机械5

目录 摘要I Abstract II 目录III 第1章前言5 1.1研究的目的和意义5 1.2国内外研究现状6 1.3的主要研究内容8 第2章总体方案论证9 2.1独立悬架9 2.2悬架选择的方案确定9 2.3本章小结10 第3章总体方案论证11 3.1悬架静挠度11 3.2悬架动挠度12 3.3悬架弹性特性12 3.4前悬架主销侧倾角与后倾角13 3.5本章小结14 第4章总体方案论证15 4.1少片弹簧的设计15 4.2钢板弹簧的设计16 4.2.1少片弹簧的设计16 4.2.2钢板弹簧主要参数的确定16 4.2.3钢板弹簧各片长度的确定19 4.2.4钢板许用静弯曲应力验算20 4.2.5夹紧液压缸的计算20 4.2.6钢板弹簧强度验算22 4.2.7钢板弹簧强度验算23 4.3本章小结24 第5章减振器机构类型及主要参数的选择计算25 5.1减振器的分类25 5.2相对阻尼系数25 5.3减振器阻尼系数的确定26 5.4最大卸荷力F0的确定27 5.5创建零件28 5.6本章小结28 结论29 致谢30 参考文献31 附录A 32 附录B 36 1934年世界上出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。被动悬架的参数根据经验或优化设计的方法确定，在行驶过程中保持不变。它是一系列路况的折中，很难适应各种复杂路况，减振的效果较差。为了.克服遣弛缺陷，采用了非线性刚度弹簧和车身高度调节的方法，虽然有一定成效，但无法根除被动悬架的弊端。被动悬架主要应用于飞中低档轿车上，现代轿车的前悬架一般采用带有横向稳定杆的麦弗逊式悬架，比如桑塔纳、夏利、赛欧等车，后悬架的选择较多，主要有复合式纵摆臂悬架和多连杆悬架。 半主动悬架的研究丁作开始于1973年，由D. A. Crosby和D. C. Kar
n-o p p首先提出。半主动悬架以改变悬架的阻尼为主，一般较少考虑改变悬架的刚度。工作原理是：根据簧上质量相对车轮的速度响应、加速度响应等反馈信号，按照一定的控制规律调节弹簧的阻尼力或者刚度.半主动悬架产生力的方式与被动悬架相似，但其阻尼或刚度系数可根据运行状态调节，这和主动悬架极为相似。有级式半主动悬架是将阻尼分成几级，阻尼级由驾驶员根据“路感”选择或由传感器信号自动选择。无级式半主动悬架根据汽车行驶的路面条件和行驶状态，对悬架的阻尼在几毫秒内由最小到最大进行无级调节。由于半主动悬架结构简单，工作时不需要:消耗 车辆的动力，而且可取得与主动悬架相近的性能，具有很好的发展前景。 随着道路交通的不断发展，汽车车速有了很大的提高，被动悬架的缺陷逐渐成为提高汽车性能的瓶颈，为此人们开发了能兼顾舒适和操纵稳定的主动悬架。主动悬架的概念是1954年美国通用汽车司在悬架设计中率先提出的。它在被动悬架的基础上，增加可调节刚度和阻尼的控制装置，使汽车悬架在任何路而上保持最佳的运行状态。控制装置通常由测量系统、反馈控制系统、能源系统等组成。20世纪80年代，世界各大著名的汽车公司和生产厂家竞相研制开发这种悬架。丰田、洛特斯、沃尔沃、奔驰等在汽车上进行了较为成功的试验。装置主动悬架的汽车，即使在不良路面高速行驶时，车身非常平稳，轮胎的噪音小，转向和制动时车身保持水平。特点是乘坐非常舒服，但结构复杂、能耗高，成本昂贵，可靠性存在问题。 由于种种原因，我国的汽车绝大部分采用被动悬架。在半主动和主动悬架的研究趋于成熟，福特公司和日产公司首先在轿车上应用，取得了较好的效果。主动悬架虽然提出早，但由于控制复杂，并且牵涉到许多学科，一直很难有大的突破。进入20世纪90年代，仅应用于排气量大的豪华汽车，未见国内汽车产品采用此技术的报道，只有北京理工人学和同济大学等少数几个单位对主动悬架展开研究。 被动悬架是传统的机械结构，刚度和阻尼都是不可调的，依照随机振动理论，它只能保证在特定的路况下达到较好效果，但它的理论成熟、结构简单、性能可靠，成本相对低廉且不需额外能景，因而应用最为广泛。在我国现阶段，仍然有较高的研究价值。被动悬架性能的研究主要集中在三个方面: 1）通过对汽车进行受力分析后，建立数学模型，然后再用计算机仿真技术或有限元法寻找悬架的最优参数； 2）研究可变刚度弹簧和可变阻尼的减振器，使悬架在绝人部分路祝上保持良好的运行状态； 3）研究导向机构，使汽车悬架在满足平顺性的前提下，稳定性有大的提高。半主动悬架的研究集中在两个方面:1）执行策略的研究;2)执行器的研究。 阻尼可调减振器主要有两种，一种是通过改变节流孔的人小调节阻尼，一种是通过改变减振液的粘性调节阻尼。节流孔的人小一般通过电磁阀或步进电机进行有级或无级的调节，这种方法成本较高，结构复杂、通过改变减振液的粘性来改变阻尼系数，只有结构简单、成本低、无噪音和冲击等特点，因此是目前发展的主要方向。在国外，改变减振液粘性的方法主要有电流变液体和磁流变液体两种。北京理工人学的章一鸣教授进行了阻尼可调节半主动悬架的研究，林野进行了悬架自适应调节的控制决策研究，哈工大的陈卓如教授对车辆的自适应控制方面进行了研究。执行策略的研究是通过确定性能指标，然后进行控制器的设定。目前，模糊控制在这方面应用较多。 主动悬架研究也集中在两个方面:1)可靠性;2)执行器。由于主动悬架采用了大量的传感器、单片机、输出输入电路和各种接口,，元器件的增加降低了悬架的可靠性，所以加大元件的集成程度，是一个不可逾越的阶段。执行器的研究主要是用电动器件代替液压器件。电气动力系统中的直线伺服电机和永磁直流直线伺服电机具有较多的优点，今后将会取代液压执行机构。运用磁蓄能原理，结合参数估计自校正控制器，可望设计出高性能低功耗的电磁蓄能式自适应主动悬架，使主动悬架由理论转化为实际应用。 悬架技术的每次跨越，都和相关学科的发展密切相关。计算机技术、自动控制技术、模糊控制、神经网络、先进制造技术、运动伪真等为悬架的进一步发展提供了有力的保障。悬架的发展也给相关学科提出更高的理要求，使人类的认识迈向新的、更高的境界。 现有的被动悬架将逐渐向半主动、主动悬架过渡。电动器件的优越性，将会取代液压器件。.大规模和超大规模集成电路的发展，会使电子元件集成度得以提高，从而促进可靠性得到保障，使悬架更加智能化而满足人们的要求。 1.3的主要研究内容 悬根据给定的设计要求设计汽车的前后悬架。完成汽车的总体设计及悬架的主要结构元件螺旋弹簧等的设计，然后对前后悬架进行设计匹配，满足前后悬架的偏频要求