摘 要

东风日产逍客前悬架使用的是麦弗逊式独立悬架，麦式悬架凭借布置结构紧凑、空间利用率高等诸多优点，在现代汽车中有非常广泛的应用，在轿车方面更是作为前悬架的首选。

在设计过程中，首先完成麦弗逊式悬架的基本参数和前轮定位参数的确定，之后完成对悬架导向机构的设计。依据初步选定的悬架基本参数（如固频、刚度等）完成关键零部件如减振器等设计计算、选型校核。在完成全零件设计的全部工作后，利用达索公司的CATIA软件构建三维模型，并完成系统总装配。最后在Matlab的Simulink模块搭建二自由度振动系统模型，输入上述已选定的参数，从而得到平顺性相关特性曲线，验证设计悬架的性能可靠。

关键词：麦弗逊式悬架；设计计算；三维建模；平顺性分析

Abstract

The kind of the front suspension in Dongfeng Nissan Qashqai is Macpherson suspension. because of the structure is simple and compact, high space utilization advantages, McPherson suspension has a very wide range of applications in modern vehicle, which especially is the first choice for the front suspension.

In the design process, the basic parameters of the McPherson suspension and the determination of the front wheel positioning parameters are completed first, and then the design of the suspension guide mechanism. According to the selected basic parameters (such as the stiffness of the suspension, etc.) to complete the suspension of key components such as: coil spring, shock absorber, horizontal stabilizer bar design calculation, selection check. After completing all the component design, we use CATIA to build the 3D model and assemble it. Finally, based on the determined suspension parameters, the two-degree-of-freedom vibration system model is established in the Simulink module in Matlab, and the smooth performance-related characteristic curve is obtained, which verifies the performance of the suspension.

Key words: McPherson suspension；design and calculation；3D modeling；Ride Performance analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2悬架的发展历史、现状和趋势 1

1.3 研究目的与主要内容 2

第2章 麦弗逊式前悬架设计 3

2.1 麦弗逊式前悬架设计概述 3

2.2 麦弗逊式前悬架设计的原始数据 4

第3章 悬架主要参数的确定及导向机构的设计 5

3.1 悬架主要参数的选取 5

3.1.1 悬架的固有频率 5

3.1.2 悬架静挠度的确定 5

3.1.3 悬架动挠度的确定 5

3.1.4 悬架的工作行程 6

3.1.5 悬架的弹簧特性 6

3.1.6 悬架的刚度 6

3.1.7 前轮定位参数初选 7

3.2 导向机构的设计 8

3.2.1 导向机构的受力分析 8

3.2.2 导向机构的布置参数设计 8

3.2.3 下横臂设计 10

第4章 悬架主要零件的设计计算 11

4.1 螺旋弹簧的设计 11

4.1.1形式与材料的确定 11

4.1.2 弹簧基本参数的确定 11

4.1.3 弹簧其他参数的确定 12

4.1.4 螺旋弹簧的校核计算 13

4.2 减振器的设计 14

4.2.1 减振器的作用和原理 14

4.2.2 减振器类型选择 15

4.2.3 减振器参数的确定 15

4.3 横向稳定杆的设计 18

4.3.1 横向稳定杆的作用和原理 18

4.3.2 横向稳定杆参数的确定 18

第5章 基于Matlab的平顺性分析 21

5.1 汽车平顺性及其研究目的 21

5.2 双质量振动系统的平顺性分析 21

5.2.1 1/4车辆振动模型的建立 21

5.2.2 路面模型的建立 22

5.2.3 双质量振动系统的Simulink建模 24

第6章 总结 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1课题背景

在汽车上，悬架将车架与车桥（或车轮）相连接。它最主要的作用是把路面作用在车轮上的一系列力和力矩传递至车身，并缓和造成的冲击，衰减由此引起的振动，以此达到保证汽车理想行驶的目的^[1]。悬架作为汽车总成最重要的组成之一，是衡量汽车性能的关键指标，对包括平顺性、操纵稳定性等有举足轻重的影响。在现今汽车行业竞争趋向于白热化的大背景下，悬架系统的研究有很大的现实意义，也自然而然地成为整车研究中的一大热点。

1.2悬架的发展历史、现状和趋势

依照性能是否可控这一标准，悬架可被划分为被动、半主动和主动悬架。被动悬架最为简单，也是最早出现的^[1]。1934年可以说是被动悬架发展历程元年，这一年诞生了最早采用螺旋弹簧作为弹性件的悬架。被动悬架由于发展时间最长，且结构构成相对简单，研究最为完备。但被动悬架的刚度和阻尼是基于经验或优化设计的方法来选定的，在行驶过程中其性能固定，对复杂多变的路况无法做出有效的反馈，减振效果和路面适应能力差。被动悬架这一先天弊病也成了提高汽车各项性能的掣肘。

伴随汽车产业的持续繁荣，道路交通的飞速发展，被动悬架由于自身缺陷逐渐满足不了人们对舒适性、操纵稳定性的要求。汽车业也逐步将目光转向主动和半主动悬架。与被动悬架相比，主动悬架是在其基础，通过加设了可控制作用力的装置，参照车辆行驶状况和路面条件适时适当地调整阻尼和刚度，从而保证系统处在最佳减振状态。该装置基本上有四大组成：执行机构、能源系统、测量系统及反馈控制系统。对主动悬架的研究最早出现于美国通用汽车公司1954年的悬架设计，80年代之后，各大汽车公司和厂家均开始研制这种悬架，如82年瑞典Volvo开始安装实验性质的Lotus主动悬架系统，丰田Celica车型装备真正意义上的主动油气悬架系统，此外福特奔驰等公司也在主动悬架方面有重大进展和应用^[2]。主动悬架较之传统的悬架系统在性能上有明显优势，如车身在条件较差的路面高速行驶时仍可平稳，在转向制动时保持水平。主动悬架可使汽车有较为理想的操稳、行驶平顺和乘坐舒适性。但同时它也有着显而易见的缺陷，如在价格、能耗、维修等方面上没有优势，对传感器和执行器上也有很高要求。