懸架優(yōu)化方案設(shè)計(jì)書大學(xué)本科方案設(shè)計(jì)書

1、444主銷內(nèi)傾角的優(yōu)化23445輪距優(yōu)化234.4.6各定位參數(shù)同時(shí)優(yōu)化244.4.6.1前束優(yōu)化后的圖形25446.2車輪外傾角優(yōu)化后的圖形25446.3主銷后傾角優(yōu)化后的圖形254.4.6.4主銷內(nèi)傾角優(yōu)化后的圖形254.4.6.5輪距變化優(yōu)化后的圖形264.4.6.6各參數(shù)優(yōu)化前后的數(shù)值表264.4.6.7小結(jié)27結(jié)論27致謝27參考文獻(xiàn)27引言汽車懸架是汽車一個(gè)非常重要的部件。汽車懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車能平順地行駛。另外，懸架系統(tǒng)能配

2、合汽車的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，當(dāng)汽車在不同路況作加速、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等運(yùn)動(dòng)時(shí)，能提供足夠的安全性，保證操縱不失控。所以，懸架是汽車底盤中最重要、也是汽車改型設(shè)計(jì)中經(jīng)常需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)的部件。汽車行駛中路面的不平坦、凸起和凹坑使車身在車輪的垂直作用力下起伏波動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)與沖擊；加減速及制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎使車身產(chǎn)生俯仰和側(cè)傾振動(dòng)。這些振動(dòng)與沖擊會(huì)嚴(yán)重影響車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性等重要性能。懸架作為上述各種力和力矩的傳動(dòng)裝置，其傳遞特性能的好壞是影響汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性最重要、最直接的因素。只有當(dāng)汽車底盤配備了性能優(yōu)良的懸架，才會(huì)得到整車性能優(yōu)良的汽車。懸架按照結(jié)構(gòu)分大體可以分為獨(dú)立式懸架和非獨(dú)立式懸架。非

3、獨(dú)立懸架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn)，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上。獨(dú)立懸架是每一側(cè)的車輪都是單獨(dú)地通過彈性懸架懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力；可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性；可以使發(fā)動(dòng)機(jī)位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性；左右車輪單獨(dú)跳動(dòng)，互不相干，能減小車身的傾斜和震動(dòng)。不過，獨(dú)立懸架存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)。現(xiàn)代轎車大都是采用獨(dú)立式懸架，按其結(jié)構(gòu)形式的不同，獨(dú)立懸架又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式

4、、燭式以及麥弗遜式懸架等。麥弗遜懸架因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、節(jié)省空間方便發(fā)動(dòng)機(jī)布置等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地運(yùn)用。大到寶馬M3，保時(shí)捷911這類高性能車，小到菲亞特STILO福特FOCUS甚至國產(chǎn)的哈飛面包車前懸掛都是采用的麥弗遜式設(shè)計(jì)。當(dāng)前，中國汽車企業(yè)大多側(cè)重于汽車整車的研發(fā)，而忽視了汽車主要零部件和相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)的提供。然而從某種意義上講，整車對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)不是最重要的，最重要的還是汽車關(guān)鍵零部件的創(chuàng)新和發(fā)展。關(guān)鍵零部件的科技含量綜合體現(xiàn)汽車整車的創(chuàng)新能力和品牌建設(shè)能力。我國在底盤的集成設(shè)計(jì)及開發(fā)領(lǐng)域開發(fā)設(shè)計(jì)起步較晚，設(shè)計(jì)和制造水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外發(fā)達(dá)國家。國內(nèi)大多數(shù)整車及零部件制造企業(yè)都沒有掌握懸架

5、系統(tǒng)的自主設(shè)計(jì)和開發(fā)技術(shù)，大多數(shù)為引進(jìn)外國技術(shù)進(jìn)行復(fù)制開發(fā)和生產(chǎn)，幾乎可以說國內(nèi)企業(yè)的底盤技術(shù)基本上都是照搬過外的，沒有任何自己的技術(shù)。在現(xiàn)代的工程研究領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)仿真己成為熱門研究課題。借助計(jì)算機(jī)的快速計(jì)算能力，人們不僅可以求出所需要的數(shù)值結(jié)果，還可以模擬出工程中的具體情況，以便人們可以直觀的進(jìn)行分析研究，我們稱為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。今天的機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)研究中，大多以多體系統(tǒng)理論作為研究上的理論基礎(chǔ)。計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的產(chǎn)生極大地改變了傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的面貌，使工程師從傳統(tǒng)的手工計(jì)算中解放了出來，只需根據(jù)實(shí)際情況建立合適的模型，就可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)求解，并可提供豐富的結(jié)果分析和利用手段；對(duì)于原來

6、不可能求解或求解極為困難的大型復(fù)雜問題，現(xiàn)可利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算功能順利求解；而且現(xiàn)在的動(dòng)力學(xué)分析軟件提供了與其它工程輔助設(shè)計(jì)或分析軟件的強(qiáng)大接口功能，它與其它工程輔助設(shè)計(jì)和分析軟件一起提供了完整的計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE技術(shù)。本文首先通過查閱相關(guān)資料以及到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)地觀察以了解麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)。以某實(shí)際車輛所給出的整車參數(shù)，運(yùn)用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得出了懸架各主要部分螺旋彈簧以及減振器的基本參數(shù)。運(yùn)用autocad軟件畫出了麥弗遜懸架的整套圖紙，對(duì)懸架的各細(xì)節(jié)部分作出了基本完善。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用三維建模軟件proe畫出了麥弗遜懸架的整體結(jié)構(gòu)。最后利用仿真軟件ADAMS對(duì)懸

7、架系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，接著對(duì)懸架系統(tǒng)中的有關(guān)安裝，長(zhǎng)度，位置的16個(gè)參數(shù)（變量）進(jìn)行了優(yōu)化分析，使得懸架的各定位參數(shù)都能達(dá)到要求的范圍內(nèi)?；旧贤瓿闪他湼ミd懸架的設(shè)計(jì)。通過本次研究，完成了麥弗遜懸架的繪制，建立了麥弗遜懸架的三維模型，能夠?qū)⑵鸬南到y(tǒng)進(jìn)行仿真分析，能夠得出懸架各個(gè)參數(shù)對(duì)懸架性能的影響圖形。希望對(duì)麥弗遜懸架的設(shè)計(jì)方法是一個(gè)有益的探索。第一章麥弗遜懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1主要技術(shù)參數(shù)的選擇1:外形尺寸（mm）長(zhǎng)寬高591心J1993X23752：軸距（mm）367010:排放依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB17591-2005中國III階段GB3847-20053:前輪距(mm)171011:鋼板彈簧片

8、數(shù)（前/后）-/34:后輪距(mm)171612:整備質(zhì)量（kg）27305:前懸/后懸（mm）100023513:驅(qū)動(dòng)形式前置后驅(qū)6:軸荷（數(shù)目與軸數(shù)對(duì)應(yīng)）（kg）1730/225014:最高車速(km/h)1307:軸數(shù)215:排放水平國III8:輪胎數(shù)416:防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS9:總質(zhì)量（kg）398017:發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)25.生產(chǎn)企業(yè)17SOFIM8140.43S3南京依維柯汽車有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)分公司279892輪胎規(guī)格：21575R16LT21575R16CT1.2確定懸架剛度若不考慮輪胎和減震器的影響，則車身固有頻率nO,可按下式計(jì)算no二皿冗乜（HZ）式中clo固有角振動(dòng)頻率，rad

9、/s；C-懸架剛度，N/m;M-簧載質(zhì)量，kg。由實(shí)驗(yàn)得知，為了保持汽車具有良好的平順性，車身振動(dòng)的固有頻率應(yīng)為人體所習(xí)慣的步行時(shí)身體上、下運(yùn)動(dòng)的頻率11.4H乙車身固有頻率no低于3HZ就可以保證人體最敏感的48HZ處于減振區(qū)。no值越低，車身加速度的均方根值越小。但在懸架設(shè)計(jì)時(shí)，no值不能選的太低，這主要是no值降低，懸架的動(dòng)撓度fd就增大，在不知上若不能保證足夠大小的限位行程，就會(huì)使限位塊撞擊的概率增加。另外，no值選得過低，懸架設(shè)計(jì)不采取一定措施，就會(huì)增大制動(dòng)“點(diǎn)頭”角和轉(zhuǎn)彎側(cè)傾角，使空、滿載時(shí)車身高度的變化過大。no值低于1HZ時(shí)，還會(huì)引起暈車的低頻振動(dòng)能量增大。根據(jù)貨車固有頻率no

10、的實(shí)用范圍1.52H乙因?yàn)樵撥囌麄滟|(zhì)量是2730kg，總質(zhì)量是3980kg,加載到前懸架的質(zhì)量是1186kg和2730kg，為了保證汽車能在兩個(gè)工況下no都能在實(shí)用范圍內(nèi)，并且因?yàn)槠嚱?jīng)常是在靜撓度附近作小幅度的振動(dòng)，故應(yīng)將靜撓度副近的懸架剛度選得較低。這里選定懸架剛度c為80000N/m。1.3螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.3.1螺旋彈簧的工作條件。1. 若要求該車的車輪上下跳動(dòng)的距離為70mm的話，根據(jù)計(jì)算匸mg/c=598*9.8/80000=0.07232m=72.32mm可知該彈簧一直工作在壓縮狀態(tài)O2最大工作負(fù)荷R=1005kg3.彈簧受動(dòng)載荷的作用。1.3.2彈簧的結(jié)構(gòu)、材料、加工為了保

11、證彈簧端部和彈簧座良好接觸。采用彈簧端部磨平的形式。彈簧選用II級(jí)精度，決定采用熱扎彈簧鋼60Si2MnA加熱成型，而后進(jìn)行淬火，回火等處理。1.3.3彈簧直徑及鋼絲直徑當(dāng)彈簧僅受軸向載荷丹=136匸9.8=13377因?yàn)門8RKC/(nd2)=t故d目1.6嚴(yán)5|式中T-彈簧的許用應(yīng)力，查表得T=471MPaC-旋繞比，取C=6.5K-曲度系數(shù),=1.23由此可得的L_j24.11mm取d=27.7mm因?yàn)镃L，得D2=180D2-彈簧中徑1.3.4彈簧的工作圈數(shù)7600x27r7A4xnrGd4冃/8RD32=*5心1用*1妙寸=8.58G-剪切彈性模數(shù)為7600kgmm2P2-彈簧上跳至

12、頂點(diǎn)時(shí)的載荷取為最大載荷的1.8倍取n=91.3.5彈簧的剛度7600X9.8X27.7A4k=Gcf/8nD32=104.42N/mm1.3.6彈簧其他參數(shù)計(jì)算彈簧外徑D=D2+d=180+27.7=207.7彈簧內(nèi)徑D1=D2-d=140-23=152.3總?cè)?shù)N1=n+1/4+1=9+14+1=10.25圈節(jié)距t=(0.280.5)D2=0.3x180=54自由高度H0=pn+1.5d=42x9+1壬x27.7=419.6壓并咼度Hb=(m-0.5)d=(10.25-0.5產(chǎn)2717=27011螺旋導(dǎo)角u=arctan(p/nD2)=5.3展開長(zhǎng)度L=nD2n1/cos=5820.71.

13、3.7彈簧的校驗(yàn)壓縮螺旋彈簧軸向變形較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生側(cè)向彎曲而失去穩(wěn)定性，特別是彈簧自由高度超過彈簧中徑的4倍時(shí)，更容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象，因而設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。高徑比b=Fb/D2=419.6/180=2.33odeizhuxiaohouqingjiwcheluntiBOdongzhwiaohaLim叩ji曲oh陽Inn陽0(1叭-EBP)O5OU1O53.2.2.1.1.O00-05-1G0.0Anahrais:Les!Run-50.00.050.0100.0其中，紅線為優(yōu)化前，藍(lán)線為優(yōu)化后?？梢钥闯觯瑑?yōu)化后的主銷后傾角整體向上移動(dòng)了3.2。符合理想的主銷后傾角的變化范圍，310且取其較小值

14、。446.4主銷內(nèi)傾角優(yōu)化后的圖形：803.6-100.0An絢沁LastRun*zhuxiaoneiqingjirachetunliaMongzhuxison&iqmQiiaiachehinhaodk)ng-50.0D.O500MPRO_model.5.0UHI.0.5.0LD7.7.6.&5.4.10G0Leogth(mm)其中，藍(lán)線為優(yōu)化前，紅線為優(yōu)化后?？梢钥闯?，優(yōu)化后的主銷后傾角整體向上移動(dòng)了4左右。符合理想的主銷后傾角的變化范圍，713且取其較小值。4.4.6.5輪距優(yōu)化后的圖形：iunjvbianhua.cRalLindcxtongiunjvbiHrihiiiichBlurrli

15、aDdangMPRO_mndel5CIO100.0Anatvsis:Lsst.Runi50.0ooLengrth(mm)1100.0其中，紅線為優(yōu)化前，藍(lán)線為優(yōu)化后?？梢钥闯觯瑑?yōu)化前的輪距變化為1cm左右，優(yōu)化后的輪距變化變?yōu)榱?mm左右，對(duì)減小輪胎的磨損作用很大。446.6各參數(shù)優(yōu)化前后的數(shù)值表變量?jī)?yōu)化前數(shù)值優(yōu)化后數(shù)值ax242.58245.0ay778.05780.0az0.00.0bx165.0165.0by19.0940.0bz-117-300.0cx545.0800.0cy6.05.0cz-117.0-118.0dx172.0115.0dy-238.12-237.0dz0.0-57.0ex460.0700.0ey-260-257.0ez0.00.0exfanqxiang0.00.0446.7小結(jié)本章通過建立設(shè)計(jì)點(diǎn)，參數(shù)化模型的方法，運(yùn)用ADAMS軟件中提供的三種優(yōu)化方法對(duì)建立好的三維模型進(jìn)行了優(yōu)化分析。優(yōu)化后的懸架各定位參數(shù)都能達(dá)到理想的變化范圍，對(duì)車輛的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性都將帶來很大的提高。達(dá)到了預(yù)期目的。結(jié)論全文總結(jié)本論文以某車輛實(shí)際給出的參數(shù)，首先運(yùn)用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法計(jì)算設(shè)計(jì)出了該車的懸架結(jié)構(gòu)。運(yùn)用autocad軟件畫出了麥弗遜懸架的裝配圖和有關(guān)的零件圖，對(duì)懸架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了完善。接著運(yùn)用平面圖給出的數(shù)據(jù)在proe