摘 要

悬架系统是汽车中重要的系统之一，对整车性能有着决定性的影响。随着人们对汽车性能的要求越来越高，悬架系统的设计和开发得到各大汽车制造厂商的日益重视。

本文以一汽大众迈腾轿车的整车技术参数为原始资料，参考国内外相关设计资料，完成了选定车型前独立悬架方案的选择和设计计算，重点设计的零部件有：螺旋弹簧、减振器、下横臂、缓冲块和横向稳定杆等；运用UG软件建立悬架系统几何模型，应用ADAMS软件对悬架进行运动学仿真分析，验证了设计的合理，为车型改进及开发新车型悬架系统做出了有益的探索。

关键词：麦弗逊悬架；设计；UG；ADAMS

Abstract

Suspension system is one of the important systems in a car and it has a decisive impact on the vehicle performance. With the increasing demand for automotive performance, major car manufacturers pay more attention on the design and development of suspension system.

This paper take the technical parameters of FAW-Volkswagen MAGOTAN as original data, then choose Macpherson suspension as pre-independent suspension scheme and design all major components with reference to the relevant design data at home and abroad. The key components are: Coil Spring, Shock Absorber,Lower Triangle Arm,Cushion Block and Transverse Stability Rod etc.It use UG software to establish the geometric model of the suspension system and use ADAMS software to complete the kinematic simulation of the suspension system.Finally,it proves the design of the suspension system is reasonable.It make a useful exploration for improving the model and developing suspension system for a new model.

Key Words：Macpherson suspension;Design;UG;ADAMS

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 设计要求 2

1.4 设计目标 2

第2章 悬架方案的选择 3

第3章 悬架主要参数的确定 4

3.1 质量 4

3.2 悬架的静挠度 4

3.3 悬架的动挠度 5

3.4 悬架弹性特性 5

第4章 悬架主要零部件的设计计算 7

4.1 螺旋弹簧的设计计算 7

4.1.1 螺旋弹簧材料的确定 7

4.1.2 螺旋弹簧主要参数的确定 7

4.1.3 校核弹簧剪应力 10

4.1.4 弹簧稳定性校核 10

4.2 减振器的设计计算 11

4.2.1 减振器阻力-速度特性 11

4.2.2 减振器相对阻尼系数 12

4.2.3 减振器阻尼系数的确定 13

4.2.4 最大卸荷力的确定 13

4.2.5 筒式减振器工作缸直径D的确定 14

4.3 横向稳定杆的设计 14

4.3.1 横向稳定杆的结构及布置 14

4.3.2 横向稳定杆的设计计算 15

4.4 下横臂的设计 16

4.4.1 下横臂长度的确定 16

4.4.2 下横臂的结构 16

4.5 缓冲块的设计 17

第5章 前轮定位参数及其对整车性能的影响 19

5.1 主销后倾角 19

5.2 主销内倾角 20

5.3 前轮外倾角 21

5.4 前轮前束角 21

第6章 悬架建模与运动学仿真 23

6.1 悬架几何模型的建立 23

6.2 基于几何模型得到仿真模型 23

6.2.1 硬点坐标的获得 23

6.2.2 悬架的简化和假设 24

6.2.3 搭建仿真模型 24

6.3 悬架的运动学仿真 25

6.4 结论 27

第7章 总结与展望 28

7.1 总结 28

7.2 展望 28

参考文献 29

附录 30

致谢 33

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

悬架系统作为汽车底盘中重要的总成之一，其作用是把路面作用于车轮上的各个方向的力以及这些力所造成的力矩传递到车架上，同时缓冲由于路面不平所产生的冲击，衰减因此引起的振动，以保证汽车的平顺行驶^[1]。悬架按照导向机构的不同，可分为独立悬架和非独立悬架。随着人们对汽车性能要求的提高，非独立悬架已不能满足人们在操纵稳定性和行驶平顺性等方面的要求。因此，独立悬架得到了广泛的应用，尤其是在轿车的前悬架中已毫无例外地采用了独立悬架。独立悬架主要包括横臂式独立悬架、纵臂式独立悬架、麦弗逊式独立悬架、烛式悬架、多连杆悬架。其中，麦弗逊悬架性价比非常高，结构简单、维修方便、制造成本低，而且能给发动机和其他一些部件提供更大布置空间。麦弗逊悬架也是有明显缺点的：抗侧倾能力较差；对轮胎的不平衡较敏感；振动通过上支承点传递给汽车头部，需采取相应措施隔离振动、噪声。不过，这些缺点不足以掩盖麦弗逊的优点，所以，麦弗逊悬架成为目前轿车上广泛应用的前悬架系统。

本文的研究目的是运用先进的设计手段和分析手段，在借鉴国内外同类研究成果的基础上，对一汽大众迈腾轿车前独立悬架进行设计及改进。运用UG软件建立麦弗逊悬架几何模型，应用ADAMS软件对悬架模型仿真分析，改进悬架性能，进而改善迈腾轿车的整车性能。

1.2 国内外研究现状

国外对悬架系统的研究开始比较早，始于上世纪30年代，可以说，对悬架系统的研究己经成熟，麦弗逊悬架的研究也是如此。德国耶尔森·赖姆帕尔教授主编的《汽车底盘技术丛书》详细介绍了汽车各种悬架系统，其中就提到了麦弗逊悬架^[2]。书中介绍了麦弗逊悬架的结构特点和主要的定位参数，并且详细地介绍了各个车轮定位参数对于汽车使用性能的影响。目前，国外技术人员开始研究可控悬架等新类型的悬架^[3][4]。

国内对悬架系统的研究起步较晚，从上世纪80年代才开始。虽然比国外起步晚，国内技术人员在借鉴国外研究成果的基础上，积极运用各种造型设计技术、仿真分析技术、反求工程等先进手段，发展迅速，已经有了明显的进展。近年来，国内很多高校硕士、博士研究生发表了有关麦弗逊悬架方面的研究论文，通过不同的角度分析了麦弗逊悬架对整车性能的影响。