课程设计汽车前悬架设计说明书

1金陵科技学院课程设计题目名称轿车前悬架设计课程名称汽车设计学生姓名学长学号系、专业车辆工程指导教师2014年11月11日2目录摘要…………………………………………………………………………………………31绪论…………………………………………………………………………………………31.1悬架的重要性……………………………………………………………………………31.2悬架的作用与功能………………………………………………………………………31.3悬架的设计要求………………………………………………………………………42已知参数…………………………………………………………………………………43悬架的结构分析及选型……………………………………………………………………53.1悬架的分类………………………………………………………………………………63.1.2非独立悬架优缺点分析………………………………………………………………63.1.3比较选型………………………………………………………………………………63.2独立悬架的分类及选型…………………………………………………………………63.2.1双横臂式悬架结构及特性……………………………………………………………73.2.2单横臂式悬架结构及特性……………………………………………………………73.2.3单纵横臂式悬架结构及特性…………………………………………………………83.2.4单斜横臂式悬架结构及特性…………………………………………………………83.2.5麦弗逊式悬架结构及特性分析………………………………………………………83.2.6扭转梁随动臂式悬架结构及特性分析………………………………………………93.2.7比较选型………………………………………………………………………………94辅助元件的选择……………………………………………………………………………95悬架的挠度的计算…………………………………………………………………………105.1悬架静挠度fc的计算…………………………………………………………………105.2悬架动挠度的计算………………………………………………………………………115.3悬架弹性特性……………………………………………………………………………116弹性元件的计算……………………………………………………………………………126.1弹簧参数的选择…………………………………………………………………………126.1.1空载计算刚度…………………………………………………………………………126.1.2满载计算刚度…………………………………………………………………………1336.1.3按满载计算弹簧钢丝直径d…………………………………………………………136.2弹簧校核…………………………………………………………………………………136.2.1弹簧刚度校核…………………………………………………………………………136.2.2表面剪切应力校核……………………………………………………………………136.2.3小结……………………………………………………………………………………147导向机构设计………………………………………………………………………………147.1导向机构设计要求………………………………………………………………………147.2麦弗逊式独立悬架导向机构设计………………………………………………………147.2.1导向机构受力分析……………………………………………………………………157.2.2横臂轴线布置方案选择………………………………………………………………157.2.3横摆臂主要参数………………………………………………………………………168减振器的结构类型与主要参数的选择……………………………………………………168.1减振器的分类……………………………………………………………………………168.2双筒式液力减振器工作原理……………………………………………………………178.3减振器计算………………………………………………………………………………188.3.1相对阻尼系数ψ………………………………………………………………………188.3.2减振器阻尼系数δ的确定……………………………………………………………198.3.3减振器最大卸荷力F0的确定…………………………………………………………198.3.4减振器工作缸直径D的确定…………………………………………………………209横向稳定杆的设计…………………………………………………………………………219.1横向稳定杆的作用………………………………………………………………………219.2横向稳定杆参数的选择…………………………………………………………………2210悬架的结构元件…………………………………………………………………………2210.1控制臂与推动杆………………………………………………………………………2210.2接头……………………………………………………………………………………2311结论………………………………………………………………………………………24参考文献……………………………………………………………………………………254设计任务书轿车前悬架设计1.整车性能参数驱动形式4*2前轮轴距：2471mm前轮轮距：1429mm后轮轮距：1422mm整车整备质量：1060kg空载时前轴分配负荷60%最高车速180km/h最大爬坡度35%制动距离（初速30km/h）5.6最小转向直径11m最大功率/转速：74/5800kw/rpm最大转矩/转速：150/4000N*m/rpm轮胎型号：185/60R14T手动5档2.具体设计任务1）查阅汽车悬架的相关材料，确定捷达轿车前悬架的结构尺寸参数。2）确定车辆的纵倾中心，计算悬架摆臂的定位角，对导向机构进行受力分析。3）设计减振弹簧，选定减震器。4）根据设计参数对主要零部件进行设计与强度计算。5）绘制所有零件图、二维装配图、三维装配图。6）完成8千字的设计说明书。5摘要悬架是现代汽车上的矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，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。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。它的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力本文主要讲的是爱丽舍轿车前悬架设计，重点从爱丽舍轿车前悬架的选型、减振器的计算及选型、弹性元件形式的选择计算及选型和横向稳定杆的设计计算。首先，我把形式不同的悬架的优缺点进行了比较，然后定下爱丽舍轿车前悬架的形式—麦弗逊式悬架。然后围绕麦弗逊式悬架的部件进行设计。先是弹簧的设计计算，再是减振器的计算选型，最后是横向稳定杆的计算。关键词：悬架，麦弗逊式，设计，轿车1绪论1.1悬架重要性现代汽车除了保证其基本性能，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。1.1悬架图1.2悬架的作用及功能悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，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）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6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。1．3悬架的设计要求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。悬架与汽车的多种使用性能有关，为满足这些性能，对悬架提出的设计要求有：1）保证汽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。2已知参数整车整备质量：1060kg轴距：2471mm空载时前轴分配负荷60%（空载前轴轴载质量：636kg空载后轴轴载质量：424kg）前轮轮距：1429mm后轮轮距：1422mm最大爬坡度：35%制动距离（初速度30km/h）：5.6m最小转向直径：11m最大功率/转速：74/5800kw/rpm最大转矩/转速：150/4000N·m/rpm轮胎型号：185/60R14T手动5档3悬架的结构分析及选型73．1悬架的分类根据导向机构的不同可将汽车悬架分为独立悬架和非独立悬架两大类（如图3.1）。70年代又发展了一种前后悬架或左右悬架相通的交联式悬架。非独立悬架的车轮装在一根整体车轴的两端，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，汽车的平稳性和舒适性较差，但由于构造较简单，承载力大，目前仍有部分轿车的后悬架采用这种型式。a)非独立悬架b)独立悬架图3.1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，汽车的平稳性和舒适性好。但这种悬架构造较复杂，承载力小。现代轿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非独立悬架优缺点分析非独立悬架的结构特点是，左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架（或车身）连接。优点是：结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。缺点是：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，所以汽车平顺性较差；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，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。8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独立悬架优缺点分析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）簧下质量小；2）悬架占用的空间小；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