獨(dú)立懸掛全地形四輪山地車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

獨(dú)立懸掛全地形四輪山地車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì) DESIGN OF FOUR ROUND MOUNTAIN CAR CHASSIS WITH INDEPENDENT SUSPENSION FULL TERRAIN 摘要 在現(xiàn)在的車(chē)輛上，懸架是一個(gè)非常重要的總成，對(duì)于車(chē)架跟汽車(chē)來(lái)說(shuō)是傳力連接裝置，它是用來(lái)對(duì)車(chē)輪跟車(chē)架中間的動(dòng)力，還有力矩進(jìn)行傳送的，這樣路面?zhèn)魉偷杰?chē)架上面的沖擊載荷就沒(méi)有那么大了，那么因?yàn)檫@個(gè)原因，承載系統(tǒng)的振動(dòng)也就可以小一點(diǎn)了，確保車(chē)子行駛的時(shí)候非常平順，這樣車(chē)子在開(kāi)的時(shí)候就能更加平穩(wěn)。 本次主要設(shè)計(jì)獨(dú)立懸掛全地形四輪山地車(chē)底盤(pán)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有了解懸架的組成、特點(diǎn)，對(duì)懸架的分類(lèi)及優(yōu)劣特性進(jìn)行分析；確定懸架的類(lèi)型，確定前后懸架的參數(shù)及車(chē)輪的定位參數(shù)等；對(duì)減震器以及前后懸架彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算。對(duì)前后懸架穩(wěn)定桿進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算等。 利用AUTOCAD繪圖軟件完成機(jī)構(gòu)裝配圖及主要部件圖的設(shè)計(jì)與繪制，最后編寫(xiě)本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)在完成任務(wù)的同時(shí)，也為其設(shè)計(jì)和研究提供一定的理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞 懸架；獨(dú)立懸掛；全地形；四輪山地車(chē)；底盤(pán) II Abstract Suspension is one of the most important components in modern automobiles. It is the general name of all the force connecting devices between the frame and the car. It is mainly composed of elastic elements, guide devices, shock absorbers, buffer blocks and lateral stabilizers. The main task is to transfer all the force and moment between the wheel and the frame, ease the impact load of the road to the frame, attenuate the vibration of the bearing system, ensure the ride comfort of the car, and make the car get high speed. The main design of the independent suspension all terrain four wheeled mountain car chassis. The main design content is to understand the composition and characteristics of suspension, analyze the classification and advantages and disadvantages of the suspension, determine the type of suspension, determine the parameters of the front and rear suspension and the positioning parameters of the wheel, and design and calculate the retarder and the front and rear suspension springs. The stabilizer bar of front and rear suspension is designed and calculated. The AUTOCAD drawing software is used to complete the design and drawing of the assembly drawing and the main component drawings. Finally, the design instructions are written. The design and research can also be provided by the design and research. Keywords suspension independent suspension all terrain four wheeled mountain car chassis 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 四輪全地形車(chē)的概述 1 1.2 懸架的概述及各類(lèi)型優(yōu)缺點(diǎn)分析 4 1.2.1懸架的概述 4 1.2.2懸架分類(lèi)及優(yōu)劣分析 4 2 總體方案及主要參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定 9 2.1 懸架類(lèi)型的選擇與確定 9 2.2 懸架設(shè)計(jì)要求的分析 9 2.3 車(chē)輪定位參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定 10 2.4 懸架參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定 10 2.4.1懸架靜撓度 10 2.4.2懸架動(dòng)撓度 11 2.4.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 2.4.4懸架尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 2.5受力分析及強(qiáng)度校核 17 2.5.1路面不平路況 17 2.5.2加速制動(dòng)的車(chē)況 18 2.5.3轉(zhuǎn)彎的車(chē)況 19 3 減震器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25 3.1 彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算 25 3.1.1前懸架彈簧設(shè)計(jì) 25 3.1.2后懸架彈簧設(shè)計(jì) 25 3.2 減震器設(shè)計(jì)及計(jì)算 26 3.2.1前懸架減震器設(shè)計(jì) 26 3.2.2后懸架減震器設(shè)計(jì) 26 4 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 28 4.1 橫向穩(wěn)定桿的概述 28 4.2 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì)及計(jì)算 28 4.2.1前懸架穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 28 4.2.2后懸架穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 28 5 懸架的運(yùn)動(dòng)與分析 30 結(jié)論 31 致謝 32 參考文獻(xiàn) 33 8 1 緒論 1.1 四輪全地形車(chē)的概述 四輪全地形車(chē)有三種，沙灘車(chē)，農(nóng)夫車(chē)，還有卡丁車(chē)。它的攀爬能力是很強(qiáng)的，不管什么形式的路面都可以行走自如，可以在沙灘上，草原上，沙漠上，雪地上行走，這種車(chē)輛行駛起來(lái)非常有樂(lè)趣，并且使用的地方非常多，可以說(shuō)這種車(chē)子是全能的。不僅可以用來(lái)進(jìn)行比賽，娛樂(lè)，還可以在石油行業(yè)，工地上，礦山上等很多地方使用。 1、沙灘車(chē) 用字母ATV來(lái)表示，我國(guó)叫它四輪全地形沙灘車(chē)。 圖1-1 沙灘車(chē) 不管在什么路面上，沙灘車(chē)都可以行走，一般的車(chē)輛走不了的路面它都是可以走的。車(chē)輛非常簡(jiǎn)單，并且越野性能很不錯(cuò)，外表是沒(méi)有遮擋的。真正來(lái)說(shuō)用簡(jiǎn)單的中文名字是表達(dá)不了的，按照它的外表，可以解釋成為全地形四輪越野車(chē)，這個(gè)名字念起來(lái)不順口，所以，我們基本上都叫它沙灘車(chē)，這個(gè)是不準(zhǔn)確的。沙灘是比較軟的，ATV的輪胎是比較寬的，所以跟路面的接觸面積是比較大的，這樣摩擦力就很大，胎紋也是比較特別的，輪胎不會(huì)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)打滑的情況，可以在沙地上進(jìn)行行走。這個(gè)車(chē)輛的品質(zhì)不錯(cuò)，性能也很好，可以在很多環(huán)境比較惡劣的地方行走，可以對(duì)人或者是貨物進(jìn)行運(yùn)輸，這個(gè)車(chē)輛的性能是非常不錯(cuò)的。只不過(guò)我們平時(shí)的生活環(huán)境不需要用它，所以見(jiàn)得比較少。 ATV前面的身子，三個(gè)輪子，并且輪胎的氣壓是比較低的。在1960年的時(shí)候在美國(guó)市場(chǎng)上銷(xiāo)售，一開(kāi)始只是用來(lái)做游戲的，后來(lái)慢慢發(fā)展為賽車(chē)，可以用來(lái)休閑等等。 上世紀(jì)八十年代，很多生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)始對(duì)這種車(chē)型的生產(chǎn)，在85年到87年的時(shí)候，美國(guó)市場(chǎng)開(kāi)始銷(xiāo)售的很好，并且之前的車(chē)子只有三個(gè)輪，后來(lái)成為四個(gè)輪。 四輪車(chē)越來(lái)越多，從來(lái)沒(méi)有生產(chǎn)過(guò)的四輪驅(qū)動(dòng)車(chē)發(fā)展的也很快，不過(guò)實(shí)際上需求還是不小的，所以發(fā)展的很快，原來(lái)只是在歐美市場(chǎng)銷(xiāo)售，現(xiàn)在在全球都很受歡迎。 我們國(guó)家對(duì)于沙灘車(chē)上路行走是沒(méi)有允許的，它也不是殘疾車(chē)輛，這個(gè)車(chē)子是個(gè)四輪的車(chē)，沒(méi)有辦法像電動(dòng)車(chē)那樣隨意的行走。在外國(guó)，好多國(guó)家都確定了沙灘車(chē)是一種特別的車(chē)，只能在規(guī)定的地方行駛，比方說(shuō)賽場(chǎng)上，農(nóng)場(chǎng)上，森林等，要是走到公路上是違反法律的。比方說(shuō)在美國(guó)，很多玩車(chē)的人，都是將沙灘車(chē)放在皮卡車(chē)的后面帶著，到了地方之后，再把它拿下來(lái)進(jìn)行行駛。也有國(guó)家對(duì)于沙灘車(chē)有規(guī)定，是可以在公路上開(kāi)的，比方說(shuō)法國(guó)，不過(guò)這樣的車(chē)子在上路之前是有一定的規(guī)則的，比方說(shuō)要安裝轉(zhuǎn)向燈，后視鏡，喇叭，滿(mǎn)足需要的前照燈等等。有人在買(mǎi)了這種車(chē)輛之后，牌照上的是三輪車(chē)的，有的人只是將沙灘車(chē)當(dāng)做是助力車(chē)。不過(guò)，地方不一樣，實(shí)際狀況也就是不一樣的。 沙灘車(chē)用英文ATV來(lái)表示，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多人都叫他沙灘車(chē)，經(jīng)常在一些旅游景點(diǎn)可以看到它，比方說(shuō)沙灘上，有人專(zhuān)門(mén)出租它，不過(guò)，這樣的車(chē)輛在美洲地區(qū)，都是在農(nóng)田，牧場(chǎng)上使用，在那是用的很多的一種交通車(chē)輛。 因?yàn)槿嗽诃h(huán)境中的需求才會(huì)有全地形車(chē)，在1960年的時(shí)候，北美地區(qū)的雪下的很大，這個(gè)時(shí)候人們就開(kāi)始使用越野型的車(chē)輛，輪胎是三個(gè)，就跟摩托車(chē)差不多，這種車(chē)輛的靈活性是非常不錯(cuò)的，而且可以在任何地形上進(jìn)行行走，慢慢的ATV的使用地方就越來(lái)越多，很多地方進(jìn)行搶險(xiǎn)的時(shí)候都會(huì)用到這種車(chē)輛，這種車(chē)子還可以用來(lái)進(jìn)行比賽，在很多難走的路面上進(jìn)行行走，它的車(chē)胎的壓力是比較低的，驅(qū)動(dòng)是四輪的，不管是裝人還是裝貨都是可以的，就算是戶(hù)外非常惡劣的地面上也是可以行走的，這種車(chē)輛的體型不大，越野性能是非常不錯(cuò)的，機(jī)動(dòng)性很好，在有的時(shí)候，它的性能甚至比SUV還要好很多。 2、農(nóng)夫車(chē) 用英文字母UTV來(lái)表示，可以在山上，沙灘，農(nóng)場(chǎng)上行走，功能是非常多的，正常用的都是玻璃鋼，控制面板上有多元化電氣，還有播放機(jī)，功能是比較多的，它的結(jié)構(gòu)還是比較合理的。發(fā)動(dòng)機(jī)在固定的時(shí)候跟車(chē)架分下來(lái)，這樣開(kāi)車(chē)的時(shí)候感覺(jué)非常舒服。后橋都是整體的，將差速器還有檔位都放在這，這樣掛擋起來(lái)就比較容易，拐彎就算是很急也非常穩(wěn)定。這種農(nóng)夫車(chē)可以在沙灘上，山區(qū)這些地方進(jìn)行工作。它有以下用途： （1）進(jìn)行旅游，還有鄉(xiāng)下別墅，戶(hù)外公園，沙灘上等等都可以用這種車(chē)子，中國(guó)的沙灘車(chē)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)上對(duì)這個(gè)車(chē)輛有專(zhuān)門(mén)的介紹，不光有圖片，還有視頻。 （2）可以在農(nóng)場(chǎng)上，林場(chǎng)上，牧場(chǎng)上用這種車(chē)子； （3）在進(jìn)行交通救援，供電搶修，考古，對(duì)地質(zhì)進(jìn)行考察等都可以用這種車(chē)； （4）這個(gè)車(chē)輛可以在雪地上進(jìn)行救援，或者是在雪場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)； （5）在部隊(duì)進(jìn)行反恐，救援，或者是有些突發(fā)事件出現(xiàn)的時(shí)候，都可以拿來(lái)用。 圖1-2 農(nóng)夫車(chē) 3、卡丁車(chē) 這個(gè)名字其實(shí)是從英文翻譯過(guò)來(lái)的，意思是比較小的運(yùn)動(dòng)車(chē)輛。在1940年的時(shí)候，卡丁車(chē)運(yùn)動(dòng)在東歐就有了，在上世紀(jì)五十年代末在歐美開(kāi)始發(fā)展的很快。它的構(gòu)造是很簡(jiǎn)單的，車(chē)架一個(gè)，沖程發(fā)動(dòng)機(jī)有兩個(gè)，獨(dú)立車(chē)輪有四個(gè)，這就是卡丁車(chē)。它駕駛起來(lái)非常簡(jiǎn)單，非常安全，還非常刺激，在世界上很多人都喜歡，可以這么說(shuō)，賽車(chē)運(yùn)動(dòng)里面，它的普及面是最大的。在1962年，世界上成立了卡丁車(chē)聯(lián)合會(huì)。 圖1-3 卡丁車(chē) 卡丁車(chē)這種車(chē)子是沒(méi)有車(chē)廂的，車(chē)輪可以單獨(dú)跟地面進(jìn)行接觸，并且接觸時(shí)間很長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)是后面兩個(gè)輪子，導(dǎo)向是前面兩個(gè)輪子。 在很多賽車(chē)類(lèi)型里面，比較小的賽車(chē)就是卡丁車(chē)，外形看上去比較小，構(gòu)造也比較簡(jiǎn)單，在賽車(chē)?yán)锩?，它是入門(mén)級(jí)別的，在歐洲，大家給它取了一個(gè)名字叫迷你方程式。一開(kāi)始的時(shí)候，卡丁車(chē)是用來(lái)讓小朋友在一個(gè)不是很大的地方進(jìn)行玩耍的，它的前身就是剪草機(jī)，它的發(fā)動(dòng)機(jī)還有別的裝置都是很簡(jiǎn)單的。現(xiàn)在卡丁車(chē)的性能一直在進(jìn)行提升，安全性也變得更好，很多標(biāo)準(zhǔn)賽場(chǎng)現(xiàn)在都建設(shè)出來(lái)了，并且對(duì)于駕駛技術(shù)的要求不高，花費(fèi)也不是很多的，很快成為全民都喜歡的一個(gè)項(xiàng)目，世界上很多地方都有卡丁車(chē)的比賽。從安全性來(lái)看，因?yàn)榭ǘ≤?chē)的懸掛是很低的，操控起來(lái)非常容易，并且在賽車(chē)的運(yùn)動(dòng)里面，卡丁車(chē)安全性是很好的。 在1940年的時(shí)候，國(guó)際上成立了汽車(chē)聯(lián)合會(huì)，在1962年的時(shí)候，國(guó)際上成立了卡丁車(chē)聯(lián)合會(huì)。在1995年的時(shí)候，我們國(guó)家加入了國(guó)際上的卡丁車(chē)聯(lián)合會(huì)，為了在我們國(guó)家對(duì)卡丁車(chē)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行推廣，進(jìn)行普及，培養(yǎng)一些卡丁車(chē)的專(zhuān)業(yè)人才。 1.2 懸架的概述及各類(lèi)型優(yōu)缺點(diǎn)分析 1.2.1懸架的概述 對(duì)車(chē)輪跟車(chē)橋中間是有彈性聯(lián)系的，要想對(duì)載荷進(jìn)行傳送，對(duì)沖擊進(jìn)行緩沖，讓振動(dòng)變小，對(duì)車(chē)子在開(kāi)的時(shí)候所處地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整的都是通過(guò)懸架來(lái)進(jìn)行確保的。設(shè)計(jì)懸架的時(shí)候，要滿(mǎn)足下面幾點(diǎn)： 1、懸架設(shè)計(jì)的合理一些，彈性特征還有阻尼特征都要合理一些，這樣振動(dòng)就可以降低，那么車(chē)子在行駛時(shí)候平順性就比較好； 2、對(duì)導(dǎo)向裝置進(jìn)行合理設(shè)置，確保力跟力矩進(jìn)行傳送的時(shí)候非?？煽?，那么對(duì)于車(chē)子操縱時(shí)候的穩(wěn)定性是有好處的； 3、導(dǎo)向裝置的動(dòng)作跟轉(zhuǎn)向桿的動(dòng)作是要非常協(xié)調(diào)的，防止動(dòng)作的時(shí)候有碰撞，不然的轉(zhuǎn)向輪就會(huì)有擺動(dòng)； 4、車(chē)輛在剎車(chē)或者是速度加快的時(shí)候，確保車(chē)子穩(wěn)定，不能有太多的縱傾，拐彎的時(shí)候，傾斜角度不能太大； 5、構(gòu)造比較緊湊，占據(jù)的空間不大，特別是懸掛的地方，質(zhì)量不能大； 6、產(chǎn)品的質(zhì)量不能大，并且強(qiáng)度也要大，使用時(shí)間要長(zhǎng)； 7、布置起來(lái)非常便利，設(shè)計(jì)車(chē)輛的時(shí)候，要留一些空間給發(fā)動(dòng)機(jī)還有行李箱。 1.2.2懸架分類(lèi)及優(yōu)劣分析 按照兩邊的車(chē)輪垂直動(dòng)作有沒(méi)有關(guān)聯(lián)進(jìn)行劃分，有非獨(dú)立懸架的，還有獨(dú)立懸架的。 1、非獨(dú)立懸架 這種懸架左邊輪子，還有右邊輪子都是裝在一個(gè)剛性軸上面的，也可以在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)橋的橋殼上進(jìn)行安裝，圖紙1-4里面展示的就是。 圖1-4 非獨(dú)立懸架 圖1-5 獨(dú)立懸架 懸架非獨(dú)立型的，好處是構(gòu)造不復(fù)雜，加工維護(hù)的時(shí)候非常便利，經(jīng)濟(jì)性也很不錯(cuò)，工作的時(shí)候可靠性高，用的時(shí)間比較長(zhǎng)；車(chē)輪進(jìn)行跳動(dòng)的時(shí)候，輪距還有前束都是沒(méi)有改變的，所以輪胎的損耗自然就沒(méi)有那么大； 不好的地方是占據(jù)的地方很大，簧下面的質(zhì)量不小，在兩邊的車(chē)輪進(jìn)行跳動(dòng)的時(shí)候要是不一致的話(huà)，彼此會(huì)有影響，行走的時(shí)候穩(wěn)定性就不好；要是行走路面不平順，行駛按照直線(xiàn)進(jìn)行，因?yàn)樽筮呡喿痈疫叺妮喿犹鴦?dòng)不一樣，那么軸轉(zhuǎn)向就會(huì)讓直線(xiàn)行走的穩(wěn)定性變差。 非獨(dú)立懸架基本上是用在質(zhì)量比較大的商用車(chē)的上面。 2、獨(dú)立懸架 跟非獨(dú)立的懸架進(jìn)行對(duì)比，它的好處有： (1)在一定的區(qū)間里面，左右車(chē)輪都是可以獨(dú)立進(jìn)行跳動(dòng)的，彼此是沒(méi)有影響的，讓車(chē)身的傾斜，還有振動(dòng)沒(méi)有那么大； (2)非懸掛的質(zhì)量不大； (3)在橫向上占據(jù)的地方不大，方便發(fā)動(dòng)機(jī)裝上去，那么發(fā)動(dòng)機(jī)裝的地方就沒(méi)有那么高，這樣一來(lái)車(chē)子的質(zhì)心就沒(méi)有那么高，車(chē)子在行駛的時(shí)候穩(wěn)定性就更好； (4)可以讓驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行方向的轉(zhuǎn)變。 獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)有很多種： 1、橫臂式獨(dú)立懸架 說(shuō)的車(chē)輪在車(chē)子橫向范圍里面進(jìn)行擺動(dòng)的獨(dú)立懸架，按照橫臂有多少個(gè)進(jìn)行劃分： (1) 單橫臂式獨(dú)立懸架 圖1-6 單橫臂式獨(dú)立懸架 圖1-7 雙橫臂式獨(dú)立懸架 這種懸架的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，側(cè)傾中心是比較高的，對(duì)側(cè)傾的抵抗能力是非常強(qiáng)的。在車(chē)輪進(jìn)行跳動(dòng)的時(shí)候，讓主銷(xiāo)里面的傾角，還有車(chē)輪外面的傾角改變不小，所以不能當(dāng)做前懸架?，F(xiàn)在車(chē)子的速度是很快的，側(cè)傾中心是非常高的，那么車(chē)輪在跳動(dòng)的時(shí)候，論據(jù)的改變是不小的，那么輪胎跟地面之間就會(huì)有一個(gè)側(cè)向的滑移，輪胎的磨損就更厲害了，所以都是用在后懸架的上面，不過(guò)對(duì)于速度非?？斓男旭偸菨M(mǎn)足不了的，現(xiàn)在用的很少。 (2) 雙橫臂式獨(dú)立懸架 一樣長(zhǎng)的懸架在車(chē)輪上進(jìn)行上跳動(dòng)，下跳動(dòng)，維持主銷(xiāo)傾角沒(méi)有改變，不過(guò)論據(jù)的改變是很大的，讓輪胎的損耗比較大，所以現(xiàn)在用的很少。懸架不等長(zhǎng)的，在車(chē)輪上上跳動(dòng)，下跳動(dòng)的時(shí)候，只要合理的布局上橫梁的長(zhǎng)，下橫梁的長(zhǎng)，那么輪距，還有車(chē)輪定位數(shù)據(jù)的改變量就可以在一定的區(qū)間里面。這些輪距的改變不是很大，不會(huì)讓車(chē)輪順著路面向側(cè)邊滑動(dòng)，輪胎就算是有彈性的改變，它也是可以補(bǔ)償?shù)?。所以確保車(chē)子在行駛的時(shí)候非常穩(wěn)定。 懸架是雙橫臂的，正常都是用在車(chē)子前后的懸架上，還有一些比較輕的貨車(chē)前懸架上，高檔車(chē)輛后面的懸架上，用在越野車(chē)通過(guò)性要求比較高的前面的懸架，后面的懸架上。 2、車(chē)輪沿主銷(xiāo)移動(dòng)的懸架（包括燭式懸架和麥克弗遜式獨(dú)立懸架） (1) 懸架是燭式的 這種懸架的特征就是車(chē)輪順著車(chē)架上面的主銷(xiāo)軸線(xiàn)進(jìn)行上下移動(dòng)。它的好處是，在懸架有形狀的改變的時(shí)候，主銷(xiāo)定位角是沒(méi)有改變的，不過(guò)論據(jù)，軸距是有點(diǎn)改變的，所以對(duì)于車(chē)子轉(zhuǎn)向控制的時(shí)候，非常穩(wěn)定，并且行走起來(lái)非常穩(wěn)定。不過(guò)不好的地方是，車(chē)子開(kāi)的時(shí)候，主銷(xiāo)套筒的主銷(xiāo)上有側(cè)向力進(jìn)行作用，這樣套筒跟主銷(xiāo)中間的摩擦阻力是很大的，損耗也比較大，所以用的很少。 圖1-8 燭式懸架結(jié)構(gòu)圖 圖1-9 麥克弗遜懸架結(jié)構(gòu)圖 (2) 麥克弗遜式獨(dú)立懸架 這種懸架是鉸接式滑柱跟下橫臂組成，減震器還可以拿來(lái)當(dāng)做是轉(zhuǎn)向的主銷(xiāo)，轉(zhuǎn)向節(jié)圍繞著它進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。構(gòu)造不復(fù)雜，而且非常緊湊，基本上在橫向上不占據(jù)地方，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的布局是有很大的好處的。在車(chē)的輪子跳動(dòng)的時(shí)候，論據(jù)沒(méi)有什么變化，前束沒(méi)有什么變化，輪子外面的傾角也沒(méi)有什么變化，這樣輪胎的損耗也就比較小，這樣一來(lái)車(chē)子行駛起來(lái)就非常穩(wěn)定。 不好的地方是：懸架在進(jìn)行動(dòng)作的時(shí)候，設(shè)計(jì)性是比不上雙橫臂懸架的，要用一些辦法將震動(dòng)，噪聲都隔絕掉；減震器的活塞桿跟導(dǎo)向套中間都是有摩擦力的，那么懸架的動(dòng)剛性就變得很大，彈性特征就不好；輪胎是沒(méi)有那么平衡的，減震器跟車(chē)輪是緊緊靠在一起的，空間是沒(méi)有多大，有的時(shí)候是不能用寬的胎的，所以有的時(shí)候懸架用雙橫臂還是比較好的。 麥克弗遜懸架最合適的地方是用在一般小車(chē)的前面懸架上，最近這些年驅(qū)動(dòng)前置的車(chē)子基本上都是用的這種。 3、縱臂式獨(dú)立懸架 縱臂式獨(dú)立懸架有下面的好處：構(gòu)造不復(fù)雜，在垂直方向上，橫向方向上占據(jù)的地方不大；縱臂的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)跟地面是平行的，輪距還有車(chē)輪的前束還有外面的傾斜角，不會(huì)因?yàn)檐?chē)輪的跳動(dòng)出現(xiàn)改變。 單縱臂式懸架在車(chē)輪向上跳向下跳的時(shí)候，主銷(xiāo)后面的傾角改變是很大的，所以單縱臂式懸架沒(méi)有在轉(zhuǎn)向輪的上面。懸架是雙縱臂式的，兩個(gè)擺臂的長(zhǎng)是一樣的，這樣結(jié)構(gòu)就是一個(gè)平行四桿的，那么在車(chē)輪向上跳，向下跳的時(shí)候，主銷(xiāo)的后傾角就沒(méi)有變化?；旧隙际窃谵D(zhuǎn)向輪上面用雙縱臂式懸架。 縱臂式懸架，改變方向之后后軸外邊的懸架載荷加大，里面的載荷變小，這樣前面輪子后面輪子跟前軸的距離就改變了，就像軸轉(zhuǎn)向是一樣的，對(duì)于過(guò)度轉(zhuǎn)向是加大了的，那么在對(duì)轉(zhuǎn)向精度要求很高的賽車(chē)上是不能使用的。 圖1-10 單縱臂式懸架 圖1-11 雙縱臂式懸架 4、車(chē)輪在汽車(chē)斜向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架 這種懸架的擺臂跟車(chē)子的縱向軸之間是有一個(gè)角的，他們進(jìn)行軸線(xiàn)的擺動(dòng)，確定的交角合理，那么對(duì)于車(chē)子操作時(shí)候穩(wěn)定性要求就可以滿(mǎn)足了。它可以用來(lái)當(dāng)做后懸架。 圖1-12 單斜臂式后懸架 2 總體方案及主要參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定 2.1 懸架類(lèi)型的選擇與確定 獨(dú)立懸架的特征就是兩邊的車(chē)輪都單獨(dú)跟車(chē)架進(jìn)行連接，連接是彈性的，有下面幾點(diǎn)的好處： 1、懸架彈性零件的形狀改變?cè)谝欢ǖ膮^(qū)間里面，兩邊的車(chē)輪都可以獨(dú)自動(dòng)作的，彼此之間沒(méi)有印象，就算是路面不平，車(chē)子行駛振動(dòng)也沒(méi)有那么大，轉(zhuǎn)向輪的偏擺就沒(méi)有了。 2、讓車(chē)子的非簧載重量變得更少，這樣一來(lái)懸架承受的沖擊載荷也就沒(méi)有那么大，那么車(chē)子的平均速度就變高了，對(duì)于小車(chē)來(lái)說(shuō)是很關(guān)鍵的。 3、讓車(chē)子的重心降低，讓行駛的穩(wěn)定性變得更好，并且車(chē)輪上下動(dòng)作的空間就很大，所以設(shè)計(jì)懸架的剛度就沒(méi)有那么大，那么車(chē)身的振動(dòng)頻率就沒(méi)有那么高，車(chē)子行駛的時(shí)候非常平順。 不過(guò)獨(dú)立懸架構(gòu)造不簡(jiǎn)單，加工成本太高；保養(yǎng)起來(lái)不方便，正常來(lái)說(shuō)，車(chē)輪跳動(dòng)的時(shí)候，因?yàn)檐?chē)輪外面的傾角跟輪距的改變都是很大的，輪胎的損耗也很厲害。 總的來(lái)說(shuō)，雙橫臂獨(dú)立懸架的性能還是比別的結(jié)構(gòu)好的。車(chē)輪的損耗是沒(méi)有那么大的，可以對(duì)各種路面進(jìn)行適應(yīng)，輪胎接地的面積是不小的，貼緊地面的性能不錯(cuò)，抓地性能也很好。上面的橫臂，還有下面的橫臂都用叉臂，這樣就形成三角形，是非常穩(wěn)定的。橫向的力通過(guò)兩個(gè)叉臂來(lái)進(jìn)行吸收，所以橫向上剛性是很大的，對(duì)側(cè)傾進(jìn)行抵抗的性能是非常不錯(cuò)的。那么支柱減震器就不會(huì)受到橫向上作用力，只會(huì)對(duì)車(chē)輪進(jìn)行上下抖動(dòng)，所以在彎道上它的方向穩(wěn)定性是很好的。 上面還有下面的叉臂是A字形的，可以對(duì)前輪的參數(shù)進(jìn)行確定，設(shè)計(jì)比較靈活，合理確定空間，確定導(dǎo)向臂的長(zhǎng)，那么懸架的運(yùn)動(dòng)特征是比較好的，這樣一來(lái)就有了側(cè)傾中心，縱傾中心也形成了。 減震器用的是雙向作用的，筒式的，用螺旋彈簧作為彈性零件，好處是不需要進(jìn)行潤(rùn)滑，沒(méi)有臟東西，縱向上空間不大，自身的質(zhì)量不大，在很多獨(dú)立懸架上進(jìn)行使用。 這種懸架的運(yùn)動(dòng)性是非常好的，所以在轎車(chē)上前面懸架，后面懸架用的都是不等長(zhǎng)的雙橫臂螺旋彈簧獨(dú)立懸架。 2.2 懸架設(shè)計(jì)要求的分析 1、檢驗(yàn)員要很容易就看到懸架的全部的結(jié)合點(diǎn)，不管是直接看到，還是將覆蓋東西移開(kāi)就可以看到。 2、跟地面之間的空檔，有車(chē)手的時(shí)候，靜態(tài)空檔在25.4mm。 3、車(chē)輪漏在外面，懸架還是可以看到的。 4、軸距大約在1680mm。 5、前面的輪距大概是1199mm，后面的輪距大概在1149mm。 6、側(cè)向的穩(wěn)定性，不管是什么方向傾斜六十度就是1.7G，車(chē)輪沒(méi)法翻滾。需要確定質(zhì)心，輪距還有軸距都要符合要求。 7、將進(jìn)氣零件，還有燃油控制系統(tǒng)零件都裝在外框里面。 8、偏頻對(duì)人體的范圍是可以滿(mǎn)足的，阻尼很快降低，車(chē)身的剛度是很大的。 9、每一個(gè)零件強(qiáng)度都很大，對(duì)于安全性的要求都可以滿(mǎn)足。 10、跟別的裝置配合的比較協(xié)調(diào)，防止碰撞。 緊固零件：緊固零件用的是鎖緊裝置，桿件頭要可以進(jìn)行調(diào)整，那么就用鎖緊螺母對(duì)它進(jìn)行固定，避免它松掉。 2.3 車(chē)輪定位參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定 前輪定位數(shù)據(jù)可以確保轉(zhuǎn)向輪自己進(jìn)行回正，那么車(chē)子就可以順著直線(xiàn)進(jìn)行行走。 主銷(xiāo)后傾角γ：主銷(xiāo)軸線(xiàn)跟地面的垂線(xiàn)，在車(chē)子縱向面里面的夾角，正常在γ=1°～3°。主銷(xiāo)后面的傾角是比較大的，穩(wěn)定力矩是很大的，轉(zhuǎn)動(dòng)方向的時(shí)候很重，因?yàn)檐?chē)子沒(méi)有轉(zhuǎn)向助力，所以γ小一點(diǎn)，并且車(chē)子輪胎的氣壓要低一點(diǎn)，跟路面進(jìn)行接觸的點(diǎn)是要向后移動(dòng)，所以確定γ=0°。 主銷(xiāo)內(nèi)傾角β： 它在轉(zhuǎn)變方向之后可以自己進(jìn)行回正，讓轉(zhuǎn)動(dòng)方向的時(shí)候輕便一些。 在圍繞著主軸車(chē)輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，一定要垂直于主銷(xiāo)軸線(xiàn)，那么車(chē)輪克服的重力高度就變高了，因?yàn)橹亓Φ淖饔?，自己進(jìn)行回正。 主銷(xiāo)偏置距C： 要是C變小了，那么β就變大了，那么路面在前輪上面的阻力矩就變小了，轉(zhuǎn)動(dòng)方向就比較輕了。不過(guò)β要小一點(diǎn)，不然，把車(chē)輪的滑轉(zhuǎn)就變大了。，。確定β=0°，c=50mm。 車(chē)輪外傾角α： 可以進(jìn)行定位，防止偏損耗，將輪轂外面的軸承的載荷變小，將緊固螺母的載荷變小。 α=1°～2°。確保的時(shí)候可以通過(guò)轉(zhuǎn)向節(jié)來(lái)進(jìn)行。α=0°。 前輪前束： 它可以讓車(chē)子行走過(guò)程中，因?yàn)榍拜唭A斜而導(dǎo)致輪子越靠越近的趨勢(shì)進(jìn)行消除。 只需要將橫拉桿的長(zhǎng)進(jìn)行改變就能夠確保了，前輪前束確定的是2.775mm。 2.4 懸架參數(shù)的設(shè)計(jì)與確定 2.4.1懸架靜撓度 對(duì)很多車(chē)子來(lái)說(shuō)，它的懸掛質(zhì)量分配系數(shù)ε=0.8～1.2，就大概認(rèn)為是ε=1，以前就是前后橋上面車(chē)身集中的質(zhì)量在進(jìn)行垂直振動(dòng)的時(shí)候，都是彼此獨(dú)立的，偏頻越是小，那么車(chē)子就更加平順，車(chē)子的用途不一樣，那么平順性的要求也就是不不同的。車(chē)子對(duì)于平順性要求是很高的，之后跟著就是客車(chē)，再有就是貨車(chē)。因?yàn)榍懊婷恳环N車(chē)子頻率都是固有的，分別是：貨車(chē)1.5～2.17Hz；旅行客車(chē)1.2～1.8Hz；高級(jí)轎車(chē)1～1.3Hz。 確定n=1.0Hz。 懸架的工作行程有靜擾度，還有動(dòng)撓度。 已經(jīng)知道 n （2-1） 那就可以知道懸架靜擾度： （2-2） 得 2.4.2懸架動(dòng)撓度 懸架的動(dòng)撓度說(shuō)的是懸架從滿(mǎn)載靜平衡這個(gè)地方開(kāi)始，一直壓縮到形狀最大的改變，車(chē)輪的中心對(duì)于車(chē)架在垂直方向上有位置移動(dòng)，懸架的動(dòng)撓度是很大的，避免在不好的路面上行走的時(shí)候，會(huì)對(duì)緩沖塊進(jìn)行碰撞。動(dòng)撓度的大小按照不一樣的車(chē)子，都是不一樣的，轎車(chē)：7～9cm；大客車(chē)：5～8cm；貨車(chē)：6～9cm。所以確定動(dòng)撓度的大小是8cm也就是說(shuō)：80mm。要想平順性好一些，那么用的懸架是比較軟的，這樣偏頻就變小了，不過(guò)懸架是軟的，那么因?yàn)橛休d荷形狀的改變也是很大的，如果是普通的小車(chē)，懸架工作行程的總數(shù)要比160mm還要小，=250+80=330mm>160mm滿(mǎn)足論文的需要。 2.4.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1、側(cè)傾中心 懸架的側(cè)傾中心通過(guò)圖紙2-1,2-2里面得來(lái)。把橫臂里面，外面的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的連線(xiàn)進(jìn)行延長(zhǎng)，那么就有了極點(diǎn)P，這樣也就知道P點(diǎn)的高。連接P跟N，那么車(chē)輪軸線(xiàn)上面的側(cè)傾中心W就有了，在橫臂都是平行的時(shí)候，P一直在非常非常遠(yuǎn)的地方，那么就可以將從N這個(gè)點(diǎn)過(guò)去的平行線(xiàn)進(jìn)行平行，一樣的側(cè)傾中心也就有了。 圖2-1 雙橫臂式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心懸架W的確定 圖2-2 橫臂相互平行的雙橫臂式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心W的確定 論文里面雙橫臂的格局是彼此平行的。 2、縱向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案 在圖紙2-3里面，布置的辦法有六種，主銷(xiāo)后傾角跟著車(chē)輪跳動(dòng)的曲線(xiàn)進(jìn)行改變。圖紙里面橫坐標(biāo)是λ值，縱坐標(biāo)就是車(chē)輪接地中心在進(jìn)行垂直的時(shí)候，位移的數(shù)量Z。圖紙里面標(biāo)注出來(lái)角度，按照右手的定則把正負(fù)號(hào)確定下來(lái)。 圖2-3 β1、β2的匹配對(duì)λ的影響 讓車(chē)子剎車(chē)的時(shí)候更加穩(wěn)定，更加舒適，那么主銷(xiāo)后傾角的變化就是：懸架彈簧壓縮了之后，傾角變大了；在拉伸彈簧之后，傾角就變小了，這樣剎車(chē)的時(shí)候，主銷(xiāo)后傾角就變大了，不過(guò)在控制臂支架上會(huì)有避免自動(dòng)向前傾斜的力矩。 1方案：壓縮彈簧之后傾角就變大了，拉伸的時(shí)候就變小了； 2方案：壓縮彈簧之后傾角就變大了，拉伸的時(shí)候就變小了； 3方案：主銷(xiāo)之后傾角基本上沒(méi)有改變，基本上都用在轎車(chē)： 4方案：壓縮彈簧之后傾角就變小了，拉伸的時(shí)候就變大了； 5方案：壓縮彈簧之后傾角就變小了，拉伸的時(shí)候就變大了； 6方案：壓縮彈簧之后傾角就變大了，拉伸的時(shí)候就變小了。 1，2，3，6方案里面，跳動(dòng)規(guī)律是不錯(cuò)的，現(xiàn)在用的很多。 論文里面用的是第三種方案。 3、縱向橫向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案 對(duì)圖紙2-4a,b,c進(jìn)行查看，上橫梁的格局，下橫梁的格局都是不一樣的，那么傾斜中心所在地點(diǎn)也不一樣，那么就可以按照側(cè)傾中心所處的地點(diǎn)來(lái)對(duì)上橫臂，還有下橫臂在橫向面里面的布局方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 a) b) c) 圖2-4上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案 論文的設(shè)計(jì)按照?qǐng)D紙c來(lái)進(jìn)行。 4、確定上橫臂的長(zhǎng)，下橫臂的長(zhǎng) 雙橫臂式懸架，上臂的長(zhǎng)還有下臂的長(zhǎng)會(huì)影響到車(chē)輪上下進(jìn)行跳動(dòng)時(shí)候前輪的定位數(shù)據(jù)，現(xiàn)在的車(chē)子懸架用的都是雙橫臂式的，正常上橫臂設(shè)計(jì)的短一點(diǎn)，下橫臂設(shè)計(jì)的長(zhǎng)一點(diǎn)。為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)布局的便利一些，還有為了讓?xiě)壹艿倪\(yùn)動(dòng)特性變得好一點(diǎn)。 輪距變化 車(chē)輪外傾角 主銷(xiāo)內(nèi)傾角 圖2-5 上下橫臂長(zhǎng)度之比L1/L2改變時(shí)的懸架運(yùn)動(dòng)特性 2-5圖紙里面，下橫梁的長(zhǎng)保持原來(lái)的車(chē)值，將上橫臂的長(zhǎng)進(jìn)行改變，下橫臂的數(shù)值比上橫臂的長(zhǎng)就是0.4，0.6，0.8，1.0，1.2時(shí)，這樣就有懸架的運(yùn)動(dòng)特性曲線(xiàn)了。 對(duì)汽車(chē)懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，輪距的改變不能大，那么輪胎的損耗就沒(méi)有那么大，使用時(shí)間自然就邊長(zhǎng)了，所以確定L1/L2在0.6的樣子；要確保車(chē)子操縱時(shí)候穩(wěn)定一些，那么前輪定位的角度不能太大，確定L2/L1靠近1.0。按照上面進(jìn)行的分析，這個(gè)懸架L1/L2數(shù)值在0.6～1.0。 2.4.4懸架尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 設(shè)計(jì)懸架的上橫臂，下橫臂的時(shí)候，都跟地面平行，那么懸架的側(cè)傾中心就是在地面上，那么操作起來(lái)更加穩(wěn)定，設(shè)計(jì)，加工起來(lái)都比較方便。 1、前懸架 現(xiàn)在轎車(chē)的總方案已經(jīng)知道了，前面的輪距是1200mm。設(shè)計(jì)車(chē)家族，前面的上桿架的寬是522mm，下桿架寬450mm。制動(dòng)組設(shè)計(jì)的主銷(xiāo)關(guān)節(jié)軸承安裝孔，距離輪中心為80mm。還有懸架跟車(chē)架進(jìn)行焊接的塊長(zhǎng)是35mm。2-6里面就是所處地點(diǎn)的關(guān)系： 圖2-6 前懸架正視示意圖 那么可以算出來(lái)懸架的垂直距離： L1=（1200-522-80×2-35×2）/2=224mm L2=(1200-450-80×2-35×2)/2=260mm 論文里面的桿外面的直徑是16mm.里面的直徑是12mm，管子的壁厚是2mm。 桿件連接著M10薄螺母還有關(guān)節(jié)軸承。 2-7圖紙里面展示的是懸架上橫臂的樣子 圖2-7 前懸架上叉臂裝配圖 在水平面上，M10關(guān)節(jié)軸承占據(jù)的長(zhǎng)是20mm,M10薄螺母占據(jù)的長(zhǎng)是4.85mm，套筒占據(jù)的長(zhǎng)是17mm，伸出來(lái)的螺紋長(zhǎng)是3.15mm，那么桿子的長(zhǎng)就是： L=224-(20+3.15+4.85+17)×2=134mm 確定裝在懸架上的橫臂，他們焊接塊之間垂直的距離就是178mm，并且兩個(gè)叉臂的張角是五十度，那么134+45-178×cot50≈30mm代表斜叉臂跟車(chē)架叉臂焊接的地方進(jìn)行垂直。 2-8圖紙里面就是設(shè)計(jì)之前懸架下橫臂的樣子 圖2-8 前懸架下叉臂裝配圖 在水平面上，M10關(guān)節(jié)軸承占據(jù)的大小是20mm，M10薄螺母占據(jù)的大小是4.85mm，套筒占據(jù)的大小是17mm，假設(shè)螺紋伸出來(lái)的部分長(zhǎng)是3.15mm，那么跟垂直車(chē)架的桿子長(zhǎng)度就是L=260-(20+3.15+4.85+17)×2=170mm 確定裝在懸架上橫臂的兩個(gè)焊接塊垂直的距離是220mm，并且兩個(gè)叉臂的張角是五十度，那么170+45-220×cot50≈30mm代表斜叉臂跟車(chē)架叉臂焊接的地方進(jìn)行垂直。 2、后懸架 現(xiàn)在已經(jīng)知道車(chē)子的總方案，后面的輪距是1150mm。設(shè)計(jì)車(chē)架組的時(shí)候，后面一頭上桿架的寬是600mm，下桿架寬400mm。設(shè)計(jì)制動(dòng)部分的時(shí)候，孔裝在主銷(xiāo)關(guān)節(jié)軸承，跟輪中心相距80mm，還有焊接懸架跟車(chē)架的塊長(zhǎng)就是35mm，他們所處地點(diǎn)的關(guān)系在圖紙2-9里面展示： 圖2-9 后懸架正視示意圖 用上面的這些數(shù)值可以算出來(lái)上懸架的垂直距離： L1=（1150-600-80×2-35×2）/2=160mm L2=(1150-400-80×2-35×2)/2=260mm 論文里面的桿子的外面的直徑是16mm.里面的直徑12mm，管子的壁厚是2mm。 桿子零件連接M10薄螺母，M10關(guān)節(jié)軸承。 因?yàn)橐呀?jīng)定下來(lái)前懸架所處地點(diǎn)，前面軸跟后面軸距離1600mm，那么就可以將車(chē)架上安裝后懸架的地點(diǎn)確定下來(lái)。 2-10里面展示的是設(shè)計(jì)之前前懸架上橫臂的樣子，還有桿件在懸架上所處地點(diǎn) 圖2-10 后懸架上叉臂裝配圖 水平方向上M10關(guān)節(jié)軸承占據(jù)的大小是20mm，M10薄螺母占據(jù)的大小是4.85mm，套筒占據(jù)的大小是17mm，假設(shè)在組裝的時(shí)候螺紋伸出來(lái)的長(zhǎng)是3.15mm，那么垂直車(chē)架的桿子長(zhǎng)就可以算出來(lái)： L=160-(20+3.15+4.85+17)×2=70mm 選用橫臂裝在懸架上的，跟橫臂的焊接塊進(jìn)行垂直，那么跟車(chē)架后面關(guān)節(jié)地方相距97mm，并且兩個(gè)叉臂張開(kāi)的角大小是70度，在垂直車(chē)架的叉臂上，斜叉臂進(jìn)行焊接的地方基本上是跟左邊桿子靠的比較近的地方12mm。 圖紙2-11里面設(shè)計(jì)之前前懸架上橫臂的樣子，還有在懸架上桿件在什么地方： 圖2-11 后懸架上叉臂裝配圖 水平方向上M10關(guān)節(jié)軸承占據(jù)的大小是20mm，M10薄螺母占據(jù)的大小是4.85mm，套筒占據(jù)的大小是17mm，假設(shè)在組裝的時(shí)候螺紋伸出來(lái)的長(zhǎng)是3.15mm，那么垂直車(chē)架的桿子長(zhǎng)就可以算出來(lái)： L=260-(20+3.15+4.85+17)×2=170mm 選用橫臂裝在懸架上的，跟橫臂的焊接塊進(jìn)行垂直，那么跟車(chē)架后面關(guān)節(jié)地方相距97mm，并且兩個(gè)叉臂張開(kāi)的角大小是70度，在垂直車(chē)架的叉臂上，斜叉臂進(jìn)行焊接的地方基本上是跟左邊桿子靠的比較近的地方12mm。 2.5受力分析及強(qiáng)度校核 車(chē)輛靜止懸架承受的是靜態(tài)的車(chē)身重量，在剎車(chē)的時(shí)候，地面的制動(dòng)力還有慣性力施加在前輪上面的載荷變得很大；后面懸架主要是對(duì)靜態(tài)時(shí)候車(chē)身的重量，制動(dòng)，還有加速度的時(shí)候制動(dòng)力，還有后輪的載荷變大，還有，車(chē)子在拐彎的時(shí)候，因?yàn)殡x心力的作用，外邊的懸架載荷也是變大了。 靜態(tài)的時(shí)候，按照重量來(lái)進(jìn)行分配，可以將前輪，后輪的垂直方向的載荷算出來(lái)，這樣就可以將前懸架，后懸架的靜態(tài)受力算出來(lái)。 速度變快，或者是剎車(chē)的時(shí)候，加速度或者是減速度是最大的時(shí)候，都是通過(guò)輪胎的附著系數(shù)來(lái)進(jìn)行確定，按照輪胎的特征，就可以讓車(chē)子的加速度，或者減速度的最大值算出來(lái)，之后可以知道前輪跟后輪在縱向上的載荷；因?yàn)榧铀俣?，那么載荷就會(huì)移動(dòng)，對(duì)于車(chē)輛的重心的高要考慮進(jìn)去，之后就可以知道前輪，后輪在垂直方向上載荷的改變。 車(chē)輛拐彎，有離心力作用在質(zhì)心上，拐彎的半徑還有車(chē)子的速度就決定了離心力的大小，并且再加上車(chē)輪附著系數(shù)的限制，那么需要估算彎道跟車(chē)子的速度，這樣一來(lái)加速度的數(shù)值就可以知道了，那么就可以知道橫向方向上車(chē)輪的載荷；按照質(zhì)心的高，可以把里面跟外面載荷的改變算出來(lái)。。 2.5.1路面不平路況 車(chē)輪在路面上行駛，作用在車(chē)輪上垂直力是最大的，也就是說(shuō)車(chē)子在不平的路面上進(jìn)行行走，輪子跟路面有沖擊。查看資料確定動(dòng)載荷的系數(shù)是 k=2.0， M車(chē)子的重量是348kg（包括駕駛者，還有汽油的重量），停下來(lái)的時(shí)候 G1=G47%=3489.810.47=1604.52N G2=G53%=3489.810.53=1089.36N Z1=kG1=21604.52=3209.04N， Z2=kG1=21809.36=3618.72N 1、作用在前懸架上的力： 圖2-12 受力示意圖 α=90°，β=72.86°，γ=17.14°， Z=1/2Z1=3209.04/2=1604.52N， F1=Z/sin72.86=1604.52/sin72.86=1679.09N F2=Ztanγ=1604.52tan17.14=494.84N 2、作用在后懸架上的力： 圖2-13 受力示意圖 α=101.48°β=61.48°γ=17.04° F1=Zsinα/sinβ=1809.36sin101.48/sin71.89°=2018.05N F2=Ztanγ=1809.36sin101.48/sin71.89=1323.66N 2.5.2加速制動(dòng)的車(chē)況 車(chē)輛加快速度或者是剎車(chē)的時(shí)候，因?yàn)閼T性力就會(huì)產(chǎn)生縱向的動(dòng)載荷 圖2-14 受力示意圖 剎車(chē)的時(shí)候，在前面的軸上面重量分配系數(shù)查看書(shū)本來(lái)確定 Z1=m1G1=1.41604.52=2246.33N 速度加快牽引力是最大的時(shí)候，后面軸上面分配重量的系數(shù)是m2=1.3 Z2=m2G2=1.31809.36=2352.17N 縱向力的最大值是：X1max=Z1Ψ，X2max=Z2ψ，ψ=1， X1=2246.33N，X2=2352.17N 1、剎車(chē)的時(shí)候，作用在前懸架的力制動(dòng)時(shí)，前懸架受力 M=FXR=1123.165265=(FA+FB)AB/2 FA-FB=FX，AB=200 FA-FB=1123.165，F(xiàn)A+FB=2976.39 FA=(1123.165+2976.39)/2=2049.78 FB=(2976.39-1123.165)/2=926.61 2、剎車(chē)的時(shí)候，作用在后懸架的力 FA=FB=F/2=X2/4=1176.09N 2.5.3轉(zhuǎn)彎的車(chē)況 圖2-15 受力示意圖 Ymax=Z*ψ車(chē)子拐彎的時(shí)候肯定會(huì)剎車(chē)，拐彎結(jié)束了肯定會(huì)加速，Z1，Z2分別是2246.33，2352.17 Z代表的是垂直的反作用在車(chē)輪上的力。 Ψ代表側(cè)滑的時(shí)候，車(chē)輪跟路面的附著系數(shù)，比賽場(chǎng)地跟車(chē)輛輪胎的附著性是很好的，確定是1。 Ymax1=Z11=1911.7728N，Ymax2=Z21=2662.8264N 前懸架： F*R=(FA+FB)AB/2，F(xiàn)A-FB=F=1123.165N FA-FB=1123.165*265/100=2976.39N，F(xiàn)A-FB=1123.165N FA=2094.78FB=926.61N 后懸架 F=YMAS/2=1176.085N， (FA+FB)=FR/AB/2=1176.085265/2002=3116.625N FA-FB=1176.085N FA=2146.36，F(xiàn)B=970.27N 極限工況說(shuō)的是垂直力還有縱向力一起進(jìn)行作用 2-16圖紙里面展示前懸架受到的力： 圖2-16 前懸架受力示意圖 1、作用在上叉臂的力 a=219.76，b=58.15，a1=159.76 力平衡：F2=FY1+FY2=494.84，F(xiàn)B=FX1+FX2=926.61 力矩平衡：在2這個(gè)地方確定矩是： F2b+FBa-FY*2b=0 FY1=494.8458.15+926.61219.76/2/58.15=1988.34N FY2=F2-FY1=494.84-1988.34=-1503.5N 令FX1=0，F(xiàn)X2=926.61，作用在鉸接2這個(gè)地方的力： 跟X軸形成的夾角是α2=arctan（Fy2/Fx2）=58.35° 令則FX1=926.61，鉸1處： F這個(gè)方向跟X軸之間的角 ， 這個(gè)地方的受力是比較大的，只要對(duì)這個(gè)地方的螺栓強(qiáng)度進(jìn)行校核，有壓力作用在叉臂的前面，有拉力作用在后桿上，這個(gè)材料在承受壓力的時(shí)候，強(qiáng)度是要高于承受拉力的，所以只需要對(duì)后桿來(lái)進(jìn)行分析 對(duì)F進(jìn)行分解，一個(gè)是垂直方向，還有一個(gè)是沿著桿子的方向。 隨便在桿子上選一個(gè)點(diǎn)E，從E到2這個(gè)地方相距X 通過(guò)平衡條件有： ， X加大到那么M最大值就有了 也就是B這個(gè)地方承受的力是最大的 W抗彎截面系數(shù) 鋼管： (2-3) 如果D=20mm，d=17.5mm， 作用在球絞1這個(gè)地方的力是2202.72N 用的是螺栓： 它的等級(jí)是8.8 抗拉強(qiáng)度： 屈服強(qiáng)度： 使用的材料是鋼ML35，ML35Mn，ML20MnVB 在的時(shí)候選用后面兩個(gè) 切應(yīng)力的許用值是，確定5 ， 查看機(jī)械資料P6-32 確定放松螺母：用的是雙螺母，關(guān)節(jié)軸承螺紋長(zhǎng)是有一定限度的，用的是彈簧墊片，厚在2.6，只是在不重要的連接上用。用的是六角法蘭螺母m=9.64-10，性能8-12級(jí) 2、作用在下叉臂的力 a=338.09，a=278.09，b=101.22，F(xiàn)1與F都是作用在yoz里面 x軸： y軸： Z軸： 力矩平衡：軸線(xiàn)3，軸線(xiàn)4選取矩： 確定5這個(gè)地方的矩： N ， N N ，在的時(shí)候， N， F4跟x，y，z軸形成的角度是。 N， F3跟x，y，z軸形成的角度是 所以作用在桿子前面的力打一下，只要這樣分析就行了。 分析的話(huà)在前叉上連接推桿的地方，這個(gè)地方就是危險(xiǎn)截面。 順著桿子方向進(jìn)行分解： 桿是平行的：N 桿是垂直的：N ，所以強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 [τ]<128MPa，m。 選用的是M10螺栓，比它的直徑還要小，所以說(shuō)強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 2-17里面就是作用在后懸上面的力： 圖2-17 后懸架受力示意圖 垂直力還有側(cè)向力在同一時(shí)間達(dá)到最大。 作用在上叉臂的力： 作用在下叉臂的力是更大的，并且這個(gè)力是拉力，所以受到的力更加復(fù)雜，只需要對(duì)下叉臂來(lái)進(jìn)行校核。 β=71.89°，α1=236.5mm 分析了之后，受力最大的地方在7。 ， 叉臂前面一頭有拉力作用，并且力很大，所以只需要對(duì)叉臂前面一頭進(jìn)行分析，將這個(gè)力分成兩個(gè)方向，一個(gè)是垂直方向力F⊥，一個(gè)是平行方向的力F∥， F⊥跟F7Z組成F⊥′： 所在9這個(gè)地方作用的力： ， σ<[σ]，所以強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，那么7這個(gè)地方螺栓受到的力就是： 所以螺栓的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 33 3 減震器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算 論文里面用的減震器是車(chē)子上都有使用的螺旋彈性減震器，因?yàn)楦话愕能?chē)子不一樣，這個(gè)減震器是裝在外面的，我們用的轎車(chē)震顫彈簧跟阻尼零件都是裝在車(chē)子里面的，通過(guò)推拉桿還有直角杠桿的換向裝置，這樣一來(lái)效果都是一樣的。只需要對(duì)這個(gè)裝置進(jìn)行調(diào)整，那么就可以將懸架的數(shù)據(jù)非常容易的改變掉，這樣一來(lái)就算是環(huán)境不一樣，都可以拿來(lái)進(jìn)行比賽用。 3.1.1前懸架彈簧設(shè)計(jì) 彈簧受到的力F=2000N，壓縮量f=0.04m。 確定材料那么應(yīng)力的許用值可以確定下來(lái)。按照作用在彈簧上的載荷，確定用的是C級(jí)的碳素彈簧鋼絲，彈簧的結(jié)構(gòu)是兩頭都磨平的，那么 [τ]=0.42σb；初步確定彈簧的直徑是8mm，那么匹配的σb=1370MPa，[τ]=0.42σb=0.42X1370MPa=575.4MPa。 初步確定旋繞比是C=5。已經(jīng)知道C，那么就可以將曲度系數(shù)都算出來(lái)K ， 那么d=8mm這個(gè)數(shù)值是符合論文的需要的。 D=Cd=40mm，查看表格7.1-2就知道D=42mm。 彈簧有效圈數(shù) 確定13.5圈，圈數(shù)的總數(shù)是15，查看表格：彈簧里面的直徑為34mm，外面直徑50mm，節(jié)距為20mm，間距為12mm。 壓縮的最大量就是162mm>40mm，所以符合論文需要。 HZ 3.1.2后懸架彈簧設(shè)計(jì) 作用在彈簧上的力F=2825.45N，壓縮量f=0.04m。 確定材料那么應(yīng)力的許用值可以確定下來(lái)。按照作用在彈簧上的載荷，確定用的是C級(jí)的碳素彈簧鋼絲，彈簧的結(jié)構(gòu)是兩頭都磨平的，那么 [τ]=0.42σb；初步確定彈簧的直徑是10mm，那么匹配的σb=1320MPa，[τ]=0.42σb=0.42X1320MPa=585MPa。 初步確定旋繞比C=5。按照C可以算出來(lái)曲度系數(shù)K ，mm<10mm 所以d=10mm初步算出來(lái)的數(shù)值符合論文需要。 D=Cd=50mm，查表7.1-2有D=50mm。 彈簧有效圈數(shù) 確定圈數(shù)是11.5，總?cè)?shù)是13，查看表格：彈簧里面的直徑為40mm，外面直徑60mm，節(jié)距為15mm，間距為5mm。 壓縮最大量是57.5mm>40mm，符合要求。 HZ 3.2 減震器設(shè)計(jì)及計(jì)算 對(duì)人來(lái)說(shuō)最舒服的振動(dòng)頻率在1.0-1.5Hz，人的敏感頻率在4-8Hz，人體就會(huì)有共振出現(xiàn)，不過(guò)8-12.5Hz這個(gè)頻率會(huì)影響到人的脊椎，之前算出來(lái)頻率2.49Hz、3.11Hz，不在人的敏感范圍里面，所以滿(mǎn)足論文的需要。 對(duì)于阻尼系數(shù)=0.25～0.35，確定0.35， ， 3.2.1前懸架減震器設(shè)計(jì) =61.78Kg，=2.49HZ =2=20.561.782.49=153.83， F0=153.830.3=46.15， =5.11mm [P]=3～4MPa，確定3MPa =0.30～0.35，確定0.35 A=. 3.2.2后懸架減震器設(shè)計(jì) =72.77Kg，=3.11HZ， =2=20.572.773.11=553.61， =553.610.3=166.08， =7.76mm [P]=3～4MPa，確定是3MPa =0.30～0.35，確定0.35 A=. 4 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 4.1 橫向穩(wěn)定桿的概述 車(chē)輛拐彎速度很快，要想讓?xiě)壹軅?cè)傾角剛度變大，要裝一個(gè)橫向穩(wěn)定器在懸架里面，這樣操縱穩(wěn)定性就比較好。 車(chē)子在過(guò)彎時(shí)離心力會(huì)作用在車(chē)的滾動(dòng)中心造成車(chē)身的側(cè)傾，導(dǎo)致彎內(nèi)輪和彎外輪的懸掛拉伸和壓縮，造成橫向穩(wěn)定桿的桿身扭轉(zhuǎn)，利用桿身被扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反彈力來(lái)抑制車(chē)身側(cè)傾。 4.2 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì)及計(jì)算 如果車(chē)子上有0.6g側(cè)向加速度進(jìn)行作用。 4.2.1前懸架穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) N， N， N， N。 左邊的懸架向上跳的高： F2跟叉臂之間的角度是72.79， N N ， 確定橫向穩(wěn)定桿的直徑大小是，原材料用的是45CrNiMoVA，屈服應(yīng)力σs=1300~1400MPa，。 4.2.2后懸架穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) ， ， N， 左邊的懸架向上跳的高： F2跟叉臂之間的角度是為68.96，F(xiàn)跟叉臂之間的角度是39.82， 彈簧力就是1537.37N N ， 確定橫向穩(wěn)定桿的直徑大小是，原材料用45CrNiMoVA。 5 懸架的運(yùn)動(dòng)與分析 懸架模型用的是CAD來(lái)建立的，按照要求來(lái)對(duì)懸架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，這樣設(shè)計(jì)是最合理的。 圖5-1前輪上下跳動(dòng)圖 圖5-2前輪允許轉(zhuǎn)角圖 查看運(yùn)動(dòng)圖紙，前面輪子上下跳動(dòng)40mm，車(chē)輪傾斜角變化0.59，必須要的1~3還要小；最大的叉臂角是9.75，比桿頭關(guān)節(jié)軸承容許的擺動(dòng)角度還要?。蝗菰S車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)角在59.46和60.03，比車(chē)輪轉(zhuǎn)角的最大值30還要大；輪距的改變?cè)谝粋€(gè)車(chē)輪上是3.06mm，比輪胎可以容許的改變量還要小，所以前面懸架不會(huì)有碰撞，設(shè)計(jì)符合論文需要。 圖5-3后輪上下跳動(dòng)圖 5-3圖紙里面，后面輪子上下跳40mm的時(shí)候，車(chē)輪傾角變化在0.7，比要求的1~3還要??；叉臂擺動(dòng)的角度最大在11.48，比桿一頭的關(guān)節(jié)軸承可以容許的擺動(dòng)角度還要??；輪距的改變?cè)谝粋€(gè)車(chē)輪上是3.58mm，比輪胎容許的改變量4~5mm還要小，所以設(shè)計(jì)的后懸架是符合論文需要的。 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容總結(jié)如下： 1、了解懸架的組成、特點(diǎn)，對(duì)懸架的分類(lèi)及優(yōu)劣特性進(jìn)行分析； 2、確定懸架的類(lèi)型，確定前后懸架的參數(shù)及車(chē)輪的定位參數(shù)等； 3、對(duì)減震器以及前后懸架彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算。對(duì)前后懸架穩(wěn)定桿進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算等。對(duì)懸架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的分析等； 4、利用AUTOCAD繪圖軟件完成機(jī)構(gòu)裝配圖及主要部件圖的設(shè)計(jì)與繪制，最后編寫(xiě)本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)在完成任務(wù)的同時(shí)，也為其設(shè)計(jì)和研究提供一定的理論依據(jù)。