摘 要

悬架是现代汽车的重要组成部分。它是车身/车架与地面间的连接，起到传导来车轮所受的各种力和力矩以的作用，例如支撑力、驱动力和制动力。它还起到缓冲由地面不平所引起的冲击以及衰减由此引起的振动的作用。其设计的好坏决定了一辆汽车的行驶的平顺性、通过性和舒适性。

本文主要研究一款轻型越野车的悬架布置形式以及性能参数。不同于一般的民用轻型越野车，这款车具有由钢管焊接而成的桁架式车身，较轻的质量（满载质量小于1吨），强悍的越野能力，有两个座位并且有一个货箱。此类车型在国外通常称为Utility Terrain Vehicle (缩写为UTV)。

本文首先列出本车型的相关参数，然后分析了各种悬架形式的优缺点，并为本车型选定了前双横臂后单纵臂的悬架形式。然后对悬架的重要性能参数进行了选取和计算，并且对悬架中的弹性元件和减振器进行了选型计算。

关键词: 轻型越野车，UTV，桁架式车身，双横臂悬架，单纵臂悬架

Abstract

Suspension system is a critical sub-system for modern automobiles. It is the connection between the body/chassis and the ground, which conveys all kinds of forces and momentums on the wheels, such as supporting forces, driving forces and breaking forces. It also smooths the shock causing by bumps on the ground, and reduce the vibration followed by the shock. Its design defines the riding quality, trafficability and riding comfort of the vehicle.

This article focus on the layout and performance factors of a suspension for a light off-road vehicle. In contrast to normal civilian off-road vehicles, this vehicle has a truss-type chassis, relatively lighter full-load mass (smaller than 1 ton) and great off-road ability, as well as two seats and a trunk. This kind of vehicle is usually called Utility Terrain Vehicle (abbreviate as UTV).

This article will list configurations of this vehicle on the first part. Then the advantages and disadvantages of many kinds of suspension layout will be analyzed and turned out double wishbone on the front, single swing arm on the rear was the winner. After that, important performance factors will be chosen and calculated. Finally, calculation of elastic member (i.e. spring) and damper will be delivered.

Key words: light off-road vehicle, UTV, truss-type chassis, double wishbone suspension, single swing arm suspension

目录

第1章 绪论 1

1.1 悬架的重要性 1

1.2 悬架的功能及作用 1

1.3 悬架的设计要求 1

第2章 已知车辆参数 3

第3章 悬架结构分析及选型 4

3.1悬架的分类及比较 4

3.1.1非独立悬架 4

3.1.2 独立悬架 4

3.2 独立悬架的分类比较以及选型 5

3.2.1 单横臂式 6

3.2.2 麦弗逊式 6

3.2.3 双横臂式 6

3.2.4 单斜臂式 7

3.2.5 扭转梁式半独立悬架 7

3.2.6单纵臂式 8

3.2.7 比较选型 8

第4章 悬架性能参数选取及各元件的设计计算 9

4.1 悬架性能参数的选取和计算 9

4.1.1 固有频率(偏频)与静挠度 9

4.1.2 动挠度 10

4.1.3 弹性特性 11

4.1.4 悬架线刚度的计算 11

4.1.5 悬架角刚度计算 12

4.2 弹性元件的选型和计算 12

4.2.1 弹性元件的选型 12

4.2.2 满载时弹簧刚度的计算 13

4.2.4 弹簧钢丝直径计算（按满载计算）及其它参数的确定 14

4.2.5 弹簧参数的确定 15

4.2.6 弹簧刚度及表面剪切应力校核 15

4.3 悬架导向机构设计及计算 16

4.3.1 设计要求 16

4.3.2前轮导向机构尺寸的计算及选择 17

4.3.3后轮导向机构尺寸的计算及选择 17

4.4 减振器的选型及其参数的计算 18

4.4.1 减振器分类与选型 18

4.4.2 双筒式液力减振器工作原理 18

4.4.3 相对阻尼系数的计算 19

4.4.4 阻尼系数的计算 20

4.4.5 最大卸荷力的计算 22

4.4.6 工作缸直径D的计算 22

第5章 结论 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1 悬架的重要性

现代汽车除了应当具有较好的基本性能，即加速性、制动性和转向性之外，还应当着力于提高车辆的行驶品质。汽车上与行驶品质密切相关的一个总成就是悬架。设计良好的悬架可以显著提高汽车行驶时的稳定性、可操纵性，甚至有益于汽车的加速性和制动性。更为重要的是，设计良好的悬架能为乘客提供高品质的行驶体验，提高车辆的舒适性，进而提高车辆的附加值。

图 0‑1-1 汽车悬架

图 1‑1 现代汽车悬架

1.2 悬架的功能及作用

悬架是车轮和车身之间的连接。悬架起到传导车轮和车身之间一切力和力矩的作用。不仅如此，悬架还需要缓和由路面不平带给车身的冲击载荷，并衰减由此引起的周期性振动。最终达到更好的舒适性，减小货物和车辆的动载荷，延长使用寿命的目的。

所有悬架均可以被分为三个部分：导向机构、弹性元件和减振器。导向机构主要要作用是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的除垂直力以外的一切力和力矩，如驱动力和制动力。垂直力，如支撑力由弹性元件提供。不过，弹性元件主要作用是缓和路面传给车身（或车架）的冲击载荷，一方面可以提高乘坐的舒适性，另一方面也可以减小冲击载荷对车身(或车架)的损伤。但是，单有弹性元件是不行的，由冲击引起的车身的振动会一直周期性持续下去，直到振动能量被消耗掉。悬架和弹性元件通常具有一定的的内摩擦，可以充当振动衰减的阻尼力，但是，这是明显不够的。因此，需要加入专门的减小振动的装置——减振器，来加速振动的衰减，以此达到期望的舒适性。