1、本科生毕业设计（论文）I奇瑞微型汽车悬架系统设计摘 要随着汽车工业的发展，人们对汽车乘座舒适性和安全性的要求逐渐提高，因此对汽车悬架系统和减震器也提出了更高的要求。这次设计的微型汽车的悬架系统是有实际意义的。本次设计的主要内容是：奇瑞微型汽车的前、后悬架系统的结构设计。其前后悬架均采用目前比较流行的麦弗逊式独立悬架，减震器为液力双向作用筒式减震器。本说明书还包括前、后悬架性能和结构特点的介绍，悬架参数的确定，减震器设计及计算过程，螺旋弹簧设计及设计过程，悬架刚度和挠度的计算以及各零部件包括连接处的选择。并用 MATLAB 软件编程平顺性的分析，论证了该系统设计方案的正确性和可行性。在对样车悬架
2、进行平顺性分析中，建立了两自由度的平顺性分析模型，分别绘制车身加速度幅频特性曲线、相对动载幅频特性曲线、弹簧动挠度幅频特性曲线分析了悬架参数对汽车平顺性的影响。因此，这次设计的悬架系统具有良好的行使平顺性。关键词：悬架系统；减震器；螺旋弹簧；导向机构；平顺性本科生毕业设计（论文）II本科生毕业设计（论文）IIIAbstractWith the development of the automobile industry, people have been promoting the requirement for the safety and ride comfort of vehicles.
3、 As a result there is a big demand on the suspension and the shock absorber system. The design of the mini-car suspension system is a practical sense. The project mainly includes the designs of the front and rear suspension system of the Chery Automobiles. The independent McPherson suspension in com
4、mon use is adopted in both the front and the rear suspension system. The shock absorber with two-direction hydraulic-cylinder is applied here. This papers introduced the structure characteristics of the front and rear suspension, determined the suspension parameters, designed and calculated the shoc
5、k absorbers and coil spring, etc. Furthermore, a program for ride performance computation is compiled by using MATLAB software.In the suspension analysis of the sample car, a model with two degree of freedoms is established. Some curves for ride quality analysis are carried out. From the calculated
6、curves, some topics on how the suspension parameters effect on the ride comfort are discussed. Therefore, a conclusion can be drawn that the current designed suspension system has a good ride performance.Key words: Suspension system; Shock absorber; Coil spring; Guidance mechanism; Ride performance本
7、科生毕业设计（论文）IV目 录第 1 章 绪 论 .11.1 悬架简介 .11.2 设计要求： .2第 2 章 前、后悬架结构的选择 .32.1 独立悬架结构特点 .32.2 独立悬架结构形式分析 .32.3 辅助元件 .4第 3 章 技术参数确定与计算 .53.1 主要技术参数 .53.2 悬架性能参数确定 .53.3 悬架静挠度 .63.4 悬架动挠度 .63.5 悬架弹性特性曲线 .6第 4 章 弹性元件的设计计算 .74.1 前悬架弹簧 .74.2 后悬架弹簧 .8第 5 章 悬架导向机构的设计 .105.1 导向机构设计要求 .105.2 麦弗逊独立悬架示意图 .105.3 导向机构
8、受力分析 .115.4 横臂轴线布置方式 .135.5 导向机构的布置参数 .13第 6 章 减振器设计 .146.1 减振器概述 .146.2 减振器分类 .146.3 减振器参数选取 .156.4 减振器阻尼系数 .156.5 最大卸荷力 .166.6 筒式减振器主要尺寸 .16本科生毕业设计（论文）V第 7 章 横向稳定杆设计 .187.1 横向稳定杆参数确定 .18第 8 章 平顺性分析 .208.1 平顺性概念 .208.2 汽车的等效振动分析 .208.3 车身加速度的幅频特性 .228.4 相对动载的幅频特性 .238.5 悬架动挠度的幅频特性 .248.6 影响平顺性的因素 .
9、26第 9 章 结 论 .27参考文献 .28致 谢 .29附 录 .30附 录 II .39本科生毕业设计（论文）1第 1 章 绪 论1.1 悬架简介汽车悬架是车架与车轴之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车架，缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。 现代汽车除了保证
10、其基本性能，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、乘坐舒适性的轿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。悬架与汽车的多种使用性能有关，为满足这些性能，悬架系统必须能满足这些性能的要求:首先，悬架系统要保证汽车有良好的行驶平顺性，对以载人为主要目的的轿车来讲，乘员在车中承受的振动加速度不能超过国标规定的界限值。其次，悬架要保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快。再次，要能保证汽车有良好的操纵稳定性，一方面悬
11、架要保证车轮跳动时，车轮定位参数不发生很大的变化，另一方面要减小车轮的动载荷和车轮跳动量。还有就是要保证车身在制动、转弯、加速时稳定，减小车身的俯仰和侧倾。最后要保证悬架系统的可能性，有足够的刚度、强度和寿命。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。本科生毕业设计（论文）21.2 设计要求：（1）完成前悬架系统设计；（2）完成后悬架系统设计；（3）对整车进行平顺性分析；（4）提出前后悬架匹配方面的改进方案。（5）有良好的隔音能力；（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
12、顺性，要求簧上质量与弹性元件组成的振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，对于轿车，要求前悬架的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） 。汽车在不平路面行驶时，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。阻尼值取大，能使振动迅速衰减，但会把路面较大的冲击传递到车身，阻尼值取小，振动衰减慢，受冲击后振动持续时间长，使乘客感到不舒服。为充分发挥弹簧在压缩行程中作用，常把压缩行程的阻尼比设计得比伸张行程小。 利用减振器的阻尼作用，使汽车振动的
13、振幅减小，直至振动停止。适当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。本科生毕业设计（论文）3第 2 章 前、后悬架结构的选择2.1 独立悬架结构特点独立悬架的结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以单独的通过弹性悬架与车架（车身）连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响。轿车和载重量 1t以下的货车前悬架广为采用独立悬架，轿车后悬架上也在逐渐采用独立悬架，越野车、矿用车和大客车的前悬架也有一些采用独立悬架。 独立悬架的优点是：簧下质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小
14、的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶平顺性；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；左、右车轮独自运动互不影响，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；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。独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。这种悬架主要用于乘用车和部分质量不大的商用车上。2.2 独立悬架结构形式分析根据导向机构不同的结构特点，独立悬架可分为：双横臂，单横臂，纵臂式，单斜臂，多杆式及滑柱（杆）连杆（摆臂）式等等。按目前采用较多的有以下三种形式：双横臂式，滑柱连杆式，斜置单臂式。
15、按弹性元件采用不同分为：螺旋弹簧式，钢板弹簧式，扭杆弹簧式，气体弹簧式，中级轿车目前采用最多的是螺旋弹簧悬架。如图 1 所示为双横臂式独立悬架。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，现已很本科生毕业设计（论文）4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保证汽车具有良好的行驶稳定性。麦弗逊独立悬架特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化，有利于汽车
16、的操纵性和稳定性。麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，这点与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单，布置紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。麦弗逊悬挂通常由两个基本部分组成：支柱式减震器和 A 字型托臂。之所以叫减震器支柱是因为它除了减震还有支撑整个车身的作用，他的结构很紧凑，把减震器和减震弹簧集成在一起，组成一个可以上下运动的滑柱；下托臂通常是 A 字型的设计，用于给车轮提供部分横向支撑力，以及承受全部的前后方向应力。整个车体的重量和汽车在运动时车轮承受的所有冲击就靠这两个部件承担。所
17、以麦弗逊的一个最大的设计特点就是结构简单，结构简单能带来两个直接好处那就是：悬挂重量轻和占用空间小。图 22 麦弗逊独立悬架 2.3 辅助元件2.3.1 横向稳定器近代汽车的悬架一般都很软，在高速行驶中转向时，车身会产生很大的横向倾斜和横向角振动。为了减少这种横向倾斜，往往在悬架中添置横向稳定器来加大悬架的侧倾角刚度以改善汽车的行驶稳定性。当左右车轮有垂向的相对位移时，稳定杆受扭，发挥作用。它除了可增加悬架的侧倾角刚度，从而减小汽车转向时车身的侧倾角外，也有助于使汽车获得所需要的不足转向。2.3.2 导向机构导向机构的作用是传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，它由导向机构由控制摆臂式杆件组成。出于对中级轿车的考虑为了在原有独立悬架的基础上添加导向机构又不使结构复杂，决定采用单杆式本科生毕业设计（论文）5导向机构。
