摘 要

2015年，我国汽车产销分别完成2,450.33万辆和2,459.76万辆，同比增长3.25%和4.68%，产销量创全球历史新高，连续七年蝉联全球第一。随着中国汽车工业的飞速发展，人们对汽车平顺性和舒适性的要求不断提高，这就对汽车设计者和生产者提出了更高的要求。底盘是汽车主要总成之一，是汽车开发的基础平台，悬架系统作为汽车底盘的核心总成，悬架的好坏很大程度上决定了整车的平顺性、操纵稳定性等重要的行驶性能。

本文是为1.4升轿车进行悬架设计，而该级别车型车内空间有限且对整车成本有着较为严苛的要求，因此在满足车辆行驶平顺性和乘坐舒适性等要求的同时，必须综合考虑悬架的占用空间和和制造成本。考虑到悬架系统由弹性元件、导向装置、减振器、横向稳定器等组成，并且结构复杂、性能优异的悬架必然会占用过多的空间以及提高整车的制造成本，因此本次设计的悬架系统前悬架为麦弗逊式独立悬架，后悬架为扭力梁式非独立悬架。

关键词：悬架设计，麦弗逊式悬架，扭力梁式悬架，CATIA

Abstract

In 2015, car production and sale in China are 24.50millions automobiles and 24.60millions automobiles, rose 3.25% and 4.68% from a year earlier respectively, which is a record high in the world. And China held its first place in the world for seven consecutive years. With the rapid development of China’s vehicle industry, customers’ demands for ride comfort are getting higher continuously which brings up a stricter requirement for car designers and producers. Chassis is a main assembly of a car, and also a fundamental platform of the car development. The suspension, as the core of the car chassis, plays a very important role in whole performance of a car such as ride comfort and road holding.

This article is to design the suspension system of a car with a 1.4 litters engine. Cars in this class have a narrow space and a relatively stricter requirement of the whole cost of the car. Therefore, we must consider the space and the cost of our suspension system when we pursue the ride comfort and the road holding of the car. Suspension system consists elastic components, guiding devise, dampers and stabilizer shafts. Since the suspension with high performance will take up more space and increase the cost, I decide to choose McPherson suspension as the front suspension and torsion beam suspension as the rear suspension.

Keywords: suspension design, McPherson suspension, torsion beam suspension, CATIA

目录

第1章 绪论 1

1.1悬架的重要性 1

1.2悬架的功能 1

1.3悬架的设计要求 1

第2章 汽车悬架概述 3

2.1悬架概念 3

2.2悬架基本组成 3

2.3传力构件及导向机构 3

2.4横向稳定器 4

第3章 悬架对汽车主要性能的影响 5

3.1 悬架对汽车平顺性的影响 5

3.1.1悬架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 5

3.1.2悬架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 8

3.1.3非簧载质量对汽车行驶平顺性的影响 9

3.1.4改善平顺性的主要措施 9

3.2 悬架与汽车操纵稳定性 10

3.2.1 汽车的侧倾 10

3.2.2侧倾时垂直载荷对稳态响应的影响 12

3.3 悬架Kamp;C特性 14

3.4 悬架弹性特性 15

第4章 悬架具体参数 16

4.1悬架静挠度 16

4.2悬架动挠度 17

4.3悬架的刚度计算 17

4.4悬架主销侧倾角与后倾角 18

第5章 悬架主要零件设计 19

5.1螺旋弹簧的设计 19

5.1.1螺旋弹簧的刚度 19

5.1.2 螺旋弹簧的直径 19

5.1.3 螺旋弹簧的校核 20

5.1.4 螺旋弹簧的参数 20

5.2减震器的设计 21

5.2.1 相对阻尼系数的确定 23

5.2.2 减振器阻尼系数的确定 23

5.2.3 减振器最大卸荷力的确定 24

5.2.4 减振器工作缸直径D 的确定 25

第6章 导向机构的设计 26

6.1麦弗逊悬架侧倾中心 26

6.2麦弗逊悬架侧倾轴线 26

6.3麦弗逊悬架纵倾中心 26

6.4导向机构受力分析 27

6.5摆臂轴线布置方式的选择 28

6.6摆臂长度的确定 28

第7章 悬架侧倾角刚度 29

7.1 前悬架侧倾角刚度 29

7.2 后悬架侧倾角刚度计算 31

第8章 结论 32

参考文献 33

致谢 35

附录1 36

附录2 36

1. 绪论

1.1悬架的重要性

现代汽车除了保证其基本性能，即行驶性、转向性和制动性等之外，目前正致力于提高安全性与舒适性，向高附加价值、高性能和高质量的方向发展。对此，尤其作为提高操纵稳定性、乘坐舒适性的轿车悬架必须进行相应的改进。舒适性是汽车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。

1.2悬架的功能

悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。其主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。汽车在不平路面上行驶时，由于悬架的弹性作用，使汽车产生垂直振动。为了迅速衰减这种振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应装有减振器，并使之具有合理的阻尼。利用减振器的阻尼作用，使汽车振动的振幅连续减小，直至振动停止。

1.3悬架的设计要求

为了满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。前、后悬架固有频率的匹配应合理，对乘用车，要求前悬架固有频率略低于后悬架的固有频率，还要尽量避免悬架撞击车架（或车身）。在簧上质量变化的情况下，车身高度变化要小，因此，应采用非线性弹性特性悬架。要正确地选择悬架方案和参数，在车轮上、下跳动时，使主销定位角变化不大、车轮运动与导向机构运动要协调，避免前轮摆振；汽车转向时，应使之稍有不足转向特性。悬架与汽车的多种使用性能有关，为满足这些性能，对悬架提出的设计要求有：

（1）保证汽车有良好的行驶平顺性。