(毕业设计0现代SUV轿车悬架系统设计说明书

2026/1/18 7:42:09

本科生毕业设计(论文)

6) 便于布置,在轿车设计中特别要考虑给发动机及行李箱留出足够的空间; 7) 所有零部件应具有足够的强度和使用寿命; 8) 制造成本低; 9) 便于维修、保养。

为了满足汽车具有良好的行使平顺性,要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应适应于合适的频段,并尽可能的低。前后悬架的固有频率的匹配应合理,对轿车,要求前悬架的固有频率略低于后悬架的固有频率,还要求尽量避免悬架撞击悬架。在簧上质量变化的情况下,车身的高度变化要小,因此,要用非线性弹性特性的悬架。

汽车在不平的路面上行使时,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,使汽车的振动幅度连续减小,直至振动停止。

要正确的选择悬架的方案参数,在车轮上下跳动时,使主销的定位参数变化车架、车轮运动与到导向机构运动要协调,避免前轮摆振;汽车转向时,应使之具有不足转向特性。

独立悬架导向杆系数铰接处多用橡胶的衬套,能隔绝车轮来自不平路面上的冲击向车身的传递。

悬架设计的主要目的之一是确保汽车良好的行驶平顺性,也是汽车的重要使用性能之一,汽车行驶时振动越剧烈,则平顺性越差,不仅影响到成员的乘坐舒适性和货物的安全可靠的运输,还影响到汽车的多种使用性能的发挥和系统寿命,也影响汽车的燃油经济性和运输效率。由于汽车行驶平顺性涉及的对象是“路面---汽车---人”构成的系统,因此影响汽车行驶平顺性的主要因素是路面的不平(它是震动的起源)和汽车的悬架、轮胎、座椅、车身等总成部件的特性---包括刚度、频率、阻尼和惯性参数(质量、转动惯量等)产生变化和破坏。为此,通过对影响汽车平顺性因素的分析,建立具有代表性的二由度汽车振动系统动力学模型,并运用随机振动理论,计算出悬架动挠度、车轮与路面间的相对动载荷、响应均方根值等参量,同时利用汽车主要参数数据,利用MATLAB对汽车平顺性进行仿真,通过仿真分析各种因素和主要参数对汽车平顺性的影响,以达到参数调整和优化设计的目的。此外,本文通过对汽车平顺性进行预估,可以提高汽车设计质量,缩短研发和设计周期,具有极其重要的理论意义和实用价值。

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第二章 前 、后悬架结构的选择

2.1前、后悬架结构方案

目前轿车的前后悬架采用的方案有:前轮和后轮均采用独立悬架;前轮用独立悬架,后轮用非独立悬架。我所设计的是前轮采用独立悬架,后轮采用非独立悬架。因为独立悬架具有如下优点是:质量轻,减少了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面附着力;可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适性;可以使发动机位置降低,汽车重心也得到降低,从而提高汽车的行驶稳定性;左右车轮单独跳动,互不相干,能减小车身的倾斜和震动。不过,独立悬架存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点;非独立悬架结构简单,成本低,维修方便,工作可靠等优点。本次设计为:前悬架为目前较为流行的麦弗逊式悬架,后悬架为近似于独立悬架的四连杆非独立悬架。

如图2—1所示,麦弗逊式独立悬架也称滑柱连杆式悬架,它是由滑动立柱和横摆臂组成。该结构可看做是烛式悬架的改进型,由于增加了横摆臂改善了滑动立柱的受力状况。滑柱摆臂式悬架将减振器作为引导车轮跳动的滑柱,螺旋弹簧与其装于一体。这种悬架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。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。

筒式减振器装在滑柱桶内,滑柱桶与转向节刚性连接,螺旋弹簧安装在滑柱桶及转向节总成上端的支承座内,弹簧上端通过软垫支承在车身连接的前簧上座内,滑柱桶的下端通过球铰链与悬架的横摆臂相连。当车轮上下运动时,滑柱桶及转向节总成沿减振器活塞运动轴线移动,同时,滑柱桶的下支点还随横摆臂摆动。

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该悬架突出的优点是增大了两前轮内侧的空间,便于发动机和其他一些部图2-1麦弗逊式独立悬架 件的布置;其缺点是滑动立柱摩擦和磨损较大。为减少摩擦通常是将螺旋弹簧中心线与滑柱中心线的布置不相重合。另外,还可将减振器导向座和活塞的摩擦表面用减磨材料制成,以减少磨损。

但麦弗逊式悬架在使用中也有缺点,就是行驶在不平路面时,车轮容易自动转向,故驾驶者必须用力保持方向盘的方向,当受到剧烈冲击时,滑柱易造成弯曲,因而影响转向性能,减振器活塞杆受的侧向力较大,从而摩擦力大。

麦弗逊式独立悬架是目前前置前驱动轿车和某些轻型客车首选的较好的悬架结构形式。

四连杆非独立悬架的结构简单,质量轻,制造成本低,维修方便,工作可靠;而四连杆非独立悬架近似于独立悬架,它分别通过上连杆,车桥横向拉杆,纵向控制臂与车身和整体式车桥相连接。前后方向的力由纵向控制臂承受;侧面的力由上连杆和车桥横向拉杆承受,悬架系统的刚性较好。弹性元件采用螺旋弹簧并配以筒式减振器,实现缓和路面不平产生的冲击载荷。通过设计来获得满意的操纵稳定性和平顺性。

所以本次设计的前、后悬架分别为麦弗逊式独立悬架和四连杆非独立悬架。

2.2 辅助元件

2.2.1 横向稳定杆

为了降低汽车固有振动频率以改善行驶平顺性,现代轿车悬架垂直刚度都较小,而使汽车的侧倾角刚度值也很小,使汽车转弯时车身侧倾严重,影响了汽车的行驶稳定性。为此,现代汽车大多装有横向稳定杆如图2-3所示来加大悬架的侧倾角刚度来改善汽车行驶稳定性。恰当的选择前、后悬架的侧倾角刚度比值,也有助于使汽车获得所需要的不足转向特性。通常,在汽车的前、后悬架中都装有横向稳定杆,或者只在前悬架中安装。

汽车转弯是产生侧倾力矩,使内外侧车轮的负荷发生转移且影响车轮侧

图2-3横向稳定器 5

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偏角刚度和车轮侧偏角的变化。前后轴车轮负荷的转移大小,主要取决于前后悬架的侧倾角刚度值。当前后悬架侧倾角刚度值大于后悬架的侧倾角刚度值时,前轴的负荷大于后轴车轮的负荷转移,并使前轮侧倾角大于后轮的侧倾角,以保证汽车具有不足转向特性。在汽车悬架上设计横向稳定器,能增大前悬架的侧倾角刚度。

2.2.2 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。

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