摘 要

为深入了解汽车悬架的设计流程，本文针对轿车的前麦弗逊悬架进行了研究。根据查询到的参考车型参数，完成悬架主要零件尺寸、性能参数选取计算，运用CATIA完成前麦弗逊悬架的虚拟样机建模，并在CATIA中提取麦弗逊悬架装配模型硬点坐标，基于本模型的硬点坐标修改Adams/Car中共享的麦弗逊悬架模型硬点坐标并进行双轮同向平行跳动仿真，剖析车轮定位参数与车轮跳动量的关系曲线。同时本文还进行了汽车经过不平路面受到瞬间冲击和制动两种工况下的车轮受力分析，应用Adams/Car的静载仿真获取两种工况下悬架下摆臂的受力情况，并在CATIA/Generative Structual Analysis中进行两种工况下悬架下摆臂的有限元强度分析，从而检验本文设计模型的合理性。

关键词：麦弗逊悬架；建模；仿真；强度分析

Abstract

For depth understanding of the design process of the car suspension, this paper aims to research McPherson suspension. According to the parameters of the reference vehicle model, the main part size and performance parameters of the suspension are calculated, and the virtual prototyping of the former McPherson suspension is completed by using CATIA , then extract the Hardpoint of McPherson suspension assembly model in CATIA. The Hardpoint of the McPherson suspension model shared by Adams / Car are modified based on the hardpoint of this model.This paper also analyzes the relationship between the wheel alignment parameters and the wheel runout . At the same time, this paper analyzes the wheel force of the vehicle under the condition of instantaneous impact under the uneven road surface and braking. By using the static load simulation of Adams / Car, the force of the lower arm of the suspension is obtained. The finite element strength analysis of the lower arm of the suspension is carried out in CATIA / Generative Structual Analysis, and the rationality of the design model is tested.

Key Words：Mcpherson suspension；Modeling；Simulation；Strength analysis

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 2

1.2 麦弗逊悬架研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

1.3 本文主要研究内容 4

1.4 本文研究的主要技术路线 4

第2章 麦弗逊悬架设计计算与建模 6

2.1 麦弗逊悬架介绍 6

2.2 标致307轿车前麦弗逊悬架设计概述 6

2.3 选取悬架主要性能参数 7

2.3.1 悬架的偏频和静挠度 7

2.3.2 悬架的动挠度 9

2.3.3 悬架的工作行程 10

2.3.4 悬架的弹性特性 10

2.3.5 悬架的侧倾角刚度 11

2.4 车轮定位参数的选取 11

2.4.1 主销后倾角的选取 11

2.4.2 主销内倾角的选取 12

2.4.3 前轮外倾角的选取 13

2.4.4 前轮前束的选取 14

2.4.5 车轮定位参数选取小结 14

2.5 弹性元件的设计计算 14

2.5.1 螺旋弹簧刚度 15

2.5.2 螺旋弹簧材料的选取 16

2.5.3 弹簧中径和直径等几何尺寸的设计 17

2.5.4 螺旋弹簧设计参数小结 18

2.5.5 螺旋弹簧切应力校核 19

2.6 减振器的设计 20

2.6.1 减振器主要性能参数的设计 20

2.6.2 减振器主要尺寸参数的设计 22

2.6.3 减振器材料的选择 23

2.6.4 减振器车轮托架设计 23

2.7 麦弗逊悬架导向结构的设计 24

2.8 横向稳定杆的设计 25

2.9 本章小结 25

第3章 麦弗逊悬架运动学与静载仿真分析 26

3.1 利用Adams/Car模块建立麦弗逊悬架模型 26

3.2 基于Adams/Car模块的麦弗逊悬架仿真分析 28

3.2.1 麦弗逊悬架仿真分析前的参数修改与设置 29

3.2.2 麦弗逊悬架双轮同向跳动仿真分析 31

3.2.3 两种不同工况下麦弗逊悬架静载仿真分析 33

3.3 本章小结 36

第4章 悬架零件的强度分析 38

4.1 创建下摆臂材料属性 38

4.2两种不同工况下悬架下摆臂强度分析 39

4.2.1 不平路面瞬间冲击工况悬架下摆臂强度分析 39

4.2.2 制动工况悬架下摆臂强度分析 41

4.3 悬架下摆臂的结构优化 42

4.3.1 优化后制动工况下摆臂强度分析 42

4.3.2 下摆臂结构优化方案小结 43

4.4 本章小结 43

第5章 结论与展望 44

5.1 结论 44

5.2 展望 45

参考文献 46

附录A 49

致谢 50

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

人们普遍认为汽车元年是1886年，也就是说汽车的发展已经有131年的历史了。这期间人类的科技不断变革，汽车设计的技术也是日新月异，但是不管其外观设计风格怎么变化，其性能是随着时间的推移一直在提升的。并且汽车从以前只是有钱人的玩物，到现在已经走入了千家万户。

截止至2017年3月底，中国汽车保有量达到2亿辆，2016年中国汽车产量为2811.9万辆，销量为2802.8万辆^[1]。汽车市场十分庞大，竞争也异常激烈，只有那些具有优异性能的汽车才能有好的市场表现。悬架作为连接车架和车桥的重要底盘总成之一，对于其设计的好坏，乘员能通过驾驶时的体验很明显地感觉出来。弹性元件刚度和减振器阻尼等参数的配合直接影响车辆行驶平顺性，悬架侧倾角刚度的选择将影响车辆的操纵稳定性，由此可见设计悬架要综合考虑各项性能的要求。