独立悬架导向机构设计
独立悬架导向机构设计[20200111193210]
双横臂式独立悬架是常见的悬架形式之一，在汽车领域有着广泛的应用，要求具有稳定的可靠性。其突出的优点是在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的接触点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合理的运动特性。 本次设计包括汽车悬架的选型、导向机构的设计分析、弹性元件的选择和计算、减震器的选型和计算以及横向稳定杆的设计计算，经过查阅大量资料和综合自身所学，确定了悬架类型为双横臂独立悬架，并选用螺旋弹簧和双筒式减震器匹配悬架系统，并反复核算以保证在各种形式条件下获得最佳平顺性和操作稳定性。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:双横臂独立悬架导向机构螺旋弹簧双筒式减震器横向稳定杆
目 录
1 绪论 1
1.1 悬架的概述 1
1.2 悬架的研究现状与发展趋势 1
1.3 本次设计的研究内容 2
2 双横臂独立悬架的概述 2
2.1 双横臂独立悬架的概念 2
2.2 双横臂独立悬架的设计要求 3
3 双横臂独立悬架的主要参数 4
3.1 双横臂悬架静挠度计算 5
3.2 双横臂悬架动挠度计算 5
3.3 悬架弹性特性 6
3.4 悬架刚度 6
4 独立悬架导向机构设计 6
4.1 导向机构的设计 6
4.2 螺旋弹簧的设计计算 7
5 减震器的设计 13
5.1 减震器简述 13
5.2 减震器液压缸的工作原理 15
5.3 减震器各项参数的设计计算 16
6 横向稳定杆 23
6.1 横向稳定杆的原理 23
6.2 横向稳定杆的参数设计 23
7 基于soildworks的悬架的三维设计 24
7.1 弹性元件的三维设计 24
7.2 减震器的三维设计 24
7.3 悬架其他零部件的三维设计 28
7.4 双横臂独立悬架的设计总成 31
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
1 绪论
1.1 悬架的概述
一般汽车悬架指的就是汽车四个轮胎与整个车身之间装上支架、减震器和弹性元件等组成的一个悬挂支撑系统。当汽车行驶时，可以有效的吸收地面给车身造成的冲击力，给乘坐者带来较为舒适的感觉，所以在现代汽车中，悬架是非常重要的关键部件之一，其功能决定了汽车的稳定性、乘坐的舒适性和安全性。因此悬架结构是很难达到完美的，因其既要考虑一个乘坐者的舒适性，又要考虑一个汽车操控的稳定性。
悬架的构造主要由支架类的导向机构、弹簧等弹性元件和减震器等组成，一般构造中还有横向稳定杆和缓冲块等。在现代汽车中，悬架普遍分为独立悬架和非独立悬架。对于非独立悬架，其主要特点是，当一侧车轮发生振动时，另一侧必会在横向上发生摆动。而本次课题设计的是独立悬架，关于独立悬架的描述，其结构特点是每一侧的车轮都是独立与悬架相连从而连接到车身的，因而即便一侧车轮产生振动也不会影响另一侧车轮，其彼此是独立的。其中，按构造模式的差别，能够把独立悬架主要分为横臂悬架、纵臂悬架、连杆式悬架、麦佛逊悬架等。
其中，横臂式悬架能够分为双横臂独立悬架和单横臂独立悬架，单横臂独立悬架构造不是很复杂，而双横臂独立悬架由于臂长的差别又能够分为不等长双横臂独立悬架和等长双横臂独立悬架，本设计中就采用的是不等长双横臂独立悬架，其优点是，能够较好的保障汽车具有良好的稳定性，多年来，已普遍用于轿车的前悬架中。
1.2 悬架的研究现状与发展趋势
说到悬架的研究，主要就是对于悬架的控制力的研究，按控制力的大小，悬架可被分为自动型悬架、半自动型悬架和被动型悬架。目前来说，自动型悬架性能最好，但其成本太高，而半自动型悬架其功能与自动型悬架最为接近。而被动型悬架相反，性能最差，但就成本而言最为便宜，所以在相当一段时间里，被动型悬架仍将普遍用于汽车悬架中，同时对于被动型悬架的性能和结构参数都有很大的研究和上升空间。对于悬架本身，早期一般只用于普通轿车上，但是随着对乘坐舒适性的要求的提高，一些轻型货车和越野车上都开始采用了独立悬架，甚至一些中型客车和卡车为提高乘坐的舒适性也开始采用。在研究方面，国外主要集中在独立悬架的设计方法上，一个是悬架基本参数对于汽车行驶的平顺性的影响，再一个就是悬架本身对于汽车操控稳定性能的影响。而对于国内，主要研究多个方面，比如独立悬架与转向轴系的匹配、对于悬架中弹性元件的分析设计、导向机构的参数分析及其运动设计、四轮对于悬架的定位参数的分析设计和整个独立悬架的优化设计等等。
就以后的发展形势看，自主开发是汽车产业的持续发展的保障，而因为现在对汽车平顺性和稳定性的要求，设计更加安全、智能和清洁的绿色智能悬架将成为以后的一个大趋势，同时对于悬架的开发和创新，离不开其他科学行业的发展。
1.3 本次设计的研究内容
通过对课题的了解以及查阅书籍对家用轿车的前悬架进行设计研究：
1.对于双横臂导向机构的一个设计，大致确定上下横臂的一个性能和结构；
2.分析和设计螺旋弹簧的基本机构和参数，并确定材料特性；
3.分析和设计减震器的结构与工作性能，并确定液压缸尺寸参数。
2 双横臂独立悬架的概述
2.1 双横臂独立悬架的基本概念
2.1.1 悬架的简介
是由弹性元件、减震器、导向机构等组成用来连接车轮与车身并具备使汽车本身具有良好稳定性、操控性能、安全性和舒适性的一种支撑悬挂装置。
2.1.2 悬架的基本分类
1.根据导向机构结构的不同，大抵能够把悬架分为独立悬架和非独立悬架。
(1) 非独立悬架的两侧车轮会相互影响；
(2) 独立悬架的连接方式会使两侧车轮相互独立，互不影响。同时依照独立悬架的构造特点能够分为横臂式独立悬架、纵臂式独立悬架、连杆式独立悬架、麦佛逊独立悬架等。
2.根据控制性能的大小，悬架能够分为自动型悬架、半自动型悬架、被动型悬架。
3.依照弹性部件的组成的不同分为板材型的弹簧式悬架、螺旋弹簧式悬架、气压型悬架等。
2.1.3 双横臂独立悬架的基本组成结构
双横臂独立悬架主要由上下臂组成的导向机构、弹性元件和减震器组成。如下图所示：
图2-1 双横臂独立悬架结构图
减震器主要由活塞杆、工作缸、储油缸、防尘罩、油封等组合而成，其作用主要是缓减汽车的振动，对汽车的稳定性和舒适性有着一定的提高。
弹性元件对于弹簧的构造有一定的差别要求，而本次设计的是螺旋弹簧，其主要作用是抑制和减少路面对车身的冲击。
导向机构主要对车身和轮胎的运动起到控制和导向作用，同时传递各种力和力矩。
对于横向稳定杆，其作用主要是起到控制车身的横向稳定作用，防止汽车车身发生侧倾，同时可以提高轮胎对于地面的吸附力。
2.2 双横臂独立悬架的设计要求
2.2.1 弹性元件的设计要求
在汽车悬架中，弹性元件主要承担传递载荷和缓减冲击力的作用，在设计中，要考虑弹性元件的材料特性，弹性元件的材料可分为金属和非金属两大类。同时在对技术要求的考虑上，弹性元件又分为螺旋弹簧、钢板弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。而对于本次设计的家用轿车悬架来说，选用螺旋弹簧，而且螺旋弹簧也普遍应用于独立悬架中。
双横臂式独立悬架是常见的悬架形式之一，在汽车领域有着广泛的应用，要求具有稳定的可靠性。其突出的优点是在于设计的灵活性，可以通过合理选择空间导向杆系的接触点的位置及控制臂的长度，使得悬架具有合理的运动特性。 本次设计包括汽车悬架的选型、导向机构的设计分析、弹性元件的选择和计算、减震器的选型和计算以及横向稳定杆的设计计算，经过查阅大量资料和综合自身所学，确定了悬架类型为双横臂独立悬架，并选用螺旋弹簧和双筒式减震器匹配悬架系统，并反复核算以保证在各种形式条件下获得最佳平顺性和操作稳定性。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:双横臂独立悬架导向机构螺旋弹簧双筒式减震器横向稳定杆
目 录
1 绪论 1
1.1 悬架的概述 1
1.2 悬架的研究现状与发展趋势 1
1.3 本次设计的研究内容 2
2 双横臂独立悬架的概述 2
2.1 双横臂独立悬架的概念 2
2.2 双横臂独立悬架的设计要求 3
3 双横臂独立悬架的主要参数 4
3.1 双横臂悬架静挠度计算 5
3.2 双横臂悬架动挠度计算 5
3.3 悬架弹性特性 6
3.4 悬架刚度 6
4 独立悬架导向机构设计 6
4.1 导向机构的设计 6
4.2 螺旋弹簧的设计计算 7
5 减震器的设计 13
5.1 减震器简述 13
5.2 减震器液压缸的工作原理 15
5.3 减震器各项参数的设计计算 16
6 横向稳定杆 23
6.1 横向稳定杆的原理 23
6.2 横向稳定杆的参数设计 23
7 基于soildworks的悬架的三维设计 24
7.1 弹性元件的三维设计 24
7.2 减震器的三维设计 24
7.3 悬架其他零部件的三维设计 28
7.4 双横臂独立悬架的设计总成 31
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
1 绪论
1.1 悬架的概述
一般汽车悬架指的就是汽车四个轮胎与整个车身之间装上支架、减震器和弹性元件等组成的一个悬挂支撑系统。当汽车行驶时，可以有效的吸收地面给车身造成的冲击力，给乘坐者带来较为舒适的感觉，所以在现代汽车中，悬架是非常重要的关键部件之一，其功能决定了汽车的稳定性、乘坐的舒适性和安全性。因此悬架结构是很难达到完美的，因其既要考虑一个乘坐者的舒适性，又要考虑一个汽车操控的稳定性。
悬架的构造主要由支架类的导向机构、弹簧等弹性元件和减震器等组成，一般构造中还有横向稳定杆和缓冲块等。在现代汽车中，悬架普遍分为独立悬架和非独立悬架。对于非独立悬架，其主要特点是，当一侧车轮发生振动时，另一侧必会在横向上发生摆动。而本次课题设计的是独立悬架，关于独立悬架的描述，其结构特点是每一侧的车轮都是独立与悬架相连从而连接到车身的，因而即便一侧车轮产生振动也不会影响另一侧车轮，其彼此是独立的。其中，按构造模式的差别，能够把独立悬架主要分为横臂悬架、纵臂悬架、连杆式悬架、麦佛逊悬架等。
其中，横臂式悬架能够分为双横臂独立悬架和单横臂独立悬架，单横臂独立悬架构造不是很复杂，而双横臂独立悬架由于臂长的差别又能够分为不等长双横臂独立悬架和等长双横臂独立悬架，本设计中就采用的是不等长双横臂独立悬架，其优点是，能够较好的保障汽车具有良好的稳定性，多年来，已普遍用于轿车的前悬架中。
1.2 悬架的研究现状与发展趋势
说到悬架的研究，主要就是对于悬架的控制力的研究，按控制力的大小，悬架可被分为自动型悬架、半自动型悬架和被动型悬架。目前来说，自动型悬架性能最好，但其成本太高，而半自动型悬架其功能与自动型悬架最为接近。而被动型悬架相反，性能最差，但就成本而言最为便宜，所以在相当一段时间里，被动型悬架仍将普遍用于汽车悬架中，同时对于被动型悬架的性能和结构参数都有很大的研究和上升空间。对于悬架本身，早期一般只用于普通轿车上，但是随着对乘坐舒适性的要求的提高，一些轻型货车和越野车上都开始采用了独立悬架，甚至一些中型客车和卡车为提高乘坐的舒适性也开始采用。在研究方面，国外主要集中在独立悬架的设计方法上，一个是悬架基本参数对于汽车行驶的平顺性的影响，再一个就是悬架本身对于汽车操控稳定性能的影响。而对于国内，主要研究多个方面，比如独立悬架与转向轴系的匹配、对于悬架中弹性元件的分析设计、导向机构的参数分析及其运动设计、四轮对于悬架的定位参数的分析设计和整个独立悬架的优化设计等等。
就以后的发展形势看，自主开发是汽车产业的持续发展的保障，而因为现在对汽车平顺性和稳定性的要求，设计更加安全、智能和清洁的绿色智能悬架将成为以后的一个大趋势，同时对于悬架的开发和创新，离不开其他科学行业的发展。
1.3 本次设计的研究内容
通过对课题的了解以及查阅书籍对家用轿车的前悬架进行设计研究：
1.对于双横臂导向机构的一个设计，大致确定上下横臂的一个性能和结构；
2.分析和设计螺旋弹簧的基本机构和参数，并确定材料特性；
3.分析和设计减震器的结构与工作性能，并确定液压缸尺寸参数。
2 双横臂独立悬架的概述
2.1 双横臂独立悬架的基本概念
2.1.1 悬架的简介
是由弹性元件、减震器、导向机构等组成用来连接车轮与车身并具备使汽车本身具有良好稳定性、操控性能、安全性和舒适性的一种支撑悬挂装置。
2.1.2 悬架的基本分类
1.根据导向机构结构的不同，大抵能够把悬架分为独立悬架和非独立悬架。
(1) 非独立悬架的两侧车轮会相互影响；
(2) 独立悬架的连接方式会使两侧车轮相互独立，互不影响。同时依照独立悬架的构造特点能够分为横臂式独立悬架、纵臂式独立悬架、连杆式独立悬架、麦佛逊独立悬架等。
2.根据控制性能的大小，悬架能够分为自动型悬架、半自动型悬架、被动型悬架。
3.依照弹性部件的组成的不同分为板材型的弹簧式悬架、螺旋弹簧式悬架、气压型悬架等。
2.1.3 双横臂独立悬架的基本组成结构
双横臂独立悬架主要由上下臂组成的导向机构、弹性元件和减震器组成。如下图所示：
图2-1 双横臂独立悬架结构图
减震器主要由活塞杆、工作缸、储油缸、防尘罩、油封等组合而成，其作用主要是缓减汽车的振动，对汽车的稳定性和舒适性有着一定的提高。
弹性元件对于弹簧的构造有一定的差别要求，而本次设计的是螺旋弹簧，其主要作用是抑制和减少路面对车身的冲击。
导向机构主要对车身和轮胎的运动起到控制和导向作用，同时传递各种力和力矩。
对于横向稳定杆，其作用主要是起到控制车身的横向稳定作用，防止汽车车身发生侧倾，同时可以提高轮胎对于地面的吸附力。
2.2 双横臂独立悬架的设计要求
2.2.1 弹性元件的设计要求
在汽车悬架中，弹性元件主要承担传递载荷和缓减冲击力的作用，在设计中，要考虑弹性元件的材料特性，弹性元件的材料可分为金属和非金属两大类。同时在对技术要求的考虑上，弹性元件又分为螺旋弹簧、钢板弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。而对于本次设计的家用轿车悬架来说，选用螺旋弹簧，而且螺旋弹簧也普遍应用于独立悬架中。
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