摘 要

本文以C16经济型MPV悬架为研究和设计对象，为使该车具有低成本的悬架，并同时实现良好操纵稳定性和平顺性，本文首先通过对悬架结构的研究，确定了前悬架采用麦弗逊式独立,后悬架采用扭力梁结构，接着在所选型基础上对整车的悬架系统进行了匹配分析与设计。

为了使C16车型悬架系统设计达到既定的性能目标，本文进行了悬架运动学分析、硬点优化、前后悬架频率比及阻尼匹配、整车侧倾和纵倾分析与校核等措施。在系统匹配设计过程中，本文还使用Catia CAD软件对主要零部件，诸如悬架螺旋弹簧、稳定杆等主要零件进行设计，还运用Ansys workbench对下摆臂进行最强制动工况下的强度校核，从而掌握零件的受力分析方法和有限元分析的基本知识。

关键词：汽车；麦弗逊悬架；扭力梁悬架；匹配设计

Abstract

This paper focuses on the study of suspension of C16 economic multiple purpose vehicle (MPV). The goal is to achieve high vehicle handling stability and ride performance while lowering the cost. At the very beginning, through the study of common suspension structure, this paper determined that the front suspension should use McPherson independent suspension while the rear torsion beam suspension. Then this paper did matching design for selected suspension based on the geometry of C16 MPV.

This paper designed preferred suspension system that could reach established performance objectives through suspension dynamic analysis, hard point analysis, front and rear suspension frequency ratio, damper matching, pitch and roll analysis and etc. In the matching process, this paper also designed some parts like coil springs and lower suspension arm with Catia. In order to check the strength of those parts under extreme barking conditions, finite element analysis (FEA) was also performed to check the most vulnerable parts with ANSYS Workbench.

Keywords：Multiple purpose vehicle; McPherson suspension; Torsion beam suspension; Matching design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题研究的目的及意义 1

1.3 国内外研究现状 1

1.4 本论文的主要工作 2

第2章 C16车型悬架系统的匹配设计 3

2.1 设计原则和目标 3

2.2 悬架系统设计输入参数 3

2.2.1 尺寸参数 3

2.2.2 质量参数 3

2.2.3 其它输入条件和参数 4

2.3 悬架硬点及定位参数 4

2.3.1 前悬架运动学分析和硬点确定 4

2.3.2 后悬架硬点 8

2.3.3 前悬架定位参数 9

2.4 前、后悬架频率匹配计算 9

2.5 侧倾稳定性计算 10

2.5.1前悬架稳定杆的传递比计算 10

2.5.2前悬架侧倾角刚度计算 11

2.5.3后悬架侧倾角刚度和前、后侧倾角刚度比计算 11

2.5.4侧倾力臂计算 11

2.5.5满载侧倾角计算 11

2.5.6满载侧倾轮荷转移计算 12

2.5.7空载侧倾稳定性分析 12

2.6 纵倾稳定性计算 13

2.6.1制动纵倾稳定性计算 13

2.6.2加速纵倾稳定性计算 14

第3章 主要零部件的设计计算 15

3.1 前悬架螺旋弹簧设计 15

3.1.1前螺旋弹簧刚度计算 15

3.1.2前螺旋弹簧设计 15

3.2 后悬架螺旋弹簧设计 16

3.2.1后螺旋弹簧刚度计算 16

3.2.2后螺旋弹簧设计 16

3.3 前悬架稳定杆的设计 17

3.4 前、后减振器匹配设计 19

第4章 下摆臂的静强度有限元分析 21

4.1满载最大制动减速度工况受力分析 21

4.2有限元建模与分析 21

4.2.1边界条件和约束条件 21

4.2.2应力云图和判定结果 22

第5章 结论 24

参考文献 25

致谢 27

第1章 绪论

1.1引言

目前，汽车已是人们日常生活中必不可少的交通工具。随着我国经济的高速发展以及人民生活质量水平的不断提高，人们对汽车的舒适性、安全性以及驾驶操控性等越来越重视，而汽车的悬架系统恰与乘坐舒适性、安全性和驾驶操控性等有重要紧密的联系，但对设计师来说，一辆汽车既要舒适好又驾驶操控性好，这个是极难妥协又要达到尽可能平衡的。本文着重研究麦弗逊式独立悬架和扭力梁结构的半独立悬架的匹配设计，这两种悬架型式是国内中低端乘用车的前、后轴普遍采用的悬架型式。

1.2 课题研究的目的及意义

悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系，并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动、保证汽车行驶平顺性和操纵稳定性、调节汽车行驶中车身位置等有关装置的总称。麦克弗逊悬架可以看做是双横臂独立悬架的一个特例（即上臂缩成一点），结构简单，是独立悬架中成本最低的悬架型式，且可获得较长的主销，定位参数对尺寸误差相对不敏感，对制造精度要求不是很高，多用于前悬架。扭力梁悬架有人称之为半独立悬架，在非独立后悬架系列中，目前认为扭力梁式后悬架性能优异符合要求^[1]。目前不少轿车以及城市型SUV的后悬架采用这种结构。之所以选择扭力梁，还因为它的成本较低，而且可通过前束控制，使整车获得良好平顺性的同时，改善操纵性能。前、后悬架分别采用麦弗逊式独立悬架和扭力梁结构是中低端经济型乘用车普遍采用的悬架匹配型式，两者的结合使得结构简单和成本低廉^[2]，也可通过优化和匹配^[2-10]使得汽车达到操控性能好且舒适性尚可的水平。

1.3 国内外研究现状