摘 要

科技在发展，时代在进步，汽车已经成为我们生活中不可代替的工具。商用车作为其中的一员，也在交通运输，长途运输人员物资等发面发挥着巨大的作用。随着高速的发展，人们在原本对商用车追求安全性和可靠性的基础上，进一步对其行驶的平顺性和驾驶舒适性有了更高的要求。

商用车悬置机构作为驾驶室与车架的连接结构，对商用车驾驶室的平顺性与舒适性有很大的影响。本次设计就是以东方天龙商用车为原型，以其驾驶室的结构与质量参数作为依据，设计了前悬置的基本结构（弹性元件为螺旋弹簧）。设计过程首先是对商用车悬置系统的结构，组成和各部件的功能进行了介绍，了解了设计的目的、方法与步骤；然后通过计算对悬置系统中螺旋弹簧与减振器的各种参数进行了选择与确定；接着运用CATIA三维建模软件对整个悬置系统的各个部件按照计算的数据进行三维建模过程，并对其进行了装配与调整；最后就是对整个设计进行总结、梳理与归纳，并完成了设计论文。

关键字：商用车 驶室前悬置系统 CATIA三维建模

Abstract

Science and technology in the development of the times in progress, the car has become an alternative to our lives. Commercial vehicles as one of the members, also in transportation, long-distance transportation of personnel and supplies etc play a huge role. With the rapid development, people in the original on the pursuit of safety and reliability of commercial vehicles on the basis of further its driving comfort and driving comfort with higher requirements.

As the connecting structure of the cab and the frame, the commercial vehicle suspension mechanism has great influence on the ride comfort and comfort of the commercial vehicle cab. This design is based on the Oriental Dragon commercial vehicle as the prototype, with the structure and quality of the cab as the basis for the design of the front suspension of the basic structure (elastic components for the spiral spring). Process design is the first of commercial vehicle powertrain mounting system structure, composition and the components of the function were introduced, the understanding of the objective, method and steps of design; and then through the calculation of suspension system of helical spring and damper parameters are selected and determined; then use CATIA three-dimensional modeling software to the suspension set system components in accordance with the calculated data for 3D modeling process, and the assembly and adjustment; the last is the whole design were summary, combing and induction, and completed the design.

Key Words：Commercial vehicle Front suspension system CATIA 3D modeling

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究背景及现状 1

1.2设计的方法与步骤 2

第二章 商用车驾驶室悬置系统结构简介 3

2.1驾驶室悬置的定义 3

2.2驾驶室悬置总成构成: 3

2.3驾驶室悬置的主要功能是: 3

2.4驾驶室悬置常见类型 3

2.5驾驶室常用悬置弹性元件 4

第三章 东风天龙商用车驾驶室前悬置系统设计 7

3.1前悬置系螺旋弹簧的选择与计算分析 7

3.2减振器的设计与计算 12

3.3 悬置系统其它主要零件设计 15

第四章 东风天龙商用车驾驶室前悬置系统结构总成 17

4.1 东风天龙商用车驾驶室前悬置系统整体布局 17

4.2 东风天龙商用车驾驶室前悬置系统的工作原理 17

总结 18

致谢 21

1. 绪论

1.1研究背景及现状

随着人们生活水平的提高和商用车性能的提高对物流运输产生的巨大影响，我们在原本对商用车追求安全性和可靠性的基础上，对其行驶的平顺性和驾驶舒适性有了更进一步的要求。随着商用车驾驶室轿车化的理念不断地发展，商用车舒适性的地位也越来越凸显出来，成为人们日益关注的重点^[1]。

在人们最早的商用车传统设计中，驾驶室是直接安装在汽车车架上的。这样的设计虽然结构简单，但是车辆受到振动是直接传递到驾驶室的，导致车辆的舒适性、平顺性较差。随着不断发展，为了提高商用车尤其是重型货车驾驶室的舒适性、平顺性，各生产企业开始采用驾驶室悬架隔振技术，即通过弹性组件和减振组件把车架和驾驶室连接起来。驾驶室悬置系统具体是指用来连接驾驶室与车架，并起到支撑驾驶室和衰减振动的作用的整个系统装置。它是连接驾驶室与车架的重要连接部件，其主要构成部件包减振组件和弹性组件。

在国外，特别是欧洲国家，由于行驶路面条件较好，人们对驾驶室舒适性要求随之升高，悬浮式悬置结构成为比较普遍的商用车驾驶室悬置结构，如：梅赛德斯奔驰的ATEGO、SCANIA、MAN、雷诺、沃尔沃、通用、五十铃、现代等公司都有类似的产品^[2]。悬置系统通常采用金属螺旋弹簧、橡胶弹簧、或者空气弹簧等弹性元件配合液压减振器作为悬置元件，能对驾驶室振动特性有着比较明显的改善，也能对由车架传递到驾驶室的振动和冲击起的明显的阻隔，还能明显的降低驾驶室内的噪音，从而改善驾驶室舒适性与行驶平顺性。

国内的商用车开发上大多是通过参考国外的先进车型与技术，再结合企业自身多年来的经验技术进行开发。这种开发在学习先进技术的同时也有一定的弊端，比如使整车的重要性能参数不匹配，使悬置隔振效果受到影响，还可能导致汽车主要部件寿命减少，加速损坏。影响舒适性的同时也影响其经济性。国内企业现在也渐渐意识到这个问题，在产品开发中与国际先进研究方法靠拢。国际上现在主要才用虚拟样机技术来对产品进行开发设计和改进，不但能减少开发周期还能够节约开发成本。所以国内大部分汽的车公司在进行汽车振动研究时都使用虚拟样机这一技术，并结合多体动力学分析理论建立汽车模型，通过仿真分析对汽车主要参数进行匹配设计，为新产品的开发和车型的改进提供重要的指导意义^[3]。

1.2设计的方法与步骤

本次毕业设计经过几个月的时间，在不断探索中使用的最主要的方法是对文献的收集与整理的文献研究法，和运用三维模型进行建模分析的建模法。

通过搜集、分类、整理、选择国内外有关商用车前悬置设计的研究文献，让我对悬置设计相关研究领域的情况有了一个初步的认识与了解。再然后对文献进行系统的研究，帮助我更好的理解设计对象，找准设计方向，为我的设计垫底了基础。

而运用软件进行三维建模是机械设计中非常常用也非常重要的一种方法，通过借助相关计算机软件，对设计的二维图纸或模型进行更加具体的三维立体模型。便于使设计更加符合实际，贴近现实要求，以便发现设计中存在的各种问题。本次设计将使用CATIA三维建模软件实现商用车前悬置系统的三维建模建立，比较直观展示设计结果，并进行合理的结构优化。

本次设计按照“设计定题-文献检索-结构设计-尺寸计算-三维建模-设计说明”的思路，一步一步进行，直到最后完成整个流程。

首先，在选题确定以后，通过相关专业文献的收集与阅读，对商用车驾驶室悬置系统的结构、原理及种类有了较充分了解，在此基础上明确本次毕业设计的设计任务及目标，确定设计的悬置系统的结构组成方案，对各组成部件的结构进行选型或设计。然后根据结构，载荷进行相应尺寸的计算。本次毕业设计的参考依据是东风天龙商用车驾驶室前悬置。通过相关数据的测量、搜集与计算，再进一步结合相关结构件的设计标准，对结构件的相应尺寸进行最终的修改与确定。

然后，根据各结构件计算出来的尺寸。借助CATIA软件对悬置系统的各组成部件分别进行三维模型建立，并进行最终的装配设计，得到商用车前悬置系统总成的三维模型。以直观的三维模型来展示设计参数，并对存在的尺寸及配合问题进行修改完善，从而得到结构合理正确的前悬置系统三维模型。

最后，对设计过程进行梳理回顾总结，明确设计的优缺点，并整理设计说明书。对设计的结构方案、参数、过程进行科学严谨的描述，对整个过程进行总结。完成设计材料的规范整理，结束设计流程。

通过本次毕业设计，对悬置系统的结构及工作原理及其重要的作用有较深入的理解与认识，对常见悬置系统各结构件的设计方法及思路也有了更加深刻的认识。对CATIA软件在汽车结构件设计方面的重要作用及便捷性的优势有深刻的体会。所以，在以后的学习或工作中，要多掌握相关一些软件的使用，相信对自己会有巨大的帮助。

1. 商用车驾驶室悬置系统结构简介

2.1驾驶室悬置的定义

驾驶室悬置是用来连接车架和驾驶室,同时允许他们之间存在相对运动的装置，以保证车辆的正常行驶。

2.2驾驶室悬置总成构成:

（1）减振系统：弹性元件、减振器；

（2）高度控制系统：高度阀(仅空气悬置含有)；

（3）抗侧倾系统：横向稳定杆；

（4）锁止机构：使驾驶室与车架相连接，起到锁紧的作用；

（5）翻转机构：是驾驶室能够绕轴转动，在修理时能够起到方便的作用；

（6）限位机构：现在驾驶室剧烈或者异常的振动；

（7）其他联结构件。

2.3驾驶室悬置的主要功能是:

（1）支撑驾驶室：

用来支撑驾驶室和所有人员的总质量,使其不会因产生非常大的静位移而对整个运转工作产生影响。还能引导驾驶室相对于底盘的垂直运动。另外，还起到固连驾驶室与车架的作用，使他们在运动过程中不产生脱离^[4]。

（2）隔震作用：

具有良好的隔振作用，能够减弱路面凸起等不平激励传递到驾驶室的振动和冲击。

（3）实现驾驶室翻转：

通过铰链机构以实现驾驶室的翻转功能,方便于维修人员对驾驶室的修理。

综上所述，悬置系统的性能好坏对商用车驾驶室的平顺性和舒适性起到非常关键的作用。

2.4驾驶室悬置常见类型

驾驶室悬置按照布置形式可分为固定式悬置和悬浮式悬置，悬浮式悬置利用悬置弹簧和阻尼器隔振，后者又分为半浮式和全浮式两种。如下图：

固定式：单以橡胶垫为隔震元件，结构简单、刚度大、位移小、隔震效果不佳，不利于缓和冲击，基本被淘汰^[5]。

（1）半浮式：一般多为前铰链后减震的布局方式，成本低，舒适性比固定式大大提高，过渡产品。

（2）全浮式：由前、后两组悬置系统组成，其结构包括减震器、横向稳定杆、拉杆等。舒适性大大提高，在碰撞事故发生时还能吸收冲击能量,提高了驾驶室的安全性，未来的发展趋势。但其成本较高，结构复杂。

图2.1 驾驶室类型

2.5驾驶室常用悬置弹性元件

常用的弹性元件：橡胶软垫、螺旋弹簧、空气弹簧（气囊式、膜式）。

2.5.1橡胶软垫

图2.2就是橡胶软垫的实物图。商用车驾驶室悬置所使用的橡胶减振软垫一般是由金属部件和橡胶硫两部分组成。其中金属部件主要是起到连接商用车驾驶室与车架的作用，而橡胶则作为弹性元件中重要的减振，隔振的作用，也能对驾驶室起到一定的支撑作用。