底盘及车架悬挂设计毕业设计.docx

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底盘及车架悬挂设计毕业设计

第1章绪论

1.1底盘及车架悬挂设计技术现状及发展趋势

中国汽车工业这些年逐步建立起有竞争性、不同技术层次的零部件配套体系。

并积极开展节能环保型的汽车研发，推动技术进步，加快汽车产品的结构升级。

坚持对外开放和自主发展相结合的原则，努力提高自主研发能力，培育自主品牌产品。

为了实现由“汽车大国”向“汽车强国”转变，一方面，国家通过宏观调控、政策扶持等措施，鼓励和支持汽车产业的转型升级；另一方面，企业在国家政策的引导下，在组织结构、产品结构、技术结构、市场结构等方面积极实施转型升级战略，全面、有效提升汽车产业的国际竞争力。

一辆汽车有多个系统组成，传动系统，制动系统，转向系统，行驶系统等等，而决定汽车的操纵稳定性和行驶平顺性的是汽车悬架系统。

悬架是现代汽车上重要总成之一。

汽车悬架把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性的连接起来。

悬架的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，缓和汽车驶过不平路面时路面传递给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。

保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。

悬架由弹性元件、导向装置、减震器、缓冲块和横向稳定器等组成。

导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递除了弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。

缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。

装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。

减振器是具有减振作用，使振动迅速衰减，减轻振动使乘员感到不舒适和疲劳。

弹性元件则是为了缓和冲击，使车架与车桥之间具有弹性联系。

因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。

完善的汽车悬架系统可以很好的缓解路面给予车辆的冲击，减轻汽车振动给乘客带来头晕，晕车等不良反应，使乘客感受到很好的乘坐舒适性。

同时将汽车的悬架系统调校好，好的悬架系统在弯道性能上就能很好的表现出来，还有出去郊游时，能在恶劣的路况下通行，可以给驾驶员带来更好的操作稳定性以及一定的驾驶乐趣。

优良的悬架避震性能，也可以减轻振动给零件带来的冲击导致损坏，减少故障，降低维修成本和行驶安全。

悬架系统使汽车能精准的过弯转向，也能避免一定的交通事故发生可能性。

因此可以发现，悬架对于整辆车具有重大意义，不可或缺。

而当前的汽车悬架虽然已经十分先进，但是毕竟没有完美的事物，不论什么形式的独立悬架或非独立悬架都有其缺点和不足。

因此还需要不断的研究发展。

汽车工业是一个庞大的社会经济系统工程，不同于普通产品，汽车产品是一个高度综合的最终产品，需要组织专业化协作的社会化大生产，需要相关工业产品与之配套。

长期以来，汽车工业作为国家重点投资和发展的产业，虽然取得了一定的成绩，但是与世界汽车工业先进国家相比还有很大差距。

我国的汽车工业尚属幼稚产业，国际竞争力不足，随着经济全球化，汽车工业必须面对国际与国内广泛领域的挑战。

我国的汽车工业起步于50年代，经过60年的发展，已经具备了较好的产业基础，2007年，中国汽车需求总量为879万辆，在全球市场占比从2001年4.3%上升到2007年的12.2%。

2009年首次超越美国成为全球第一大汽车产销国后，2010年中国再次稳坐全球销量第一的位置。

全年销量超过1800万辆。

随着汽车工业的进一步快速发展，汽车工业对国民经济发展的贡献正越来越突出。

1.2汽车底盘及车架悬挂的基本组成

1.2.1汽车底盘介绍及基本组成

汽车底盘的作用是支承、安装汽车发动机和汽车各部件、总成，构成汽车整体；将发动机传来的动力，经减速增矩后传给驱动车轮，驱动车辆前进。

底盘上设置有转向控制、制动控制及减振缓冲等装置确保车辆正常行驶。

汽车底盘由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四个部分组成，如图1.2.1所示。

汽车的传动系统是汽车发动机与驱动轮之间动力传递装置的总称。

它能根据需要将动力平稳接合并传递或迅速彻底地分离动力；能满足汽车倒车和必要时左、右驱动车轮差速转动的要求；且应保证在各种行驶条件下提供必需的牵引力、车速，使汽车有良好的动力性和燃油经济性。

传动系统包括离合器、变速器、方向传动装置、主减速器、差速器等部分。

汽车的行驶系统接受发动机经传动系统传来的转矩，并通过驱动轮与路面间附着作用，产生汽车牵引力，保证汽车正常行驶；尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶的平顺性；并且与汽车转向系统配合，不对汽车转向带来影响，保证汽车的操纵稳定性。

行驶系统包括：

车架、车桥、车轮和悬架等部分。

图1.2.1汽车（货车）底盘结构图

汽车转向系统是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。

汽车转向时，要保证各转向轮之间有协调的转角关系。

驾驶员通过操纵转向系统，使汽车保持在直线或转向的运动状态，或者使这两种运动状态互相转换。

转向系统包括：

转向盘、转向轴、转向器、转向直拉杆、转向梯形、转向切等部分。

制动系统是汽车装设的全部制动和减速系统的总称，其功能是使行驶中的汽车减速或停车以及实现可靠驻车。

制动系统包括前后制动器、控制装置、供能装置和传动装置。

1.2.2车架悬挂系统介绍及悬架基本类型

悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

典型的悬挂系统结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。

弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬挂系统多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。

悬挂系统是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。

从外表上看，汽车悬挂系统仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反汽车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬挂系统既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。

汽车悬架包括弹性元件，减振器和传力装置等三部分，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。

弹性元件用力传递垂向力，并缓和由路面不平度引起的冲击和振动。

减振器指液力减振器，是为了加速衰减车身的振动，实验室是悬架机构中最清官的复杂的机械件。

传力装置是指车架的上下摆臂等刚架、转向节等元件，用来传递纵向力，侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架（车身）有确定的相对运动规律。

汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架。

非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架（或车身）连接。

当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆动，故称为非独立悬架。

独立悬架的结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以单独的通过弹性悬架与车架（或车身）连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响，故称为独立悬架。

非独立悬架结构简单、制造容易、维修方便、工作可靠。

但汽车平顺性较差，调整行驶时操稳性差，应用于轿车时不利于发动机、行李舱的布置。

因此非独立悬架一般用于货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬架。

独立悬架的优点有：

簧下质量小；悬架占用的空间小；可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性；由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的抟高度下降，又改善了汽车的行驶稳定性；左、右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。

但是结构复杂、成本较高、维修困难。

主要用于轿车和部分轻型货车、客车及越野车。

第二章货车总体设计

2.1总体方案分析

2.1.1汽车的分类

汽车有很多种分类方法，可以按照发动机排量、乘客座位数、汽车总质量、汽车总长、车身或驾驶的特点等来分类，也可以取上述特性中两个指标作为分类的依据。

国标BG/T3730.1—2001将汽车分为乘用车和商用车。

乘用车是指在设计和技术特性上主要用于载运乘客及随身行李和临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。

商用车是指在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车。

商用车又有客车、半牵引车、货车之分。

货车按照汽车最大总质量的分类如下：

表2.1.1货车按照最大总质量分类

本次设计的汽车属于中型载货汽车。

2.1.2五吨卡车（中型货车）型式的选择

不同型式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式、布置形式以及轮胎的选择上有区别。

2.1.2.1轴数

汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。

影响轴数的主要因素有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的机构等。

随着设计汽车的乘员增多或装载质量增加，汽车的整备质量和总质量增大。

在汽车轴数不变的情况下，汽车总质量增加以后，使公路随的负荷增加。

当这种负荷超过了公路设计的承载能力时，公路会被破坏，使用寿命也将缩短。

为了保护公路，有关部门制定了道路法规，对汽车的轴载质量加以限制。

汽车总质量小于19t的公路运输车辆均采用结构简单、制造成本较低廉的两轴方案。

2.1.2.2驱动形式

汽车的驱动形式有42、44、62、66、84、88等，前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。

增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的机构越复杂，整备质量和制造成本也随之增加，同时也使汽车的总体布置工作变得困难。

总质量小的商用车，多采用机构简单、制造成本低的42驱动形式。

2.1.2.3货车布置形式

汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身（驾驶室）的相互关系和布置特点而言。

汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外，其布置形式对使用性能也有重要影响。

货车的布置形式可以按照驾驶室与发动机相对位置的不同，分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。

货车又可以根据发动机位置不同，分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。

A.平头式、短头式、长头式、偏置式货车

a.平头式货车货车的发动机位于驾驶室内时，称为平头式货车。

这种形式的货车布置特点是发动机在驾驶员和副驾驶员座位中间，因此驾驶室的前端不需要凸出去，没有独立的发动机舱。

b.短头式货车发动机的大部分在驾驶室的前部，少部分位于驾驶室内的货车，称为短头式货车。

这种货车车身部分的结构特点是：

因发动机大部分凸出在驾驶室前部，所以发动机有独立的发动机舱和单独的罩盖，发动机舱和驾驶室共同形成货车的车头部分。

c.长头式货车货车的发动机位于驾驶室前部称为长头式货车。

这种形式的货车车身部分的结构特点与短头式货车相同，只是发动机舱和车头部分更长些。

d.偏置式驾驶室的货车主要用于重型矿用自卸车上。

它具有平头车的一些优点，如轴距短、视野良好等，此外还具有驾驶室通风条件好、维修方便等优点。

短头式货车的主要特点有：

汽车的总长和轴距得到了缩短，最小转变直径小，机动性能好于长头式，不如平头式货车；驾驶员的视野得到改善；动力总成操纵机构简单；发动机的工作对驾驶员的影响得到很大改善；位于驾驶室内的发动机后部接近性不好，导致驾驶室内部空间拥挤，布置踏板困难；汽车正面与其他物体发生碰撞时，驾驶员和前排乘员的伤害程度比平头式货车要轻得多。

长头式货车的主要特点有：

发动机及其附件的接近性好，便于检修工作；满载时前轴负荷小；地板低，驾驶员上、下车方便；离合器、变速器、等操纵机构简单，易于布置；发动机工作对驾驶员的影响很小；驾驶员和前排乘员安全性好。

但是总长与轴距均较长，最小转弯直径较大，机动性能不好；驾驶员的视野不好。

平头式货车相对于以上两种车型，发动机可以布置在座椅下后部，此时中间座椅处没有很高的凸起，可以布置三人座椅，故得到广泛应用。

平头货车的主要缺点有：

空载时前轴负荷大，因而在坏路上的通过性不好；因主驾驶室