1、 1 毕 业 设 计（论文）学生姓名： 学 号 学 院： 理工学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 汽车悬架系统的部件设计 指导教师： 2013 年 6 月 2 河 北 科 技 大 学 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 成 绩 评 定 表姓 名 学 号 成 绩专 业题 目指导教师评语及成绩指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日 3 答辩委员会意见学院答辩委员会主任： 年 月 日注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书（论文）中。毕 业 设 计 （ 论 文 ） 中 文 摘 要 4 简单来说，汽车悬架是汽车
2、的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称。其主要作用是传递作用在车轮和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。汽车悬架包括弹性元件、减振器和传力装置等三部分。弹性元件多指螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击。减振器又指液压减振器，其功能是为加速衰减车身的振动，它也是悬架系统中最精密和复杂的机械件。传力装置则是指车架的上下摆臂等叉形钢架、转向节等元件。一般来说，汽车的悬架系统分为非独立悬架和独立悬架两种。目前大多数轿车的前后悬架都采用了独立悬架的形式，并已成为一种发展趋势。汽车悬
3、架性能是影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。因此，研究汽车振动，设计新型悬架系统，将振动控制到最低水平是提高现代汽车质量增加人们驾驶舒适度的重要措施。关键词 弹性元件 减震器 传力装置 独立悬架 非独立悬架毕 业 设 计 （ 论 文 ） 外 文 摘 要Title The design of vehicle suspension systems components AbstractSimply put, the vehicle suspension is a general term for all power transmission between the vehicle
4、frame and axle or wheel connected devices. Its main role is to pass all the forces and torques acting between the wheel and the body of the car, and to alleviate the impact load of the vehicle body passed by unsure road, thereby causing attenuation of the vibration, to ensure occupant comfort, reduc
5、e the cargo and the vehicle itself dynamic load. The vehicle suspension including elastic components, shock absorbers and power transmission devices. The elastic element multi-finger coil spring only withstand the vertical loads, relaxation and inhibition of uneven road surfaces on the impact of the
6、 car body. The damper also pointed hydraulic shock absorbers, and its function is to accelerate the attenuation of the vibration body, it is the suspension system the most sophisticated and complex piece of machinery. The power transmission device is the fork steel frame of the top and bottom of the
7、 frame swing arm, steering section and other components. In general, the cars suspension system is divided into a non-independent suspension and two independent suspension. Most of the cars front and rear suspension uses a form of independent suspension, and has become a trend. The vehicle suspensio
8、n performance is an important factor to affect the car ride comfort, handling and stability and driving speed. Therefore, the study of vehicle vibration, design a new suspension system, vibration control to the lowest level is to improve the quality of Hyundai Motor important measures to increase pe
9、ople driving comfort.Keywords: elastic components, shock absorbers, power transmission device, independent suspension, non-independent suspension.- 2 -目 录第 1 章 绪 论1.1 皮卡车悬架概述 6 1.2 悬架的功用71.3 悬架的组成71.4 悬架的垂直弹性性81.5 悬架的分类81.6 辅助元件 121.7 皮卡悬架的要求和方案选定14 第 2 章 麦弗逊独立悬架的设计和计算2.1 悬架的总体布置方案 152.2相关参数的计算162.3
10、减震器的选型与设计222.4弹簧限位缓冲块的设计262.5横向稳定杆的设计计算272.6 传力构件及导向机构28 参考文献47 - 3 -第 1章 绪 论1.1 皮卡汽车悬架概述皮卡汽车是汽车市场细分后的产物，它的主要使用者是一些非主流人群，所以皮卡汽车行驶的道路也有其特殊性，从城市道路到山区小道，无所不包，所以对皮卡车的悬架也提出了很高的适应性的要求。对于皮卡汽车而言，现在设计中，一般前悬架是轿车型的独立悬架，后悬架是非独立悬架，离地间隙较大，在一定的程度上既有轿车的舒适性又有越野车的越野性能；皮卡车带有两座或四座，使车辆既可载人又可载货，行驶范围广。近几年，皮卡汽车逐渐向着舒适化发展，一些
11、车辆甚至已经具有普通轿车的功能。但从皮卡车的悬架而言，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。所以必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其弹性变形来吸收能量，达到缓冲的目的。 采用弹性联接后，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，悬架中还需要有可以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系统，我们称之为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运
12、动轨迹和车轮定位参数的变化，以及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。 尽管一百多年来汽车悬架从结构形式到作用原理一直在不断地演进，但从结构功能而言，它大都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。在有些情况下，某一零部件兼起两种或三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用，麦克弗逊悬架 (McPherson strut suspension，或称滑柱摆臂式独立悬架)中的减振器柱兼起减振器及部分导向机构的作用，有些主动悬架中的作动器则具有弹性元件、减振器和部分导向机构的功能。 - 4 -根据皮卡车的行
13、驶路面的特殊行和皮卡汽车本身的功能的多用途而言，前悬要用独立悬架，以保证乘坐人员的舒适性；然而后悬有要选择非独立悬架，以保证悬架有一定的刚度，得以运送足够重量的货物。1.2 悬架的功用迅速衰减车身和车桥的振动；传递它们之间的一切反力及其所形成的力矩；缓和，抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，以保证汽车良好的平顺性，操纵稳定性。悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动冲击，乘坐舒服，就应该降低悬架刚度。但这样，又会降低整车的操纵稳定性。因此，必须找到一个平衡点，既保证操纵稳定，又保证使其具备较好的平顺性。1.3 悬架的组成 现代皮卡车，其悬架的形式、种类会因不同的公司
14、和设计单位而有不同形式。但是，悬架系统一般由弹性元件、减振器、缓冲块、横向稳定器等几部分组成等。它们分别起到缓冲、减振 、力的传递、限位和控制车辆侧倾角度的作用。弹性元件有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，现代轿车悬架多采用螺旋弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。螺旋弹簧只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。这里我们选用螺旋弹簧。减振器是为了加速衰减由于弹性系统引起的振动，减振器有筒式减振器、阻力可调式新式减振器、充气式减振器。它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力
15、矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的- 5 -操纵稳定性和行驶平顺性。1.4 悬架的垂直弹性特性汽车悬架的垂直弹性特性图表示作用在悬架上的垂直载荷 F 与在轮轴上方的变形f 之间的关系。1.5 悬架的分类皮卡车的悬架从大的方面来看，可以分为两类：独立悬架和非独立悬架系统。图 1 独立悬架1.5.1 独立悬架是两侧车轮分别独立
16、地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运- 6 -动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。如图 1 示。图 2独立悬架的类型及特点：独立悬架的车轴分成两段（如图 2） ，每只车轮用螺旋弹簧独立地，弹性地连接安装在车架(或车身)下面，当一侧车轮受冲击，由于两端是分离的，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。现在，皮卡车前悬架都采用独立悬架系统，最常见的有双横臂式悬架和麦弗逊式悬架。工作原理：这种悬架将减振器作为引导车轮竖直方向跳动的滑柱，螺旋弹簧与其装于一体，将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承，允许滑柱上端作少许角位移。内侧空间大，有利于发动机布置，并降低车子的重心。当车轮上下运动时，主销轴线的角度会有变化，这是因为减振器下端支点随横摆臂摆动。以上问题可通过调整杆系设计布置合理得到解决（如图 3） 。
