輕型貨車(chē)前后獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第Ⅲ頁(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 輕型汽車(chē)前后獨(dú)立懸架設(shè)計(jì) THE DESIGN OF A LIGHT TRUCKS INDEPENDENT SUSPENSIONS 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第Ⅴ頁(yè) 摘 要 懸架是汽車(chē)中的一個(gè)重

2、要總成部分，它把車(chē)架與車(chē)輪彈性地聯(lián)系起來(lái)，影響到汽車(chē)的多種使用性能。懸架既要滿(mǎn)足汽車(chē)的舒適性要求，又要滿(mǎn)足其操縱穩(wěn)定性的要求，而這兩方面又是互相對(duì)立的。 本文根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)輕型貨車(chē)前后懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先根據(jù)要求完成汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)，并選擇汽車(chē)的主要參數(shù)，包括尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和主要性能參數(shù)。在完成汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，分析懸架的類(lèi)型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為汽車(chē)選擇前后懸架的類(lèi)型。本設(shè)計(jì)中前懸架采用麥弗遜獨(dú)立懸架，后懸架采用斜置單臂式獨(dú)立懸架。接著對(duì)懸架的性能參數(shù)進(jìn)行選擇，并且完成懸架的結(jié)構(gòu)元件的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括螺旋彈簧、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、橫向穩(wěn)定桿等。螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括剛度和強(qiáng)度等的校核，使設(shè)計(jì)的

3、彈簧能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的偏頻要求。為前、后懸架匹配減振器，計(jì)算減振器的尺寸參數(shù)，并且檢驗(yàn)減振器是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。為了防止車(chē)身在轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生過(guò)大的橫向側(cè)傾，為前后懸架各匹配了一個(gè)橫向穩(wěn)定桿，提高懸架的側(cè)傾剛度。 關(guān)鍵詞： 麥弗遜 懸架 單斜臂 Abstract Suspension is an important assembly part in the vehicle.It used to connect the wheels to the body elasticity,affects a variety of pe

4、rformances of car.Suspension is not only meet the vehicle requirements of comfort, but also meet the requirements of its handling stability.The two aspects are mutually exclusive. This article is designed to design the front and rear suspension of light trucks.First, it designs the scheme of whol

5、e car based on the parameters which were already been given,and selects the main parameters of the car,Including the size parameters, quality parameters and main performance parameters.Based on the completion of automotive Design,it analysis the structural characteristics and type of suspensions, ch

6、oose the types of suspensions for front and rear suspensions.It chooses the McPherson independent suspension for front suspension,and the Oblique single arm for rear suspension.Then on the suspension of the performance parameters of selection, and the complete suspension of the structural elements o

7、f the design calculation,including the coil spring, shock absorber, oriented institutions, horizontal stabilizer bar and so on.Helical springs design and calculation, including the stiffness and strength of the check, make the design of the spring biasing to meet the design requirements. For the fro

8、nt and rear suspension matched shock absorber, damper size calculation parameters, and test whether the shock absorber to meet the strength requirements. In order to prevent the body in turn occurs when excessive lateral roll, each match for the front and rear suspension, a roll bar, to increase sus

9、pension roll stiffness. key words：Mcpherson suspension Oblique single arm 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第Ⅵ頁(yè) 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 論文的研究目的和意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì) 2 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容 4 第2章 汽車(chē)總體參數(shù)的確定 5 2.1汽車(chē)形式的選擇 5 2.2 汽車(chē)主要參數(shù)的選擇 5 2.2.1汽車(chē)主要尺寸

10、的確定 5 2.2.2 汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的選擇 8 2.2.3 汽車(chē)主要性能參數(shù)的選擇 10 2.3汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 12 2.4 輪胎的選擇 14 2.5 本章小節(jié) 16 第3章 汽車(chē)懸架方案的選擇 17 3.2 懸架的結(jié)構(gòu)型式與分析 17 3.2.1 非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架 17 3.2.2 獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 19 3.3 前、后懸架方案的選擇 20 3.4 本章小節(jié) 22 第4章 懸架的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 4.1懸架主要參數(shù)的選擇計(jì)算 24 4.2彈性元件的計(jì)算 26 4.2.1 前懸架螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 4.3 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29 4.3.1

11、 設(shè)計(jì)要求 29 4.3.2前輪定位參數(shù)與主銷(xiāo)軸的布置 30 4.3.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 33 4.3.3 麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 39 4.4 減振器的設(shè)計(jì) 42 4.4.1 相關(guān)參數(shù)的計(jì)算 42 4.4.2 減振器主要尺寸 44 4.5 橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì) 45 結(jié)論 47 致謝 48 參考文獻(xiàn) 49 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第52頁(yè) 第1章 緒論 1.1 論文的研究目的和意義 懸架是汽車(chē)的車(chē)架與車(chē)橋或車(chē)輪之間的一切傳力

12、連接裝置的總稱(chēng)，其作用是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車(chē)架或車(chē)身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車(chē)能平順地行駛。典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車(chē)懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個(gè)別高級(jí)轎車(chē)則使用空氣彈簧。 根據(jù)導(dǎo)向裝置，懸架系統(tǒng)分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。 獨(dú)立懸架：兩側(cè)車(chē)輪分別獨(dú)立地與車(chē)架或車(chē)身彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受到?jīng)_擊時(shí)，其運(yùn)動(dòng)不會(huì)直接影響到另一側(cè)車(chē)輪。因獨(dú)立懸架允許車(chē)輪有較大的跳動(dòng)空間，這樣便于選裝較軟的彈性元件，使平順性得

13、到改善，同時(shí)獨(dú)立懸架簧載質(zhì)量小，可提高汽車(chē)車(chē)輪的附著性能。獨(dú)立懸架按車(chē)輪運(yùn)動(dòng)形式可分為如下3種： 1）車(chē)輪在汽車(chē)橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架（橫臂式獨(dú)立懸架，分為單橫臂式和雙橫臂式）。 2）車(chē)輪在汽車(chē)縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架（縱臂式獨(dú)立懸架，分為單縱臂式和雙縱臂式）。 3）車(chē)輪沿主銷(xiāo)移動(dòng)的懸架（如滑柱連桿式懸架，分為燭式懸架和麥弗遜式懸架）。 非獨(dú)立懸架：特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪安裝于一整體式車(chē)橋上，車(chē)輪連同車(chē)橋一起通過(guò)彈性元件懸掛在車(chē)架或車(chē)身上。非獨(dú)立懸架由于簧載質(zhì)量大，所以汽車(chē)平順性較差。 本次設(shè)計(jì)中前懸架采用麥弗遜獨(dú)立懸架，取消了前軸，可使發(fā)動(dòng)機(jī)的位置降低，汽車(chē)質(zhì)心下降，從而提高了汽車(chē)行駛穩(wěn)定性，左

14、右車(chē)輪的單獨(dú)跳動(dòng)，減少了車(chē)身的傾斜和振動(dòng)；同時(shí)正確的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)型式和參數(shù)，有助于消除前輪擺振、縱傾現(xiàn)象等。本設(shè)計(jì)中后懸架采用單斜臂式獨(dú)立懸架，是單橫臂和單縱臂獨(dú)立懸架的折衷方案。其擺臂繞與汽車(chē)縱軸線(xiàn)具有一定交角的軸線(xiàn)擺動(dòng)，選擇合適的交角可以滿(mǎn)足汽車(chē)操縱穩(wěn)定性要求。本論文的研究?jī)?nèi)容是根據(jù)給定參數(shù)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，然后對(duì)前后懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)匹配，滿(mǎn)足前后懸架的偏頻要求。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì) 1934年世界上出現(xiàn)了第一個(gè)由螺旋彈簧組成的被動(dòng)懸架。被動(dòng)懸架的參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法確定，在行駛過(guò)程中保持不變。它是一系列路況的折中，很難適應(yīng)各種復(fù)雜路況，減振的效果較差。為了克服遣弛缺陷，

15、采用了非線(xiàn)性剛度彈簧和車(chē)身高度調(diào)節(jié)的方法，雖然有一定成效，但無(wú)法根除被動(dòng)懸架的弊端。被動(dòng)懸架主要應(yīng)用于中低檔轎車(chē)上，現(xiàn)代轎車(chē)的前懸架一般采用帶有橫向穩(wěn)定桿的麥弗遜式懸架， 比如桑塔納、夏利、賽歐等車(chē)，后懸架的選擇較多，主要有復(fù)合式縱擺臂懸架和多連桿懸架。 半主動(dòng)懸架的研究工作開(kāi)始于1973年，由D．A．C r o s b y和D． C． Ka r n -o p p首先提出。半主動(dòng)懸架以改變懸架的阻尼為主， 一般較少考慮改變懸架的剛度。工作原理是：根據(jù)簧上質(zhì)量相對(duì)車(chē)輪的速度響應(yīng)、 加速度響應(yīng)等反饋信號(hào)， 按照一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)彈簧的阻尼力或者剛度．半主動(dòng)懸架產(chǎn)生力的方式與被動(dòng)懸架相似 ， 但其

16、阻尼或剛度系數(shù)可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，這和主動(dòng)懸架極為相似． 有 級(jí)式半主動(dòng)懸架是將阻尼分成幾級(jí)，阻尼級(jí)由駕駛員根據(jù)“路感”選擇或由傳感器信號(hào)自動(dòng)選擇。無(wú)級(jí)式半主動(dòng)懸架根據(jù)汽車(chē)行駛的路面條件和行駛狀態(tài)，對(duì)懸架的阻尼在幾毫秒內(nèi)由最小到最大進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。由于半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作時(shí)不需要：消耗車(chē)輛的動(dòng)力，而且可取得與主動(dòng)懸架相近的性能，具有很好的發(fā)展前景。 隨著道路交通的不斷發(fā)展，汽車(chē)車(chē)速有了很犬的提高，被動(dòng)懸架的缺陷逐漸成為提高汽車(chē)性能的瓶頸，為此人們開(kāi)發(fā)了能兼顧舒適和操縱穩(wěn)定的主動(dòng)懸架。主動(dòng)懸架的概念是1954年美國(guó)通用汽車(chē)司在懸架設(shè)計(jì)中率先提出的。它在被動(dòng)懸架的基礎(chǔ)上， 增加可調(diào)節(jié)剛度和阻尼

17、的控制裝置，使汽車(chē)懸架在任何路面上保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。控制裝置通常由測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等組成。20世紀(jì)80年代，世界各大著名的汽車(chē)公司和生產(chǎn)廠(chǎng)家競(jìng)相研制開(kāi)發(fā)這種懸架。豐田、洛特斯、沃爾沃、奔馳等在汽車(chē)上進(jìn)行了較為成功的試驗(yàn)。裝置主動(dòng)懸架的汽車(chē)，即使在不良路面高速行駛時(shí)，車(chē)身非常平穩(wěn)，輪胎的噪音小，轉(zhuǎn)向和制動(dòng)時(shí)車(chē)身保持水平．特點(diǎn)是乘坐非常舒服，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高，成本昂貴，可靠性存在問(wèn)題。 由于種種原因，我國(guó)的汽車(chē)絕大部分采用被動(dòng)懸架。在半主動(dòng)和主動(dòng)懸架的研究方面起步晚，與國(guó)外的差距大。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，半主動(dòng)懸架在20世紀(jì)80年代后期趨于成熟，福特公司和日產(chǎn)公司首先在轎車(chē)上應(yīng)用，

18、取得了較好的效果。主動(dòng)懸架雖然提出早，但由于控制復(fù)雜，并且牽涉到許多學(xué)科，一直很難有大的突破。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，僅應(yīng)用于排氣量大的豪華汽車(chē)，未見(jiàn)國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)品采用此技術(shù)的報(bào)道， 只有北京理工大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等少數(shù)幾個(gè)單位對(duì)主動(dòng)懸架展開(kāi)研究。 被動(dòng)懸架是傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，剛度和阻尼都是不可調(diào)的，依照隨機(jī)振動(dòng)理論，它只能保證在特定的路況下達(dá)到較好效果．但它的理論成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠， 成本相對(duì)低廉且不需額外能量， 因而應(yīng)用最為廣泛．在我國(guó)現(xiàn)階段，仍然有較高的研究?jī)r(jià)值．被動(dòng)懸架性能的研究主要集中在三個(gè)方面： 1） 通過(guò)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行受力分析后，建立數(shù)學(xué)模型，然后再用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)或有限元法尋找懸架

19、的最優(yōu)參數(shù) 2） 研究可變剛度彈簧和可變阻尼的減振器，使懸架在絕大部分路況上保持 良好的運(yùn)行狀態(tài)； 3） 研究導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，使汽車(chē)懸架在滿(mǎn)足平順性的前提下，穩(wěn)定性有大的提高。 半主動(dòng)懸架的研究集中在兩個(gè)方面： 1）執(zhí)行策略的研究； 2）執(zhí)行器的研究。阻尼可調(diào)減振器主要有兩種，一種是通過(guò)改變節(jié)流孔的大小調(diào)節(jié)阻尼，一種是通過(guò)改變減振液的粘性調(diào)節(jié)阻尼。節(jié)流孔的大小一般通過(guò)電磁閥或步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行有級(jí)或無(wú)級(jí)的調(diào)節(jié)，這種方法成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通過(guò)改變減振液的粘性來(lái)改變阻尼系數(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)噪音和沖擊等特點(diǎn)，因此是目前發(fā)展的主要方向。在國(guó)外，改變減振液粘性的方法主要有電流變液體和磁流變液體兩種

20、。北京理工大學(xué)的章一鳴教授進(jìn)行了阻尼可調(diào)節(jié)半主動(dòng)懸架的研究，林野進(jìn)行了懸架自適應(yīng)調(diào)節(jié)的控制決策研究，哈工大的陳卓如教授對(duì)車(chē)輛的自適應(yīng)控制方面進(jìn)行了研究 。執(zhí)行策略的研究是通過(guò)確定性能指標(biāo)，然后進(jìn)行控制器的設(shè)定。目前，模糊控制在這方面應(yīng)用較多。 主動(dòng)懸架研究也集中在兩個(gè)方面：1）可靠性；2）執(zhí)行器。由于主動(dòng)懸架采用了大量的傳感器、單片機(jī)、輸出輸入電路和各種接口，元器件的增加降低了懸架的可靠性，所以加大元件的集成程度，是一個(gè)不可逾越的階段。執(zhí)行器的研究主要是用電動(dòng)器件代替液壓器件。電氣動(dòng)力系統(tǒng)中的直線(xiàn)伺服電機(jī)和永磁直流直線(xiàn)伺服電機(jī)具有較多的優(yōu)點(diǎn)，今后將會(huì)取代液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。運(yùn)用磁蓄能原理，結(jié)合參數(shù)

21、估計(jì)自校正控制器，可望設(shè)計(jì)出高性能低功耗的電磁蓄能式自適應(yīng)主動(dòng)懸架，使主動(dòng)懸架由理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用。 懸架技術(shù)的每次跨越，都和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)制造技術(shù)、運(yùn)動(dòng)仿真等為懸架的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力的保障。懸架的發(fā)展也給相關(guān)學(xué)科提出更高的理論要求，使人類(lèi)的認(rèn)識(shí)邁向新的、更高的境界。 現(xiàn)有的被動(dòng)懸架將逐漸向半主動(dòng)、主動(dòng)懸架過(guò)渡。電動(dòng)器件的優(yōu)越性，將會(huì)取代液壓器件。大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，會(huì)使電子元件集成度得以提高，從而促進(jìn)可靠性得到保障，使懸架更加智能化而滿(mǎn)足人們的要求。 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)汽

22、車(chē)的前后懸架。完成汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)及懸架的主要結(jié)構(gòu)元件螺旋彈簧等的設(shè)計(jì)，然后對(duì)前后懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)匹配，滿(mǎn)足前后懸架的偏頻要求。 第2章 汽車(chē)總體參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中的參數(shù)如下表所示： 最高車(chē)速 125m/s 裝載質(zhì)量 1.5t 最小轉(zhuǎn)彎半徑 13m 最大爬坡度 0.3 2.1汽車(chē)形式的選擇 （1） 軸數(shù) 汽車(chē)可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車(chē)的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車(chē)的結(jié)構(gòu)等。 有關(guān)部門(mén)制定了道路法規(guī)，對(duì)汽車(chē)的軸載質(zhì)量加以限制，包括乘用車(chē)以及汽

23、車(chē)總質(zhì)量小于19t的公路運(yùn)輸車(chē)輛和軸荷不受道路、橋梁限制的不在公路上行駛的車(chē)輛，如礦用自卸車(chē)等，均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉的兩軸方案?？傎|(zhì)量在19~26t的公路運(yùn)輸車(chē)采用三軸形式，總質(zhì)量更大的汽車(chē)宜采用四軸和四軸以上的形式。 （2） 驅(qū)動(dòng)形式 汽車(chē)的用途、總質(zhì)量和對(duì)車(chē)輛通過(guò)性能的要求等，是影響選取驅(qū)動(dòng)形式的主要因素。增加驅(qū)動(dòng)輪數(shù)能夠提高汽車(chē)的通過(guò)能力，驅(qū)動(dòng)輪數(shù)越多，汽車(chē)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，整備質(zhì)量和制造成本也隨之增加，同時(shí)也使汽車(chē)的總體布置工作變得困難、乘用車(chē)和總質(zhì)量小些的商用車(chē)，多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的42驅(qū)動(dòng)形式。 （3） 布置形式 汽車(chē)的布置形式為前置后驅(qū)輕型載貨汽車(chē)。 2

24、.2 汽車(chē)主要參數(shù)的選擇 2.2.1汽車(chē)主要尺寸的確定 汽車(chē)的主要尺寸參數(shù)包括外廓尺寸、軸距、輪距、總長(zhǎng)、總寬、前懸、后懸、接近角、離去角、最小離地間隙等。 （1） 汽車(chē)的外廓尺寸 汽車(chē)的外廓尺寸包括其總長(zhǎng)、總寬、總高。它應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的類(lèi)型、用途、承載量、道路條件、結(jié)構(gòu)選型與布置以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)限制等因素來(lái)確定。GB1589-79對(duì)汽車(chē)外廓尺寸界限做了規(guī)定，總高不大于4m，總寬（不包括后視鏡）不大于2.5m；外開(kāi)窗，后視鏡等突出部分寬250mm?？傞L(zhǎng)：貨車(chē)及越野車(chē)不大于12m；一般大客車(chē)不大于12m，鉸接式大客車(chē)不大于18m；牽引車(chē)帶半掛車(chē)不大于16m，汽車(chē)拖帶掛車(chē)不大于20m，掛車(chē)長(zhǎng)

25、度不大于8m。 （2） 軸距L 軸距的選擇要考慮它對(duì)整車(chē)其他尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和使用性能的影響。軸距短些，汽車(chē)總長(zhǎng)、質(zhì)量、最小轉(zhuǎn)彎半徑和縱向通過(guò)半徑就小一些。但軸距過(guò)短也會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，例如車(chē)廂長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)；汽車(chē)行駛時(shí)其縱向角振動(dòng)過(guò)大；汽車(chē)加速、制動(dòng)或上坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大而導(dǎo)致其制動(dòng)性和操穩(wěn)性變壞；萬(wàn)向節(jié)的夾角過(guò)大等。因此，在選擇軸距時(shí)應(yīng)綜合考慮有關(guān)方面的影響。當(dāng)然，在滿(mǎn)足所設(shè)計(jì)的汽車(chē)的車(chē)廂尺寸、軸荷分配、主要性能和整體布置等要求的前提下，將軸距設(shè)計(jì)得短一些為好。軸距的最終確定應(yīng)通過(guò)總布置和相應(yīng)的計(jì)算來(lái)完成，其中包括檢查最小轉(zhuǎn)彎半徑和萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的夾角是否過(guò)大，軸荷分配是否合理，乘坐是

26、否舒適以及能否滿(mǎn)足整車(chē)總體設(shè)計(jì)的要求等。 從最小轉(zhuǎn)彎半徑的角度來(lái)設(shè)計(jì)軸距的大?。? 由轉(zhuǎn)向中心O到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點(diǎn)的距離稱(chēng)為汽車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑R。轉(zhuǎn)彎半徑越小，則汽車(chē)轉(zhuǎn)向所需場(chǎng)地就越小。由圖可知，當(dāng)外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角達(dá)到最大值時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑R為最小。在圖示的理想情況下，最小轉(zhuǎn)彎半徑與外轉(zhuǎn)向輪最大偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系為： 一般來(lái)說(shuō)，，=6.5m，則計(jì)算出最大軸距為3588mmm 所以，取汽車(chē)的軸距為：L=3200mm 圖2-1 理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向角間的關(guān)系 （3） 前后輪距 汽車(chē)輪距B對(duì)汽車(chē)的總寬、總質(zhì)量

27、、橫向穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性都有較大的影響。輪距越大，則懸架的角剛度越大，汽車(chē)的橫向穩(wěn)定性越好，車(chē)廂內(nèi)橫向空間也越大。但輪距也不宜過(guò)大，否則，會(huì)使汽車(chē)的總寬和總質(zhì)量過(guò)大。輪距必須和汽車(chē)的總寬相適應(yīng)。 載貨汽車(chē)的前輪距與車(chē)架前部寬、前懸架寬、輪胎寬、前輪最大轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向拉桿和轉(zhuǎn)向車(chē)輪以及和車(chē)架間的運(yùn)動(dòng)空間等因素有關(guān)，應(yīng)經(jīng)過(guò)具體布置和計(jì)算才能最后確定。后輪距與后板寬、后板簧距、輪胎寬、板簧與輪胎間的間隙等尺寸有關(guān)。 設(shè)計(jì)時(shí)依然可以通過(guò)內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向角間的關(guān)系來(lái)初選出輪距。如圖2-1，兩軸汽車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿(mǎn)足內(nèi)外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向角間的匹配應(yīng)保證當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車(chē)輪繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)

28、向中心旋轉(zhuǎn)，各車(chē)輪只有滾動(dòng)而無(wú)側(cè)滑的要求其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖2-1所示，由下式?jīng)Q定： 其中內(nèi)輪最大轉(zhuǎn)角，外輪最大轉(zhuǎn)角，軸距L=3200mm，可計(jì)算出K=964mm。由于前輪為轉(zhuǎn)向輪，即前輪兩轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)中心線(xiàn)與地面交點(diǎn)間的距離為K=964mm，輪距一般都比大，所以取前輪輪距B1=1600mm，后輪距B2=1600mm。 （4） 汽車(chē)的前懸 汽車(chē)的前懸尺寸是由總布置最后確定的。前懸的長(zhǎng)度與汽車(chē)的類(lèi)型、驅(qū)動(dòng)形式、發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式和駕駛室的形式以及布置密切相關(guān)。汽車(chē)的前懸不宜過(guò)長(zhǎng)，以免使汽車(chē)的接近角過(guò)小而影響通過(guò)性。汽車(chē)的后懸長(zhǎng)度主要與貨箱長(zhǎng)度、軸距及軸荷分配有關(guān)。后懸也不宜過(guò)長(zhǎng)，

29、以免使汽車(chē)的離去角過(guò)小而引起上下坡時(shí)刮地，同時(shí)轉(zhuǎn)彎也不靈活。城市大客車(chē)的后懸一般不大于其軸距的60%，絕對(duì)值不大于3.5m。輕型及以上的貨車(chē)的后懸一般在1.2m~2.2m。長(zhǎng)軸距、特長(zhǎng)貨箱的汽車(chē)，其后懸可長(zhǎng)達(dá)約2.6m。 綜上，本輕型貨車(chē)主要尺寸參數(shù)的選擇如表2-2： 軸距 輪距 外廓尺寸 前懸和后懸 L=3200mm =1600 =1600 長(zhǎng)：5220 寬：1950 高：2050 =720 =1350 表2-2 汽車(chē)的主要尺寸參數(shù) 2.2.2 汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的選擇 汽車(chē)的質(zhì)量參數(shù)包括整車(chē)整備質(zhì)量，載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)，汽車(chē)總質(zhì)量、軸荷分配等。其中裝載

30、質(zhì)量的參數(shù)已給定，即=1.5t （1）汽車(chē)的整備質(zhì)量 汽車(chē)的整備質(zhì)量就是汽車(chē)經(jīng)整備后在完備狀態(tài)下的自身質(zhì)量，即指汽車(chē)在加滿(mǎn)燃料、輪滑油、工作油液及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水和裝備齊全后但未載人、貨時(shí)的質(zhì)量。它是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。 載貨汽車(chē)可參考國(guó)內(nèi)外同類(lèi)型同級(jí)別的汽車(chē)的裝載量與整備質(zhì)量之比（稱(chēng)為汽車(chē)的整備質(zhì)量利用系數(shù)）為新車(chē)型選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)恼麄滟|(zhì)量利用系數(shù)，然后按其裝載量計(jì)算汽車(chē)的整備質(zhì)量。 由于質(zhì)量系數(shù)在（0.8~1.1）之間，取=1.1，所以=1.65t。 （2） 汽車(chē)的總質(zhì)量 汽車(chē)的總質(zhì)量是指已整備完好、裝備齊全并按規(guī)定載滿(mǎn)客、貨時(shí)的汽車(chē)質(zhì)量。除包括汽車(chē)的整備質(zhì)量及裝載量外，載貨汽車(chē)

31、還應(yīng)計(jì)入駕駛室坐滿(mǎn)人的質(zhì)量。 計(jì)算公式為：，駕駛室可乘坐兩人，， 所以貨車(chē)的總質(zhì)量計(jì)算為=3.28t 。 （3） 汽車(chē)的軸荷分配 汽車(chē)的軸荷分配是汽車(chē)的重要質(zhì)量參數(shù)，它對(duì)汽車(chē)的牽引性、通過(guò)性、制動(dòng)性、操縱性和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。因此，在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。 軸荷的分配對(duì)前后輪胎的磨損有直接影響。為了使其磨損均勻，對(duì)后輪裝單胎的雙軸汽車(chē)，要求其滿(mǎn)載時(shí)的前后軸荷分配為50%，而對(duì)后胎為雙胎的雙軸汽車(chē)，則前后軸荷大致按1/3和2/3分配。由于貨車(chē)的總質(zhì)量為=3.28t，所以假設(shè)后輪采用單胎時(shí)，則四

32、個(gè)輪胎每個(gè)輪胎承受的靜載荷約為8200kg，而對(duì)于貨車(chē)所常用的輪胎中，輪胎所能承受的載荷大都小于9000kg，所以這里采用后輪單胎的形式。 車(chē)型 空載 滿(mǎn)載 前軸 后軸 前軸 后軸 貨車(chē) 后輪單胎 32%～40% 60%～68% 50%～59% 41%～50% 表2-3 42后輪單胎平頭形式的貨車(chē)軸荷分配范圍 綜上，汽車(chē)的質(zhì)量參數(shù)如下： 裝載質(zhì)量（t） 整備質(zhì)量（t） 總質(zhì)量（t） 整備質(zhì)量利用系數(shù) 1.5 1.65 3.28 1.1 表2-4 汽車(chē)的質(zhì)量參數(shù) 空載 滿(mǎn)載 前軸 后軸 前軸 后軸 54% 46% 3

33、5% 65% 表2-5 設(shè)計(jì)貨車(chē)的軸荷分配 2.2.3 汽車(chē)主要性能參數(shù)的選擇 （1） 汽車(chē)的動(dòng)力性參數(shù) 汽車(chē)的動(dòng)力性參數(shù)主要有直接檔和一檔最大動(dòng)力因數(shù)、最高車(chē)速、加速時(shí)間、汽車(chē)的比功率和比轉(zhuǎn)矩等。 1） 直接檔最大動(dòng)力因數(shù) 的選擇主要是根據(jù)對(duì)汽車(chē)加速性和燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，以及汽車(chē)類(lèi)型、用途和道路條件而異。載貨汽車(chē)的值是隨汽車(chē)總質(zhì)量的增大而逐漸減小的，但也有個(gè)限度。微型貨車(chē)的值較大，輕型貨車(chē)次之，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)拖掛車(chē)，而且對(duì)平均車(chē)速和加速性能的要求也較高。 汽車(chē)類(lèi)別 最高車(chē)速 比功率 比轉(zhuǎn)矩 輕型貨車(chē) 0.06~0.10 0.30~0.4

34、0 90~120 15~21 38~44 表2-6 輕型載貨汽車(chē)的動(dòng)力性參數(shù)的取值范圍 根據(jù)表2-6，可以初步選取直接檔動(dòng)力因數(shù)為：。 2） 一檔最大動(dòng)力因數(shù) 直接影響汽車(chē)的最大爬坡能力和通過(guò)困難路段的能力以及起步并連續(xù)換擋時(shí)的加速能力。它和汽車(chē)總質(zhì)量關(guān)系不明顯而主要取決于所要求的最大爬坡度和附著條件。根據(jù)表2-6，可以初步選取I檔動(dòng)力因數(shù)為： 。 3） 最高車(chē)速 最高車(chē)速=125km/h 4） 汽車(chē)的比功率和比轉(zhuǎn)矩 這兩個(gè)參數(shù)分別表示發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和最大轉(zhuǎn)矩與汽車(chē)總質(zhì)量之比。比功率是評(píng)價(jià)汽車(chē)動(dòng)力性能如速度性能和加速性能的綜合指標(biāo)，比轉(zhuǎn)矩則反映了汽車(chē)的比牽引力和牽引能力。

35、各類(lèi)汽車(chē)的比功率和比轉(zhuǎn)矩值的范圍見(jiàn)表2-6，比功率初選為18kw/t, 比轉(zhuǎn)矩為40N.m/t。 （2） 汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性用汽車(chē)在水平的水泥或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車(chē)速或多工況滿(mǎn)載行駛百公里的燃油消耗率（L/100km）來(lái)評(píng)價(jià)。該值越小燃油經(jīng)濟(jì)性越好。而貨車(chē)有時(shí)用單位質(zhì)量的百公里油耗量來(lái)評(píng)價(jià)（表2-7） 總質(zhì)量 汽油機(jī) 柴油機(jī) <4 3.0～4.0 2.0～2.8 4～6 1.9～2.1 1.9～2.1 6～12 2.68～2.82 1.55～1.86 >12 2.50～2.60 1.43～1.53 表2-7 載貨汽車(chē)的

36、單位燃料消耗量 （3） 汽車(chē)的機(jī)動(dòng)性參數(shù) 汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑是汽車(chē)機(jī)動(dòng)性的主要參數(shù)。是指轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)轉(zhuǎn)向中心至前外輪接地中心的距離，它反映了汽車(chē)通過(guò)小曲率半徑道路的能力和在狹窄路面上或場(chǎng)地上掉頭的能力。其值與汽車(chē)的軸距、輪距及轉(zhuǎn)向車(chē)輪的最大轉(zhuǎn)角等有關(guān)，并應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的用途、類(lèi)型、道路條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及軸距等尺寸選取。 =6.5mm （4） 汽車(chē)的通過(guò)性參數(shù) 總體設(shè)計(jì)要確定的通過(guò)性參數(shù)有：最小離地間隙、接近角、離去角及縱向通過(guò)半徑。這些參數(shù)取值主要是根據(jù)汽車(chē)的類(lèi)型和道路條件., 其范圍見(jiàn)表2-8: 車(chē)型 /mm /（） /（） /m 42轎車(chē) 150～220 2

37、0～30 15～22 3.0～8.3 44轎車(chē) 210 45～50 35～40 1.7～3.6 42貨車(chē) 250～300 40～60 25～45 2.3～6.0 44貨車(chē)、66貨車(chē) 260～350 45～60 35～45 1.9～3.6 表2-8 汽車(chē)通過(guò)性的幾何參數(shù) 由上表，可以初步選取的通過(guò)性幾何參數(shù)分別為： 最小離地間隙為：=260mm , 接近角： =42 離去角：=26， 縱向通過(guò)性=3mm 。 綜上，汽車(chē)的主要性能參數(shù)選定如下：（表2-9） 表2-9 汽車(chē)的主要性能參數(shù)值 動(dòng)力性參數(shù) 機(jī)動(dòng)性參數(shù) 通過(guò)性參數(shù) =12

38、5km/h P.ma=18kw/t T．ma-1=42N.m/t =6.5m =260mm =42 =26 =3mm 2.3汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 (1) 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)基本型式的選擇中首先應(yīng)確定的是采用汽油機(jī)還是柴油機(jī)，其次是汽缸的排列型式和發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式。 1) 汽油機(jī)與柴油機(jī)的選擇 與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有燃料經(jīng)濟(jì)性好，工作可靠，壽命長(zhǎng)，使用成本低及排污少等優(yōu)點(diǎn)。但是柴油機(jī)也有工作粗暴，振動(dòng)及噪聲大，尺寸和質(zhì)量大，造價(jià)高，起動(dòng)較困難及易生黑煙等缺點(diǎn)。近年來(lái)，由于柴油機(jī)設(shè)計(jì)的不斷完善，以上缺點(diǎn)得到較好的克服，

39、并提高了轉(zhuǎn)速，故在輕型車(chē)和轎車(chē)上采用柴油機(jī)的也日益增多。 在選用發(fā)動(dòng)機(jī)型式時(shí)，除了上述因素外，還要考慮燃料使用的平衡，汽油大部分供應(yīng)汽車(chē)，而柴油用途廣泛，需要的部門(mén)多。因此從全局出發(fā)，今后將仍然以汽油為汽車(chē)的主要燃料，在2000年時(shí)，汽油機(jī)和柴油機(jī)的分工將是這樣的：裝載2t以下的輕型車(chē)用汽油機(jī)；裝載質(zhì)量6t以上的汽車(chē)將全部用柴油機(jī)。由于設(shè)計(jì)的該貨車(chē)的裝載質(zhì)量為2t，并且對(duì)動(dòng)力性要求較高，（最高車(chē)速為115km/h，最大爬坡度為30）故采用汽油機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)。 2) 發(fā)動(dòng)機(jī)排列形式的選擇 按汽缸排列形式，發(fā)動(dòng)機(jī)又有直列、水平對(duì)置和V型等區(qū)別。直列式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、造價(jià)低廉、工作可靠、寬

40、度小、易布置，因而在中型及以下的貨車(chē)上和排量不大的轎車(chē)上使用。在中高級(jí)以上的轎車(chē)、重型載貨汽車(chē)和越野汽車(chē)上，水平對(duì)置式的發(fā)動(dòng)機(jī)高度低易于平衡。綜合考慮結(jié)構(gòu)、工作可靠性以及造價(jià)成本，動(dòng)力性要求等，選擇6缸直列式汽油機(jī)。 3) 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻形式的選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)按冷卻方式分為水冷和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)兩種，后者的優(yōu)點(diǎn)是冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修方便，對(duì)沙漠和異常氣候環(huán)境的適應(yīng)性好，但存在冷卻不均，消耗功率大和噪聲大等缺點(diǎn)，在汽車(chē)上應(yīng)用不多，只在22kW以下的小發(fā)動(dòng)機(jī)和軍用越野車(chē)上有所應(yīng)用。大部分汽車(chē)都采用水冷發(fā)動(dòng)機(jī)。它的主要優(yōu)點(diǎn)有冷卻均勻可靠，散熱性好，噪聲小，能解決車(chē)內(nèi)供暖等。所以在本次設(shè)計(jì)中采用水冷方式。 綜上

41、，對(duì)于設(shè)計(jì)的貨車(chē)初步選取的發(fā)動(dòng)機(jī)型式為：6缸直列水冷式汽油機(jī)。 （2）發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 1）發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 式中：—發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，kw ； —傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，對(duì)單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋的式汽車(chē)取； — 汽車(chē)總質(zhì)量，kg ； g — 重力加速度， ； — 滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)載貨汽車(chē)取0.02 。 —最高速度，km/h ； —空氣阻力系數(shù)，貨車(chē)取0.8—1.0； A —汽車(chē)正面投影面積，，無(wú)測(cè)量數(shù)據(jù)，可按前輪距、汽車(chē)總高H、汽車(chē)總寬B等尺寸近似計(jì)算：

42、對(duì)轎車(chē) ， 對(duì)貨車(chē) 此處取 A=3.280 = 99.59kw 考慮空調(diào)系統(tǒng)和其它電器設(shè)備影響發(fā)動(dòng)機(jī)使用特性曲線(xiàn)的，（比萬(wàn)有特性曲線(xiàn)的?。┌l(fā)動(dòng)機(jī)最大功率比計(jì)算的最大功率應(yīng)大15%。 =1.15 = 114.53kw 2）比功率= 2.4 輪胎的選擇 輪胎及車(chē)輪部件應(yīng)滿(mǎn)足下述基本要求：足夠的負(fù)荷能力和速度能力；較小的滾動(dòng)阻力和行駛噪聲；良好的均勻性和質(zhì)量平衡性；耐磨損、耐老化、抗刺扎和良好的氣密性；質(zhì)量小、價(jià)格低、拆裝方便、互換性好。 在輪胎的選擇上需要遵循的基本原則是： （1）滿(mǎn)足

43、輪胎負(fù)荷的要求 所選輪胎在使用中承受的靜負(fù)荷值應(yīng)等于或接近輪胎的靜負(fù)荷值，我國(guó)各種汽車(chē)的輪胎和輪輞的規(guī)格及其額定負(fù)荷可查輪胎的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。表2-8提供了一些貨車(chē)的輪胎規(guī)格和特征。表中各列數(shù)據(jù)中如無(wú)帶括號(hào)的數(shù)據(jù)，表示該列數(shù)據(jù)對(duì)斜交輪胎和子午線(xiàn)輪胎通用，否則，不帶括號(hào)的數(shù)據(jù)適用于斜交胎，而帶括號(hào)的數(shù)據(jù)適用于子午線(xiàn)輪胎，貨車(chē)上雙胎并裝時(shí)，負(fù)荷約比單胎使用時(shí)的負(fù)荷增加10%~15%。貨車(chē)輪胎標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)GB516-82. (2) 考慮輪胎負(fù)荷系數(shù) 輪胎多承受的最大靜負(fù)荷與輪胎額定負(fù)荷之比稱(chēng)為輪胎負(fù)荷系數(shù)。為了避免超載，此系數(shù)取0.9~1.0之間。對(duì)于在良好路面上行駛，車(chē)速不高的貨車(chē)，此系數(shù)允許取1.1。

44、但不得大于1.2。因?yàn)檩喬コd20%，其壽命將下降30%左右。轎車(chē)及輕型貨車(chē)的車(chē)速高，動(dòng)負(fù)荷大，系數(shù)應(yīng)取下限；重型貨車(chē)，重型自卸車(chē)的車(chē)速低，此系數(shù)可略偏高。近年來(lái)，貨車(chē)上普遍采用高強(qiáng)度尼龍簾布輪胎，使輪胎承受能力提高。因此，同樣載重量的汽車(chē)所用的輪胎尺寸已減少。 (3) 選擇輪胎胎體的中的簾線(xiàn)形式 輪胎按照胎體中簾線(xiàn)的排列不同，可分為三種，子午線(xiàn)輪胎、斜交輪胎和帶束斜交輪胎。子午線(xiàn)輪胎的特點(diǎn)是滾動(dòng)阻力小、溫升低、胎體緩沖性能和附著性能都比斜交輪胎要好，裝好后耗油低、耐磨損壽命長(zhǎng)、高速性能好。但子午線(xiàn)輪胎制造較困難、造價(jià)不如斜交輪胎。 綜上所述，采用子午線(xiàn)輪胎。根據(jù)整車(chē)的綜合要求選定輪胎型

45、號(hào)為7.00﹣16 LT（7.00R16） 輪胎規(guī)則 層數(shù) 主要尺寸 使用條件 斷面寬 外直徑 最大負(fù)荷 相應(yīng)氣壓p0.1 標(biāo)準(zhǔn)輪輞 允許使用輪輞 普通花紋 加深花紋 越野花紋 N MPa 輕型貨車(chē)，中，小客車(chē)及其掛車(chē)輪胎 6.50-14 6 8 180 705 - - 5850 6900 3.2 4.2 4 5J 6.50-16 (6.50R16) 6 8 755 765 765 - 6350 7550 3.2(3.5) 4.2(4.6) 5.50F 5.50E 5.50F 7.55-15 (7.00

46、R15) 6 8 200 750 760 - 6800 8000 3.2(3.5) 4.2(4.6) 5.50F 6.00G 7.00-16 (7.00R16) 8 10 200 780 790 - 8500 9650 4.2(4.6) 5.3(5.6) 5.50F 6.00G 7.50-16 (7.50R16) 8 10 12 220 810 820 - 9700 11050 12400 4.2(4.6) 5.3(5.6) 6.3(6.7) 6.00G 5.00F 6.50H 表2-10國(guó)產(chǎn)汽車(chē)輪胎的規(guī)

47、格、尺寸及使用條件 2.5 本章小節(jié) 本章完成了汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)部分，包括汽車(chē)主要參數(shù)的選擇以及發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎的選擇。 第3章 汽車(chē)懸架方案的選擇 3.1 懸架的設(shè)計(jì)要求 懸架是保證車(chē)輪或車(chē)橋與汽車(chē)承載系統(tǒng)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和路面沖擊、衰減振動(dòng)以及調(diào)節(jié)汽車(chē)行駛中的車(chē)身位置等有關(guān)裝置的總稱(chēng)。懸架的主要作用是傳遞車(chē)輪和車(chē)架（或車(chē)身）之間的一切力和力矩;緩和、抑制路面對(duì)車(chē)身的沖擊和振動(dòng)；保證車(chē)輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性。保證汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。 在設(shè)計(jì)懸架時(shí)必須考慮以下幾個(gè)方面的要求： 1）保證汽車(chē)有良好的行駛平順性

48、。 2）具有合適的衰減振動(dòng)能力。 3）保證汽車(chē)具有良好的操縱穩(wěn)定性。 4）汽車(chē)制動(dòng)或加速時(shí)要保證車(chē)身穩(wěn)定，減少車(chē)身縱傾；轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)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(chē)身與車(chē)輪之間的各種力和力矩，在滿(mǎn)足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命 3.2 懸架的結(jié)構(gòu)型式與分析 3.2.1 非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架 懸架可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩類(lèi)。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左、右車(chē)輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過(guò)懸架與車(chē)架（或車(chē)身）連接；獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左、右車(chē)輪通過(guò)各自的懸架與車(chē)架（或車(chē)身）連接，見(jiàn)（圖3-1）：

49、a)非獨(dú)立懸架 b)獨(dú)立懸架 圖3-1 懸架的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖 以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置的非獨(dú)立懸架，其主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工作可靠。缺點(diǎn)是：由于整車(chē)布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長(zhǎng)度（特別是前懸架），使之剛度較大，所以汽車(chē)平順性較差；簧下質(zhì)量大；在不平路面上行駛時(shí)，左、右車(chē)輪相互影響，并使車(chē)軸（橋）和車(chē)身傾斜；當(dāng)兩側(cè)車(chē)輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪會(huì)左、右搖擺使前輪容易產(chǎn)生敗陣；前輪跳動(dòng)時(shí)，懸架易于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉；當(dāng)汽車(chē)直線(xiàn)行駛在凹凸不平的路段上時(shí)，由于左右兩側(cè)車(chē)輪反向跳動(dòng)或只有一側(cè)車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，不僅車(chē)輪

50、外傾角有變化，還會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，離心力也會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；車(chē)軸（橋）上方要求有與彈簧行程相適應(yīng)的空間。這種懸架主要用在總質(zhì)量大些的商用車(chē)前、后懸架以及某些乘用車(chē)的后懸架上。 非獨(dú)立懸架主要用于貨車(chē)、大客車(chē)的前、后懸架以及某些轎車(chē)的后懸架。 獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：簧下質(zhì)量小；懸架占用的空間小；彈性元件只承受垂直力，所以可以用剛度小的彈簧，使車(chē)身振動(dòng)頻率降低，改善了汽車(chē)的行駛平順性；由于采用斷開(kāi)式車(chē)軸，所以能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的位置高度，使整車(chē)的質(zhì)心高度下降，改善了汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性；左、右車(chē)輪各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)互不影響，可減小車(chē)身的傾斜和振動(dòng)，同時(shí)在起伏的路面上能獲得良好的地面附著

51、能力； 獨(dú)立懸架主要用于轎車(chē)和部分輕型貨車(chē)、客車(chē)及越野車(chē) 。 3.2.2 獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 獨(dú)立懸架又分為雙橫臂式、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(dòng)臂式等幾種。 對(duì)于不同結(jié)構(gòu)形式的獨(dú)立懸架，不僅結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，而且許多基本特性也有較大區(qū)別。評(píng)價(jià)時(shí)常從以下幾個(gè)方面進(jìn)行： 1) 側(cè)傾中心高度 汽車(chē)在側(cè)向力作用下，車(chē)身在通過(guò)左、右車(chē)輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，相對(duì)于地面的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心稱(chēng)之為側(cè)傾中心。側(cè)傾中心到地面的距離稱(chēng)為側(cè)傾中心高度。側(cè)傾中心位置高，它到車(chē)身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)傾力臂及側(cè)傾力矩小些，車(chē)身的側(cè)傾角也會(huì)減小。但側(cè)傾中心過(guò)高，會(huì)使車(chē)身

52、傾斜時(shí)輪距變化大，加速輪胎的磨損。 2) 車(chē)輪定位參數(shù)的變化 車(chē)輪相對(duì)車(chē)身上、下跳動(dòng)時(shí)，主銷(xiāo)內(nèi)傾角、主銷(xiāo)后傾角、車(chē)輪外傾角及車(chē)輪前束等定位參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。若主銷(xiāo)后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車(chē)輪外傾角變化大，會(huì)影響汽車(chē)直線(xiàn)行駛穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。 3) 懸架側(cè)傾角剛度 當(dāng)汽車(chē)作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時(shí)，在側(cè)向力作用下，車(chē)廂繞側(cè)傾軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并將此轉(zhuǎn)動(dòng)角度稱(chēng)之為車(chē)廂側(cè)傾角。車(chē)廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度大小有關(guān)，并影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和平順性。 4) 橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成

53、轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。 不同形式的懸架占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動(dòng)機(jī)的布置和從車(chē)上拆裝發(fā)動(dòng)機(jī)的困難程度；占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。因此，懸架占用的空間尺寸也用來(lái)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。 懸架 雙橫臂式 單橫臂式 單縱臂式 單斜臂式 麥弗遜式 扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式 側(cè)傾中心高 比較低 比較高 比較低 居單橫臂和 單縱臂之間 比較高 比較低 車(chē)輪定位 參數(shù)的變化 車(chē)輪外傾角 與主銷(xiāo)內(nèi)傾 角均有變化 車(chē)輪外傾角 與主銷(xiāo)內(nèi)傾 角變化大 主銷(xiāo)后傾角 變化大 有變化 變化小 左、右輪同時(shí)跳動(dòng)時(shí)不變

54、輪距 變化小，輪 胎磨損速度 慢 變化大，輪 胎磨損速度 快 不變 變化不大 變化很小 不變 懸架側(cè)傾角 剛度 較小，需用 橫向穩(wěn)定器 較大，可不 裝橫向穩(wěn)定 器 較小，需用 橫向穩(wěn)定器 居單橫臂式 和單縱臂式 之間 較大，可不裝橫向穩(wěn)定器 橫向剛度 橫向剛度大 橫向剛度小 橫向剛度較小 橫向剛度大 占用空間尺寸 占用較多 占用較少 幾乎不占用高度空間 占用的空間小 其它 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 前懸架用 得較多 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成 本低，前懸架 上用得少 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 緊湊，轎車(chē) 上用得較多 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于

55、 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪 驅(qū)動(dòng)轎車(chē)后懸架 表3-2 不同形式懸架的特點(diǎn) 3.3 前、后懸架方案的選擇 目前汽車(chē)的前、后懸架采用的方案有：前輪和后輪均采用非獨(dú)立懸架；前輪采用獨(dú)立懸架，后輪采用非獨(dú)立懸架；前輪與后輪均采用獨(dú)立懸架等幾種。 前懸架采用縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架時(shí)，因前輪容易發(fā)生擺振現(xiàn)象，不能保證汽車(chē)有良好的操縱穩(wěn)定性，所以汽車(chē)的前懸架多采用獨(dú)立懸架。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置的汽車(chē)，常采用麥弗遜式前懸架。 麥弗遜懸架通常由兩個(gè)基本部分組成：支柱式減震器和A字型托臂。之所以叫減震器支柱是因?yàn)樗藴p震還有支撐整個(gè)車(chē)身的作用，他的結(jié)構(gòu)很緊湊，把減震器和減震彈簧集成在一起，組成一個(gè)可以上

56、下運(yùn)動(dòng)的滑柱；下托臂通常是A字型的設(shè)計(jì)，用于給車(chē)輪提供部分橫向支撐力，以及承受全部的前后方向應(yīng)力。整個(gè)車(chē)體的重量和汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)時(shí)車(chē)輪承受的所有沖擊就靠這兩個(gè)部件承擔(dān)。所以麥弗遜的一個(gè)最大的設(shè)計(jì)特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單能帶來(lái)兩個(gè)直接好處那就是：懸架重量輕和占用空間小。我們知道，汽車(chē)懸架屬于運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)動(dòng)部件越輕，那么懸架響應(yīng)速度和回彈速度就會(huì)越快，所以懸架的減震能力也就越強(qiáng)；而且懸架質(zhì)量減輕也意味著彈簧下質(zhì)量減輕，那么在車(chē)身重量一定的情況下，舒適性也越好。占用空間小帶來(lái)的直接好處就是設(shè)計(jì)師能在發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)布置下更大的發(fā)動(dòng)機(jī)，而且發(fā)動(dòng)機(jī)的放置方式也能隨心所欲。在中型車(chē)上能放下大型發(fā)動(dòng)機(jī)，在小型車(chē)上也能

57、放下中型發(fā)動(dòng)機(jī)，讓各種發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配更靈活。但同時(shí)也有很多不足比如穩(wěn)定性差.抗側(cè)傾和制動(dòng)點(diǎn)頭能力弱.增加穩(wěn)定桿以后有所緩解但無(wú)法從根本上解決問(wèn)題.耐用性不高.減震器容易漏油需要定期更換。 圖3-3 麥弗遜式懸架的后視圖。 為了減小活塞2和導(dǎo)向套之間的摩擦，彈簧上斜置的活塞桿和彈簧上托盤(pán)9通過(guò)一個(gè)可分離支座：在E點(diǎn)固定在汽車(chē)翼子板上。由彈性塑料制成的輔助彈簧11與托盤(pán)9的內(nèi)孔連接，下端支承在防塵罩12上。它放在彈簧托盤(pán)3上，保護(hù)鍍鉻的桿2。當(dāng)車(chē)輪上跳時(shí)，輔助彈簧壓在管1的封蓋上。 支架4和U形夾13焊接在管 1上。橫向穩(wěn)定桿的拉桿 5的上球鉸固定在支架 4內(nèi)。U形夾則把車(chē)輪支架

58、支承在 U 形彎腳中。為了能不外傾角精確地調(diào)整到設(shè)計(jì)值，U 形夾的上孔加工成長(zhǎng)形孔。車(chē)輪的導(dǎo)向由一個(gè)第二代雙排徑向止推滾珠軸承來(lái)承擔(dān)。 導(dǎo)向鉸 G 的轉(zhuǎn)向球通過(guò)夾鉗與車(chē)輪支架連接。橫置的螺栓15穿過(guò)轉(zhuǎn)向球銷(xiāo)的環(huán)形槽，以防止球銷(xiāo)在螺栓出現(xiàn)意外松動(dòng)時(shí)滑脫。副車(chē)架6是為了車(chē)身連接而采用的。 斜置單臂式獨(dú)立懸架是單橫臂式和單縱臂式獨(dú)立懸架的折衷方案。如圖3-4所示。單斜臂繞與汽車(chē)縱軸線(xiàn)成一定角度的軸線(xiàn)擺動(dòng)。適當(dāng)?shù)剡x擇夾角，可以調(diào)整輪距、車(chē)輪傾角、前束等變化最小。從而可獲得良好的操縱穩(wěn)定性。這種懸架適于做后懸架。 圖3-4 斜置單臂式獨(dú)立懸架 本論文懸架方案的選擇為前麥弗遜懸架后斜

59、置單臂式獨(dú)立懸架。 3.4 本章小節(jié) 本章對(duì)汽車(chē)的懸架做了系統(tǒng)的介紹，并對(duì)各種懸架的結(jié)構(gòu)型式和性能特點(diǎn)進(jìn)行了分析，確定了前后懸架的類(lèi)型為前麥弗遜式獨(dú)立懸架和后斜置單臂式獨(dú)立懸架。 第4章 懸架的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1懸架主要參數(shù)的選擇計(jì)算 （1） 懸架靜撓度 懸架靜撓度，是指汽車(chē)滿(mǎn)載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度c之比， 即 。 汽車(chē)前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車(chē)行駛平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代汽車(chē)的質(zhì)量分配系數(shù)ε近似等于1，于是汽車(chē)前、后軸上方車(chē)身兩

60、點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。因此，汽車(chē)前、后部分的車(chē)身的固有頻率 (亦稱(chēng)偏頻)可用下式表示 ， (4-1) 式中，為前、后懸架的剛度(N／cm)；、為前、后懸架的簧上質(zhì)量(kg)。 當(dāng)采用彈性特性為線(xiàn)性變化的懸架時(shí)，前、后懸架的靜撓度可用下式表示 式中，g為重力加速度(g=981cm／s2)。 將、 代入式(4—1)得到 (4-2) 分析上式可知：懸架的靜撓度直接影響車(chē)身振動(dòng)的偏頻n。因此，欲保證汽車(chē)有良好的行駛平順性，必須正確選取懸

61、架的靜撓度。 在選取前、后懸架的靜撓度值和時(shí)，應(yīng)當(dāng)使之接近，并希望后懸架的靜撓度比前懸架的靜撓度小些，這有利于防止車(chē)身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)。理論分析證明：若汽車(chē)以較高車(chē)速駛過(guò)單個(gè)路障，／<1時(shí)的車(chē)身縱向角振動(dòng)要比/>1時(shí)小，故推薦取 =(0．8～0．9) ?？紤]到貨車(chē)前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦=(0．6～0．8) 。為了改善微型轎車(chē)后排乘客的乘坐舒適性，有時(shí)取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。為了減小汽車(chē)的角振動(dòng)，一般汽車(chē)前、后懸架偏頻之比約為。 用途不同的汽車(chē)，對(duì)平順性要求不一樣。以運(yùn)送人為主的轎車(chē)對(duì)平順性的要求最高，大客車(chē)次之，載貨車(chē)

62、更次之。對(duì)普通級(jí)以下轎車(chē)滿(mǎn)載的情況，前懸架偏頻要求在1．00～1．45Hz，后懸架則要求在1．17～1．58Hz。原則上轎車(chē)的級(jí)別越高，懸架的偏頻越小。貨車(chē)滿(mǎn)載時(shí)，前懸架偏頻要求在1．50～2．10Hz，而后懸架則要求在1．70～2．17Hz。選定偏頻以后，再利用式(4—2)即可計(jì)算出懸架的靜撓度。 選擇貨車(chē)滿(mǎn)載時(shí)前后懸架的偏頻分別為： ， 所以，滿(mǎn)足要求。 利用公式(4—2)，得到=7.72cm，=6.25cm 。 （2）懸架的動(dòng)撓度 懸架的動(dòng)撓度是指從滿(mǎn)載靜平衡位置開(kāi)始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形(通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1／2或2／3)時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架(或車(chē)身)的垂

63、直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。對(duì)轎車(chē)，取7—9cm；對(duì)大客車(chē), 取5～8cm；對(duì)貨車(chē)取6～9cm。對(duì)于轎車(chē)的值應(yīng)不小于0.5，大客車(chē)應(yīng)不小于0.75，載貨汽車(chē)1.0。所以選取貨車(chē)前后懸架的動(dòng)撓度等于靜撓度，即： ==7.72cm ， ==6.25cm 。 （3）懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸的分配 懸架側(cè)傾角剛度系指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時(shí)懸架給車(chē)身的彈性恢復(fù)力矩。它對(duì)簧上質(zhì)量的側(cè)傾角有影響；側(cè)傾角過(guò)大或過(guò)小都不好。乘坐側(cè)傾角剛度過(guò)小而側(cè)傾角過(guò)大的汽車(chē)，乘員缺乏舒適感和安全感。側(cè)傾剛度過(guò)大而側(cè)傾角過(guò)小的汽車(chē)又缺乏汽車(chē)發(fā)生側(cè)翻的感覺(jué)，同時(shí)使輪

64、胎側(cè)偏角增大，如果發(fā)生在后輪會(huì)使汽車(chē)增加了過(guò)多轉(zhuǎn)向的可能。要求在側(cè)向慣性力等于0．4倍車(chē)重時(shí)，轎車(chē)車(chē)身側(cè)傾角在2．5～4，貨車(chē)車(chē)身側(cè)傾角不超過(guò)6～7。 此外，還要求汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，在0．4g的側(cè)向加速度作用下，前、后輪側(cè)偏角之差δ1-δ2應(yīng)當(dāng)在1～3范圍內(nèi)。而前、后懸架側(cè)傾角剛度的分配會(huì)影響前、后輪的側(cè)偏角大小，從而影響轉(zhuǎn)向特性，所以設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮懸架側(cè)傾角剛度在前、后軸上的分配。為滿(mǎn)足汽車(chē)稍有不足轉(zhuǎn)向特性的要求，應(yīng)使汽車(chē)前軸的輪胎側(cè)偏角略大于后軸的輪胎側(cè)偏角。為此，應(yīng)該使前懸架具有的側(cè)傾角剛度要略大于后懸架的側(cè)傾角剛度。對(duì)轎車(chē)，前、后懸架側(cè)傾角剛度比值一般為1．4～2．6。 4.

65、2彈性元件的計(jì)算 4.2.1 前懸架螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）螺旋彈簧的剛度計(jì)算 汽車(chē)滿(mǎn)載質(zhì)量 Q=3280 kg 前軸負(fù)荷 后軸負(fù)荷 非簧質(zhì)量 前懸架 后懸架 簧載質(zhì)量 前懸架 后懸架 螺旋彈簧的剛度 前懸架 后懸架 （2） 彈簧的靜撓度和動(dòng)撓度 麥弗遜懸架在振動(dòng)時(shí)，由于彈簧與車(chē)體并不垂直，所以懸架的靜撓度并不等于螺旋彈簧的靜撓度?？梢酝ㄟ^(guò)振

66、動(dòng)時(shí)螺旋彈簧位置的改變來(lái)尋找?guī)缀侮P(guān)系根據(jù)已知的懸架靜撓度來(lái)求出螺旋彈簧的靜撓度，如圖4-1所示： 圖中 ——前懸架的靜撓度，已知=77.2mm； ——螺旋彈簧的靜撓度。 圖4-1 前懸架振動(dòng)示意圖 解三角形ABC： =76.97mm 同理，可以求出后懸架螺旋彈簧的靜撓度為：=62.32mm ==62.32mm （3） 螺旋彈簧的主要尺寸的確定 1) 彈簧中徑D和鋼絲直徑d 取 前懸架 =110mm =15mm 后懸架 =90mm =15mm 2) 工作圈數(shù)可按下式求得： 式(4-3) 式中 ——彈簧材料的剪切彈性模量，?。? ——螺旋彈簧剛度。 前懸架： 所以取工作圈數(shù)為：圈。 后懸架： 取工作圈數(shù)為：圈 （4） 彈簧端部結(jié)構(gòu)型式及所用材料的選定 首先，采用彈性特性為線(xiàn)性的等節(jié)距螺旋彈簧，由于鋼絲直徑=18mm>10mm，所以在熱處理工藝上需要成