宋波 王業(yè)飛

摘 要：汽車懸架是汽車的重要組成部分之一，它把車身與車輪彈性地連接起來，是車架與車橋之間所有連接傳力裝置的總稱。懸架通過傳遞并承受作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，緩和、消減由于路面崎嶇不平所引起的沖擊和振動(dòng)，來保證汽車具有良好的平順性，保證車輪在不同路面有很好的運(yùn)動(dòng)特性，使汽車獲得高速的行駛能力和理想的運(yùn)動(dòng)特性。課題對(duì)輕型汽車前懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，利用Pro/E繪制裝配圖，為懸架的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：懸架;設(shè)計(jì);參考

1 懸架系統(tǒng)的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

懸架系統(tǒng)的發(fā)展：1786年，馬車用的葉片彈簧取得了專利。1899年，美國(guó)吉明發(fā)明減振器。21世紀(jì)初期，螺旋彈簧逐漸代替了葉片彈簧。1964年，GM麥弗遜式懸架研制成功并在汽車中的應(yīng)用越來越多。主動(dòng)懸架的發(fā)展：1956年，主動(dòng)懸架的概念被美國(guó)通用汽車公司率先提出。1973年，半主動(dòng)懸架理論被D.A.Crosby和D.C.Karnopp提出，并得到應(yīng)用。在1980年代，世界著名汽車公司和制造商的研究和開發(fā)半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架。主動(dòng)制導(dǎo)懸架系統(tǒng)的汽車領(lǐng)域越來越廣泛的關(guān)注，已進(jìn)入懸架研究的主要發(fā)展方向。懸架研究方向：（1）被動(dòng)懸架分析設(shè)計(jì)重點(diǎn)歸納在三個(gè)層次：①研究懸架的最佳性能指標(biāo);②分析變化剛度彈簧和變化阻尼的減振設(shè)備;③討論導(dǎo)向構(gòu)造，要在汽車懸架在具有較好的平穩(wěn)性下，而且還要有很大上升。（2）半主動(dòng)懸架討論的重點(diǎn)在下面兩點(diǎn)：①實(shí)施戰(zhàn)略研究;②執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究。（3）主動(dòng)懸架討論的重點(diǎn)在下面幾點(diǎn)：①可靠性;②運(yùn)行設(shè)備;③實(shí)際方法。執(zhí)行器的研究主要是用電氣動(dòng)力系統(tǒng)中的直線伺服電機(jī)和永磁直流直線伺服電機(jī)逐漸取代液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2 前懸架重要零部件的研究

2.1 懸架總成分析

懸架，是一種把輪子和彈簧連接在車身上，同時(shí)與其余構(gòu)件組成可動(dòng)的機(jī)構(gòu)。懸架是車體與車橋之間彈性連接設(shè)備的總稱。（1）傳送相互之間全部的力和力矩。（2）緩解，控制由于路況不好而產(chǎn)生的顛簸和沖擊，來確保汽車較好的平穩(wěn)性。（3）快速減弱車體和車身的波動(dòng)：減振器是要保證加速減弱而導(dǎo)致彈性系統(tǒng)振動(dòng)，減振器分為筒式減振器，阻力可調(diào)節(jié)式新式減振器，打氣式減振器。分別是懸架構(gòu)造中非常精密和結(jié)構(gòu)較難的機(jī)械件。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是用來傳遞車輪和車體之間的力和力矩，同時(shí)保持車輪在一定跳動(dòng)軌跡相對(duì)于車體，通常轉(zhuǎn)向裝置由控制擺臂式構(gòu)成?？煞譃橛袉蝹€(gè)或多個(gè)連桿類型。汽車懸架大致分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架兩個(gè)類別。

2.2 獨(dú)立懸架優(yōu)缺點(diǎn)分析

獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)有：簧下質(zhì)量小，提高了行駛平順性。車輪與地面的接觸性能更好，有利于操縱穩(wěn)定性?？梢允褂幂^軟的彈簧，從而改善汽車的平順性。降低了質(zhì)心，同時(shí)擴(kuò)大車身和行李箱的面積。獨(dú)立懸架的缺點(diǎn)：構(gòu)造較難，生產(chǎn)成本較高，維護(hù)不便。

2.3 獨(dú)立懸架特點(diǎn)與分類

獨(dú)立懸架又分為雙橫臂式、單橫臂式和麥弗遜式等幾種類型。重點(diǎn)在下面幾個(gè)方向進(jìn)行研究：

側(cè)傾中間高度：中心距離是汽車側(cè)作用力下，身體中心的車輪向左或向右橫向垂直平面的滾動(dòng)，瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心相對(duì)于地面。但側(cè)傾中心過高，使得車身傾斜時(shí)輪距變化過大，這會(huì)加劇輪胎的磨損。

車輪定位特性的變化：當(dāng)車輪相對(duì)車身，節(jié)拍，主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角度，車輪定位參數(shù)如車輪外傾角和前束可以改變的。如果主銷后傾角變化大，能使方向盤振動(dòng);如果車輪外傾角變化大，可以直接影響汽車的穩(wěn)定性，同時(shí)也影響輪距的變化和輪胎的磨損率。

懸架側(cè)傾角剛性：汽車橫搖角是當(dāng)汽車穩(wěn)態(tài)循環(huán)驅(qū)動(dòng)，在側(cè)向力的作用下，汽車在軋輥軸線的旋轉(zhuǎn)角度。車廂和角滾動(dòng)力矩和懸架側(cè)傾角剛度的總大小，和車輛的操縱穩(wěn)定性和平穩(wěn)性的影響。

橫向剛度：懸掛的橫向剛度處理穩(wěn)定性的影響。如果用于懸掛在轉(zhuǎn)向軸的橫向剛度較小，會(huì)導(dǎo)致方向盤振動(dòng)很容易發(fā)生。

2.3.1 雙橫臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析

安裝配置在汽車的前輪上的就是雙橫臂獨(dú)立懸架，其上下兩擺臂長(zhǎng)度不同，在設(shè)計(jì)人員如果選用長(zhǎng)度的比例適中，可使車輪和主銷的角度及輪距變化不明顯。

2.3.2 單橫臂式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析

單橫臂式的組成結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)首先是構(gòu)造簡(jiǎn)單，側(cè)傾中心距離高，具有較好的抗側(cè)傾性能。然而伴著當(dāng)今汽車車速的提升，側(cè)傾中心距離太高就會(huì)導(dǎo)致車輪跳動(dòng)時(shí)車輪距離變化較大，導(dǎo)致輪胎損耗加速。單橫臂式獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)被廣泛用于在后懸架上。

性能解析：由于側(cè)傾中心距離較高;懸架側(cè)傾角度強(qiáng)度較高，可以不配備橫向穩(wěn)定設(shè)備;橫向強(qiáng)度高;空間尺寸較小;組成簡(jiǎn)單、成本低;車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變動(dòng)不是很明顯;車輪輪距變動(dòng)量大，所以輪胎損耗速度加劇;至于前懸架應(yīng)用得不是很廣泛。

2.3.3 麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)及特性分析

麥弗遜式懸掛結(jié)構(gòu)主要包括螺旋彈簧、減振器、下擺臂等幾個(gè)零件，其中一多半以上的車型還會(huì)加上橫向穩(wěn)定桿。螺旋彈簧安裝在減震器上，減震器就會(huì)盡量減小螺旋彈簧受到力致使其向前、后、左、右出現(xiàn)偏移的現(xiàn)象，約束彈簧可以使上下方向的振動(dòng)變化，并可以使用行程長(zhǎng)度和彈性減震設(shè)備，設(shè)置懸掛的軟硬及性能。特性解析：側(cè)傾中心距離較高;車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變動(dòng)量較小;車輪輪距變動(dòng)很大，所以輪胎損耗速度加劇;懸架側(cè)傾角強(qiáng)度非常大，可不配備橫向穩(wěn)定器;橫向強(qiáng)度大時(shí)：其占用空間較小;結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊乘用車上用得比較廣泛。

3 總結(jié)

本文的主要工作可以歸納如下幾點(diǎn)：

（1）考慮到設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)車輛的總體設(shè)計(jì)，包括車輛質(zhì)量參數(shù)和性能參數(shù)的選擇和參數(shù)的選擇計(jì)算，參數(shù)的選擇滿足要求。

（2）為整車匹配前懸架，首先分析獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架的優(yōu)缺點(diǎn)，為設(shè)計(jì)的整車前懸架選擇結(jié)構(gòu)方案。

（3）對(duì)設(shè)計(jì)好的零件運(yùn)用Pro/E軟件進(jìn)行建模，對(duì)建好的零件再進(jìn)行三維模型進(jìn)行裝配。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈啟芬，王影，劉習(xí)軍.汽車懸架振動(dòng)系統(tǒng)的若干控制技術(shù)和發(fā)展[J].機(jī)床與液壓，2005（01）.

[2]陸波.麥?zhǔn)綉壹芟到y(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析汽車技術(shù)[J].1994（06）.