摘 要

在传统悬架的设计基础上，设计麦弗逊前悬架，利用matlab编程优化悬架的关键参数。在前悬架设计完成后，对其进行运动学仿真，分析前悬架的轮距、前轮定位参数、侧倾中心等的变化以及是否满足要求；对前悬架的关键零部件进行有限元分析，检验其是否满足材料的强度要求。最终设计完成的麦弗逊前悬架满足设定车型的操纵稳定性和平顺性，并且悬架的可靠性也满足要求。

关键词：麦弗逊悬架；运动学；有限元；电动车

Abstract

On the basis of the traditional suspension design, Mcpherson front suspension is designed, and the key parameters of the suspension are optimized by using MATLAB programming. At the completion of the front suspension design, carried on the kinematics simulation, analysis of the changes of track, front wheel alignment parameters and the suspension roll center and meets the requirements of the key parts of the front suspension; finite element analysis was carried out to test whether meet the strength requirements of material. The final design of the Mcpherson front suspension meets the set vehicle's handling stability and smoothness, and the suspension reliability also meets the requirements.

Keywords: Mcpherson suspension; Kinematics; Finite element; Electric car

目录

摘要 I

Abstract II

目录 1

第1章 绪论 1

1.1悬架的组成与功能 1

1.2悬架的分类 1

1.3悬架发展状况 1

1.4悬架设计要求 2

1.5电动SUV前悬架设计目的及意义 2

第2章 悬架方案分析 3

2.1双横臂式悬架 3

2.2麦弗逊式悬架 4

2.3空气弹簧主动悬架 4

第3章 麦弗逊悬架结构方案分析 5

第4章麦弗逊悬架设计计算 7

4.1车轮定位参数设计 7

4.2悬架主要性能参数确定 8

4.2.1悬架的偏频和静挠度 8

4.2.2悬架弹性特性 9

4.2.3悬架刚度确定 10

4.2.4侧倾中心高度确定 11

4.2.5悬架侧倾角刚度 11

4.3螺旋弹簧的设计计算 12

4.3.1螺旋弹簧平均直径D的设计 12

4.3.2钢丝直径d的设计 12

4.3.3螺旋弹簧有效圈数n的设计 13

4.3.4螺旋弹簧长度L的设计 13

4.3.5螺旋弹簧节距t的设计 13

4.3.6螺旋弹簧的安装 13

4.4减震器的设计计算 14

4.4.1相对阻尼系数ψ的确定 14

4.4.2减震器阻尼系数的设计 15

4.4.3最大卸荷力的设计 15

4.4.4减震器主要尺寸设计 16

4.5导向机构设计 16

4.5.1悬架抗制动点头性能分析 16

4.5.2悬架抗加速仰头性能分析 17

4.6横向稳定杆的设计 18

4.6.1汽车侧倾总刚度的计算 18

4.6.2横向稳定杆刚度分配 19

4.6.3横向稳定杆等效线刚度 20

4.6.4横向稳定杆端点位移计算 20

4.6.5横向稳定杆直径计算 22

4.6.6横向稳定杆侧倾角刚度校核 22

第5章 导向机构强度计算 24

5.1导向机构极限工况分析 24

5.1.1最大垂直力工况 24

5.1.2最大侧向力工况 24

5.1.3最大制动力工况 25

5.1.4最大驱动力工况 26

5.2悬架导向机构受力分析 26

5.2.1车轮只有垂直力作用 26

5.2.2车轮同时受垂直力和侧向力 27

5.2.3车轮同时受垂直力和纵向力的作用 29

5.2.4车轮同时受垂直力和制动力的作用 31

5.3悬架导向机构强度计算 32

5.3.1最大驱动力工况下摆臂应力分析 32

5.3.2最大制动力工况下摆臂应力分析 33

第6章 基于ADAMS/CAR的麦弗逊前悬架运动学仿真分析 34

6.1麦弗逊前悬架模型建立 34

6.2仿真试验及结果分析 35

第7章 总结 39

参考文献 40

附录A麦弗逊悬架相关计算MATLAB程序 41

致谢 45

第1章 绪论

1.1悬架的组成与功能

悬架是车轮或者车桥与车架或者承载式车身之间的弹性连接装置^[1]。由弹性元件、阻尼元件和导向机构组成，有的悬架还有横向稳定杆。弹性元件主要有钢板弹簧、油气弹簧、螺旋弹簧等；阻尼元件有单筒式减震器、双向作用筒式减震器等；导向机构由控制臂和推力杆组成。横向稳定杆的作用是增加汽车的侧倾角刚度，减少汽车的侧倾角，提高操纵稳定性。

悬架的功能是传递纵向力、侧向力及其力矩，缓和冲击减小振动，车轮支承，定位控制。

1.2悬架的分类

悬架按照控制形式不同可以分为主动悬架、被动悬架和半主动悬架。主动悬架可以根据路面的形式状况调节悬架的阻尼和刚度，主要用于高端汽车和大型客车。被动悬架的阻尼和刚度不可调节，目前大部分汽车使用的都是被动悬架。半主动悬架的阻尼或者刚度可调。

悬架按照结构形式不同可以分为非独立悬架和独立悬架。非独立悬架同一车桥上的车轮安装在同一刚性车轴上，运动时相互干涉，该车轴通过悬架与车身或者车架连接，主要用于货车。独立悬架同一车桥上的车轮相互独立运动，主要用于轿车和轻型客车上。独立悬架又可以分为双横臂式独立悬架、麦弗逊式独立悬架、单横臂式独立悬架等多种形式。

1.3悬架发展状况