论文总字数：20585字

摘 要

现代悬架功能主要是传递地面作用在车轮和车身上的力和力矩，减缓车身受到地面的冲击载荷，利用减震器的衰减运动并引起弹簧的往复运动，来使汽车获得满意的平顺性，保证车轮即便在极为不平的路面上运动时仍具有足够的运动特征，使汽车的操纵稳定性和轻便性得到保障。

本文以2.0L凯美瑞轿车为对标车型，先对悬架的分类、各类悬架的优缺点及目前为止国内外的研究现状进行概述，利用所学知识对麦弗逊和多连杆悬架进行设计计算，包含整体参数设计、频率的选取、静挠度与动挠度的计算和车轮定位参数等，以及部件的设计，包括横向稳定杆设计，减震器设计，螺旋弹簧的内外直径、工作圈数设计以及导向机构设计等。本次设计中使用UG软件建立三维模型，并进行装配，装配完成后，利用CAD进行绘制二维图纸。

关键词：麦弗逊悬架，多连杆悬架，三维建模

Abstract

Modern suspension function is the main ground in the force and moment of the wheels and vehicle body, slow down the body by the ground impact load, the use of shock absorber's damping movement and cause the reciprocating motion of the spring, to make the car get satisfactory comfort, to ensure that the wheel even in extremely uneven pavement movement still has enough movement characteristic, when makes the vehicle steering stability and portability.

Based on the 2.0L camry sedan for the standard model, to the classification of the suspension, the advantages and disadvantages of all kinds of suspension, and an overview of the current research situation at home and abroad so far, with more typical design method of macpherson front suspension and multi-link rear suspension design calculation, include the overall design parameters, selection of frequency, the static deflection and the calculation of dynamic deflection and wheel alignment parameters, etc., and the design of the components, including the horizontal stabilizer bar design, shock absorber stroke and the selection of working cylinder diameter, the diameter of the spiral spring, the number of work world and steering mechanism design, etc. By using UG software to make three-dimensional models and assembly. After the assembly is completed, CAD is used to draw two-dimensional drawings.

Keywords：McPherson suspension，Multi-link suspension，3D-Modeling

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第 1 章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.2 悬架系统概述 1

1.2.1 悬架的组成 2

1.2.2 悬架的分类 2

1.3 国内外对悬架的研究现状 3

1.3.1 国外研究现状 3

1.3.2 国内研究现状 4

1.4 本文主要研究内容 4

第2章 悬架的整体参数设计 5

2.1对标车的主要参数 5

2.2前后悬架参数的确定 5

2.2.1频率的选取和计算 5

2.2.2悬架系统静挠度的计算 6

2.2.3悬架系统动挠度的计算 6

2.2.4悬架系刚度的计算 6

2.2.5悬架的弹性特征 7

2.2.6车轮定位参数选定 8

2.2.6.1车轮外倾角 8

2.2.6.2主销后倾角 8

2.2.6.3主销内倾角 10

2.2.6.4主销偏移距 10

2.2.6.5前束 10

第3章 悬架系统的设计计算 12

3.1减震器的设计 12

3.1.1减震器的概述 12

3.1.2减震器的工作原理 12

3.1.3减震器主要性能参数的选择 12

3.2弹性元件的设计 15

3.2.1确定弹簧直径及刚度 15

3.2.2弹簧其他参数计算 16

3.2.3弹簧的校核 16

3.3横向稳定杆设计 17

3.3.1横向稳定杆参数的确定 17

3.3.2横向稳定杆的刚度校核 19

3.4导向机构的设计 19

3.4.1导向机构设计要求 19

3.4.2麦弗逊式独立悬架的侧倾中心 20

3.4.3多连杆独立悬架的侧倾中心 20

第四章 结束语 22

参 考 文 献 23

致 谢 24

附 录 25

绪论

课题研究的背景及意义

中国汽车行业从1956年第一辆汽车诞生至今已经有几十年的发展，成为了国家经济的支承型产业之一。21世纪以来，伴随着全球产业链的调整，我国汽车行业也不断向着创新发展道路进行转变，不仅提高了我国汽车零部件与整车生产制造和研发能力，而且行业的快速发展也使得汽车用户对汽车的整体性能要求不断精益求精，因此也对悬架系统提出了许多要求：(1) 保证汽车有良好的行驶平顺性；(2) 具有合适的衰减振动能力；(3) 保证汽车具有良好的操纵稳定性；(4) 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；(5) 有良好的隔声能力；(6) 结构紧凑、占用空间尺寸要小；(7) 可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩^[1][1]。

随着21世纪，汽车新科技的不断涌现，悬架种类也越来越多。独立悬架是轿车上越来越普及的一类悬架，和非独立悬架一起是按导向机构的形式进行分类的;按控制形式的差别进行的分类，随着现在电子控制技术的发展也越来越多的被使用，通常可被分成被动悬架与主动悬架。目前轿车上大多都是采用的独立悬架，因为相较而言,独立悬架可以保障汽车上的乘客拥有更好的舒适性。而受到悬架成本的制约,在大多数货车上仍旧使用着非独立悬架。虽然目前在主、被动悬架的选择方面，由于成本与研究的投入，使得绝大多汽车依然选择使用传统的被动悬架。但主动悬架也有着其得天独厚的优势，在计算机的参与下，各种控制算法不断诞生,显然未来主动悬架系统将会占有更多的市场^[2][2]。

悬架系统概述

悬架是汽车的车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并减少由此引起的振动，以保证汽车能平顺地行驶^[3][3]。

悬架的功能含纳下面几个方面:通过车桥和车架之间的弹性连接，缓冲车辆行驶时车身所受到的各种冲击载荷及力矩；缓解车身由于不平缓的地面而产生的振动，使汽车能够稳定保持直线行驶，强化汽车操纵稳定性；降低货物运输损失，优化乘坐舒适性；在汽车行驶中产生的纵向反力、侧向反力和其它各种力将全部作用到悬架系统上，以此来提供稳定的汽车平顺行驶；由于悬架跟车轮相连接，因此无论是车轮转向还是产生跳动时，悬架都可以实现对车轮的运行轨迹进行导向。

悬架的组成

悬架一般包括以下几个部分：

（1）减振器

当汽车受到凹凸不平的路面的冲击时，车轮上下跳动，此时减振器不断往复运动，不断产生摩擦阻力，进而实现快速衰减汽车振动。目前汽车上安装最多的便是双筒式液力减震器。

（2）弹性元件

其主要功能是，当车轮受到较大的冲击时，减震器无法快速有效的缓和车身的振动，此时弹簧因为受到力的作用而被压缩，部分以热能的形式被弹性元件释放出去，但任有部分残余能量被弹性元件转变为势能储存起来，在车身的下次振动中被释放出来缓和了汽车因路面而产生的震动。螺旋弹簧,钢板弹簧是目前主要的弹性元件。

（3）导向机构

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