中型轿车悬架设计，前悬架我选择的是麦弗逊悬架，后悬架是扭杆弹簧悬架设计

毛洪国

麦弗逊悬架设计
论文 2008-06-17 12:32:45 阅读1615 评论8   字号：大中小 订阅
我的毕业设计题目是：中型轿车悬架设计，前悬架我选择的是麦弗逊悬架，后悬架是扭杆弹簧悬架设计
今天终于完成了，剩下就是答辩了，最难的可能就是画图了，麦弗逊悬架装配图一点不好画

封面：
       中文题目：中型轿车悬架设计
外文题目：DESIGN OF MEDIUM-SIZED CAR SUSPENSION
毕业设计（论文）共 50 页（其中：外文文献及译文16页）图纸共4张
完成日期 2008年6月       答辩日期 2007年6月
  前言
悬架是现代汽车上重要总成之一，，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性的连接起来。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、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称[1-3]。
悬架的最主要的功能是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩，缓和汽车驶过不平路面时路面传递给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力[1-2]。
悬架由弹性元件、导向装置、减震器、缓冲块和横向稳定器等组成。
导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递除了弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。
本设计主要针对前悬架的减震弹簧，减震器，导向机构，后悬架扭杆弹簧进行设计。
1 概述
1.1 汽车在中国的发展概况
汽车自19世纪末诞生至今100余年期间，汽车工业从无到有，以惊人的速度发展，写下了人类近代文明史的重要篇章。汽车是数量最多，最普及，活动范围最广泛，运输量最大的重要的现代化陆地交通工具。目前，全世界有几亿辆汽车在陆地上行驶，并以每年几千万辆的速度增长。没有那种机械产品像汽车那样对人类社会产生如此深远的影响。
我国的汽车工业也发展可以分为：建国初期25年（1953年～1978年），改革开放后15年（1798年～1993年），新的发展时期（1994年以后）3个阶段。
我国汽车工业的目标是到2010年汽车产量达到600万辆，称为国民经济的支柱产业。自中国加入世界贸易组织（WTO）以来，我国正在逐步对我国的经济结构进行相应的调整和改革。目前，我国汽车工业的主要任务：首先，重点支持2～3家汽车企业集团迅速成长为具有相当实力和竞争力的大型企业，改革目前生产厂家过多，投资分散，生产规模国小和效益低的不合理状况；其次是，解决重复引进低水平产品的问题，着力于增强汽车产品的自主开发能力，提高产品质量和技术装备水平，迅速赶上国际先进水平；最后，随着人民生活水平的提高以及对轿车需求量的增长，需要制定政策个人购买汽车，并为轿车的普及作好准备[3]。
    社会对汽车不断增长的要求，促使汽车工业生产日益繁荣。一辆汽车有上万个零件组成，由钢铁，有色金属、工程塑料、橡胶、玻璃、纺织品、木材、涂料等众多材料制成；应用冶炼、铸造、锻造、机械加工、焊接、装配、涂改等许多工艺和技术；设计冶金、机械制造、化工、电子、电力、石油、轻工等部门；汽车的销售和营运还涉及到金融、商业、运输、旅游、服务等第三产业。可以断言。没有那个行业与汽车汽车完全无关。汽车工业的发展无疑会促进各行各业的繁荣兴旺，带动国家国民经济的快速发展。
1.2 中级轿车发展状况
轿车在汽车领域中是数量最多了，购买人群也最多的车型，轿车对于公司，政府，还有个人家庭都是很有帮助的，对于中高级轿车来说，在政府部门和公司用车轿车，对于个人来说，作为代步工具的汽车和生活品味的提高以及人民的生活水平提高，生活的改善，有很多个人也用上了中高级的轿车，中级轿车购买的人居多，高级轿车由于价格因素，还是比较少的，在中级轿车也慢慢走进寻常百姓家。社会的进步，会有更多的人购买轿车的
1.3 悬架的结构形式与分析
为适应不同车型和不同类型车桥的需要，悬架有不同的结构行使。
悬架可分为非独立悬架和独立悬架两类，非独立悬架的结构特点是，左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架（或车身）连接；独立悬架的结构特点是左、右车轮通过各自的悬架与车架（车身）连接[1]。
独立悬架的优点：簧上质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶平顺性；由于采用断开时车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，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力；独立悬架可提供多种方案供设计人员选用，以满足不同设计要求。独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。但是这种悬架主要用于乘用车和部分总质量不大商用车上。
独立悬架又分为双横臂式、单横臂式、双纵横臂式，单纵横臂式、麦弗逊式和扭杆梁随动臂式等几种类型。
对于不同结构行驶的独立悬架，不仅结构特点不同，而且许多基本特性也有较大区别。
根据所选择的中级轿车的悬架设计，我选取的是麦弗逊式前悬架，和扭杆式后悬架。
1.4 悬架的设计要求
设计时候应考虑以下几个方面的要求[1-2]：
1）通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，即具有
较低的振动频率，较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩或伸张行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力。
2）合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩 的可靠传递，保
证车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求。
3）导向机构的运动与导向杆系的运动应相协调，以避免发生运动干涉，否则可能引发
转向轮摆振。
4）侧倾中心及纵倾中心位置恰当，汽车转向时具有抗侧倾能力，汽车制动和加速时能
保持车身的稳定，避免发生汽车在制动和加速时的车身纵倾。
5）悬架构建的质量要小,尤其是非悬挂部分的质量要尽量小。
6）便于布置，在轿车设计中特别要考虑给发动机即行李箱留出足够的空间。
7）所有零部件应有足够的强度和使用寿命。
8）制造成本低。
9）便于维修、保养。
2 悬架主要参数的确定
2.1 汽车质量的确定
2.1.1 汽车装备质量
汽车的整备质量就是汽车经整备后再完备状态下的自身质量，即指汽车再加满燃料润滑油，工作油液及发动机冷却液和装备（随车工具及备胎等）齐全后但未载人、货时的质量[2]。汽车的装备质量可以从表2-1中选取：
表2-1 轿车和大客车的人均汽车整备质量的统计均值
Tablet.2-1 Cars and buses per capita car Zhengbeizhiliang statistics mean
车 型        微型轿车        普通级轿车        中级轿车        中高级轿车        30座下客车        大客车
人均整被质量/t        0.15～0.16        0.18～0.24        0.2～0.29        0.29～0.34        0.096～0.16        0.065～0.13
从上表可以得到：中级轿车的人均装备质量为0.21～0.29 t/人，选取为0.28t/人，中级轿车座位为5人，则汽车装备质量:
                          (2-1)
2.1.2 汽车的总质量
汽车的总质量是指已装备完好、装备齐全并按规定载满客、货是的汽车质量。除包括汽车的整备质量 以及装载量 外，轿车还要计入驾驶人人员和乘客的质量。
                           (2-2)
根据规定：人员重量按照没人65KG计算，行李质量按照没人5～10kg计算，中级轿车选取行李质量系数 按下表选取
表2-2 行李系数
Tablet.2-2 Luggage coefficient
车型       
乘用车        发动机排量>2.5L        5
        发动机排量≤2.5L        10
商用客车        城市客车        0
        昌图客车        10 ~ 15
由表2-2选取:
                              （2-3）
所以汽车总质量：
                        （2-4）
      =1400+65×5+10×5
=1775kg
2.1.3 汽车的悬挂质量
一般而言，对于轿车的非驱动桥，其非悬挂质量约在50～90kg之间，采用独立悬架时约为下限，采用非独立悬架时候约为上限，采用复合纵臂式后支持桥悬架时约为中间值，对于轿车驱动桥，采用独立悬架的非悬挂质量为60～100kg，而非独立悬架由于带有主减速器，差速器和缸体桥壳，非悬挂质量可达100～140kg。对于中级轿车，一般为发动机前置前驱，所以对于中级轿车前悬挂的非悬挂质量一般为 ，后悬挂的非悬挂质量为 ，所以汽车的簧上质量
满载时候簧上质量：
         （2-5）
空载时候簧上质量：
           (2-6)
前后悬架的分别簧上质量近似等于前后轴的载荷，设计悬架的时候设计载荷刻根据前后轴荷确定，前后轴的载荷安轴荷的确定可以根据下表确定范围.
表2-3各类汽车的轴荷分布范围
Tablet.2-3 All types of vehicle axle-load distribution
车型        空载        满载
        56% ~ 66%        34% ~ 44%        47% ~ 60%        40% ~ 53%
轿车        前置发动机前轮驱动(FF)        50% ~ 55%        45% ~ 50%        45% ~ 50%        50% ~ 55%
        前置发动机后轮驱动(FR)        42% ~ 50%        45% ~ 58%        40% ~ 45%        55% ~ 60%
        后置发动机后轮驱动(RR)        42% ~ 50%        50% ~ 58%        40% ~ 45%        55% ~ 60%
货车
        4 2后轮单胎        50% ~ 59%        41% ~ 50%        32% ~ 40%        60% ~ 68%
        4 2后轮双胎,长头,短头车        44% ~ 49%        51% ~ 56%        27% ~ 30%        70% ~ 73%
        4 2后轮双胎,平头车        49% ~ 54%        46% ~ 51%        32% ~ 35%        65% ~ 68%
        6 4后轮双胎        31% ~ 37%        63% ~ 69%        19% ~ 24%        76% ~ 81%
客车        前置发动机后轮驱动                                    
        中置发动机后轮驱动                                    
        后置发动机后轮驱动                                    
表2-4各类轿车车轴荷分配的统计平均值
Tablet.2-4 All types of vehicle axle-load distribution
        前置发动机前轮驱动        前置发动机后轮驱动        后置发动机后轮驱动
        前轴        后轴        前轴        后轴        前轴        后轴
空载        61%        39%        50%        50%        40%        60%
2人在前座        60%        40%        50%        50%        42%        58%
4人        55%        45%        47%        53%        40%        60%
5人及行李        49%        51%        44%        56%        41%        59%
对于中级轿车而言：
空载时， 前轴为：56%～66%  后轴为：34%～44%
满载时， 前轴为：47%～60%  后轴为：40%～53%
在根据表2-4确定如下：
空载时， 前轴为：61%       后轴为：39%
满载时， 前轴为：49%       后轴为：51%
空载时，前后悬挂质量：
                   （2-7）
空载时，单侧悬挂质量：
                             （2-8）
满载时，前后悬挂质量
                  （2-9）

单侧悬架质量：
                            （2-10）
2.2 悬架的静挠度
悬架静挠度 是指汽车满载静止时悬架上的载荷 与此时悬架刚度C之比，即对于轿车应满足 ， 即使小于140mm～180mm。
悬架的偏频选取：对于钢制弹簧的轿车， 约为1～1.3Hz(60～80次/分)， 约为1.17～1.5Hz（70～90次/分）非常接近人体步行时的自然频率。
选取
                                 （2-11）
根据一般汽车前、后悬架偏频之比约为
                          （2-12）
得出
                         （2-13）
选取
                                  （2-14）
由公式
                    （2-15）
得出
         （2-16）
                  （2-17）
总结：
表2-5 悬架参数总结
Tablet.2-5 Suspension parameters summary
        前置参数        后悬参数
空载        381.25kg        243.75 kg
        3736.3 N        2388.75 N
满载        398.125 kg        414.375 kg
        3901.63 N        4060.88 N
2.3 悬架的动挠度
悬架的东挠度是指从满载平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮中心相对于车架（或车身）的垂直位移。要求悬架有足够大的动挠度，以防止在坏路面上形式时经常碰撞缓冲块。对于乘用车， 应取7～9cm;对于客车 应取5～8cm,对于货车， 应取6～9cm
2.4 悬架弹性特性
悬架受到的垂直外力F与由此所引起的车轮中心相对于车身位移f(及悬架的变态)的关系曲线，成为悬架的弹性特性。其切线的斜率是悬架的刚度,悬架的弹性特性曲线又线性弹性特性和非线性弹性特性两种
乘用车簧上质量在使用中变化虽然不大，但是为了减少车轴对车架的撞击，减少转弯行驶时的侧倾与制动时的前俯角和加速时的后仰角，也应当采用刚度可变的非线性悬架
悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配,悬架的侧倾角刚度系指簧上质量产生单位侧倾角时，悬架给车身的弹性恢复力矩，它对簧上质量的侧倾角有影响，侧倾角过大或者过小都不好，乘坐侧倾角刚度过小而侧倾角过大的汽车，成员缺乏舒适感和安全感。侧倾角刚度过大而侧倾角过小的汽车又缺乏汽车发生侧翻的感觉，同时使轮胎侧倾角增大，如果发生在后轮，会使汽车增加过多的转向可能，要求侧向惯性力等于0.4倍车重，乘用车车身侧倾角在
3 前悬架的设计
对于中级轿车，悬架一般都是都是独立式的悬架，根据现在多数的选择，我选择了麦弗逊式独立悬架。麦弗逊前悬架有很多的优点适合做前悬架。
3.1 麦弗逊悬架介绍
麦弗逊悬架简单一句话说，就是以一个汽车设计师命名的前悬架方式．由麦弗逊发明创造出来，延续到今天，应用于目前很多车型上．
    关于麦弗逊悬架，车坛历史上还有这么一段记载。麦弗逊（Mcpherson）是美国伊利诺斯州人，1891年生。大学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机，并于1924年加入了通用汽车公司的工程中心。30年代，通用的雪佛兰分部想设计一种真正的小型汽车，总设计师就是麦弗逊。他对设计小型轿车非常感兴趣，目标是将这种四座轿车的质量控制在0.9吨以内，轴距控制在2.74米以内，设计的关键是悬架。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式，创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起，装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简单，占用空间小，而且操纵性很好。后来，麦弗逊跳槽到福特，1950年福特在英国的子公司生产的两款车，是世界上首次使用麦弗逊悬架的商品车。麦弗逊悬架由于构造简单，性能优越的缘故，被行家誉为经典的设计。
    麦弗逊悬挂通常由两个基本部分组成：支柱式减震器和A字型托臂。之所以叫减震器支柱是因为它除了减震还有支撑整个车身的作用，他的结构很紧凑，把减震器和减震弹簧集成在一起，组成一个可以上下运动的滑柱；下托臂通常是A字型的设计，用于给车轮提供部分横向支撑力，以及承受全部的前后方向应力。整个车体的重量和汽车在运动时车轮承受的所有冲击就靠这两个部件承担。所以麦弗逊的一个最大的设计特点就是结构简单，结构简单能带来两个直接好处那就是：悬挂重量轻和占用空间小。我们知道，汽车悬挂属于运动部件，运动部件越轻，那么悬挂响应速度和回弹速度就会越快，所以悬挂的减震能力也就越强；而且悬挂质量减轻也意味着弹簧下质量减轻，那么在车身重量一定的情况下，舒适性也越好。占用空间小带来的直接好处就是设计师能在发动机仓布置下更大的发动机，而且发动机的放置方式也能随心所欲。在中型车上能放下大型发动机，在小型车上也能放下中型发动机，让各种发动机的匹配更灵活．
3.2 压缩弹簧的设计
根据第一章里面悬架设计参数有如下：
               （3-1）
,为了防止汽车形式过程中频繁撞击限位块，应当又足够的动挠度，对于轿车 的值应不小于0.5[1]
1) 根据布置要求及具体机构形式求出需要的，设计时候进行单侧悬架设计，此时弹簧刚度为:
                         （3-2）
由动挠度
设计载荷的确定：由前悬架簧上质量 初步定载荷
单侧弹簧最小工作载荷：
                             （3-3）
最大工作载荷：
                            （3-4）
试验载荷：
             （3-5）
极限载荷：
            （3-6）
根据动载荷 ，确定
                              （3-7）
设计载荷时弹簧的受力：
选取设计载荷时弹簧的受力：
                              （3-8）
确定设计载荷弹簧高度：
                            （3-9）
悬架在压缩行程极限位置时弹簧高度
                             (3-10)
求取当满载时候弹簧被压缩变形量为172.75mm,：根据东挠度 ，
2）初选弹簧中径
                               (3-11)
端部结构型式为：两端碾平，弹簧刚 ，悬架弹簧最少工作次数要20万次，根据这个初估弹簧至少能工作25万次
图3-1 两端碾平的螺旋弹簧结构
Fig.3-1 at both ends of the coil spring structure Nianping
                             (3-12)
                     (3-13)
3）参考相关标准确定台架试验是伸张及压缩极限位置相对于设计载荷位置的弹簧变形。
设计载荷时候弹簧型变量：
                     (3-14)
满载时候弹簧形变量：
            (3-15)
空载时候弹簧形变量：
             (3-16)
极限载荷弹簧被压缩量：
                     (3-17)
              (3-18)
              (3-19)
4） 初定钢丝直径
                                   (3-20)
由相关材料标准查出需用拉应力 [5]
5） 由 反求i
                          (3-21)
Dm----弹簧中径
d-----弹簧钢丝直径mm
i-----弹簧工作圈数
G-----弹簧材料的剪切弹性模量，取
求出
                                 (3-22)
表3-1 螺旋弹簧不同端部结构时的总圈数n及并紧高度
Tablet.3-1 Coil spring structure at different ends of the total laps n and high and tight
        总圈数        完全并紧时的高度
两端碾细               
两端切断               
两端内弯               
一端碾细一端切断               
一端碾细一端内弯               
一端切断一端内弯               
根据表3-1求出弹簧的总圈数
                            (3-23)
完全并紧时的高度 ：
         (3-24)
6）由 , ， 及 可求出弹簧在完全压紧时的载荷 ，台架试验伸张、压缩极限限位置相对的载荷 , 以及工作压缩极限位置的载荷 分别为：
      (3-25)
                  (3-26)
                   (3-27)
     (3-28)
7）弹簧指数C求取：
                           (3-29)
的求取
        (3-30)
的求取用下面公式
                          (3-31)
求出载荷 , , 以及 所对应的最大剪应力 ， ， 以及 （计算出的 ，但是 是悬架工作时弹簧实际对应的最大剪切力，对应悬架的极限压缩状态）
       (3-32)
       (3-33)
        (3-34)
      (3-35)
8）校核
                            (3-36)
所以所选弹簧直径合格。
9）校核台架试验条件下的寿命。给定试验条件下的循环次数 ,用下式估算：
                       (3-37)
             (3-38)
大于弹簧的估计寿命并满足设计要求25万次，寿命合格
10） 确定弹簧的自由高度 ,和最小工作高度
        (3-39)
          (3-40)
其中 如下图
图3-2 弹簧指数C与δ的关系曲线
Fig.3-2 Spring index C and δ the curve
根据3-29式,查图3-1中曲线得出：
                                  (3-41)

                      (3-42)
根据安装要求选取： ，代入下式中
   (3-43)
螺旋弹簧在在轴向载荷P的作用下下变形f为
          (3-44)
                              (3-45)
说明弹簧能稳定
在极限载荷下弹簧的变形量：
                      (3-46)
极限载荷下单圈变形量：
                       (3-47)
弹簧完全并紧时弹簧单圈压缩量：
                (3-48)
弹簧间距[16]：
                            (3-49)
弹簧节距：
                   (3-50)
螺旋角：
                     (3-51)
得出
                               (3-52)
3.3 减震器的设计
3.3.1 减震器的分类
悬架中应用得最多的减震器是内部充有液体的液力式减震器。汽车车身和车轮震动时，减震器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力，将将振动能量转变为热能，并散发到周围的空气中去，达到迅速衰减振动的目的。
根据结构形式不同，减震器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减震器能在比较大的工作压力（10~20MPa）条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而淘汰.筒式减震器工作压力虽然仅为2.5~5Mpa,但是应为工作性能稳定而在而在现代汽车上得到广泛的应用。筒式减震器又2分为单筒式、双筒式、充气筒式三种。双筒充气液力减震器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小，噪声低，总长度短等优点，在乘用车上得到越来越多的应用[1-2]
设计减震器时应满足于的要求：在使用期间保证汽车的行驶平顺性的稳定性的性能稳定，有足够的使用寿命。
3.3.2 相对阻尼系数
在减震器卸荷阀打开前，其中的阻力 与减震器振动速冻 V之间的关系为[2]
                                      (3-53)
---为减震器系数
汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数 的大小来评定振动衰减的快慢速度。 的表达式
                               (3-54)
c--- 悬架系统的垂直刚度
--为簧上质量
相对阻尼系数 的无力意义：减震器的阻尼作用在与不同刚度 和不同簧上质量 的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果
根据设计要求先取
                                     (3-55)
3.3.3 减震器阻尼系数 的确定
减震器阻尼系数 。因悬架系统固有振动频率
应根据减震器的布置特点确定
减震器的阻尼系数。根据布置形式麦弗逊形式的安装确定.
                                  (3-56)
阻尼系数：
         (3-57)
3.3.4 最大卸荷力 的确定[2]
为减小传到车身上的冲击力，当减震器活塞振动速度达到一定值时，减震器打开卸荷阀。此时活塞速度称为卸荷速度 ，在减震器时 为卸荷速度，一般为 ,选取                            (3-58)
                       (3-59)
3.3.5 筒式减震器工作缸直径D的确定
根据伸张行程的最大卸荷力 计算工作缸直径D为[2]
                    (3-60)
为工作缸最大允许压力，根据选择范围3~4Mpa,选取
为连杆直径与缸筒直径之比，双筒式减震器取 ，选取
筒式减振器工作缸直径应按表1的规定[17]。
表3-2  减震器工作缸直径标准
Tablet.3-2 Standard diameter shock absorbers work cylinder
工作缸直径D  mm
20        30        40        (45)        50        65
选取工作缸直径为30mm
额定复原阻力与额定压缩阻力的范围见表3-3

表3-3 减震器额定复原阻力与额定压缩阻力的范围
Tablet.3-3 Rated recovery resistance and shock absorbers rated the scope of resistance to compression
工作缸直径D mm        原始阻力 N        压缩阻力N
20        200-------1200        大于600
30        1000------2800        不大于1000
40        1600------4500        40------1800
（45）        2500------5500        600-----2000
50        4000------7000        700-----2800
65        5000-----10000        1000----3600
3.3.6 减震器其他尺寸的确定
根据安装要求选取减震器形式为CG形式[17]
图3-3 CG型减震器示意图
Fig. 3-3 CG-Sketch of shock absorbers
工作刚的长度可由以下确定：
表3-4 减震器的尺寸
Tablet.3-4 The size of shock absorbers
工作缸直径D
20        基长        贮液筒最大防尘罩最大压缩到底长度最大拉伸长度
        (HH型)        （CG型）        （HG型）
（GH型）        外径         外径         允差        允差
20        90        80        34        34        40        +3负值不限        正值不限-3
30        120        103        48        48        56               
40        160        120        140        65        75        +4负值不限        正值不限-4
(45)                                70        80               
50        190        120        155        80        90               
65        210        130        170        90        102               
注：① 基长 为设计尺寸，其值为
② S为行程
③ 压缩到底长度
④最大拉伸长度  
根据上表选取CG型外径 最大为48mm 最大56mm，选取
当缸径为30mm时候，活塞形成S范围一般按照标准选取范围为100mm~130mm或者200mm~260mm，但是根据设计要求，活塞形成选取为250mm贮油筒壁厚如下：内壁壁厚为2mm，外壁为3mm。
3.4 导向机构的设计
3.4.1 导向机构设计要求
独立悬架的导向机构承担着悬架中除垂直力之外的所有作用力和力矩，并决定了悬架跳动时车轮的运动轨迹和车轮定位角的变化，因此，悬架的设计要有有[1-2]：
1）形成强档的侧倾中心和侧倾轴线。
2）形成恰当的纵倾中心。
3）个交接点处受力尽量小，减小橡胶元件的弹性形变，以保证导向精确。
4）保证车轮定位参数及其随车轮跳动哦的变化能满足要求。
5）具有足够的疲劳强度。
对于前轮独立悬架机构的要求是：
1) 悬架上载荷变化时，保证论据变化不超过 ，论据变化大会英气轮胎早期磨损。
2）悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应产生纵向加速度。
3）汽车转弯行使时，应使车身倾角小。在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角 ，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。
4）只用时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后仰作用。
对后轮独立悬架导向机构的要求是：
1) 悬架上载荷变化时，论据无明显变化。
2）汽车转弯行驶时，应使车身倾角小，并使车轮与车身倾斜反向，以减小过多转向效应。
此外，导向机构还要有足够的强度，并可靠的传递除垂直力以外的各种力和力矩。
3.4.2 导向机构的布置参数
1） 侧倾中心
麦弗逊式独立玄机爱的侧倾中心由下图所示方式得出。从悬架与车身的固定连接点E作活塞杆运动方向的垂直并将下横臂延长。两条的交点即为极点P。将P点与车轮接地点N的连线交在汽车的轴线上，交点W即为侧倾中心。
图3-4 麦弗逊式独立悬架侧倾中心的确定
Fig.3-4 Maifuxunshi independent suspension roll centre established
麦弗逊式独立悬架的弹簧减震器轴线EG布置得越接近垂直，下横臂GD布置得越接近于水平，则侧倾中心W就越接近于地面，从而使得在车轮上跳动时车轮外倾角的变化不理想
麦弗逊式独立悬架的侧倾中心高度
表3-5      215/60R16轮胎标准
Table.3-5 215/60R16 Tire standards
规格        级别        外径  mm        断面宽  mm
215/60R16        95H        660        217
设计当满载时候
选取:
                               (3-61)
根据设计要求满载时：
                               (3-62)
             (3-63)
选取
                             (3-64)
                             (3-65)
           (3-66)
                              (3-67)
   (3-68)
2)侧倾轴线
在独立选家中，汽车前部与后部侧倾中心的连线称为侧倾轴线，侧倾轴线应大致与地面平行，且尽可能离地高些。平行是为了使得在曲线行驶时前、后轴上的轴荷变化接近相等，从而保证中型转向特性；而尽可能高则是为了使车身的侧倾限制在允许范围内
然而，在前悬架的侧倾中心高度收到允许的轮距变化限制，并其尽可能超过150mm.此外，在前轮驱动驱动的汽车中，由于前桥轴荷大，且为驱动桥，故应尽可能是前轮轮荷变化小。
3)纵倾中心
麦弗逊式独立悬架纵倾中心，可由E点座减震器运动方向的垂直线。该垂直线与横臂轴D延长线的交点O即为纵倾中心，如下图所示：

图3-5 麦弗逊式悬架的纵倾中心
Fig.3-5 Maifuxunshi Suspension trim Centre
4)抗制动纵倾性
抗制动纵倾性可能使制动过程中汽车车头的下沉量及车尾的抬高量减小。只有在前后悬架的纵倾中心位于两根车桥（轴）之间时，这一性能方可实现
5)抗驱动纵倾性
抗驱动纵倾性可减小后轮驱动汽车车尾的下沉量或前轮驱动汽车车头的抬高量。对于独立悬架而言，当纵倾中心位置高于驱动桥车轮中心时，这一可能性方可实现。
6)悬架横臂的定位角
独立悬架中的横臂铰链轴大多空间倾斜布置。
3.4.3 导向机构受力分析
分析如图的麦弗逊式独立悬架受力简图可知：作用在导向套上的横向力 ，可根据图上的布置尺寸求的
图3-6 麦弗逊式独立悬架导向机构受力简图
Fig.3-6 Maifuxunshi independent suspension-oriented institutions force diagram
根据弹簧设计要求以及减震器升级要求，和上面布置要求，确定上面参数：
                                  (3-69)
为前轮上的静载荷 减去前轴簧下质量的
                      (3-70)
                      (3-71)
将弹簧和减震器的轴线相互偏移距离s=8.8mm,在考虑到 的影响，则作用到套筒上的力将减小，即
          (3-72)
增加距离s,有助于减小作用到导向套筒上面的横向力
3.4.4 横向轴线布置方式的选择
麦弗逊式独立悬架的横臂轴线与主销后倾角的匹配，影响汽车的纵倾稳定性。O点为汽车纵向平面内悬架相对于车身跳动的运动顺心。当摇臂轴的抗前俯角 等于静平衡位置的主销后倾角 时，横臂轴线正好与主销轴线垂直，运动瞬心交于无穷远处，主销轴线在悬架跳动时作运动。因此， 值保持不变
图3-7 λ角变化示意图
Fig.3 -7 λ angle diagram
3.4.5 横臂长度的确定
在满足布置要求的前提下，应尽量加长横臂长度。















4 后悬架的设计
扭杆作为一种弹性元件，广泛地应用现代汽车的悬架中，在轿车、载货汽车及越野汽车上都有采用，更常用于微型，轻型汽车及 越野汽车上。扭杆悬架有一系列的优点：与钢板弹簧悬架相比，扭杆本身单位质量贮能量高，因而产用时可以减少汽车质量，又可以节省材料，又由于扭杆固定在车架上，减小了非悬挂质量，有利于提高汽车的平顺性：扭杆的制造成本较高，对材料即工艺的要求严格。另外，扭杆仅能起弹性元件的作用，与纵向布置的钢板弹簧悬架相比，必须有导向机构，因此虽然简化了弹性元件的设计，即是悬架的设计复杂化。
扭杆的截面可以是圆形的，环形的，矩形的或由数片叶片的矩形截面组合而成
4.1 扭杆的扭转刚度及应力
由材料力学可以得出扭杆的扭转角 ，扭转刚度 、表面最大剪应力 以及单位扭角应力 与扭杆的截面尺寸、作用长度L以及承受的转矩T之间的关系如下表所示，
表4-1各种截面形状扭杆与力学性能参数关系
Tablet.4- 1cross-section of various shapes torsion bar and mechanical properties of relations between the parameters
项目        截面形状
        圆形        环形        矩形
扭转角                        
                       
扭转刚度                        
最大剪应力                        
                       
比应力                        
其中
当 取 ，当 时取
4.2悬架的工作
扭杆的扭转角度为线性的，但当将其安装到悬架上之后，由于车轮的垂直位移与扭杆的扭角不呈线性关系以及垂向作用力力臂的变化，使悬架的弹性特性为非线性变化。图4-1所示为计算悬架的刚度 与扭杆扭转刚度 关系如图，其中作用力P垂直于扭杆中心线的基准线， 为在力P的作用下扭杆臂端点相对基准线的位移， 为 作用下扭杆臂相对于基准线转过的角度， 为载荷为0时扭杆臂相对基准线的角度，R为扭杆臂的长度。
图4-1 扭杆受力变形示意图
Fig.4-1 torsion bar by the deformation of the diagram
4.3 扭杆的设计计算
设计扭杆时搜现应当与总布置共同协商确定设计载荷P，在设计载荷下的变形角 以及该点所对应的扭杆臂端点刚度 ，还应同时确定扭杆臂长R，悬架受压缩和反弹极限位置时扭杆臂端点相对设计载荷时的位移 及 ，并根据扭杆的使用条件选择相应的材料[1-2]
4.3.1 设计参数的确定
1）取安全系数为1.1
单侧满载质量:
                                     (4-1)
设计载荷:
                           (4-2)
在该载荷下的变形角                     
2）由悬架刚度
                             (4-3)
3）定扭杆臂长
                                         (4-4)
悬架受压缩下极限位置是扭杆臂端点相对设计载荷是的位移
                                          (4-5)
反弹极限位置相对于设计载荷时的位移
                          (4-6)
4） 的确定
记设计载荷P下的悬架刚度 并定义当量静挠度 ，
根据式2-17则有
         (4-7)
                       (4-8)
                       (4-9)
5）材料选取 ,经喷丸处理后
6）扭转刚度确定
         (4-10)
7）扭杆在极限位置时候所受到的扭矩  
                       (4-11)
                        
在设计载荷下的扭矩为：
        (4-12)
4.3.2 扭杆直径和长度确定
1）扭杆界面选取为圆形，按照表4-1选取扭转刚度计算公式
         (4-13)
2）扭杆的有效长度：
               (4-14)
其中根据
选取 [5]
4.3.3扭杆的端部及过渡部分形状及尺寸
端部直径D选取：端部用矩形花键连接
选取为：
                               (4-15)
                          (4-16)
过度角度为15°，过渡部分的等效作用长度 ，可如下求出，
                          (4-17)
       (4-18)
端头花键长度l为D的0.4～1.3倍，即是9.52mm～30.94mm
确定
                                (4-19)
过度半径
                 (4-20)
扭杆的总长度
图4-2 扭杆过渡部分形状
Fig.4-2 transition of the torsion bar shape












5 经济性分析
轿车的使用悬架一般都是独立悬架，独立悬架的优点很多[21]：
1）非悬挂质量小，悬架所受到并传递给车身的冲击载荷小，有利于提高汽车的行驶平顺性及轮胎的接地性能
2）左右车轮的跳动没有直接的相互影响，可减少车身的倾斜和振动
3）暂用横向空间小，便于发动机的布置，可以减低发动机的安装位置，从而降低汽车质心位置，有利于汽车的行驶稳定性
4）易于实现驱动轮转向
在独立悬架中主要又双横臂式独立悬架、麦弗逊式独立悬架滑柱（减震器）
摆臂式后独立悬架、纵臂式后独立悬架与斜臂式后独立悬架。单横臂式独立悬架。
麦弗逊悬架把多种零件集成一个单元，结构当中只有弹簧、减震器、导向机构几个主要部分，这样结构变得十分简单，制造工艺简单，安装及更换都比较快速和简单，使得生产厂商和维修厂家能提高效率，减低生产成本。质量的减轻更是减少了制造成本。成本的低廉，有利于广泛的应用。
麦弗逊悬架几乎不占用横向空间，节省了空间更有利于车身前部的地板的构造和发动机布置。好提高汽车的性能，麦弗逊悬架较其他悬架铰接点的数目较少，少了制造安装工艺过程，节省了人力物力。并且，上下铰点之间又较大的距离。下铰点于车轮接地点之间距离较小，有利于减少铰点处的受力，弹簧形成较大，其轮距、前束及车轮外倾角等均改变不大，减少了轮胎的磨损，这个使得适用麦弗逊悬架的汽车轮胎更耐用，更持久，使得汽车零部件适用寿命变长，使得客户能节省开支。
同样麦弗逊悬架汽车具有良好的行驶稳定性。为汽车提供优秀的性能。即使在更换悬架部件也变得十分简单






6 结论
悬架作为汽车的一个重要部件，连接车身于车轮之间的一个部件，使得其作用十分的重要，悬架中的弹簧和减震器在反复的运动，承受着交变载荷的反复压迫。所以强度一定要合格，麦弗逊悬架在很多车型上面都得到了很好的应用。其优越的性能使其占有很大的优势。
在弹簧生产出来后，一定要抽样调查，并用台架试验检验是否合格。试验标准是测试的依据，无论是用悬架总成进行试验还是对其中某个零件进行试验，以及是用哪种形式的试验台进行试验，在试验以前首先应确定用什么样的试验规范进行试验，使用不同的试验规范可能得到不同的试验结果，一般情况下，不同的国家和不同的生产企业，其使用的试验规范都不完全相同，可以根据自己的实际情况进行选择或按照顾客要求进行。制定标准能够体现制造水平，悬架的设计是有公式与经验可寻的设计，要想有高水准的设计就需要在经验与规矩上有创新，试验台就是首先检测创新是否合格的第一步骤，所以试验台技术需要更多的开发。
本次设计对于前悬架的横向稳定杆和减震块没有做设计计算，对于后悬架只进行了扭杆弹簧的设计，没有把后悬架的其他附件进行设计，所以本设计还有很多不足之处，并且本次设计未针对悬架的优化进行讨论，所以本设计只是设计的一个开始，要想能够真正完成这个设计还有很多工作要做。可以进一步详细研究本设计，这次只是开始但不是结束。












致 谢

深深地感谢我的各位老师。在我大学期间，学习上得到了各位老师的悉心指导和严格要求，老师教授了很多很多专业性的知识，在设计当中得到了老师的悉心指导和帮助。生活上得到了老师的热心帮助和关心爱护。老师渊博的学识，严谨的治学态度，填密的思维以及对待科研和祖国教育事业的献身精神，让我终生受益，永远激励着我不断前进。
感谢远在家乡的父母。父母为我们付出了所有的爱，鼓励我读书，教育我们做人，培养我上大学，父母大恩，无以为报，
感谢所有的亲戚朋友，感谢所有关心和爱护我的人。我会用我所学习的的知识回报社会，给社会做出自己的贡献来回报所有关爱我们的人。

suzukidfac

详细的参数没有呀。。例如前轴轴荷，还有静挠度。

tyd228

怎么这么早就要准备答辩了
不是6月吗

米夏

这么快就搞定了
参数呢
公式呢

天下无斑

中型轿车用扭杆弹簧啊，舒适性怎么保证呢，A级车可以用扭杆，走性能取向。

累累累

楼主 能不能把你画的前后悬架的装配图 发我一份 救命用的 谢了

蹋雪有痕

能不能把你的图给我看一下，多谢，毕设。237696296@qq.com

suda_zxf

公式和数据那？？？

lyglyc

能不能把你的毕业设计发到55230481@qq.com

tranic

楼主   求您的毕业设计样板   救命  再次感谢

久居孤岛灬

楼主   求您的毕业设计样板   救命  再次感谢