悬架系统设计计算说明书.docx

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1 悬架概述及悬架方案选定

悬架的要求

悬架的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震动，保证汽车行驶的平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特征；保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。

悬架由弹性元件、导向装置、减震器、缓冲块和横向稳定器等组成。

导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递出弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。当用纵置钢板弹簧弹性元件时，它兼起到导向装置的作用。缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角所引起的震动[2]。

在对此电动车的设计中，对其悬架提出的设计要求有：

保证汽车有良好的行驶平顺性[3]；

具有合适的衰减振动能力；

保证汽车具有良好的操纵稳定性；

汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适；

有良好的隔声能力；

结构紧凑、占用空间尺寸要小；

可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩。

方案确定

要正确的选择悬架方案和参数，在车轮上下跳动时，使主销的定位角变化不大、车轮运动与导向机构运动压迫协调，避免前轮摆振；汽车转向时应使之稍有不足转向特性。

此电动车悬架部分结构形式选定为：

前悬采用麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架

后悬采用对称式钢板弹簧（无副簧）

-.

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2 悬架结构形式分析

悬架的分析

悬架可分为非独立悬架和独立悬架两类。非独立悬架的结构特点是左右车轮用一跟整体轴连接，再经过悬架与车身（或车身）连接，如图3.1（a）所示；独立悬架的结构特点是左右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）连接，如图3.1（b）所示[4]。

图

图3.1悬架结构形式

以纵置钢板弹簧为弹性元件兼做导向装置的非独立悬架，其主要优点是结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。缺点是由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差；簧下质量大；；在不平路面上行驶时，左右车轮相互影响，并使车轴（桥）和车身倾斜；当汽车直线行驶在凹凸不平的路面上时，由于左右两侧车轮反向跳动或只有一侧车轮跳动时，会产生不利的轴转向特性；汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性；车轴（桥）上方要求有与弹簧行程相适应的空间。这种悬架主要用在货车、大客车的前后悬架以及某些轿车的后悬架上。

独立悬架的优点是：簧下质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善的汽车行驶的平顺性；由于可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，又改善了汽车的行驶稳定性；左右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的震动和倾斜，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。这种悬架主要用于轿车和部分轻型货车、客车及越野车上。

目前汽车的前后悬架采用的方案有：前轮和后轮均采用非独立悬架；前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；前后轮均采用独立悬架几种[4][5]。

-.

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本设计是电动车的悬架设计，故采用：

前悬：麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架

后悬：对称式钢板弹簧（无副簧）

辅助元件：减震器、缓冲块

奥迪100型轿车弗逊式前悬架

c/ms通过减小悬架垂直刚度c，能降低车身震动固有频率

c/m

s

善汽车平顺性的目的。但因为悬架的侧倾角刚度C

?

和悬架垂直刚度c之间是正比例关

系，所以减少垂直刚度c的同时使侧倾角刚度C

?

也减小，并使车厢侧倾角增加，结果

车厢中的乘员会感到不舒服和降低了行车安全感。解决这一矛盾的主要方法是在汽车上设置横向稳定器。有了横向稳定器，就可以做到在不增大悬架垂直刚度c的条件下，增

大悬架的侧倾角刚度C。

?

侧倾角的计算

下面来计算电动车的侧倾角，从而来论证有没有必要来加横向稳定器[6]。

（１）已知：

钢板弹簧的中心距B=830mm

S2

-.

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后钢板弹簧的的刚度为C=14.802N/mm

2

满载整车总质量G=580kg

S

满载时挂车重心高度h=350mm

（２）计算悬架的侧倾角刚度：

?C ＝C×B2/2[7]=14.802N/mm×(830mm)2/2=.mm

?

1 s2

当向心加速度

V2

g?R

?0.4g时，将相应22.80702数代入上式，得：

?? V2 ? h ? V2 ?

h?G

S

?g?R C ?hG

?

S

g?R C

?

h?G

S

=3.56Deg

满足不大