双横臂扭杆弹簧独立悬架设计说明方案.doc

双横臂扭杆弹簧独立悬架设计说明书 姓名：李玲玉 班级：车辆0803 学号：3080401063 江苏大学 2012年2月20日 目录 目录 2 一、前言 3 二、悬架的选择 3 三、悬架主要参数确定 4 1、 悬架静挠度 4 2、悬架的动挠度 5 3、悬架弹性特性 5 4、悬架侧倾角刚度 5 四、弹性元件设计 6 1、扭杆弹簧分类 6 2、扭杆弹簧的设计 6 3、扭杆弹簧的校核 12 五、导向机构设计 13 1、对前轮独立悬架导向机构的要求 13 2、悬架导向机构参数 13 3、纵向平面内上、下横臂的布置方案 14 4、横向平面内上、下横臂的布置方案 15 5、水平面内上、下横臂动轴线的布置方案 15 6、上、下横臂长度的确定 17 7、下摆臂结构的强度设计 17 六、转向节设计 18 1、转向节参数选择 18 2、转向节的校核 18 七、参考文献 20 一、前言 悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把悬架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来。其主要任务是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力[1]。悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。 二、悬架的选择 悬架可以分为独立悬架和非独立悬架，独立悬架主要用于对乘坐舒适性较高的场合，如：乘用车和部分商用车的前悬架，非独立悬架主要用于商用车后悬架，成本相对较低。本次设计任务是限乘5人的轿车前悬架，对舒适性要求很高，故采用独立悬架。目前乘用车的前悬架广泛采用上下臂不等长的双横臂独立悬架和麦弗逊式独立悬架。 悬架依据弹性元件的不同，目前主要有螺旋弹簧、钢板弹簧、扭杆弹簧及空气弹簧。 相比其他弹簧，扭杆弹簧有如下优点： 1.单位质量的储能是钢板弹簧的3倍，所以采用扭杆弹簧的悬架质量轻、结构简单、占用空间小。 2.悬架扭杆固定在车身上，减小了非簧载质量，提高汽车的平顺性和操控稳定性。 3.可通过调整扭杆弹簧固定端的安装角度，实现对车身高度的调节。 4.扭杆弹簧在越野车、轻型客、货车上应用比较广泛。在轿车悬架上也有使用（雷诺-5型、富康）。 表一 几种弹性元件的单位质量储能量 弹性元件 单位质量储能量/() 钢板弹簧 76～115 圆柱螺旋弹簧 178～280 扭杆弹簧 247～365 空气弹簧 所以在满足舒适性要求的前提下，我们选择扭杆弹簧作为该轿车前悬架的弹性元件。即该车前悬架选用双横臂不等长扭杆弹簧独立悬架。具体可以参考南京依维柯的前悬架（如下图所示） 图1 南京依维柯前悬架 三、悬架主要参数确定 1、 悬架静挠度 悬架静挠度，是指汽车满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度之比， 即 ： 表二 现代轿车常用偏频和挠度范围 车型 偏频 静挠度 动挠度 乘用车 0.9～1.6 10～30 7～9 汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因现代汽车的质量分配系数ε近似等于1，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。 根据汽车设计理论可以得出：汽车前、后部分的车身的固有频率和(亦称偏频)可用下式表示[1]（此处只讨论前悬架） 前悬架偏频： 对普通级（排量1.6L）以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求在1．00～1．45Hz。原则上轿车的级别越高，悬架的偏频越小。为满足限乘5人的要求，动力性不宜太小，排量至少在2.0L以上。所以选取前悬架偏频 所以前悬架静挠度： 2、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。 依据表二，选取该轿车动挠度。 3、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(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。 设计时以乘坐5人为上限，每人以65Kg计算，空载时前轴荷分配为60%，依据汽车设计，满载前轴荷分配在47%～60%[2]，在此取满载前轴荷分配为54%。 悬架受到的垂直外力： 满载时悬架的刚度： 4、悬架侧倾角刚度 悬架侧倾角刚度系指簧上质量产生单位侧倾角时悬架给车身的弹性恢复力矩。乘坐侧倾角刚度过小而侧倾角过大的汽车，乘员缺乏舒适感和安全感。侧倾刚度过大而侧倾角过小的汽车又缺乏汽车发生侧翻的感觉，同时使轮胎侧偏角增大，如果发生在后轮会使汽车增加了过多转向的可能。 要求在侧向加速度时，轿车车身侧倾角在2.5°～4°,前、后轮侧偏角之差应当在1°～3°范围内。对轿车，前、后悬架侧倾角刚度比值一般为1．4～2．6。 所以