悬架设计毕业设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告题目：SUV汽车的设计---悬架部分课题类别：设计□论文□学生姓名：殷燕峰学号：200320050130班级：交运03-01班专业（全称）：交通运输（载运工具运用工程）指导教师：徐桥生2007年4月01日一、本课题设计（研究）的目的：本设计课题为SUV汽车的设计---悬架部分的设计。SUV的全称为：SportsUtilityVehicle，即“运动型多功能车”。SUV起源于美国，同样也是近年美国市场最畅销的车型。20世纪80年代，SUV是为迎合年青白领阶层的爱好，在皮卡底盘上发展起来的一种厢式车。SUV采用四轮驱动，一般前悬挂是轿车车型的独立螺旋弹簧悬架；后悬挂则是非独立钢板弹簧悬架，离地间隙较大；在一定程度上既有轿车的舒适性，又有越野车的越野性能。这类车既可载人，又可载货，行驶范围广，具有豪华轿车的功能。SUV兼具城市行走、野外运动，极其符合现代年轻人追求强烈个性的心态。SUV能适应各种路况，而且性能价格比也相对较高，十分符合中国年轻一代的消费需求。SUV在中国的兴起，是中国汽车市场和汽车文化迅速发展的必然结果。但SUV在中国的兴起对SUV汽车的整体性能要求也随之提高，特别是操纵性、舒适性、通过性、安全性等，故而对其悬架系统的性能也提出更高的要求，（1）保证汽车有良好的行驶平顺性。（2）具有合适的衰减振动能力。（3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。（4）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适。（5）有良好的隔声能力。（6）结构紧凑、占用空间尺寸要小。（7）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，通过选用合适的制造材料和合理的结构设计，提高零部件强度和使用寿命，降低生产成本，从而使汽车具有良好的行驶平顺性，进而改善汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性，提高汽车的性价比。根据所给主要参数设计SUV悬架系统。通过带有研究性质的专题研究分析、设计报告，培养我们的开发和设计能力，提高综合运用所学知识和技能去分析、解决实际问题的能力。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：汽车悬架现状悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性地连接起来，并能传递载荷、缓和冲击、衰减震振动以及调节汽车行驶中的称车身位置等，都保证汽车行驶的平顺性。尽管一百多年来汽车悬架从结构型式到作用原理一直不断的演进，但从结构功能上、它都是有弹性元件、减振装置和到导向机构三部分组成。（一）汽车悬架一般可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。1.非独立悬架结构特点：两侧车轮安装在一根车轴的两端，车轴通过弹性元件与车架或车身相连，当一侧车轮因道路不平而跳动时，将影响另一侧车轮的工作。适用于：负荷大的客车和货车种类：(1)钢板弹簧非独立悬架(2)螺旋弹簧非独立悬架[1]如图1优点：结构简单、制造容易、维修方便、工作可靠。.缺点：汽车平顺性较差、高速行驶时操稳性差、轿车不利于发动机、行李舱的布置。应用：货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬架。2.非独立悬架型式1.钢板弹簧式非独立悬架板簧式非独立悬架主要由钢板弹簧和减振器组成[6]。如图2：图2钢板弹簧式非独立悬架示意图图1.非独立悬架2.螺旋弹簧式非独立悬架螺旋弹簧非独立悬架由螺旋弹簧、减振器、纵向推力杆和横向推力杆组成。常用于轿车的后悬架[6]。如图3：3.空气弹簧式非独立悬架空气弹簧非独立悬架主要由囊式空气弹簧、压气机、车身高度调节控制阀、控制杆等组成。采用空气弹簧悬架容易实现车身高度的自动调节[5][7]。如图4：图4空气弹簧非独立悬架示意图图3螺旋弹簧式非独立悬架4.空气弹簧式非独立悬架油气弹簧非独立悬架主要由油气弹簧（兼起减振器作用）、横向推力杆、纵向推力杆等组成，推力杆起导向和传力的作用[2][7]。如图5：(三).独立悬架型式独立悬架结构特点：结构复杂，造价贵，乘坐舒适性和操作稳定性好，具有降低汽车重心，减小汽车造型受约束的效果适用于：轿车种类：（1）.双叉式悬架（2）.撑杆式悬架a）全拖动臂式悬架b）半拖动臂式悬架图2图6.独立悬架优点：簧下质量小。悬架占用的空间小。可以用刚度小的弹簧、改善了汽车行驶平顺性。由于有可能降低发动机的位置高度、使整车的质心高度下降、又改善了汽车的行驶稳定性。左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能。图5矿用自卸汽车油气弹簧适宜图缺点：结构复杂。成本较高。维修困难。应用：轿车和部分轻型货车、客车及越野车。1.横臂式独立悬架其特点是当悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离——轮距，致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着。此外，这种悬架用于转向轮时，会使主销内倾角和车轮外倾角发生较大的变化，对于转向操纵有一定影响，故目前在前悬架中很少采用[1][2][7]。如图7：2.纵臂式独立悬架[7]，如图8：图83.斜臂式独立悬架单斜臂式独立悬架的结构介于单横臂和单纵臂之间，多用于后轮驱动汽车的后悬架上[7]。如图9：图8纵臂扭转梁式独立悬架图7戴姆勒-奔驰轿车单横臂后独立悬架示意图(四).多轴汽车平衡悬架1.等臂式平衡悬架是三轴和四轴越野汽车上普遍采用的一种平衡悬架结构形式。钢板弹簧的两端自由地支承在中、后桥半轴套管上的滑板式支架内。这样，钢板弹簧便相当于一根等臂平衡杆，它以悬架心轴为支点转动，从而可保证汽车在不平道路上行驶时，各轮都能着地，且使中、后桥车轮的垂直载荷平均分配[6]。如图10所示：图10三轴汽车中后桥平衡悬架外观图9福特Sierra轿车后悬架2.摆臂式平衡悬架主要用于6×2的货车上[6]。如图11：（五）悬架的组成组成：弹性元件、导向装置及减振器一）东风EQ1092型汽车钢板弹簧悬架前悬架[6]如图12后悬架[6]如图13图11摆臂式平衡悬架示意图图12前悬架图13后悬架二）减振器作用：对悬架的上下运动施加适当的阻力，使车身与车架的振动衰减，吸收一部分来自路面的冲击，以改善汽车行驶时悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器，为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增减，并与油液粘度有关。减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。(1)在压缩行程（车桥和车架相互靠近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。(2)在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。(3)当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器，且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器，还有采用新式减振器，它包括充气式减振器和阻力可调式减振器。双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。[2]如图14图14减振器三）导向机构在中型货车中由于钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用，所以不用单独设计导向机构。四）横向稳定杆在汽车的前悬架中由于钢板弹簧的刚度很大，变形小，抗侧倾能力强，所以不必单独设计横向稳定杆。汽车悬架的发展趋势(一).主动悬架主动悬架系统的刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶条件进行动态自适应调节，是悬架系统始终处于最佳减振状态。1.电子控制主动悬架电子控制的主动式液压悬架能根据悬架的质量和加速度等，利用液压部件主动地控制汽车的振动。主动式液压悬架在轿车上的布置如图所示，在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元ECU，ECU根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作[6]。如图15：如图15主动式液压悬架控制图但是这种悬架不太适合载重汽车，成本太高，后期使用费用也很高，舒适性不是载重汽车的主要要求。2.可变特性悬架，如图16：3.半主动悬架半主动悬架与主动悬架的区别是，半主动悬架用可控阻尼的减振器取代了执行器。因此它不考虑改变悬架的刚度，而只考虑改变悬架的阻尼。半主动悬架无动力源，由可控的阻尼元件(减振器)和弹簧组成[6]。如图17：图14图16可变特性悬架示意图图17无级式半主动悬架示意图三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：设计的重点是确定汽车前后悬架结构形式及各部件的设计参数。1.结构形式的选定；2.根据已知汽车主要参数确定悬架主要参数（悬架静挠度fc、悬架动挠度fd、悬架侧倾角刚度及其在前后轴的分配）；3.确定弹性元件（钢板弹簧）主要参数①满载弧高fa、②钢板弹簧长度L、③钢板断面尺寸及片数（钢板弹簧断面宽度b、钢板弹簧片厚h、钢板断面形状、钢板弹簧片数n）、④钢板弹簧的刚度验算、⑤钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算、⑥钢板弹簧的强度验算；4.根据已知汽车主要参数确定减振器的结构类型和主要参数。设计的难点是：1.使各组成部分的设计相协调以及使局部的设计符合整体性能的要求；2.图纸的绘制；3.减振器的结构类型和主要参数。解决的主要途径是：深入了解汽车前悬架构造及工作原理；仔细研究设计原则；参考现有研究成果，并进行学习和分析，借鉴经验；认真学习机械制图原则以及CAD软件绘图；发挥创造性思维并通过试验最终确定方案四、设计（研究）进度计划：第一周～第三周毕业实习收集设计材料第四周编写设计开题报告第五周～第六周计算各设计参数第七周～第九周绘制前悬架系统的总体布置图（零号图纸）第十周～第十一周绘制钢板弹簧元件装配图及零部件图第十二周～第十四周编写设计说明书第十四周～第二十周毕业答辩其中设计说明书包括：①封面②扉页③毕业设计（论文）任务书④中英文摘要⑤论文目录⑥论文正文⑦参考文献⑧致谢⑨附录⑩附件：开题报告、译文及原文等五、参考文献：[1]王望予.汽车设计（第4版）.机械工业出版社，2005[2]刘惟信.汽车设计.清华大学出版社，2001[3]余志生.汽车理论（第3版）.机械工业出版社，2000[4]《汽车工程手册》编辑委员会.汽车工程手册.人民交通出版社，2001[5]龚微寒.汽车现代设计制造.人民交通出版社，1995[6]陈家瑞.汽车构造.机械工业出版社，2005[7]汽车技术类期刊[8]机械设计手册（最新版）指导教师意见签名：月日教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长）（签章）：月日