SUV轿车悬架系统设计说明书毕业设计论文.docx

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SUV轿车悬架系统设计说明书毕业设计论文

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摘要

随着汽车工业和减振器行业的发展以及生活条件的改善,人们对汽车的要求已经不仅仅局限于通行,乘客对汽车的运动性也提出了更高的要求。

在这种市场需求下一种兼具城市行走、野外运动，极其符合现代年轻人追求强烈个性的心态的SUV轿车应运以而生。

SUV能适应各种路况，而且对于悬架的舒适性和操纵稳定性也有更高的要求。

这次设计的SUV轿车悬架系统也是为了适应发展当前的这种实际的需要而设计。

本次设计主要研究SUV轿车的前、后悬架系统的结构设计。

前悬架采用目前较流行的麦弗逊式独立悬架系统，后悬架采用舒适性较好的二连杆式非独立悬架。

前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减振器。

这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。

在此次设计中还进行了悬架参数的确定、弹性元件的设计计算、导向机构和横向稳定杆的结构计算及强度校核。

而且，采用Matlab软件对悬架系统的平顺性性进行了编程分析，论证了该系统设计方案的合理正确性，能够满足工程实际的需要。

本设计对于提高汽车行驶平顺性、操纵稳定性等问题具有一定的的实际意义。

此外对于汽车生产企业悬架设计，具有一定的参考价值。

关键词：

独立悬架；非独立悬架；汽车减振器；平顺性；

ABSTRACT

Astheautoindustryandtheshockabsorberandthedevelopmentoftheindustrytoimprovethelivingconditionsofpeopleinthecarsuchamarketdemandofbothurbanwalking,fieldsports,inlinewithmodernyoungpeopletopursueanextremelystrongpersonalityofthementalityofSUVcarstobeshippedandHealth.SUVcanadapttoallkindsoftraffic,butalsoforsuspensionofcomfortandoftheSUVcarsuspensionsystemisalsoinordertomeetthecurrentdevelopmentoftheactualneedsofsuchadesign.

ThedesignofmajorresearchSUVcarsbeforeandafterthesuspensionsystemofstructuraldesign.BeforethecurrentsuspensionofthemorepopularMaifuxunshiindependentsuspensionsystem,rearsuspensionbetteruseofcomfort-two-linkindependentsuspension.Beforeandafterthesuspensionoftheshockabsorberandeffectiveuseoftheimprovedcomfortanddrivingstability.Alsointhedesignofasuspensionparametersoftheflexibilityofthedesignelements,theorientationandstructureofthecalculationandstrengthchecking.Moreover,theuseofMatlabsoftwareontheridesuspensionsystemofaprogramminganalysis,demonstrationofthesystemdesignofreasonableaccuracy,tomeettheactualneeds.

Thedesignforimprovingthecaronridecomfort,additiontoautoenterprisessuspensiondesign,withsomereferencevalue.

Keywords:

independentsuspension;dependentsuspension;automobileshockabsorber;ridecomfort;

第1章绪论1

1.1悬架系统概述1

1.2课题研究的目的及意义3

1.3课题研究的主要内容4

第2章前、后悬架结构的选择4

2.1独立悬架结构特点4

2.2非独立悬架结构特点6

2.3前后悬架结构方案7

2.4辅助元件10

2.4.1横向稳定器10

2.4.2弹性元件10

第3章技术参数确定与计算11

3.1自振频率11

3.2悬架刚度11

3.3悬架静挠度11

3.4悬架动挠度12

第4章弹性元件的设计计算13

4.1前悬架弹簧（麦弗逊悬架）13

4.1.1螺旋弹簧的端部形状13

4.1.2螺旋弹簧的参数计算13

4.1.3弹簧圈数14

4.2后悬架弹簧（二连杆悬架）14

4.2.1螺旋弹簧的参数计算14

4.2.2弹簧圈数15

第5章减振器设计16

5.1减振器概述16

5.2减振器分类16

5.3减振器主要性能参数17

5.5.1相对阻尼系数17

5.5.2减振器阻尼系数18

5.4最大卸荷力18

5.5筒式减振器主要尺寸18

5.5.1筒式减振器工作直径18

5.5.2油筒直径19

第6章横向稳定器设计19

第7章平顺性分析21

7.1平顺性概念21

7.2汽车平顺性的研究方法21

7.3汽车振动系统模型的建立22

7.4平顺性的评价方法24

7.5影响平顺性的因素25

第8章结论26

参考文献27

致谢28

附录Ⅰ29

附录Ⅱ41

第1章绪论

1.1悬架系统概述

近年来,舒适性问题对于汽车企业的要求逐年提高,影响舒适性的主要因素有操纵稳定性和乘坐舒适性等因素。

对于这些因素,起着主要作用有发动机特性、轮胎特性、制动特性、车身刚度、空气动力学特性和悬架特性等。

作为悬架的基本性能,首先是为了保护车辆、乘员、货物等,抑制由于路面的凸凹不平而引起的振动和噪声。

其次,为了把车轮和路面间产生的驱动力、制动力、横向力等的前后、左右载荷有效地传递给车体,用最佳的状态使轮胎与路面接地,达到理想的汽车运动状态。

并且现代汽车悬架是重要总成之一，它把悬架（或车身）与车轴（或轮胎）弹性的连接在一起。

其作用为：

悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统（车架或承载式车身）之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。

悬架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，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶1－1悬架系统平顺性。

为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。

采用弹性联接后，汽车可以看作是由悬挂质量（即簧载质量）、非悬挂质量（即非簧载质量）和弹簧（弹性元件）组成的振动系统，承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。

为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。

此外．悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。

导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变

化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。

在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。

尽管一百多年来汽车悬架从结构型式到作用原理一直在不断地演进，但从结构功能而言，它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。

在有些情况下，某一零部件兼起两种或三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用，麦克弗逊悬梁（McPhersonsuspension，或称滑枝摆臂式独立悬架）中的减振器枝兼起减振器及部分导向机构的作用，有些主动悬架中的作动器则具有弹性元件、减振器和部分导向机构的功能。

悬架是汽车几大系统当中主要总成之一，悬架的设计是否合理直接关系到汽车的使用性能的好坏，并且汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统，该振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性，并进一步影响到汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性。

该振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多零部件的动载，并进而影响到这些零件的使用寿命。

此外，悬架对整车操纵稳定性、抗纵倾能力也起着决定性的作用。

因而在设计悬架时必须考虑以下几个方面的要求：

（1）通过合理设计悬架的弹性

1－2螺旋弹簧非独立悬架特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，即具有较低的振动频率、较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩或伸张行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力；

（2）合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递，保证车轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求；

（3）导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调，避免发生运动十涉，否则可能引发转向轮摆振；

（4）侧摆中心及纵倾中心位置恰当，汽车转向时具有抗侧倾能力，汽车制动和加速时能保持车身的稳定，避免发生汽车在制动和加速时的车身纵倾（即所谓“点头”和“后仰”）；

（5）悬架构件的质量要令尤其是其非悬挂部分的质量要尽量小；

（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不大、车轮运动与到向机构运动要协调，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。

悬架是汽车几大系统中主要总成之一，悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统（车架或承载式车身）之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。

悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车驾（或车身）之间的一切力和力矩，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系