目 录
摘要 ............................................................................................................................................. I Abstract ..................................................................................................................................... II 第一章 绪论 .............................................................................................................................. 1
1.1课设背景及研究意义 .................................................................................................. 1 1.2国内外的研究现状 ...................................................................................................... 1 1.3本文的主要研究内容 .................................................................................................. 3 第二章 悬架的结构分析与整体参数设计 .............................................................................. 4
2.1悬架系统的简介与分类 .............................................................................................. 4
2.1.1悬架系统的简介 ............................................................................................... 4 2.1.2悬架系统的分类 ............................................................................................... 5 2.2独立悬架的特点 .......................................................................................................... 5 2.3整体参数的设计 .......................................................................................................... 6
2.3.1主要技术指标或主要参数 ............................................................................... 6 2.3.2频率的选取与计算 ........................................................................................... 7 2.3.3悬架系统的静挠度 ........................................................................................... 7 2.3.4悬架系统的动挠度 ........................................................................................... 8 2.3.5悬架系统刚度 ................................................................................................... 8
第三章 悬架系统的设计计算 ................................................................................................ 10
3.1悬架设计的一般要求 ................................................................................................ 10 3.2减振器选择 ................................................................................................................ 10
3.2.1减震器工作原理 ............................................................................................. 10 3.2.2阻尼系数的确定 ............................................................................................. 12 3.2.3最大卸载力 ..................................................................................................... 13 3.2.4减振器的尺寸设计 ......................................................................................... 14 3.3螺旋弹簧的设计计算 ................................................................................................ 17 3.4横向稳定杆设计 ........................................................................................................ 21 3.5悬架系统的杆系设计 ................................................................................................ 24
III
第四章 悬架的三维建模 ........................................................................................................ 25
4.1麦弗逊前悬架的三维建模 ........................................................................................ 25 4.2后多连杆悬架的三维建模 ........................................................................................ 28 4.3整车悬架装配图 ........................................................................................................ 31 第五章 悬架系统的运动学仿真 ............................................................................................ 33
5.1基于adams/view的运动仿真 ................................................................................... 33 5.2基于adams/car的仿真分析 ...................................................................................... 34 第六章 整车悬架的主动化改造 ............................................................................................ 42
6.1传统悬架的弊端 ........................................................................................................ 42 6.2电控悬架的优势 ........................................................................................................ 42 6.3电控悬架 .................................................................................................................... 42
6.3.1电控悬架的分类 ............................................................................................. 42 6.3.2电控悬架系统的组成 ..................................................................................... 43 6.3.3电控悬架的工作原理 ..................................................................................... 44 6.4主动化方案 ................................................................................................................ 46 第七章 总结与展望 ................................................................................................................ 48
7.1总结 ............................................................................................................................ 48 7.2展望 ............................................................................................................................ 48 参考文献 .................................................................................................................................. 49 致 谢 ...................................................................................................................................... 51 附录一 英文文献原文 .......................................................................................................... 53 附录二 英文文献译文 .......................................................................................................... 60 附录三 开题报告 .................................................................................................................. 65 附录四 任务书 ...................................................................................................................... 72
IV
华北水利水电大学毕业设计
第一章 绪论
1.1课设背景及研究意义
悬架是现代汽车上把车身与车轮有弹性的链接起来的重要组件，在传递作用在车轮
和车身之间的一切力和力矩的同时，通过减震器对悬架振动进行衰减，使汽车获得高速的行驶能力和理想的运动特性。采用弹性联接后，汽车可以看做是由悬挂质量、非悬挂质量和弹簧组成的振动系统。悬架对于整车的意义重大。悬架本身的性能特点、与整车的匹配关系等直接决定了汽车行驶的平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性，进而影响着整车的性能。面对科技的迅速发展、以及生活需求的提高，人们的乘驾选择也日新月异，无论是轿车、客车、房车、自卸车、SUV，还是MPV，都要提供一个人性化的舒适的环境。
作为衡量汽车质量的指标之一，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的不适反应。针对于不同的车型，对悬架设计进行优化，譬如，有些载货汽车悬架需要足够的刚度，以安全为首，效益为先，而一些自驾车要求较高的舒适性，较小的阻尼。而对于军用汽车，应具有较好的越野能力，在城市和山地都能发挥其最优的性能，这就需要悬架的刚度可调、可变。
优良的避震悬架，也可以减轻振动冲击给零件带来的损坏，减少故障，降低维修成本。不仅如此，车轮外倾角的设计也便于驾驶转向，主销内倾角和主销后倾角的设计也有回正的作用，利于行驶的安全，而前束角的设计，则相应的减小了轮胎的磨损。
总而言之，在舒适的驾驶环境下才能保持身体的平衡和心情的愉悦，优良的悬架系
统会更加轻便以及安全。鉴于悬架在整车中的重大意义， 悬架的的研究相对整车来说显得至关重要。
1.2国内外的研究现状
汽车诞生后，随着对悬架的深入研究，扭杆弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等相继问世。
直到1934年世界上才出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。尽管一百多年来，汽车悬架的结构形式及其原理一直不断地演进，但就结构功能而言，它主要由减震装置，
1
华北水利水电大学毕业设计
弹簧元件和导向机构三部分组成，一些情况下，一个零部件兼起多个作用，例如，钢板弹簧不仅起到弹性元件的作用，还起到了导向机构的作用，麦弗逊悬架的减震器的活塞杆不仅其到了减震作用，同时起到了导向作用。
典型的麦弗逊式独立悬架使用减振器兼做主销, 这样，在减振器活塞杆在相对减振
器筒往复运动工作时, 会受到侧向力的作用, 不符合最佳受力状态, 因此一些麦弗逊式独立悬架用专用的滑柱结构确定主销轴线, 此类结构又被称为滑柱摆臂式独立悬架。
但这些悬架依然有很大的缺陷，面对复杂的路况，这种悬架不能改变悬架的刚度，
而且，随着车速的提高和用途的多样性，人们的视线也开始移到了主动和半主动悬架上面。
半主动悬架的研究工作起始于1973年，由D.A.Crosby 和D.C.Karnopp首先提出，半
主动悬架较少的考虑悬架的刚度，以改变悬架的阻尼为主，依据簧上质量的速度、加速度等响应进行信息的反馈。半主动悬架的研究主要集中在执行器的研究和执行策略的研究，半主动悬架稳定性优于被动悬架，可靠性优于主动悬架。主动悬架是1954年由美国通用汽车公司在设计悬架时率先提出，这种悬架在面对任何工况都能保持在最佳状态，主动悬架与被动悬架之间的区别在于是否是有源控制，主动悬架通过有源的减震效果最好，但由于结构复杂，能耗高，成本昂贵和元件较多，元件集成度不足带来的可靠性等问题，我国目前绝大部分汽车仍然使用被动悬架。
目前国外高级大客车几乎全部使用空气悬架，空气悬架在轻型汽车上的应用量也在
迅速上升。部分轿车也逐渐安装使用空气悬架，如美国的林肯等。在一些特种车辆上，空气悬架的使用几乎为唯一选择。国外的汽车空气悬架发展经历了―钢板弹簧→气囊复合式悬架→被动全空气悬架→主动全空气悬架(即ECAS电控空气悬架系统)‖的变化型式。主动全空气悬架应用了电子控制系统，使传统的空气悬架系统的性能得到很大改善，汽车在各种路面、各种工况条件下能实现主动调节、主动控制。
虽然已经对空气悬架进行了很多的研究，但从目前仍然存在一些问题:气囊脱落、推
力杆断裂、衬套、螺丝松动等问题，因此对空气悬架的可靠性分析和电子控制的研究是今后悬架系统发展研究的主题。由于国内的自主性设计的汽车普遍使用被动悬架，且成本较低，悬架的稳定性依然有改进提升的可能，所以被动悬架在国内在相当长的时间内会继续使用。绿色环保是当今社会的主题，而电控悬架带来的确实大量的消耗，所以，
2