汽车悬架设计说明书.doc

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1、全套设计包括设计说明书+CAD图纸。购买请联系qq:541937254前 言本小组毕业设计的课题是普通的经济型轿车。因而,其定位为中等收入的工薪阶层的第一辆家庭用车。必须满足以下几个要求:可靠,坚固,耐用,使用成本较低,油耗处于国内中等水平,为当前主流技术水平。所以,悬架的设计宜选用成熟技术,零部件,彻底的贯彻“三化”原则,较为合理的成本控制。悬架是现代汽车的重要组成部分之一。虽然并非汽车在行进必不可少的装备,但如果没有悬架,将极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天,人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受,而非他们不太懂得的专业

2、术语。因此,对汽车操纵稳定性平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的悬架系统也被不断改进,主动半主动悬架等具有反馈的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。无论定位高端市场,还是普通家庭的经济型轿车, 没有哪个厂家敢忽视悬架系统及其在整车中的作用。这一切,都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。悬架系统的优劣,乘员在车上可以马上感受到。“木桶理论”,很多人都知道,整车就好比是个“大木桶”,悬架是它的一片木板。虽然,没有悬架的汽车还是可以跑动的,但是坐在上面是很不舒服的。坐过农用车货厢的人,对此应该是颇有些体会的,即便是较好的路况,在上面也是颠来颠去的。因为它的悬架很简单,对平顺性和操

3、纵稳定性考虑的很少。只有当悬架这块木板得到足够重视,才能使整车性能得以提升。否则,只能是句空话。这涉及到部件与整体的关系。一句话:整体离不开部件,部件也成不了整体。整体可以提供部件提供不了的功能,反过来部件又对整体有着重要影响。正因为悬架在现代汽车上的重要重要作用,应该重视汽车悬架的设计。只有认真,严谨的设计才能确保其与整车的完美匹配。而要做到这一点,就必须,查阅大量相关书籍,图册,行业和国家标准。2 / 17这些是对我们这些将来要从事汽车设计,制造工作的工科出身的大学毕业生的必须经历的一个必不可少的训练。没有经过严格的训练的洗礼,是不可能具备这种专业精神和素质的。整车参数:1 整备质量: =

4、1425 kg. 空载质量: =1050 kg.2 轴距: 2509 mm.3 前后轮距: 1314/1292 mm. 4 轮胎型号: 165/70R135 前后悬长度: 5 轴荷分配: 满载:1:1 ,空载:54:46.6 7. 8. 0100 km/h 加速时间: 12s9. 发动机: 直列4缸汽油机 10. 缸径×行程: 75×86.0(毫米) 11. 压缩比: 8.2:1 12. 最大功率: 48 kw/4500 n/min13. 最大扭矩: 112 N·m/3000 n/min 14. 驱动型式: 前置发动机后轮驱动 4×2(FR)15. 最高

5、速度: 153 km/h 16. 耗油量: 14.7L/100km 17. 转向机构: 齿轮齿条式液压助力转向 18. 变速器: 5档手动变速 19. 悬架系统 : 麦弗逊式独立前悬架+钢板弹簧式整体后悬架20. 制动形式: 前通风盘式+后制动鼓式 21. 车身形式: 4门5座位3厢式 22. 车身尺寸: (长)4235×(宽)1580×(高)1410 mm 第一章 悬架的功用:悬架,其名源于西方。在英语里悬架系统对应的是单词Suspension.顾名思义,它是将车轮通过弹簧连接在车体上,并与其它部件构成可动的机构。悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间弹性连接装置

6、的总称。1.传递它们之间一切的力(反力)及其力矩(包括反力矩)。2.缓和,抑制由于不平路面所引起的振动和冲击,以保证汽车良好的平顺性,操纵稳定性。3.迅速衰减车身和车桥的振动。悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击,乘坐舒服,就应该降低悬架刚度。但这样,又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点,即保证操纵稳定性的优良,又能具备较好的平顺性。悬架结构形式和性能参数的选择合理与否,直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。第二章 悬架系统的组成:现代汽车,特别是乘用车的悬架,形式,种类,会因不同的公司

7、和设计单位,而有不同形式。但是,悬架系统一般由弹性元件、减振器和传力装置,部缓冲块、横向稳定器等几部分组成等。它们分别起到缓冲、减振 、力的传递、限位和控制车辆侧倾角度的作用。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,现代轿车悬架多采用螺旋弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。螺旋弹簧只承受垂直载荷,缓和及抑制不平路面对车体的冲击,具有占用空间小,质量小,无需润滑的优点,但由于本身没有摩擦而没有减振作用。减振器是为了加速衰减由于弹性系统引起的振动,减振器有筒式减振器,阻力可调式新式减振器,充气式减振器。它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩,同

8、时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动,通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时,可不另设导向机构,它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上,为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜,在悬架系统中加设横向稳定杆,目的是提高横向刚度,使汽车具有不足转向特性,改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。现代汽车悬架的发展十分快,不断出现,崭新的悬架装置。按控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架,也就是说汽车姿态(状态)只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件,导向机构以及减振器这些机械零件。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车

9、上应用,并且目前还在进一步研究和开发中。主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车身姿态,根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。第三章 悬架的类型及其特点汽车的悬架从大的方面来看,可以分为两类:非独立悬架和独立悬架系统。§3.1 非独立悬架的类型及特点图3-1非独立悬架前部与车身或车架铰接,后端则通过吊耳或滑板连接在车身或车架之上。减振器上端于车身或车架铰接,下端铰接与车桥。图3-1是非独立悬架的示意图。§3.1.1 非独立悬架的分类钢板弹簧式非独立悬架 在这种悬架中,钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件。这种形式的悬架技术成熟,结构简单,成本低廉。广泛应用于货车的前、后悬架中

10、。也常见于中低挡的确乘用车辆的后悬架。它中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。悬架前端为固定铰链,也叫死吊耳。它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起,前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳与吊耳架相连,后端可以自由摆动,形成活动吊耳。当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。 为了提高汽车的平顺性,有些轻型货车采用主簧下加装副簧,实现渐变刚度钢板弹簧。如南京汽车工业公司引进的依维柯后悬架。其主簧由厚度为9mm的4片(或3片)和副簧厚度为15mm的2片(或3片)组成几种车型渐变刚度钢板弹簧。 螺旋弹簧非独立悬架 因为螺旋弹簧作为弹

11、性元件,只能承受垂直载荷,所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。空气弹簧非独立悬架 空气弹簧只承受垂直载荷,因而必加设减振器,其纵向力和横向力及其力矩由悬架中的纵向推力杆和横向推力杆来传递。1 对于轿车要求在好路上降低车身高度,提高车速行驶;在坏路上提高车身,可以增大通过能力。因而要求车身高度随使用要求可以调节。空气弹簧非独立悬架可以满足要求。 第四章 悬架形式的选择§4.1 总 评通过上一章的分析,比较,可以知道当前汽车悬架的前沿技术是带反馈的闭环自控悬架系统。比如,主动,半主动悬架系统,已经在一些高档轿车上得以应用。普通乘用车所使用的仍旧是传统的机械式的悬架系统,发展趋势是,四轮

12、全部采用独立悬架系统。目前,乘用车上应用的悬架系统,五花八门,全部采用非独立,全部独立,抑或是将二者结合,这主要源于汽车厂商的不同市场定位,市场策略。不管在一辆车上采用何种技术对比,目的只有一个-提供一台操纵稳定性,平顺性,舒适性兼顾的车子。以尽可能低的成本制造出技术性能尽可能好的产品是每一个汽车设计人员的最大追求。这也是与车场利益相吻合的。这次我的毕业设计课题是为经济型家庭轿车设计悬架系统。由于定位,本车总成本应在7-10人民币,这个区位的汽车市场,集中了大量车型,竞争激烈。为了增强本车的市场竞争力,在保持各项技术达标的前提下,应尽可能的压缩成本。虽然,采用四轮全独立悬架的轿车操纵稳定性,平

13、顺性及舒适性都比较理想。从设计角度来讲,倾向于采用。但是,相对来说,总成本比较高,不适和本车的实际情况。出于综合考虑,经过慎重思考,选定了本车的悬架系统:前独立悬架+后整体式悬架。第五章 前悬架的设计技算§5.1 弹簧形式的选择选用普通圆柱螺旋弹簧,而非锥形,纺锤形或其它缠绕形式的弹簧。作出这样的选择,并不是因为普通螺旋弹簧有更多的优势,而是由于它的生产量较大,应用广泛,成本低。§5.1.1材料的选择:采用510 mm 直径的热扎弹簧钢,加热成形,而后淬火回火等处理。初选直径为 8 mm 圆柱钢丝,C类 。 -据机械零件设计手册 冶金工业出版社 360页 表254 ,表25

14、6选择用于汽车悬架的压缩圆柱螺旋弹簧 油淬回火硅锰弹簧钢 弯曲应力: , ,弹性模量: 使用温度: 剪切应力: -据机械零件设计手册 冶金工业出版社 表255第六章 后悬架的设计计算§6.1 弹性元件的选择本车后悬架决定采用钢板弹簧作为弹性元件的非独立悬架。钢板弹簧即是后悬架的弹性元件,又起到导向机构的作用,可不必单设导向装置,使结构简化,并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定减振作用。钢板弹簧是这种形式非独立悬架的最重要的部件。钢板弹簧一般选用 §6.1.1 加工要求: 热轧弹簧钢加热成形,而后淬火回火,还要经过实效处理,以消除内应力。§6.1.2材料的参数:弯曲应力

15、: , ,弹性模量: 使用温度: 剪切应力: -据机械零件设计手册 冶金工业出版社 表 255大都是专业的钢铁公司轧制,装配好,以钢板弹簧总成的形式出现。第八章 横向稳定器的作用现代轿车悬架很软,即固有频率很低,而与悬架阻尼比成正比,由于固有频率的,可以明显的使a(车身加速度),从而改善汽车的平顺性。悬架的侧倾刚度 ; 使车厢侧倾角增加。是影响汽车操纵稳定性、平顺性的重要参数。侧倾角的数值影响到汽车的横摆角速度稳态响应及瞬态响应。结论自从这次毕业设计开始,已然度过了100多个日日夜夜。这当中既有因进展顺利而感到的兴奋,也有遇到难题不解的困惑。但,这一切都已飘忽而过,只留下几张零号大图和一本厚厚

16、的设计说明书。大学四年,学过的课程不下百门,课本放起来总有数尺高,教过我的老师超过二十几位。这些多是可以用数字来统计的,然而,由此换来的不尽知识却是无法使用数字来度量的。最终,封存于大脑的数据被我融入了大学四年最后一个学期的最后一个重要任务-毕业设计-我的心血结晶。在这个过程中我领悟到了许多,这些东西是不可能通过平时的学习得到的。经过这个类似“实战”的训练,获益匪浅:对汽车悬架系统有了一个系统,全面的认识,特别是对麦弗逊式独立悬架和钢板弹簧式整体式悬架的结构,原理有了较为深入的理解。虽然以前做过几个机械类的课程设计,但那都是纯粹教学性质的。在石老师的严格要求下,初次做这样的接近于指导生产的毕业

17、设计,在设计过程中,遇到了一些问题。总结起来,大概有以下几点:1.麦弗逊式独立前悬架的结构不清楚,做过设计之后,虽比之前认识深入,但还不是完全清楚导向机构参数确定的问题。2.对钢板弹簧式整体式悬架与车身的连接和固定,减振器的安装方式不是十分的清楚。3.在画图过程中,感觉到机械制图的基本工不够扎实,一些基本的知识点,了解不够全面。4.CAD等绘图软件以前没学过,学了几天就仓促上阵画图,问题颇多。经历了此番难忘的毕业设计,深深的感到,在今后的学习中必须加倍努力,只有把在此暴露的问题统统解决掉,才有向前进可能,才会有更大的进步。参考文献1 陈家瑞.汽车构造(下册)第2版.北京:机械工业出版,2005

18、2 王望予.汽车设计.第4版.北京:机械工业出版社,20053 余志生.汽车理论.第3版.北京:机械工业出版社,20054 长春汽车研究所编.悬架设计.汽车技术,1973,第五期 5 东北大学组编.机械零件·设计手册.北京:冶金工业出版社,19946 吴宗泽.机械设计实用手册.北京:化学工业出版社,20017王昆,何小柏,汪信远.机械设计基础课程设计.北京:高等教育出版社,2004 8 汽车工程手册编委会编.汽车工程手册.设计篇.北京:人民交通出版社,20019 汽车工程手册编委会编.汽车工程手册.基础篇.北京:人民交通出版社,200110 神龙汽车有限公司编著.中国轿车丛书:富康.

19、北京:北京理工大学出版社,199811 上汽奇瑞汽车公司编著.奇瑞风云系列轿车备件目录.北京:机械工业出版社,200312 (日)GP企画编.汽车构造(底盘.电器).董铁有译.北京:人民交通出版,200413 西北工业大学机械原理及零件教研室 编著,濮良贵,纪名刚主编,机械设计.北京:高等教育出版社,200414 西北工业大学机械原理及零件教研室 编著,孙桓,陈作模主编,机械原理.北京:高等教育出版社,200415 王宝玺.汽车拖拉机制造工艺学.北京:机械工业出版社,200516 刘惟信主编.汽车设计.北京:清华大学出版社,200117 胡亚庄.轿车与轻型商用汽车.北京:人民交通出版社,199

20、3致 谢 在这个毕业设计中,我有幸遇到了一位和蔼可亲,作风严谨的老师-石云起。从石老师身上体现出了老一辈知识分子严谨,认真,负英语原文:Suspension Basics By Scott Memmer and Brent RomansThe suspension system, while not absolutely essential to the operation of a motor vehicle, makes a big difference in the amount of pleasure experienced while driving. Essentially, it

21、 acts as a "bridge" between the occupants of the vehicle and the road they ride on. The term suspension refers to the ability of this bridge to "suspend" a vehicle's frame, body and powertrain above the wheels. Like the Golden Gate Bridge hovering over San Francisco Bay, it s

22、eparates the two and keeps them apart. To remove this suspension would be like taking a cool dive from the 汉语翻译: 悬架系统的基本原理 悬架系统虽不是汽车运行不可或缺的部件,但有了它人们可以获得更佳的驾驶感受。简单的说,它是车身与路面之见的桥梁。悬架的行程涉及到悬浮于车轮之上的车架,传动系的相对位置。就像横跨于旧金山海湾之上的金门大桥,它连接了海湾两侧。去掉汽车上的悬架就像是你做一次冷水潜泳通过海湾一样,你可以平安的渡过整个秋天,但会疼痛会持续几周之久。想想滑板吧!它直接接触路面你可以感受到每一块砖,裂隙及其撞击。这简直就是一种令人全身都为之震颤的体验。当轮子滑过路面时,就会在此产生震动,冲击,这种震动的旅程时对你的身体和勇气的检验。如果你没感到随时都有被掀翻之势,那么你或许会乐在其中吧!

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