代，汽车还没有出现，代步工貝就是马车，而那时的悬架就是装在马车上的叶片强簧。
叶片强簧用了整整2个世纪，而后终于发明了螺旋耶簧。
卉许多多地开始涌现。
很具备有跨时代意义的事件产生在1934年，历史上第一f被动悬架由螺旋耶簧制造而成。
被动悬架其实存在有很大的短处，它不能顾应许多复杂路况，械震的结果也不是很明显，可是它的优势在于性价比比较髙，能应用于一部分中低档骄车中，比如夏利、桑塔纳等。
半主动悬架用来转变悬架的KI尼，很少去改变它得刚度，它的工作原理其实也很简单，它产生力得方式与被动悬架相像，可是它Q有一些主动悬架的特点。
这种属于过渡时期的产物，构架不复杂，同样地宅在工作时可以节省动力，并且快要能够社上主动悬架地助能，它得成长也是可以预期地。
时代地进步，道路交通地持续完善，车主对于车速有更高需求，此时被动悬架地弊处就成掣肘汽车成长地重要间题，于是主动悬架应运而生。
主动悬架是由美国通用汽车公司首次提出的，与被动悬架相比，它有了荒足的进步，可以使汽车在行驶过程中部能保持最佳的运行状态。
M1982年开始,悬架开始得到大围的研发和应用，著名的奔驰、洛特斯、等品牌公司就是朋是的引领者。
他们生产的汽车性能非常好，M使在不平的路面也可以使车辆平稳的前行，而且行车过程中噪音《f,乘坐休验很舒适，但弊端就是成本不菲，消耗也高。
我fl的国家在半主动以及主动悬架地钻研投入地时间,精力都不是很多,导致于和其他的国家地探研相差十分大。
至于壬动悬架虽然被提岀的时间很早，但是受限于各种原因，并没有得到广泛应用。
我们国家钻研主动悬架地地方也就仅是理工和同济大学网。
1.3悬架的发展體势
今后的汽车行业的发展主要在于对用户舒适度的提升，而貝有安全、绿色节能的悬架将会是未来发展的重点。
（1）被动悬架是悬架发展地基石，它受限于自身冋题只能在一小部分道路上保证舒适的行车效果。
不il由于它发展早，应用非常广，各方面那比较成熟，性价比很高，所以还是机有使用价值的。
经过电腑把汽车的受力情况分析后获得地数播来JS选，获得最好参数；钻探导向计构，让汽车地安稳能更好。
（2）主动悬架使用太多地元器件，导致悬架得可靠性下降。
解决得方案是对元件进行集成。
还有一f非常彫响主动悬架地因素就是执行器，用电动器件代替掉液压器件，结合理论知识可以得到性价比高，能耗《f的主动悬架。
1.4课题主要容和研究目的
1.根掘设计要求的原里和布局的设计，廿算和校核对邨性元件的重要组成部分的可lift,悬架阻尼，缓冲限位挟等。
2.使用空间坐标转换原理及空间刚休运动学原理，把实依模里转化成数字模型。
3.运用ADAMS进行运动分桥。
4.本次设计是为了使我们对汽车具有更好的了解，对将来奠定好基石。
2悬架结构方案分析
2.1悬架总成分析
悬架助能便是转达轮子以及车IUDI有力与力犯，并减少地面対车休得撞击，保障行车地穩定。
邨行元件、城震装置以及导向计构构成悬架。
三个部分会怵调工作，不分彼此。
轿车悬架则分是非独立及柚立方面。
主耍休现在非独立悬架之间的左，右轮由M性梁联接，而运动会影响运动的而独立悬架却正好相反，它没有泌样地联通，左右车轮各自独立完成工作，如今汽车独立悬架的应用扩大到了世界围。
图2.1悬架图
2.2独立悬架优缺点分林
独立悬架得布局特性为，左边车轮与右边车轮各自运动，其中不通性梁联同,貝有：
1）簧下质量小；
2）悬架占用的空间小;
3）耶性元件受到得力较小，能解减小车体震动箱率;
4）使用断开式车轴，城攸整体车的质心，让车辆胞起来更加平稳；
5）左轮和右轮分别独立运动,有效緘小了身休顺斜，让行车更加平稳;弊端是：
构苣繁预，本钱比较多，修整不容易。
2.3独立悬架特点与分类
独立悬架包括孜横臂、单横臂、双纵臂、麦弗逊等种类。
不一样构造地独立悬架，构锻特色也僉存在差别，一般则会从下面三个地方进行分析。
（1）««中心高度：
如果蹶斜中心得地位越高，离车休质心得路程将会变得越短，并且就能it侧向力臂以及倾斜力矩变得趙小一点，泌样车怵就不能过于歪斜。
但是由于側颐中心过度得高，将逍成身依倾斜珊道地改变变大，从而iSJDT轮胎地损ffio
（2）车轮定位参地变化：
在车俩行驶过程中，车轮会发生相对跳动，各种角度参数也会发生变化。
如果车轮外侦角改变不小，则it车辆很难不弯曲的前进,也会加剧轮胎损ffio
（3）横向M度：
悬架地横向刚度改变作用得平稳。
如果在转动轴悬架横向刚度不大情况下，可出现转向轮摆振征象。
2.3.1双横臂式悬架构适及其特征分析
双横臂得独立悬架，假若选用恰当地比例，就可以极力得不使车轮和主销的角度及轮呃产生改变。
若在车轮举行上下运动地情况下，上臂总比下臂运动版度耍小那么-点,泌在非常程度上削弱了轮胎磨损，提髙行车稳定性。
2.3.2单横臂式悬架构适及其特征分析
单横臂式地构造其实并不是很复杂，它貝备很强得抵抗倾斜功能。
然而伴着时代得前进，汽车速度地显蓍升高，在行车过程当中如果側颐中心il髙炉么就可
能导致车轮跳动时轮呃改变比较大，从而加大车胎损耗，甚至会发生髙速甩尾的事故。
单横臂式的时代已经11去了。
图2.2毁横賢式悬架给构图
图2.3单横宵式独立悬架给构图
单纵臂类悬架得好处是它布置车体占齬地方非常胃小、加上重量较轻得特点,于是大量便用到到B类车中。
采用的车型有Citroen&司的Elysee等。
图2.4单纵骨悬架结构图
2.3.3单斜臂式悬架构逍及其特征分析
单斜臂悬架安装在许名非转向轮地轴、后轮呃动汽车地后桥。
它能够经过改变车轮高flf摆动合适时轮胞、车轮外倾角以及参数得手段，来达到获得满足地车厠控制成果。
现在泄样悬架依IH被大量使用。
图2.5单斜腎式悬架结构图
特性：
；轮距变化并没有太过明显；；还有横向IT度较小；节省了很大的空间；需要的成本也很低。
2.3.4麦弗逊式悬架构it及其特征分林
麦弗逊悬架现在运用十分广泛，。
它是由螺旋弹簧、减振器组成，由于其结构极其简单所以它的质量很轻、响应速度也是相当惊人，并且在过弯时它可以自己适应路面，it轮胎尽可能的接触地面。
麦弗逊式悬架性价比使人那惊异，当然它也有弊端，对左边和右ji地撞击也毫无办法，折刹车点头助能不好，，稳定性也不高，当转弯NM»很明显。
目前国很多品牌那在使用麦弗谨式悬架，本田飞度、特罗拉等等。
图2.6麦弗选式悬架结构图
特牲：
颐斜中心相对地不flf;;轮间皿离改变并没有多大，所以轮胎损伤比较小；横向则度大；节省空间；结构一点也不复杂、
3麦弗逊式独立悬架设廿
3.1麦弗逊式独立悬架设廿欄述
在上文中，我已经闸述了麦弗逊悬架的所有结构特点，还有搞明白一些需要的参数和他们之间存在的复杂关系，才能并且颤利的计算下去。
簧质量以及弹行元件共同构成一个震动体系，迪个依系得固定节奏影响着轿车行走平顺，泄个节奏首先耍处于正确地颛目之，并且尽量得低一点。
还要考虑到悬架不能撞击在车架上。
因此我们采用了非线性弹性特征悬架。
麦弗逊悬架为具备有非常多得功用，因lit有了下面的五点要求：
1）确保了轿车能备有非常好地行车顺利性。
2）能够显著福刖械震动能力。
3）汽车在制动或者加挟速度的情况下，为了达到确保车身的平稳，•.转弯车身的傅侦角需合适。
4）有非常好的隔声能力。
5）构造要紧凑、占掘得位置不能大。
3.2麦弗逊悬架设廿的原始数据
03年之子上市，它地性价比非常高，狠眼地填补国消贾者对于经济里汽车地须求！
之子以豪21大气地车身，功能卓越地优势征服了很多人。
+
图3.1之子
前麦弗逊悬架在后五连杆的设计太过舒逸，让变速器带来地动感消失殆尽。
当转弯和变线地时候，侧颐地改变不是很明显，加上在转向盘地齿相对于低,当il弯时不是很快，避免很多伤害。
奇瑞轿车地参数数摒如下:
表3.1原始参数
原始参数名称
数据（mm）
圮宽嚅
4770*1815*1445
1脚
2700
前轮即
1550
满我质量
1470（kg）
3.2麦弗逊悬架的结构分桥
麦弗谨悬架实际上为很多元件构成，当我fl解候应使用空间林构分桥法。
并目当分析得时候，耍把悬架的部件当®MIt举行分析。
图3.2为麦弗逊式悬架得等效机构图，悬架摆臂与转向节地取系，减震器外套筒及活塞也能晞看作为一类務动副。
经il泌种图示地方式，我们对悬架机构有了更明显，直观得沃识。
减振器杆
图3.2麦弗逊悬架的等效机构图
3.3悬架的弹性特性设廿
下面这个函数地曲线图，就是悬架遭到得垂直外力F与车轮中心对比车依務动f地函数关联，也叫做悬架地评性特征。
当邨性特征变成直线的时候，f与F之间得有确定地比例，这个时候称为线性邨性曲线，曲线地斜率没有改变，就是剧度是一定地。
而当f与F不成比例，曲线斜率是改变得，此时于满裁位置的旁i!
l,悬架得则度并不是很不高而且没有什么变化，稳定一f值；但是远离满载两头地位置，曲线改变非常不小，导致M度也会增加。
结果对获得更动容量很有利。
3.4悬架挠度£的设廿
3.4.1悬架静挠度£的设it
悬架的諦挠度的计算公贰如下：
Z.=FkVc,2,o
骄车悬架所在震动体系地固定节奏，为车辆行缈是否平稳起到决定得作用。
轿车前面部分车依地固有频率N（偏频）如下所示：
式中,c为悬架则度（N/cm）;m为悬架簧上质量（kg）。
X=mg/c（3.2）
式中，0为重力加速度,g=981cm/s2o
将£代人式（3.1）II到:
N=5/VX（3.3）
通ii对上面（3.3）地研究明白:
悬架得静挠度£与车体震动得偏颛N存在非间接作用地关联。
为了包管行车时汽车地平顺,我们需谨慎采用悬架的静挠度。
每个种类得汽车在使用不同时，需耍地平颇程度也是不同地。
以搭运乘客为主地汽车，需要的稳定性最大，运送货物地汽车就小一些。
针对不同得发动机排量，选择不同地偏频，理论上汽车的发动机孙量越不小，偏频就要越不大，约莫在0.07到1.14Hz之：
偏移频率n=1.1Hz带到上面式（3.3）得到
/.=25/N2=25/1.21=20.66cm=206.6mm
3.4.2悬架动挠度力设计
悬架的动挠度办也是评判行车时平顺性的重要指标之一，我们会要求悬架要有非常大的动挠度，这样就能够锻免在颠簸不稳得地面上行车时会撞到缓冲挟。
当人『］乘坐汽车，我『］把A®6到9（cm）；对于客车，耍把£取5到8（cm）之冋；
因此之子的悬架动挠度£是80cmo
3.5悬架弹性元件设廿
3.5.1螺翊簧分析
螺旋廉簧为一种强性元件，它得构造也不复杂、制作起来也很便利，所以在当今地轿车中得到了很广泛的使用。
螺旋强簧里面安置誠震器、行驶限定器等让整个构造变得十分地紧密。
螺旋廉簧头面能够被轧的很细、压累,也能够直接剧断以及朝里歪曲，如图3.4示（a）便为十分明显地两头iofi类构锻地优势就在于能無节省不需要地浪费,谨免占播太多空间，尤其是因为两头那比较平顺，安装非常方便。
当然它地劣势就是碾细过程时必有特定得工序及设备，无形之加大M作地本钱。
（b）是直角切断里：
泌类构造虽然在绕制方面非常容易，本钱也不是很髙，但是加大必定地原料浪贾，在安装时还耍一套配适地邨簧座。
©为典型的端部向里弯曲，逆类构锻大部分那是使用在耶簧座。
（a）
（b）
图3.4操隧弹簧地头部构jg
3.5.2螺旋耶簧地质料及许用应力选取
耶簧在组成中占播很重要得地E,t必需貝备有机强地即性极限以及疲劳极
所以我们采用聲簧质料是60Si2MnA,泌种质料地基本性能参数如下：
表3.1
性能参数
性能参数
数据
许用ffl®fl[r]
64/mm2
W0I®加6
100//?
?
/?
?
2
剪圳模量G
8000K^f/mm2
弾性模量E
20000MP
3.5.3牌簧参数的廿算选择
相对很多地轿车来说，起悬挂质量分派系数p=p\/ab=0.8-1.2,于此能做近做地认为M=1,也等于说前、后桥垂向振动为互不干扰得。
上文早已提到地偏频愈不大，朋么汽车地顺定性就將会愈好。
我们前悬架得偏频N=1.1Hz,祀数据带进公式:
N=l/2^Cs/Ms=>C5=4NTMs（3.4）
式中Cs——汽车前悬架恫度，N/mm
Ms汽车前悬架簧上质量，kg
N一一汽车前悬架偏频，Hz
3.5.4计算空载M度
经过运算知道前悬架簧重量70kg,我们也知道，前悬架空载前轴裁重量
840kg,所以Ms希值运算就是:
Ms=1/2（840-70）=385kg；
由于N职值为1.1Hz
IB上面地数据代进公式3.1,可得到：
Cs=4NTMs=10372.4N/m
3.5.5计算满载M度
Ms=1/2（425—70）=390kg
由于N=1.1Hz
Cs=4N2^2Ms=18610.9N/m
3.5.6按照满载运算牌簧钢丝的直径
能够用下列式子运算:
Cs=Gd4/8亦nd=^SD^iCs/G（3.5）
式中i——耶簧的有效工作圈数，先取8
G——弹簧林料地WtO性模量，®8.3x104MPa
邨簧中径，W100mm
带入计算得：
d=10.9mm
査表可取近似的标准值d=14mm
故可以初步确定下列参数：
d=14mm（弹簧丝直径）
Dm=100mm（弹簧中径）
i=8（弹簧圈数）
3.5.7JO牌簧校核1牌簧刚度校核
公式为：
Cs=Gd*8Dji
带入数据运算可以得到弹簧刚度CS是:
Cs=Gd*8D“：
i=26.892N/mm>18.6N/mm
所以耶簧选择符合则度耍求。
2耶簧表面剪切应力校核
可以得到:
t=8pD“KI卅=8pCK'国$（3.7）
式中C——弹簧指数（旋绕比）,C=Djd;
K'就是曲度系数
K'=（4C—l）/（4C-4）+0.615/C（3.8）
P——弹簧辆向载荷。
已知：
D„,=80mm,d=16mm:
Cfd=7.14
K'=（4C-l）/（4C-4）+0.615/C=1.20
p=1/2（425-70）*9.8*coslO0=3763.94N
则弹簧表面的剪切应力为:
t=8pD“K丨册=EpCK'I戒?
=415MP<[t]=640MP所以牌簧满足要求。
3.5.8小结
经il以上运算，我们得到弹簧的三fSffi：
d=14mm,D=100mm,n=8o且由公式可
F（最大变形量）二pdmjCs=209.55mm
t（节呃）二d+F/i+a=28.65mm
Ho（自由高度）=i*7+1.5d=330.72mm«330mm
牌簧整体参数列表及建模如下:
表3.2弾簧参数表
卿簧参数名称
数摒（mm）
尊簧丝直径
14
尊簧中经
100
最大变形量
209.55
自由髙度
330.72
节即
28.65
图3.5螺歸簧
3.6导向机构设廿
悬架导向机构包括非常多地构il种类，常用车一般那是运用地双横臂导向机构。
导向机构种类也分很多，包含A形种类
泄次挑选地为A形种类导向机构，容在下面。
3.6.1导向机构地设计耍求
前轮导向构造地作用需求为：
・-可修编.
1）当悬架受到地载商发生改变，轮间距离地改变小于3.0mm,因为其改变较大就导致车胎发生损耗。
2）当悬架受到得载荷发生改变，包管车轮没有发生纵向地加速度。
3）骄车发生转弯，车依地颐斜角度不可以过大。
4）骄车处于制动地情况下，车身必须要具有极强地抗前俯效果；同样在加速的情况下，要貝备有极強的抗后俯作用。
对于轿车后车轮得构锻需求为：
1）悬架受到得载荷改变，轮间距离没有显普改变。
2）导向机构要保证充沛地强度,可以保证转顺力葩地靠谱性。
3.6.2
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