（优秀毕业全套设计）JX102轿车双摆臂悬架的设计及产品建模

格式：RAR 上传：2025-12-29 13:40:31

乘坐舒适性，有时取后悬架的偏频低于前悬架的偏频。用途不同的汽车，对平顺性要求不样。以运送人为主的轿车对平顺性的要求最高，大客车次之，载货车更次之。对普通级以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求在，后悬架则要求在。原则上轿车的级别越高，悬架的偏频越小。对高级轿车满载的情况，前悬架偏频要求在，后悬架则要求在。货车满载时，前悬架偏频要求在，而后悬架则要求在。选定偏频以后，再利用式即可计算出悬架的静挠度。.悬架的动挠度悬架的动挠度是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形通常指缓冲块压缩到其自由高度的或时，车轮中心相对车架或车身的垂直位移。要求悬架应有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。对轿车，取对大客车，取对货车，取,本设计的动挠度选取。.悬架弹性特性悬架受到的垂直外力与由此所引起的车轮中心相对于车身位移厂即悬架的变形的关系曲线称为悬架的弹性特性。其切线的斜率是悬架的刚度。悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。当悬架变形厂与所受垂直外力之间呈固定比例变化时，弹性特性为直线，称为线性弹性特性，此时悬架刚度为常数。当悬架变形与所受垂直外力之间不呈固定比例变化时，悬架刚度是变化的，其特点是在满载位置附近，刚度小且曲线变化平缓，因而平顺性良好距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大。这样可在有限的动挠度范围内，得到比线性悬架更多的动容量。悬架的动容量系指悬架从静载荷的位置起，变形到结构允许的最大变形为止消耗的功。悬架的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小。空载与满载时簧上质量变化大的货车和客车，为了减少振动频率和车身高度的变化，应当选用刚度可变的非线性悬架。轿车簧上质量在使用中虽然变化不大，但为了减少车轴对车架的撞击，减少转弯行驶时的侧倾与制动时的前俯角和加速时的后仰角，也应当采用刚度可变的非线性悬架。钢板弹簧非独立悬架的弹性特性可视为线性的，而带有副簧的钢板弹簧空气弹簧油气弹簧等，均为刚度可变的非线性弹性特性悬架。.后悬架螺旋弹簧刚度及应力计算螺旋弹簧作为弹性元件，由于其结构简单，制造方便及具有较高的比能容量，因此在现代轻型以下汽车的悬架中应用相当的普遍，特别是在轿车中，由于要求良好的乘坐舒适性和悬架导向机构在大摆动量下依然具有保持车轮定位角的能力，因此螺旋弹簧悬架早就取代了钢板弹簧。螺旋弹簧在悬架布置中可在弹簧内部安装减振器，行程限位器或导向柱使结构紧凑。通过采用变节距或用变直径弹簧钢丝绕制的或者两者同时采用的弹簧结构，可以实现变刚度特性。螺旋弹簧刚度及应力计算螺旋弹簧在其轴向载荷作用下变形为式中弹簧中径，弹簧钢丝直径，弹簧工作圈数,弹簧材料的剪切弹性数量，取。弹簧在压缩时工作方式与扭杆相似，都是靠材料的剪切变形吸收能量，弹簧钢丝表面的剪应力为式中弹簧指数旋绕比，曲度系数，为考虑簧圈曲率对强度影响的系数，。对于前面讨论的直的扭杆，其表面的剪应力呈均匀分布，而螺旋弹簧钢丝表面的剪应力则相对复杂。在静载状态下，这种截面内的应力分布不均匀可以忽略不计，但在承受动载时，由于弹簧内侧应力水平较高并且应力变化幅值也更大，导致螺旋弹簧的失效总是发生在内侧。为了在设计时考虑内侧应力的增大，引如修正系数。般情况下，弹簧钢的许用剪应力与许用拉应力成比例关系，通常情况下，可以取.。弹簧端部形状螺旋弹簧端部可以碾细，并紧，直角切断或向内弯曲，其中为两端碾细，亦即在绕制弹簧之前先将钢丝两端碾细，碾细部分长度在绕后约占，末端厚度为钢丝直径的左右，绕制成后末端几乎贴紧相连端弹簧。必要时两端都要磨平。这种结构的特点是节约材料，占用垂向空间小，特别是由于两端都平整，安装时可以任意转动，因而设计时弹簧的圈数可以取任意值，不必限于整数。其缺点是碾细需要专门工序和设备，增加了制造成本。为直角切断型，其中端并紧形成与弹簧轴线垂直的平面。这种结构的特点在于绕制简单，成本低，其缺点是增加了垂向的尺寸和材料的消耗，安装时需要定方向并且与之相配套的弹簧座，若两端都未平齐，则修改设计时，弹簧圈数必须按整数增减。为端部向内弯曲并形成与弹簧轴线垂直的平面，这种结构长用于和弹簧座配合起定位作用，若两端都内弯，则需要专用设备。表列出了不同端部结构时弹簧总圈数与有效圈数以及弹簧完全并紧时的高度公式中的系数.为考虑螺旋角的补偿关系，为端部碾细时的末端厚度。总圈数完全并紧时的高度两端碾细.两端切断两端内弯.端碾细端切断端碾细端内弯端切断端内弯表.螺旋弹簧不同端部结构时的总圈数及并紧高度螺旋弹簧的设计计算螺旋弹簧的设计计算分以下几个步骤根据总布置要求及悬架的具体结构形式求需要的弹簧刚度，设计载荷时的弹簧的受力及弹簧高度，悬架在压缩行程极限位置时弹簧高度。初步选择弹簧中径，端部结构形式及所用的材料。参考相关标准确定台架实验时伸张及压缩极限位置相对于设计载荷位置的弹簧变形量，并且确定要想达到的寿命循环次数。初选钢丝直径，并由相关材料标准查出许用拉应力。由式解出，用表中的相应公式求出。由及可求出弹簧在完全压缩时候的载荷。按弹簧指数及的表达式求得，并且求出载荷以及所对应的剪切应力，以及但是悬架工作时弹簧实际对应的最大剪应力，对应悬架的极限压缩状态。校核是否小于.，若不成立，则重新选择钢丝直径若余量很大，则视寿命校核结果决定是否重新选取较小些的直径。校核台架实验条件下的寿命。给定实验条件下的循环次数可按下式估算式中若算出的预期寿命小于预期台架寿命，则返回重新选择若有较大余量，则综合考虑是否需要选择更小的钢丝直径以节约材料，减小质量。得到合适的以后，可以进步确定弹簧的高度和弹簧的最小工作高度式中与弹簧指数有关的系数见下图表.弹簧指数的关系曲线弹簧总圈数可由表中求出。稳定性校核又细又高的弹簧在大载荷作用下会失稳，失稳的临界载荷不仅和其高度对直径之比有关，还与弹簧两端的支撑方式有关，对于钢丝截面是圆形的螺旋弹簧，其相对变形量必须小于如下临界值独立悬架导向机构设计及强度校核.设计要求悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过.，轮距变化大会引起轮胎早期磨损。悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应产生纵向加速度。汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在.侧向加速度作用下，车身侧倾角不大于，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。汽车制动时，应使车身有抗前俯作用加速时，有抗后仰作用。.导向机构的布置参数侧倾中心双横臂式独立悬架的侧倾中心由如图所示方式得出。将横臂内外转动点的连线延长，以便得到极点，并同时获得户点的高度。将户点与车轮接地点连接，即可在汽车轴线上获得侧倾中心。当横臂相互平行时如图，户点位于无穷远处。作出与其平行的通过点的平行线，同样可获得侧倾中心。图横臂式悬架和纵横臂式悬架的距离和的计算法和图解法图横臂相互平行的双横臂式悬架侧倾中心的确定双横臂式独立悬架的侧倾中心的高度通过下式计算得出式中麦弗逊式独立悬架的侧倾中心由如图所示方式得出。从悬架与车身的固定连接点作活塞杆运动方向的垂直线并将下横臂线延长。两条线的交点即为点。图普通规格的麦弗逊式悬架的尺寸和的计算法和图解法麦弗逊式悬架的弹簧减振器柱布置得越垂直，下横臂布置得越接近水平，则侧倾中心就越接近地面，从而使得在车轮上跳时车轮外倾角的变化很不理想。如加长下横臂，则可改善运动学特性。麦弗逊式独立悬架侧倾中心的高度可通过下式计算式中侧倾中心在独立悬架中，前后侧倾中心连线称为侧倾轴线。侧倾轴线应大致与地面平行，且尽可能离地面高些。平行是为了使得在曲线行驶时前后轴上的轮荷变化接近相等，从而保证中性转向特性而尽可能高则是为了使车身的侧倾限制在允许范围内。然而，前悬架侧倾中心高度受到允许轮距变化的限制且几乎不可能超过。此外，在前轮驱动的车辆中，由于前轿轴荷大，且为驱动桥，故应尽可能使前轮轮荷变化小。因此，独立悬架纵臂式悬架除外的侧倾中心高度为前悬架后悬架。设计时首先要确定与轮距变化有关的前悬架的侧倾中心高度，然后确定后悬架的侧倾中心高度。当后悬架采用独立悬架时，其侧倾中心高度要稍大些。如果用钢板弹簧非独立悬架时，后悬架的侧倾中心高度要取得更大些。.纵倾中心双横臂式悬架的纵倾中心可用作图法得出，见图。自铰接点正和作摆臂转动轴和的平行线，两线的交点即为纵倾中心。麦弗逊式悬架的纵倾中心，可由正点作减振器运动方向的垂直线，该垂直线与过点的摆臂轴平行线的交点即为纵倾中心，如图所示。图双横臂式悬架的纵倾中心图麦弗逊式悬架的纵倾中心抗制动纵倾性抗制动前俯角抗制动纵倾性使得制动过程中汽车车头的下沉量及车尾的抬高量减小。只有当前后悬架的纵倾中心位于两根车桥轴之间时，这性能方可实现，如图所示。图抗制动纵倾性抗驱动纵倾性抗驱动后仰角抗驱动纵倾性可减小后轮驱动汽车车尾的下沉量或前轮驱动汽车车头的抬高量。与抗制动纵倾性不同的是，只有当汽车为单桥驱动时，该性能才起作用。对于独立悬架而言，是纵倾中心位置高于驱动桥车轮中心，这性能方可实现。悬架摆臂的定位角独立悬架中的摆臂铰链轴大多为空间倾斜布置。为了描述方便，将摆臂空间定位角定义为摆臂的水平斜置角，悬架抗前俯角，悬架斜置初始角，如图所示。.双横臂式独立悬架导向机构设计纵向平面内上下横臂的布置方案上下横臂轴抗前俯角的匹配对主销后倾角的变化有较大影响。图给出了六种可能布置方案的主销后倾角值随车轮跳动的曲线。图中横坐标为值，纵坐标为车轮接地中心的垂直位移量。各匹配方案中，角度的取值见图注，其正负号按右手定则确定。图的定义图的匹配对的影响为了提高汽车的制动稳定性和舒适性，般希望主销后倾角的变化规律为在悬架弹簧压缩时后倾角增大在弹簧拉伸时后倾角减小，用以造成制动时因主销后倾角变大而在控制臂支架上产生防止制动前俯的力矩。分析图中的变化曲线可知，第第方案的变化规律为压缩行程减小，拉伸行程增大，这与所希望的规律正好相反，因此不宜用在汽车前悬架中第方案虽然主销后倾角的变化最小，但其抗前俯的作用也小，所以现代汽车中也很少采用第方案的主销后倾角变化规律是比较好的，所以这三种方案在现代汽车中被广泛采用。横向平面内上下横臂的布置方案图上下横臂在横向平面内的布置方案比较图三图可以清楚地看到，上下横臂布置不同，所得侧倾中心位置也不同，这样就可根据对侧倾中心位置的要求来设计上下横臂在横向平面内的布置方案。水平面内上下横臂摆动轴线的布置方案上下横臂轴线在水平面内的布置方案有三种，如图所示。下横臂轴和上横臂轴与纵轴线的夹角，分别用和来表示，称为导向机构上下横臂轴的水平斜置角。般规定，轴线前端远离汽车纵轴线的夹角为正，反之为负，与汽车纵轴线平行者，夹角为零。图水平面内上下横臂轴布置方案为了使轮胎在遇到凸起路障时能够使轮胎面上跳，面向后退让，以减少传到车身上的冲击力，还为了便于布置发动机，大多数前置发动机汽车的悬架下横臂轴的斜置角为正，而上横臂轴的斜置角则有正值零值和负值三种布置方案，如图中的所示。上下横臂斜置角不同的组合方案，对车轮跳