畢 業(yè) 設 計（論 文）設計(論文) 題目： 轎車麥佛遜式前獨立懸架設計及 有限元分析 學生姓名：二級學院：班 級：提交日期：I目 錄摘 要 IIIAbstract IV1 緒論 .11.1 懸架的功能 .11.2 懸架的組成 .11.3 懸架設計的基本要求 .32 懸架結(jié)構(gòu)分析 .42.1 懸架的分類 .42.2 懸架結(jié)構(gòu)形式的分析 .42.3 獨立懸架的分類與比較 .52.4 懸架結(jié)構(gòu)的選擇 .83 麥弗遜式獨立懸架 93.1 麥弗遜式獨立懸架的組成 .93.2 麥弗遜式獨立懸架的優(yōu)缺點 .93.3 麥弗遜式獨立懸架的應用 104 懸架主要參數(shù)的確定 114.1 懸架靜撓度 114.2 懸架動撓度 124.3 懸架的工作行程 124.4 懸架的彈性特性 125 懸架主要零件的設計 145.1 螺旋彈簧的設計計算 145.2 減振裝置的設計計算 175.3 導向機構(gòu)的設計計算 215.4 橫向穩(wěn)定桿的設計計算 266 麥弗遜式獨立懸架設計圖紙的繪制 286.1 麥弗遜式獨立懸架零件圖的繪制 28II6.2 麥弗遜式獨立懸架裝配圖的繪制 297 麥弗遜式獨立懸架零件的三維建模 308 麥弗遜式獨立懸架三維零件的有限元分析 368.1 有限元分析過程 368.2 結(jié)論 459 設計總結(jié) 46參考文獻 47致謝 48III轎車麥弗遜式前獨立懸架設計及有限元分析摘 要本文是針對捷達轎車前獨立懸架的設計。首先，通過對不同獨立懸架的結(jié)構(gòu)進行比較分析，由此確定前懸架結(jié)構(gòu)為麥弗遜式獨立懸架。然后，對懸架的主要零件進行整體的設計計算，重點介紹了彈性元件的設計校核、減振器的選型計算、導向機構(gòu)和橫向穩(wěn)定桿的計算等設計過程。根據(jù)設計結(jié)果，對麥弗遜式獨立懸架的零件圖和裝配圖進行了二維圖紙的繪制。同時，針對彈性元件螺旋彈簧進行了三維建模及有限元分析。關鍵詞：麥弗遜式獨立懸架；螺旋彈簧；有限元分析 IVThe design of McPherson front independent suspension and finite element analysis on a carAbstractThis article is in view of designing the front independent suspension of the Jetta car. First of all, through the analysis of the structure of different independent suspensions, I determined the front suspension is McPherson independent suspension. Then, I designed the main parts of it. In this processs, I focused on the introduction of the design and check of the elastic element, the selection and calculation of the shock absorber, and the calculation of the guiding mechanism and horizontal stabilizer rod. According to the results, I drew the two-dimension drawings of the part and assembly of McPherson independent suspension. At the same time, I carried out the three dimensional modeling and finite element analysis which focused on the helical spring. Keywords: McPherson independent suspension; Helical spring; Finite element analysis11 緒論1.1 懸架的功能懸架是汽車車架（或車身）與車軸（或車輪）之間一切傳力連接裝置的總稱，通常懸架在汽車上的布置如圖 1.1 所示。圖 1.1 懸架在汽車上的布置懸架的功能主要有：1）連接車架和車軸，并在車架和車軸之間傳遞一切作用力及力矩（包括反作用力和反力矩） ，保證汽車在道路上的正常行駛。2）衰減并緩和不平路面對車身的振動及沖擊，保證汽車道路行駛的平順性，從而提高汽車的乘坐舒適性。3）對車輪相對車身的跳動起導向作用，保證汽車獲得良好的操縱穩(wěn)定性。懸架系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車底盤上的重要總成之一，它在汽車上所起的主要功能是緊密相連的。為了迅速衰減緩和路面對車身的振動及沖擊力，必須使懸架的剛度降低，但這樣做又會降低整車的操縱穩(wěn)定性。所以，必須找到二者之間的平衡點，既能保證優(yōu)良的操縱穩(wěn)定性，又使其具備良好的行駛平順性。因此，懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇，將直接影響到汽車的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性。1.2 懸架的組成汽車懸架主要由彈性元件、減振裝置、導向機構(gòu)和橫向穩(wěn)定器等組成（如圖 1.2 所示） 。2圖 1.2 汽 車 懸 架 組 成 示 意 圖 1-彈 性 元 件 ； 2-縱 向 推 力 桿 ； 3-減 振 器 ； 4-橫 向 穩(wěn) 定 器 ； 5-橫 向 推 力 桿 1.2.1 彈 性 元 件 彈 性 元 件 是 懸 架 的 最 主 要 部 件 。 懸 架 最 根 本 的 作 用 是 減 緩 地 面 不 平 對 車 身 造 成 的 沖擊 ， 避 免 對 車 內(nèi) 乘 員 造 成 顛 簸 及 傷 害 ， 同 時 盡 可 能 降 低 貨 物 破 壞 的 可 能 性 。 彈 性 元 件 主 要 有 鋼 板 彈 簧 、 螺 旋 彈 簧 、 扭 桿 彈 簧 、 空 氣 彈 簧 等 常 用 類 型 。 除 了 鋼 板 彈簧 自 身 有 減 振 作 用 外 ， 配 備 其 它 種 類 彈 性 元 件 的 懸 架 必 須 配 備 減 振 元 件 ， 使 已 經(jīng) 發(fā) 生 振 動的 汽 車 盡 快 靜 止 。 鋼 板 彈 簧 是 汽 車 最 早 使 用 的 彈 性 元 件 ， 由 于 存 在 諸 多 設 計 不 足 之 處 ， 現(xiàn)逐 步 被 其 它 種 類 彈 性 元 件 所 取 代 。 本 設 計 選 擇 采 用 螺 旋 彈 簧 作 為 彈 性 元 件 。 1.2.2 減 振 裝 置 減 振 裝 置 主 要 起 減 振 作 用 。 為 迅 速 衰 減 車 身 振 動 ， 保 證 汽 車 的 行 駛 平 順 性 ， 在 大 多 數(shù)汽 車 懸 架 內(nèi) 都 裝 有 減 振 器 。 減 振 器 和 彈 性 元 件 是 并 聯(lián) 安 裝 的 ， 如 圖 1.3所 示 。 圖 1.3 含 減 振 器 的 懸 架 簡 圖 1-車 身 ； 2-減 振 器 ； 3-彈 性 原 件 ； 4-車 軸 汽 車 懸 架 系 統(tǒng) 中 廣 泛 采 用 液 力 減 振 器 。 液 力 減 振 器 的 作 用 原 理 是 當 車 架 與 車 橋 作 往 復相 對 運 動 時 ， 減 振 器 中 的 活 塞 在 缸 筒 內(nèi) 也 作 往 復 運 動 ， 則 減 振 器 殼 體 內(nèi) 的 油 液 便 反 復 地 從一 個 內(nèi) 腔 通 過 一 些 窄 小 的 孔 隙 流 入 另 一 內(nèi) 腔 。 此 時 ， 孔 壁 與 油 液 間 的 摩 擦 及 液 體 分 子 內(nèi) 摩擦 便 形 成 對 振 動 的 阻 尼 力 ， 使 車 身 和 車 架 的 振 動 能 量 轉(zhuǎn) 化 為 熱 能 ， 而 被 油 液 和 減 振 器 殼 體所 吸 收 ， 然 后 散 到 大 氣 中 。 本 設 計 選 擇 雙 筒 式 液 力 減 振 器 。 3懸 架 是 汽 車 上 的 重 要 總 成 之 一 ， 與 汽 車 的 多 種 使 用 性 能 有 關 ， 為 滿 足 這 些 性 能 ， 目 前對 懸 架 提 出 的 設 計 要 求 主 要 有 ： 1） 保 證 汽 車 有 良 好 的 行 駛 平 順 性 。 2） 具 有 合 適 的 衰 減 振 動 的 能 力 。 3） 保 證 汽 車 具 有 良 好 的 操 縱 穩(wěn) 定 性 。 4） 汽 車 制 動 或 加 速 時 ， 要 保 證 車 身 穩(wěn) 定 ， 減 少 車 身 縱 傾 ， 轉(zhuǎn) 彎 時 車 身 側(cè) 傾 角 要 合 適 。 5） 有 良 好 的 隔 聲 能 力 。 6） 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 占 用 空 間 尺 寸 要 小 。 7） 可 靠 地 傳 遞 車 身 與 車 輪 之 間 的 各 種 力 和 力 矩 ， 在 滿 足 零 部 件 質(zhì) 量 要 小 的 同 時 ， 還要 保 證 有 足 夠 的 強 度 和 壽 命 。 1.2.3 導向機構(gòu)導向機構(gòu)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，并傳遞除彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。車輪相對于車架和車身跳動時，車輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運動軌跡應符合一定的要求。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時還承擔著使車輪按一定軌跡相對于車架和車身跳動的任務，因而這些傳力構(gòu)件還起導向作用，故稱導向機構(gòu)。1.2.4 橫向穩(wěn)定器在多數(shù)轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架中還會設有輔助彈性元件——橫向穩(wěn)定器。橫向穩(wěn)定器實際是一根近似 U 型的桿件，兩端與車輪剛性連接，用來防止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾。其原理是當一側(cè)車輪的車身位移比另外一側(cè)大時，穩(wěn)定桿開始承受扭矩，因其自身剛性會限制這種傾斜，可有效防止因一側(cè)車輪遇障礙物時產(chǎn)生的跳動。1.3 懸架設計的基本要求第 2 章 懸架結(jié)構(gòu)分析42 懸架結(jié)構(gòu)分析2.1 懸架的分類根據(jù)懸架導向機構(gòu)形式的不同，懸架可分為兩大類：非獨立懸架和獨立懸架（如圖 2.1所示） 。2.1.1 非獨立懸架非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是：兩側(cè)車輪由一根整體軸相連，再經(jīng)過懸架連接在車架或車身下方。這種結(jié)構(gòu)形式的懸架多用于大型客車、貨車等，使用范圍很廣。圖 2.1 懸架結(jié)構(gòu)分類簡圖a) 非獨立懸架 b) 獨立懸架2.1.2 獨立懸架獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是：兩側(cè)車輪各自通過懸架連接在車架或車身下方，每個車輪都能獨立上、下運動。獨立懸架多用于轎車前、后懸架、輕型車及客車前懸架。2.2 懸架結(jié)構(gòu)形式的分析2.2.1 非獨立懸架優(yōu)缺點分析非獨立懸架的優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)簡單，容易制造且成本較低，具有可靠的工作性能，保養(yǎng)維修方便。2）左、右車輪跳動時相互牽連，輪胎的定位變化量小，輪胎磨損小。 非獨立懸架的缺點：1）非簧載質(zhì)量大，降低了平順性。同時，車輪接地性變差，影響高速時的操縱穩(wěn)定性。第 2 章 懸架結(jié)構(gòu)分析52）彈簧難以設計得較“軟” 。3）用于前輪時，受車軸跳動和車輪陀螺效應影響，車頭易出現(xiàn)“跳擺”現(xiàn)象。2.2.2 獨立懸架優(yōu)缺點分析獨立懸架的優(yōu)點：1）非簧載質(zhì)量小，有利于行駛平順性。同時，車輪接地性較好，有利于操縱穩(wěn)定性。2）可用較軟的彈簧，改善汽車平順性。3）當用于轉(zhuǎn)向輪時，由于左、右輪不連在一根軸上，可減小轉(zhuǎn)向桿系的運動干涉，使“跳擺”現(xiàn)象不易發(fā)生。4）由于有效彈簧距等于輪距，有利于提高橫向角鋼度，減少側(cè)傾。5）在不平路面上行駛時，容易獲得較大的動行程，減少懸架“擊穿”的機率。獨立懸架的缺點：1）結(jié)構(gòu)更為復雜，制造的成本高。2）左、右車輪跳動時，因為車輪外傾角和輪距變化較大，輪胎磨損較大。2.2.3 懸架結(jié)構(gòu)方案的選擇現(xiàn)代汽車針對懸架結(jié)構(gòu)形式的不同，主要采用的設計方案有如下幾種：1) 前、后輪均采用獨立懸架；2) 前輪采用獨立懸架，后輪采用非獨立懸架；3) 前、后輪均采用非獨立懸架。由于本設計主要針對轎車前懸架展開設計，故選擇采用獨立懸架作為設計對象。2.3 獨立懸架的分類與比較獨立懸架根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，又可以分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式等幾種類型。不同的獨立懸架具有不同的結(jié)構(gòu)特點，并且在基本特性上也存在各自的優(yōu)劣。通常對于獨立懸架的評價，主要從側(cè)傾中心高度、車輪定位參數(shù)的變化、懸架側(cè)傾角剛度、橫向剛度、懸架占用的空間尺寸大小等評價指標出發(fā)，進行分析比較。第 2 章 懸架結(jié)構(gòu)分析6第 2 章 懸架結(jié)構(gòu)分析72.3.1 雙 橫 臂 式 懸 架 結(jié) 構(gòu) 形 式 分 析 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2.2所 示 ： 圖 2.2 雙 橫 臂 式 獨 立 懸 架 結(jié) 構(gòu) 簡 圖 特 性 ： 側(cè) 傾 中 心 高 度 較 低 ； 車 輪 外 傾 角 與 主 銷 內(nèi) 傾 角 均 有 變 化 ； 輪 距 變 化 小 ， 故 輪 胎磨 損 速 度 慢 ； 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 較 小 ， 需 要 用 橫 向 穩(wěn) 定 器 ； 橫 向 剛 度 大 ； 空 間 尺 寸 大 ； 結(jié) 構(gòu)稍 復 雜 ， 前 懸 架 用 得 較 多 。 2.3.2 單 橫 臂 式 懸 架 結(jié) 構(gòu) 形 式 分 析 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2.3所 示 ： 圖 2.3 單 橫 臂 式 獨 立 懸 架 結(jié) 構(gòu) 簡 圖 特 性 ： 側(cè) 傾 中 心 高 度 較 高 ； 車 輪 外 傾 角 與 主 銷 內(nèi) 傾 角 變 化 大 ； 輪 距 變 化 大 ， 故 輪 胎 磨損 速 度 快 ； 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 較 大 可 不 裝 橫 向 穩(wěn) 定 器 ； 橫 向 剛 度 大 ； 空 間 尺 寸 較 小 ； 結(jié) 構(gòu) 簡單 、 成 本 低 ， 前 懸 架 用 得 較 少 。 2.3.3 單 縱 臂 式 懸 架 結(jié) 構(gòu) 形 式 分 析 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2.4所 示 ： 圖 2.4 單 縱 臂 式 獨 立 懸 架 結(jié) 構(gòu) 簡 圖 特 性 ： 側(cè) 傾 中 心 高 度 較 低 ； 車 輪 外 傾 角 與 主 銷 內(nèi) 傾 角 變 化 大 ； 輪 距 變 化 不 大 ； 懸 架 側(cè)傾 角 剛 度 較 小 需 要 橫 向 穩(wěn) 定 器 ； 橫 向 剛 度 小 ； 幾 乎 不 占 用 高 度 空 間 ； 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 成 本 低 。 第 2 章 懸架結(jié)構(gòu)分析82.3.4 單 斜 臂 式 懸 架 結(jié) 構(gòu) 形 式 分 析 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2.5所 示 ： 圖 2.5 單 斜 臂 式 獨 立 懸 架 結(jié) 構(gòu) 簡 圖 特 性 ： 側(cè) 傾 中 心 高 度 在 單 橫 臂 式 和 單 縱 臂 式 之 間 ； 車 輪 外 傾 角 與 主 銷 內(nèi) 傾 角 變 化 大 ；輪 距 變 化 不 大 ； 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 在 單 橫 臂 式 和 單 縱 臂 式 之 間 ； 橫 向 剛 度 較 小 ； 幾 乎 不 占 用高 度 空 間 ； 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 成 本 低 。 2.3.5 麥 弗 遜 式 懸 架 結(jié) 構(gòu) 形 式 分 析 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2.6所 示 ： 圖 2.6 麥 佛 遜 式 獨 立 懸 架 結(jié) 構(gòu) 簡 圖 特 性 ： 側(cè) 傾 中 心 高 度 較 高 ； 車 輪 外 傾 角 與 主 銷 內(nèi) 傾 角 變 化 小 ； 輪 距 變 化 很 小 ， 故 輪 胎磨 損 速 度 慢 ； 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 較 大 可 不 裝 橫 向 穩(wěn) 定 器 ； 橫 向 剛 度 大 ； 占 用 空 間 尺 寸 小 ； 結(jié)構(gòu) 簡 單 、 緊 湊 乘 用 車 上 用 得 較 多 。 2.3.6 扭 轉(zhuǎn) 梁 隨 動 臂 式 懸 架 結(jié) 構(gòu) 形 式 分 析 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2.7所 示 ： 圖 2.7 扭 轉(zhuǎn) 梁 隨 動 臂 式 獨 立 懸 架 結(jié) 構(gòu) 簡 圖 特 性 ： 側(cè) 傾 中 心 高 度 較 低 ； 左 右 車 輪 同 時 跳 動 時 不 變 ； 輪 距 不 變 ， 故 輪 胎 磨 損 速 度 慢 ；懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 較 大 可 不 裝 橫 向 穩(wěn) 定 器 ； 橫 向 剛 度 大 ； 占 用 空 間 尺 寸 小 ； 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 用 于發(fā) 動 機 前 置 前 輪 驅(qū) 動 乘 用 車 的 后 懸 架 。 第 2 章 懸架結(jié)構(gòu)分析92.4 懸架結(jié)構(gòu)的選擇麥弗遜式獨立懸架與其他傳統(tǒng)的獨立懸架相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，使用性能高，成本低廉，質(zhì)量輕等優(yōu)點。目前，由于發(fā)動機前置前驅(qū)轎車的空間布置要求較高，需要懸架系統(tǒng)滿足占用空間小的特點，故此類轎車幾乎全部采用了麥弗遜式獨立懸架作為汽車前懸架。本設計針對的車型是發(fā)動機前置前驅(qū)的轎車，因此，選擇麥弗遜式獨立懸架作為設計對象。第 3 章 麥佛遜式獨立懸架103 麥弗遜式獨立懸架在眾多獨立懸架系統(tǒng)中，麥弗遜式獨立懸架的應用最為廣泛，它主要以結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低、舒適度高等優(yōu)點獲得汽車行業(yè)的認可。作為一款常見的獨立懸架形式，麥弗遜式獨立懸架大多被應用在汽車前輪。3.1 麥弗遜式獨立懸架的組成麥弗遜式獨立懸架主要由減振器、螺旋彈簧、橫擺臂組成，絕大部分車型還會加上橫向穩(wěn)定桿（如圖 3.1 所示） 。圖 3.1 麥弗遜式獨立懸架結(jié)構(gòu)圖1-螺旋彈簧；2-減振器；3-橫擺臂；4-橫向穩(wěn)定桿麥弗遜式獨立懸架的物理結(jié)構(gòu)為支柱式減振器兼作主銷，承受來自于車身抖動和地面沖擊的上下預應力，轉(zhuǎn)向節(jié)則沿著主銷轉(zhuǎn)動；此外，其主銷可擺動，特點是主銷位置和前輪定位角隨車輪的上下跳動而變化，且前輪定位變化小，擁有良好的行駛穩(wěn)定性。在麥弗遜式獨立懸架中，支柱式減振器除具備減振效果外，還要擔負起支撐車身的作用，所以它的結(jié)構(gòu)必須緊湊且剛度足夠，并且套上螺旋彈簧后還要能減振，而螺旋彈簧彈簧與減振器一起，構(gòu)成了一個可以上下運動的滑動立柱。橫擺臂的作用是為車輪提供橫向支撐力，并能承受來自前后方向的預應力。車輛在運動過程中，車輪所承受的所有方向的沖擊力量就要靠支柱減振器和橫擺臂這兩個部件承擔。3.2 麥弗遜式獨立懸架的優(yōu)缺點麥弗遜式獨立懸架有如下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，占用空間小，成本低廉，質(zhì)量輕，擁有良好的行駛平順性和操控穩(wěn)定性。 其缺點主要有：汽車轉(zhuǎn)向時，會出現(xiàn)較為明顯的側(cè)傾；汽車制動時，會出現(xiàn)較為明顯的點頭現(xiàn)象；耐用性不高，減振器易漏油需定期更換。第 3 章 麥佛遜式獨立懸架113.3 麥弗遜式獨立懸架的應用自發(fā)明之日起，麥弗遜式獨立懸架系統(tǒng)就憑借其結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、質(zhì)量輕便、舒適度高等突出優(yōu)點，在汽車市場迅速占領了一席之地。許多名系車，比如保時捷 、91寶馬 等，都選擇采用麥弗遜式獨立懸架系統(tǒng)作為汽車的前懸架。甚至某些曾使用其他M3獨立懸架的車型，比如馬自達 、第九代雅閣等，在更新?lián)Q代時都改用麥弗遜式ATENZ獨立懸架，這都突出了麥弗遜式獨立懸架的優(yōu)越性和出眾性。在國內(nèi)市場，麥弗遜式獨立懸架作為眾多車型的首選懸架，多應于中小型轎車，如夏利、富康、桑塔納、國產(chǎn)奧迪等轎車。其中以麥弗遜式獨立懸架作為汽車前懸架的新車型主要有現(xiàn)代 IX35、比亞迪 F0、高爾夫 6、別克新君威、新君越等車型。 麥弗遜式懸架因其性能優(yōu)越的緣故，被業(yè)內(nèi)譽為經(jīng)典設計。無論是小型車、中型車，還是跑車、SUV，都可以看到它的身影，這足以表明麥弗遜式獨立懸架應用范圍之廣。 第 4 章 懸架主要參數(shù)的確定12112mcn??4 懸架主要參數(shù)的確定本設計是針對捷達轎車前獨立懸架的設計。捷達轎車整車性能參數(shù)如表 4.1 所示。表 4.1 捷達轎車整車性能參數(shù)驅(qū)動形式 4 2 前輪?軸距（mm） 2471前輪距（mm） 1429后輪距（mm） 1422整備質(zhì)量（kg） 1060空載前軸軸載質(zhì)量（kg） 636空載后軸軸載質(zhì)量（kg） 424滿載質(zhì)量（kg） 1435滿載前軸軸載質(zhì)量（kg） 775滿載后軸軸載質(zhì)量（kg） 660最高車速 180km/h最大爬坡度 35%制動距離（初速 30km/h） 5.6m最小轉(zhuǎn)向直徑 11m最大功率/轉(zhuǎn)速 74/5800kW/rpm最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速 150/4000N·m/rpm輪胎型號 185/60R14T變速器 手動 5 檔4.1 懸架靜撓度懸架靜撓度 指的是汽車在滿載靜止狀態(tài)下，懸架所受的載荷 與懸架自身剛度cf wF之比，即 。cFw/?影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一是懸架的固有頻率 （亦稱偏頻） ，偏頻主要由1n懸架剛度 與其簧上質(zhì)量 組成，可用下式表示：1)4(?第 4 章 懸架主要參數(shù)的確定1325nfc?1cgmf? 式中， 為前懸架剛度 ； 為前懸架簧上質(zhì)量 ； 為前懸架偏頻1c)/(cmN1 )(kg1n)(Hz。 當懸架的彈性特性為線性特性時，懸架的靜撓度可用下式表示： )24(? 3由兩式可得：對發(fā)動機排量在 1.6L 以下的乘用車，前懸架滿載偏頻要求在 ，本課題Hz45.1~0.針對的是發(fā)動機排量為 1.4L 的乘用轎車，故取前懸架偏頻 。zn21?由式 可算得前懸架的靜撓度為)34(?4.2 懸架動撓度懸架動撓度 指的是汽車從滿載靜止狀態(tài)開始，懸架結(jié)構(gòu)被壓縮至允許的最大變形df時，車輪中心相對于車架在垂直方向上的位移。對于乘用轎車， 取 ；對于客車， 取 ；對于貨車， 取 。dfcm9~7dfcm8~5dfcm9~6此課題針對的是乘用轎車，故取懸架動撓度 fd?4.3 懸架的工作行程懸架靜撓度 與動撓度 之和稱為懸架的工作行程。對于常見的乘用轎車來說，懸cfdf架的工作行程應當不小于 。m16由計算可知 ，故本設計的懸架工作行程在合理的范圍cfdc 164.258.7???內(nèi)，滿足設計要求4.4 懸架的彈性特性懸架的彈性特性是指懸架的變形 與懸架受到的垂直外力 之間的關系曲線。其切f F線的斜率表示懸架的剛度 。c懸架的彈性特性主要分為以下兩種：線性彈性特性和非線性彈性特性。當懸架變形 與受到的垂直外力 之間成固定比例變化時，懸架的彈性特性曲線為fF一條直線，稱為線性彈性特性，此時，懸架剛度 為常數(shù)。ccmfc4.72.51第 4 章 懸架主要參數(shù)的確定14當 懸 架 變 形 f與 所 受 垂 直 外 力 F之 間 不 成 固 定 比 例 變 化 時 ， 彈 性 特 性 如 圖 4.1所 示 ，稱 為 非 線 性 彈 性 特 性 ， 此 時 ， 懸 架 剛 度 是 變 化 的 。 其 特 點 是 在 滿 載 位 置 （ 圖 中 點 8） 附 近 ，剛 度 小 且 曲 線 變 化 平 緩 ， 因 而 平 順 性 良 好 ； 距 滿 載 較 遠 的 兩 端 ， 曲 線 變 陡 ， 剛 度 增 大 。 這樣 ， 可 在 有 限 的 動 撓 度 df范 圍 內(nèi) ， 得 到 比 線 性 懸 架 更 多 的 動 容 量 。 懸 架 的 動 容 量 系 指 懸架 從 靜 載 荷 的 位 置 起 ， 變 形 到 結(jié) 構(gòu) 允 許 的 最 大 變 形 為 止 消 耗 的 功 。 懸 架 的 動 容 量 越 大 ， 對緩 沖 塊 擊 穿 的 可 能 性 越 小 。 圖 4.1 懸 架 彈 性 特 性 曲 線 1-緩 沖 快 復 原 點 ； 2-復 原 行 程 中 緩 沖 塊 脫 離 支 架 的 點 ； 3-主 彈 簧 的 彈 性 特 性 曲 線 ； 4-復 原 行 程 5-壓 縮 行 程 ； 6-在 緩 沖 快 壓 縮 期 懸 架 的 彈 性 特 性 曲 線 ； 7-緩 沖 塊 壓 縮 時 開 始 接 觸 彈 性 支 架 的 點 ； 8-額 定 載 荷 之 點 對 于 貨 車 和 客 車 ， 空 載 與 滿 載 時 簧 上 質(zhì) 量 變 化 大 ， 為 了 減 少 振 動 頻 率 和 車 身 高 度 的 變化 ， 應 當 選 用 剛 度 可 變 的 非 線 性 彈 簧 ； 對 于 乘 用 車 ， 簧 上 質(zhì) 量 在 使 用 中 雖 然 變 化 不 大 ， 但為 了 減 少 車 軸 對 車 架 的 撞 擊 ， 減 少 轉(zhuǎn) 彎 行 駛 時 的 側(cè) 傾 與 制 動 時 的 前 俯 角 和 加 速 時 的 后 仰角 ， 也 應 當 采 用 剛 度 可 變 的 非 線 性 懸 架 。 非 獨 立 懸 架 的 鋼 板 彈 簧 的 彈 性 特 性 可 視 為 線 性 的 ， 而 麥 弗 遜 式 獨 立 懸 架 的 螺 旋 彈 簧 的彈 性 特 性 為 剛 度 可 變 的 非 線 性 彈 性 特 性 。 第 5 章 懸架主要零件的設計155 懸架主要零件的設計5.1 螺旋彈簧的設計計算5.1.1 彈簧材料的選擇螺旋彈簧作為彈性元件中較為常見的一種，具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕巧、制造方便及單位體積貯存的彈性變形能（比能容量）大的特點，在轎車和廂式客車上運用普遍。常用的螺旋彈簧材料主要有 、 及 等。為提高彈簧在交60Si2MnA50CrV6Si2rA變載荷下的疲勞壽命，本設計選擇 60Si2MnA 作為彈簧材料。5.1.2 彈簧參數(shù)的計算由于目前大部分汽車的質(zhì)量分配系數(shù) 在數(shù)值上近似等于 ，表明汽車前、后車軸上?1的車身集中質(zhì)量的垂直振動各自獨立，并以偏頻 表示自由振動頻率。若偏頻 越小，表nn示汽車行駛平順性越好。對于采用鋼制彈簧作為懸架彈性元件的轎車，前懸架的偏頻一般在 ，這與人體步行時的自然頻率非常接近。Hzn3.1~?設計時取前懸架的偏頻 ，根據(jù)下面的公式可計算出前懸架的剛度：Hzn2.1??1214mnc? )15(?式中， 為前懸架剛度 ； 為前懸架簧上質(zhì)量 ； 為前懸架偏頻 。1c)/(mN1 )(kg1n)(Hz由已知的前懸架滿載時軸載質(zhì)量為 ，可估算得到前懸架簧下質(zhì)量為 ，則kg75 kg45單側(cè)簧上質(zhì)量 為：1m，代入計算得Hzn2.1? mNc /73.20/2078365.14.3421 ????1) 彈簧絲直徑按滿載計算彈簧絲直徑 ，由下式可以算得：)(md(5-2)112c?kg)57(???nDGdcm348?438GncD??第 5 章 懸架主要零件的設計16dDCm?式中， ——前懸架剛度c)/(cmN——彈簧中徑，取mD10——彈簧有效圈數(shù)，暫取n8——剪切彈性模數(shù)，取G24/?代入計算得 d10?2) 彈簧指數(shù)（旋繞比） 彈簧指數(shù) 與彈簧的加工工藝緊密相聯(lián)。通常來說，當彈簧指數(shù) 越小，造成的彈C簧曲率會越大，使得彈簧的卷制越困難。根據(jù)經(jīng)驗，彈簧指數(shù)和彈簧中徑 、彈簧)(mD絲直徑 的關系如式(5-3)所示：)( (5-3)值一般在 范圍內(nèi)，由已知可算得 ，滿足區(qū)間范圍。16~41?C3) 彈簧端部結(jié)構(gòu)一般來講，當彈簧指數(shù)落在 范圍之間時，彈簧端部最好磨平；在 10～15 之間10~3時，端部可磨平，也可不磨平；大于 時可不磨平。本設計彈簧端部結(jié)構(gòu)選擇兩端圈并5緊，端圈不磨平。4) 彈簧圈數(shù)(5-4) 彈簧有效圈數(shù) 根據(jù)表 5.1 推薦數(shù)位選取，選擇 n 8?n表 5.1 彈簧的有效圈數(shù) 系列2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.754 4.25 4.5 4.75 5 5.5 6 6.57 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.511 11.5 12.5 13.5 14.5 15 16 1820 22 25 28 30支承圈數(shù) 取決于端圈結(jié)構(gòu)形式（見表 5.2） 。兩端均選支承圈數(shù)2n 75.02?n表 5.2 支承圈圈數(shù)兩端圈并緊 兩端圈不并緊端面結(jié)構(gòu)端圈磨平 端圈不磨平 端面磨 3/4 圈 端圈不磨平支承圈數(shù) 2n或14或4314321彈簧總?cè)?shù) 5.9821???N5) 彈簧節(jié)距和螺旋角螺旋彈簧節(jié)距 的范圍一般在 ，本設計取 t mD).0~3( mt310.??對應的螺旋角 范圍在 ，本設計取??95??7?9.7834?cDGdnm第 5 章 懸架主要零件的設計1713.65.041????CkNP7.29cos8.9)457(21?????① 自 由 高 度 0H 指 彈 黃 在 自 由 狀 態(tài) 下 的 高 度 。 對 兩 端 不 磨 平 的 壓 縮 彈 簧 ： 當 5.12?n時 ， mdtn289105.835.20 ?????， 取 mH290? ② 壓 并 高 度 b 指 彈 黃 在 壓 縮 狀 態(tài) 下 各 圈 接 觸 時 的 高 度 。 對 兩 端 并 緊 但 不 磨 平 的 彈 簧 ： mdNHb 10).9()(1??1) 彈 簧 外 徑 和 內(nèi) 徑 外 徑 Dm22??? 內(nèi) 徑 1? 5.1.3 彈 簧 參 數(shù) 的 校 核 1) 彈 簧 剛 度 校 核 彈 簧 剛 度 的 計 算 公 式 為 ： (5-5) 代 入 數(shù) 據(jù) 計 算 可 得 彈 簧 剛 度 SC為 ： mNnGDmS /39.810844??? 1cCs?， 所 以 彈 簧 選 擇 符 合 剛 度 要 求 。 2) 彈 簧 剪 應 力 校 核 當 彈 簧 僅 承 受 軸 向 載 荷 時 ， 彈 簧 剪 應 力 ?為 ： (5-6) 式 中 ， P——彈 簧 軸 向 載 荷 （ N） C——彈 簧 指 數(shù) （ 旋 繞 比 ） ， dDm/ k——彈 簧 曲 度 系 數(shù) ， 已 知 1/dDm， 帶 入 數(shù) 據(jù) 計 算 可 得 彈 簧 剪 應 力 ?為 ： MPadCkm 01.54)10(.33.68223 ?????彈 簧 滿 載 許 用 剪 應 力 Pa][?， 因 為 ][??， 所 以 彈 簧 剪 應 力 滿 足 要 求 。 nGdDCmmS 433488?.238dkDm???6) 彈簧高度第 5 章 懸架主要零件的設計185.1.4 確定彈簧參數(shù)根據(jù)以上計算結(jié)果，確定彈簧尺寸參數(shù)如表 5.3 所示。表 5.3 螺旋彈簧尺寸參數(shù)彈簧絲直徑 )(md 10彈簧中徑 D110彈簧內(nèi)徑 )(1 100彈簧外徑 2m120有效圈數(shù) n 8支承圈數(shù) 2 1.5總?cè)?shù) 1N9.5自由高度 )(0mH290節(jié)距 t 33螺旋角 )(??75.2 減振裝置的設計計算5.2.1 減振器的分類第 5 章 懸架主要零件的設計19懸 架 中 用 的 最 多 的 減 振 器 是 內(nèi) 部 充 有 液 體 的 液 力 式 減 振 器 。 根 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 形 式 的 不 同 ， 液力 式 減 振 器 又 分 為 搖 臂 式 和 筒 式 兩 種 。 雖 然 搖 臂 式 減 振 器 能 在 比 較 大 的 工 作 壓 力)20~1(MPa條 件 下 工 作 ， 但 由 于 其 工 作 特 性 受 活 塞 磨 損 和 工 作 溫 度 變 化 的 影 響 大 而 遭 淘汰 。 筒 式 減 振 器 的 工 作 壓 力 僅 為 MPa5~.2， 其 質(zhì) 量 約 為 擺 臂 式 的 1/2， 并 且 制 造 方 便 ，工 作 性 能 穩(wěn) 定 ， 使 用 壽 命 長 ， 因 而 在 現(xiàn) 代 汽 車 上 得 到 廣 泛 的 應 用 。 筒 式 減 振 器 最 常 用 的 三 種 結(jié) 構(gòu) 型 式 包 括 :雙 筒 式 、 單 筒 充 氣 式 和 雙 筒 充 氣 式 。 雙 筒 式液 力 減 振 器 具 有 工 作 性 能 穩(wěn) 定 、 干 摩 擦 阻 力 小 、 噪 聲 低 、 總 長 度 短 等 優(yōu) 點 ， 在 乘 用 車 上 得到 越 來 越 多 的 應 用 。 本 設 計 選 擇 使 用 雙 筒 式 液 力 減 振 器 。 5.2.2 雙 筒 式 液 力 減 振 器 的 工 作 原 理 雙 筒 式 液 力 減 振 器 的 工 作 原 理 如 圖 5.1所 示 。 圖 5.1 雙 筒 式 液 力 減 振 器 工 作 原 理 圖 1-活 塞 ； 2-工 作 缸 筒 ； 5-貯 油 缸 筒 ； 5-底 閥 座 ； 5-導 向 座 ； 6-回 流 孔 活 塞 桿 ； 7-油 封 ； 8-防 塵 罩 ； 9-活 塞 桿 其 中 A為 工 作 腔 ， C為 補 償 腔 ， 兩 腔 之 間 通 過 不 同 閥 系 相 連 。 當 汽 車 車 輪 上 下 跳 動 時 ，帶 動 活 塞 1在 工 作 腔 A中 上 下 移 動 ， 迫 使 減 振 器 內(nèi) 油 液 流 過 相 應 閥 體 上 的 阻 尼 孔 ， 減 振 器內(nèi) 的 液 體 在 流 經(jīng) 阻 尼 孔 時 的 摩 擦 和 液 體 的 粘 性 摩 擦 形 成 了 振 動 阻 力 ， 將 振 動 動 能 轉(zhuǎn) 變 為 熱能 ， 耗 散 到 空 氣 中 去 ， 達 到 迅 速 衰 減 振 動 的 目 的 。 當 車 輪 向 上 跳 動 即 懸 架 壓 縮 時 ， 活 塞 1向 下 運 動 ， 油 液 通 過 閥 Ⅱ 進 入 工 作 腔 上 腔 。 但是 由 于 活 塞 桿 9占 據(jù) 了 一 部 分 體 積 ， 必 須 有 部 分 油 液 流 經(jīng) 閥 Ⅳ 進 入 補 償 腔 C。 這 些 閥 對 油液 的 節(jié) 流 作 用 形 成 了 對 懸 架 壓 縮 運 動 的 阻 尼 力 ， 將 汽 車 振 動 的 能 量 轉(zhuǎn) 化 為 油 液 熱 能 ， 散 發(fā)到 大 氣 中 去 。 當 車 輪 向 下 跳 動 即 懸 架 伸 張 時 ， 活 塞 1向 上 運 動 ， 工 作 腔 上 腔 壓 力 升 高 ， 油 液 經(jīng) 閥 Ⅰ流 入 下 腔 ， 提 供 大 部 分 伸 張 阻 尼 力 。 同 樣 因 活 塞 桿 9占 據(jù) 了 部 分 體 積 ， 自 上 腔 流 來 的 油 液不 足 以 補 充 下 腔 增 加 的 容 積 ， 必 須 有 部 分 油 液 經(jīng) 閥 Ⅲ 流 入 工 作 腔 下 腔 進 行 補 充 。 此 時 這 些閥 的 節(jié) 流 作 用 形 成 了 對 懸 架 伸 張 運 動 的 阻 尼 力 ， 將 汽 車 動 能 轉(zhuǎn) 化 為 熱 能 ， 散 發(fā) 到 大 氣 中 去 。 根據(jù)作用形式的不同，減振器大體上可以分成兩大類：摩擦式減振器和液力式減振器。摩擦式減振器通過利用兩個緊壓在一起的摩擦盤片之間相對運動時的摩擦力來提供阻尼。但是，由于庫侖摩擦力會隨相對運動速度的提高而減小，并且很容易受到油、水等外界條件的影響，無法充分滿足平順性的要求。因此，雖然摩擦式減振器具有質(zhì)量小、造價低、易調(diào)整等優(yōu)點，但是現(xiàn)代汽車上已淘汰使用此類減振器。減振器工作過程中產(chǎn)生的熱量主要靠貯油缸筒 3 散發(fā)。減振器的工作溫度通常高達120 攝氏度，有時甚至可達 200 攝氏度。第 5 章 懸架主要零件的設計203.025.02????SSY??為方便提供溫度升高后油液膨脹的空間，減振器的油液不能加得太滿，一般在補償腔中油液高度應達到缸筒長度的一半，以防止低溫或減振器傾斜的情況下，在極限伸張位置時空氣經(jīng)油封 7 進入補償腔 C 甚至經(jīng)閥Ⅲ吸入工作腔 A，造成油液乳化，影響減振器的工作性能。5.2.3 減振器參數(shù)的計算1) 相對阻尼系數(shù) ?汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼系數(shù) 的大小?來評定振動衰減的快慢程度。 的表達式為(5-7))2/(scm??式中， 為懸架系統(tǒng)的垂直剛度； 為簧上質(zhì)量。cs式(5-7)表明，相對阻尼系數(shù) 的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度 和?c不同簧上質(zhì)量 的懸架系統(tǒng)匹配時，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。 值大，振動能迅速衰減，sm?同時又能將較大的路面沖擊力傳到車身； 值小則反之。壓縮行程的相對阻尼系數(shù) 和Y?伸張行程的相對阻尼系數(shù) ，兩者之間保持有 的關系。 S ??SY50.~2.?設計時，先選取 與 的平均值 。對無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取Y；對有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架， 值取小些。為避免懸架碰撞車架，取35.0~2.??。SY先取 ，則.計算得 ，.0?Y4.2) 減振器阻尼系數(shù) 的確定?減振器阻尼系數(shù) 。因懸架系統(tǒng)固有頻率 ，所以理論上scmsmc/?。實際上，應根據(jù)減振器的布置特點確定減振器的阻尼系數(shù)。???sm2圖 5.2 減振器安裝位置本設計選擇如圖 5.2 所示的安裝形式，其阻尼系數(shù) 為?(5-8)式中， 為雙橫臂懸架的下臂長； 為減振器在下橫臂上的連接點到下橫臂在車身上的鉸Ra接點之間的距離； 為減振器軸線與鉛垂線之間的夾角。?)cos/(222????Rms?第 5 章 懸架主要零件的設計21根據(jù)公式 ，可得出：smCn?21?smcn???2按滿載時計算的前懸剛度 mNc /8.207365.14.34211 ???按滿載時計算的簧上質(zhì)量 ，代入數(shù)據(jù)得 ，kg)57(21??? Hz5.736??取 ,8.0/?Ra?4?代入數(shù)據(jù)得減振器的阻尼系數(shù) 為：?msN/7.65)93.0()8.5736.222 ???3) 最大卸荷力 的確定0F為減小傳到車身上的沖擊力，當減振器活塞振動速度達到一定值時，減振器打開卸荷閥，此時的活塞速度稱為卸荷速度 。當減振器按圖 5.2 所示安裝時有xv(5-9)RaAvx/cos???式中， 為卸荷速度，一般為 ； 為車身振幅，取 ； 為懸架振xv sm/30.~15.Am40??動固有頻率。代入數(shù)據(jù)計算得卸荷速度 為：xv sx /23.96.085.74???符合 在 之間的范圍要求xvs/30.~15.伸張行程最大卸荷力公式： (5-10)xvcF?0式中, 是沖擊載荷系數(shù)，取 。代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力 為： c5.1?0F4) 減振器工作缸直徑 D 的確定根據(jù)伸張行程的最大卸荷力 計算工作缸直徑 為：0FD(5-11))1]([420????p式中， ——工作缸最大允許壓力，在 之間,取??pMPa~3??Pap3?——連桿直徑與缸筒直徑之比， ，取? .504.?40.?代入數(shù)據(jù)計算得： mD81.2.).1(0314.296 ????常用的減振器工作缸直徑 的選型有如下幾種尺寸： 、 、 、0340N2.9413726.0?第 5 章 懸架主要零件的設計22、 、 等。設計時選取值按標準選用，具體尺寸數(shù)值見表 5.4(45m)065m表 5.4 減振器工作缸尺寸數(shù)值工作缸直徑 D基長 L貯油直徑 cD吊環(huán)直徑 ?吊環(huán)直徑寬度 B活塞行程 S30 110 （120） 44（47） 29 24 230、240、250、260、270、28040 140（150） 54 39 32 120、130、140、150、270、28050 170（180） 70（75） 47 40120、130、140、150、160、170、18065 210 210 62 50120、130、140、150、160、170、180、190根據(jù)推薦數(shù)值，選取工作缸直徑為 的減振器，對照上表選擇其他尺寸：活mD30?塞行程 ，基長 ，則：mS240?L10?（壓縮到底的長度）L524in?（拉伸最長的長度）93iax選取貯油缸直徑 ，壁厚取 ，材料選 20 鋼。C. 25.3 導向機構(gòu)的設計計算5.3.1 導向機構(gòu)的設計要求針對汽車獨立懸架系統(tǒng)導向機構(gòu)的設計，對汽車前輪導向機構(gòu)提出如下幾點設計要求：1）保證當汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，車身的側(cè)傾角度小，并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足的轉(zhuǎn)向效應。2）保證前輪的定位參數(shù)隨著作用在懸架上的載荷值變化時，仍保持合理的變化特性，從而避免車輪產(chǎn)生縱向加速度影響行駛穩(wěn)定性。3）保證輪距的變化量隨著加載在懸架上的載荷值變化時，不超過 ，從而避m0.4?免因輪距變化過大引起的輪胎早期磨損。4）保證車身在制動時獲得抗前傾作用，加速時獲得抗后仰作用。另外，導向機構(gòu)的設計還應滿足足夠的強度條件，以便能可靠傳遞除垂直力以外的第 5 章 懸架主要零件的設計23其他力和力矩。5.3.2 麥弗遜式獨立懸架導向機構(gòu)的參數(shù)布置1) 側(cè)傾中心側(cè)傾中心 的定位方法如下：由懸架與車身的固定連接點 作減振器活塞桿運動方WE向的垂線，同時將下擺臂線延長，兩線交點即為極點 。將極點 與車輪接地點 的兩PN點連線交于車軸線上，該交點 即為側(cè)傾中心，如圖 5.3 所示。圖 5.3 懸架側(cè)傾中心確定示意圖由圖 5.3 可以看出，當懸架下擺臂 的布置位置越接近水平，減振器軸線 的布GDEG置位置越接近垂直時，相應的側(cè)傾中心 就會越接近地面，這會造成當車輪向上跳動時，W車輪外傾角的變化不理想。麥弗遜式獨立懸架的側(cè)傾中心高度 為h(5-12)式中， (5-13) 本設計中的輪胎規(guī)格如表 5.5 所示。表 5.5 輪胎規(guī)格輪胎型號 名義斷面寬度 )(m名義斷面高度 )(m輪胎外徑 )(輪胎內(nèi)徑 )(m最高行駛速度 hk/185/60R14T 185 111 582 360 190按滿載狀態(tài)設計：取 ， ， ，通過計算求得彈簧自由高度 ，減rs152???6??5??H290?振器拉伸至最長長度 ，故取L90maxc70???代入式(5-13)，計算可得svwrdkpbh????tancos2)i(?dk??ik75)6sin(0???? mp57036sin5???第 5 章 懸架主要零件的設計24已知車身寬度 ，斷面寬度 ，可求得mBa1673?mB185?滿足在獨立懸架中前懸架的側(cè)傾中心高度 范圍。m120~2) 側(cè)傾軸線側(cè)傾軸線指的是汽車前懸架與后懸架的側(cè)傾中心連線。對側(cè)傾軸線的布置要求主要是：應設置成與地面大致平行，且盡可能高于地面。前者是為了保證汽車在曲線行駛時，前、后軸上的軸荷變化量接近相等，進而保證轉(zhuǎn)向特性；后者是為了使車身的側(cè)傾限值制在允許范圍內(nèi)。對于獨立懸架的側(cè)傾中心高度，一般設定為：前懸架 ；后懸m120~架 。m150~83) 縱傾中心由懸架與車身的固定連接點 作減振器運動方向的垂線，該垂直線與橫臂軸 延長E D線的交點 即為縱傾中心，如圖 5.4 所示。O圖 5.4 懸架縱傾中心確定示意圖4) 抗制動縱傾性當汽車制動時，抗制動縱傾性的功用是減小車頭下沉量及車尾抬高量。這一性能的實現(xiàn)需保證汽車前、后懸架的縱傾中心位于兩車軸之間。 5) 抗驅(qū)動縱傾性當汽車單橋驅(qū)動時，抗驅(qū)動縱傾性的功用是可減小后驅(qū)車車的下沉量或前驅(qū)車車頭抬高量。對于獨立懸架，這一性能的實現(xiàn)需保證汽車縱傾中心高于驅(qū)動橋車輪中心。 6) 橫擺臂定位角橫擺臂的空間定位角主要有：水平斜置角 ，初始斜置角 ，懸架抗前傾角 。'?'?'?bv 4)85(2)(1???hw 9.tan360cos750??????第 5 章 懸架主要零件的設計25)(13cdbaF???5.3.3 麥 弗 遜 式 獨 立 懸 架 導 向 機 構(gòu) 的 設 計 1) 對 導 向 機 構(gòu) 的 受 力 分 析 麥 弗 遜 式 獨 立 懸 架 在 汽 車 正 常 行 駛 狀 態(tài) 下 ， 其 導 向 機 構(gòu) 的 受 力 情 況 如 圖 5.5所 示 ： 圖 5.5 麥 弗 遜 式 獨 立 懸 架 受 力 簡 圖 根 據(jù) 圖 上 的 布 置 尺 寸 ， 可 求 得 作 用 于 導 向 套 上 的 橫 向 力 3F (5-14) 式 中 ， mF21'1??， 為 前 軸 簧 下 質(zhì) 量 ， '1為 前 輪 所 受 靜 載 荷 。 作 用 于 導 向 套 筒 的 摩 擦 力 f3( 為 摩 擦 因 數(shù) ） ， 會 隨 橫 向 力 3的 增 大 而 增 大 ， 這 對汽 車 的 行 駛 平 順 性 有 負 面 影 響 。 由 式 (5-12)可 知 ， 為 使 3F減 小 ,可 增 大 bc?的 尺 寸 ， 或 者減 小 a的 尺 寸 。 現(xiàn) 分 析 這 兩 種 方 法 的 弊 端 ： 若 增 大 bc?的 尺 寸 ， 會 增 加 懸 架 的 占 用 空 間 ，造 成 懸 架 布 置 的 困 難 ； 若 減 小 a的 尺 寸 ， 即 增 大 減 振 器 的 軸 線 傾 斜 度 ， 同 樣 會 造 成 懸 架 布置 困 難 。 為 了 做 到 既 能 縮 短 尺 寸 ， 又 能 獲 得 較 小 的 主 銷 偏 移 距 ， 從 而 提 高 制 動 穩(wěn) 定 性 ，通 常 采 用 的 做 法 是 在 保 持 減 振 器 軸 線 傾 斜 度 不 變 的 情 況 下 ， 將 圖 中 的 G點 外 伸 至 車 輪 內(nèi)部 。 2) 橫 擺 臂 軸 線 的 布 置 方 式 確 定 在 麥 弗 遜 式 獨 立 懸 架 的 空 間 布 置 中 ， 影 響 汽 車 縱 傾 穩(wěn) 定 性 的 主 要 因 素 是 車 輪 的 主 銷 后傾 角 ?與 懸 架 的 橫 擺 臂 軸 線 的 匹 配 關 系 。 在 圖 5.6中 ， O點 是 汽 車 運 動 瞬 心 ， 表 示 在 汽 車縱 向 平 面 內(nèi) 懸 架 相 對 于 車 身 跳 動 的 情 況 。 當 車 輪 的 主 銷 后 傾 角 ?與 擺 臂 軸 的 抗 前 俯 角 '??相 等 時 ， 主 銷 軸 線 與 橫 擺 臂 軸 線 正 好 垂 直 ， 此 時 ， 運 動 瞬 心 交 于 無 窮 遠 處 ， 在 懸 架 跳 動時 主 銷 軸 線 作 平 動 ， ?值 保 持 不 變 。