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關于ESU7160乘用車前懸架設計的開題報告 汽車工程學院 061107212 楊星 一 研究背景 最近這幾年，中國汽車產(chǎn)銷不斷上升，自2002年之后，中國汽車行業(yè)開始進入爆發(fā)式增長階段，特別是隨著私人消費的興起，轎車需求量開始迅速攀升，并成為推動中國汽車發(fā)展的一股重要力量。與此同時，中國在全球汽車產(chǎn)業(yè)中的地位也逐漸上升。2007年，中國汽車需求總量為879萬輛，在全球市場占比從2001年4.3%上升到2007年的12.2%。2009年首次超越美國成為全球第一大汽車產(chǎn)銷國后， 2010年中國再次穩(wěn)坐全球銷量第一的位置。全年銷量超過1800萬輛。 目前中國汽車市場自主品牌發(fā)展態(tài)勢良好。自主品牌乘用車的銷售量也是十分可觀的。之所以自主品牌的銷量不斷上升，跟中國汽車品牌在乘用車領域技術不斷學習進步不無關系。 中國汽車工業(yè)這些年逐步建立起有競爭性、不同技術層次的零部件配套體系。并積極開展節(jié)能、環(huán)保型的汽車研發(fā)，推動技術進步，加快汽車產(chǎn)品的結構升級。堅持對外開放和自主發(fā)展相結合的原則，努力提高自主研發(fā)能力，培育自主品牌產(chǎn)品。 為了實現(xiàn)由“汽車大國”向“汽車強國”轉變，一方面，國家通過宏觀調控、政策扶持等措施，鼓勵和支持汽車產(chǎn)業(yè)的轉型升級；另一方面，企業(yè)在國家政策的引導下，在組織結構、產(chǎn)品結構、技術結構、市場結構等方面積極實施轉型升級戰(zhàn)略，全面、有效提升汽車產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。 汽車強國就必須要具有完全自主知識產(chǎn)權的汽車。一輛具有自主知識產(chǎn)權的汽車，并不是那么容易就能制造出來的。雖然目前中國已經(jīng)有許多自主品牌的汽車，不但在國內銷量不錯，而且有個別車型能夠出口。然而，其實很多自主品牌的汽車，內部零部件或多或少也都不是中國自己的技術，沒有自主知識產(chǎn)權，雖然從整車角度看，是中國的自主品牌，其實不然。零部件是組成一輛整車的基本，而在零部件制造生產(chǎn)上具有自主知識產(chǎn)權，才能使中國的自主品牌汽車真正暢銷市場，經(jīng)久不衰。 因此要發(fā)展汽車工業(yè)，創(chuàng)造自主品牌汽車，就要從基礎做起，從零部件的設計開發(fā)做起。零部件做到了自主研發(fā)，用自主研發(fā)的零部件組成的整車就是自主研發(fā)的汽車了，汽車研發(fā)要從零部件研發(fā)開始。 一輛汽車有多個系統(tǒng)組成，傳動系統(tǒng)，制動系統(tǒng)，轉向系統(tǒng)，行駛系統(tǒng)等等，而決定汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的是汽車懸架系統(tǒng)。懸架是現(xiàn)代汽車上重要總成之一。汽車懸架把車架（或車身）與車軸（或車輪）彈性的連接起來。懸架的最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩，緩和汽車駛過不平路面時路面?zhèn)鬟f給車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的行駛平順性。保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。 懸架由彈性元件、導向裝置、減震器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成。導向裝置由導向桿系組成，用來決定車輪相對于車架（或車身）的運動特性，并傳遞除了彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。緩沖塊用來減輕車軸對車架（或車身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉彎行駛時車身的側傾角和橫向角振動。減振器是具有減振作用，使振動迅速衰減，減輕振動使乘員感到不舒適和疲勞。彈性元件則是為了緩和沖擊，使車架與車橋之間具有彈性聯(lián)系。 因此，汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術規(guī)格表，作為衡量轎車質量的指標之一。完善的汽車懸架系統(tǒng)可以很好的緩解路面給予車輛的沖擊，減輕汽車振動給乘客帶來頭暈，暈車等不良反應，使乘客感受到很好的乘坐舒適性。同時將汽車的懸架系統(tǒng)調校好，好的懸架系統(tǒng)在彎道性能上就能很好的表現(xiàn)出來，還有出去郊游時，能在惡劣的路況下通行，可以給駕駛員帶來更好的操作穩(wěn)定性以及一定的駕駛樂趣。優(yōu)良的懸架避震性能，也可以減輕振動給零件帶來的沖擊導致?lián)p壞，減少故障，降低維修成本和行駛安全。懸架系統(tǒng)使汽車能精準的過彎轉向，也能避免一定的交通事故發(fā)生可能性。因此可以發(fā)現(xiàn)，懸架對于整輛車具有重大的意義，不可或缺。而當前的汽車懸架雖然已經(jīng)十分先進，但是畢竟沒有完美的事物，不論什么形式的獨立懸架或非獨立懸架都有其缺點和不足。因此還需要不斷的研究發(fā)展。 二 市場調查 為了能了解目前市場上大部分乘用車前懸架所采用型式的情況，為接下來的設計作參考，因此，對市面上30萬以內的車型前懸架型式進行了市場調查，結果如表一所示。 表 一 30萬以內的車型前懸架型式 價位 車型 前懸架結構 北京現(xiàn)代-瑞納 2010款 1.4 GL MT 標準型 麥弗遜 比亞迪F3 2010款 1.5 新白金版 標準型 麥弗遜 長城汽車-騰翼C30 2010款 1.5 手動 舒適型 麥弗遜 長安福特-嘉年華 2010款 兩廂 1.3L 手動 風尚版 麥弗遜 東風風行-景逸 2010款 1.5XL 標準型 麥弗遜 一汽大眾-捷達 2010款 1.6 手動 麥弗遜 10萬以下 吉利帝豪-帝豪EC7 2010款 1.8 手動 標準型 麥弗遜 東南汽車-V3菱悅 2010款 1.5 MT 舒適版 麥弗遜 上海大眾-桑塔納 2007款 1.8MT 麥弗遜 奇瑞汽車-奇瑞A3 2011款 兩廂 1.6 DVVT MT進取型 麥弗遜 東風標致-標致207 2010款 1.4 手動 馭樂版 麥弗遜 英倫汽車-英倫SC7 2010款 1.5 舒適型 麥弗遜 大迪汽車-大迪霸道 2006款 兩驅豪華（汽油版） 雙橫臂 北汽制造-陸鈴 2005款 速駿 BJ6520標準型 雙橫臂 黃海汽車-旗勝CUV 2009款 2.0L 兩驅 標準汽油版 雙橫臂 一汽大眾-寶來 2011款 1.6L 手動時尚型 麥弗遜 上海通用雪佛蘭-科魯茲 2009款 1.6 SL MT 麥弗遜 上海大眾-朗逸 2011款 1.4TSI DSG 品雅版 麥弗遜 廣汽本田-鋒范 2008款 1.5 自動精英型 麥弗遜 一汽豐田-卡羅拉 2011款 1.6L GL MT 麥弗遜 長安馬自達-馬自達3 2010款 1.6 MT 時尚型 經(jīng)典款 麥弗遜 東風日產(chǎn)-軒逸 2009款 1.6 XE 舒適 自動版 麥弗遜 東南三菱-翼神 2010款 1.8L 時尚版 MT 睿智型 麥弗遜 10萬到20萬 北京現(xiàn)代-現(xiàn)代ix35 2010款 2.0 MT 兩驅 新銳版 麥弗遜 東風悅達起亞-智跑 2010款 2.0 GL AT 2WD 麥弗遜 廣汽豐田-凱美瑞 2010款 200E 精英版 麥弗遜 上海通用別克-君威 2009款 2.0 舒適版 麥弗遜 長安福特-蒙迪歐-致勝 2010款 2.0 舒適型 麥弗遜 陸風汽車-陸風X8 2009款 兩驅汽油豪華型 雙橫臂 長城汽車-哈弗H5 2011款 智尊版 2.0兩驅天窗版 雙橫臂 一汽豐田-銳志 2010款 2.5S 風度菁華版 麥弗遜 一汽大眾-邁騰 2011款 1.8TSI 自動 豪華型 麥弗遜 東風本田-本田CR-V 2010款 2.0 自動 四驅經(jīng)典版 麥弗遜 進口三菱-歐藍德EX 2010款 勁界 2.0 休閑版 麥弗遜 上海大眾斯柯達-昊銳 2009款 1.8TSI AT 貴雅版 麥弗遜 長安沃爾沃-沃爾沃S40 2009款 2.0 手動檔 麥弗遜 20萬到30萬 進口斯巴魯-森林人 2010款 2.0X 手動 舒適版 麥弗遜 進口現(xiàn)代-勞恩斯酷派 2009款 2.0T AT 靚雅版 麥弗遜 進口雪佛蘭-科帕奇 2010款 2.4 MT 5座 舒適版 麥弗遜 比亞迪-比亞迪M6 2010款 2.4 自動 旗艦型 麥弗遜 華晨金杯-閣瑞斯 2010款 2.7御領 旗艦型AT（短軸） 雙橫臂 廣汽本田-奧德賽 2009款 2.4 舒適版 雙橫臂 一汽馬自達-睿翼 2010款 轎跑 2.0 豪華版 雙橫臂 廣汽本田-雅閣 2010款 2.0 EX 雙橫臂 長豐獵豹-黑金剛 2004款 CFA6470CP行政版 2.4MT 四驅 雙橫臂 根據(jù)表一進行的數(shù)據(jù)整理后出來的柱狀圖，如圖一所示。 圖 一 前懸架類型柱狀圖 通過市場調查后，根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出：在30萬以下的家用乘用車中，其前懸架基本有兩種形式，分別是麥弗遜式獨立懸架和雙橫臂式獨立懸架，但也不排除其他形式的懸架。根據(jù)上圖，大部分車型基本都采用了麥弗遜式獨立懸架，而雙橫臂式獨立懸架大部分出現(xiàn)在SUV這種車型上。 三 懸架研究 廣州本田雅閣是一輛市場上很暢銷的車型，其前懸架為雙橫臂式獨立懸架，因此，對其前懸架進行分析研究比較有意義。廣州本田雅閣前懸架的外觀圖如圖2所示。 圖 2 廣本雅閣前懸架示意圖 廣州本田雅閣的前懸架是不等長雙橫臂式懸架，這類懸架只要適當選擇、優(yōu)化上下橫臂的長度，并通過合理的布置、就可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的限定范圍內，保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。 雅閣的雙橫臂式獨立懸架結構圖如圖3所示，上橫臂3的外端通過球頭銷鉸鏈，內端與車身相連。下橫臂2的外端與球頭銷鉸鏈，內端與車身相連。兩個球頭銷與轉向節(jié)1相連。當車輪上下跳動時，車輪傳遞給萬向節(jié)和轉向節(jié)1，使上下兩個橫臂上下擺動，而下橫臂又與減振器和螺旋彈簧連接，下橫臂擺動時，壓縮減振器和彈簧，使螺旋彈簧和減振器起到緩解沖擊的作用。工作原理圖可參考圖4。 1-轉向節(jié) 2-下橫臂 3-上橫臂4-螺旋彈簧 5-減振器 圖 3 廣本雅閣前懸架結構圖 圖 4 廣本雅閣前懸架工作原理圖 雅閣的雙橫臂式獨立懸架優(yōu)點是橫向剛度大、抗側傾性能優(yōu)異、抓地性能好、路感清晰，操作穩(wěn)定性好。輪距變化小，輪胎磨損慢。而它的缺點是因其制造成本高、懸架定位參數(shù)設定復雜，而且占用空間大。通常應用于運動型轎車、超級跑車以及高檔SUV前后懸架。 一汽寶來作為一汽旗下一款市場口碑不錯的車型，其前懸架型式是麥弗遜式獨立懸架，對其研究分析比較有意義。一汽寶來前懸架的外觀圖如圖5所示。 圖 5 一汽寶來前懸架示意圖 一汽寶來的前懸架采用的是麥弗遜式獨立懸架。結構圖如圖6所示，為一汽寶來的麥弗遜式獨立懸架的結構圖，減振器為滑移支柱總成，橫置導向臂的內端通過鉸鏈與車身相連，其外端通過球鉸鏈與轉向節(jié)相連。減振器上端通過帶軸承的隔振塊總成與車身相連。減振器上鉸鏈的中心與橫置導向臂外端的球鉸鏈中心的連線為主銷軸線。當車輪上下跳動時，車輪的運動通過球鉸鏈和轉向節(jié)傳遞給橫置導向臂，橫置導向臂上下擺動，由于減振器與橫置導向臂都與轉向節(jié)相連，因此減振器的下支點隨橫置導向臂擺動，壓縮減振器和減振器上的螺旋彈簧，使阻尼元件與彈性元件起到緩解沖擊的作用。當懸架變形時，使得主銷的定位角和輪距都有變化。工作原理可參考圖7。適當?shù)卣{整桿系的布置，可以使車輪的定位參數(shù)變化極小。而且因為有了橫置導向臂，使車輪所受的側向力大部分由前懸架控制臂承擔，其余部分由減振器活塞和活塞桿承受，減小了滑動摩擦和磨損。 1- 輪轂 2-轉向節(jié)支架 3-上固定支點 4-懸架彈簧 5-減振器 6-半軸 7-橫向穩(wěn)定桿 8-橫置導向臂 9-轉向節(jié)球形鉸鏈 10-輪轂軸承 圖 6 一汽寶來的前懸架結構圖 圖 7 一汽寶來前懸架工作原理圖 寶來的麥弗遜式獨立懸架優(yōu)點是橫向剛度大，輪距變化小，輪胎磨損慢。麥弗遜式獨立懸架與其他獨立懸架相比，結構緊湊，取消了上橫臂，增大了兩前輪內側的空間，便于發(fā)動機和其他一些部件的布置，車輪跳動時前輪定位參數(shù)變化小，有良好的操縱穩(wěn)定性。而它的缺點是由于麥弗遜式獨立懸架質量較輕，響應速度又很快，車輪的主銷可以擺動，外傾角度可以調整，這樣在車輛轉彎時，輪胎的接地面積可以達到最大化。但簡單的結構也使得懸架剛性較弱，穩(wěn)定受到影響，轉彎時側傾會略微明顯。而且滑動立柱摩擦和磨損較大。