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外文翻譯
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學 生 姓 名 周 祥
班 級 B 機制034
學 號 0310110215
指 導 教 師 呂 紅 明
外文資料名稱：汽車主動懸架系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控
制運算法則的研究
外文資料出處：International Conference on Neural
Networks and Brain, 2005.
附 件： 1.外文資料翻譯譯文
2.外文原文
指導教師評語：
簽名：
年 月 日
汽車主動懸架系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制運算法則的研究
L.J.Fu, J.G.Cao 重慶工學院車輛工程系
中國重慶市楊家坪興盛路4號，400050
C. R. Liao, B. Chen 重慶技術(shù)學院車輛工程系
中國重慶市楊家坪興盛路4號，400050
E-mail: flj@cqit.edu.cn
周祥 譯
摘要:為適應(yīng)不同路面狀況和汽車運行狀況,半可控懸架由從動彈簧和活動減振器組成。由于主動懸架結(jié)構(gòu)復雜并且消極懸架無法滿足各種路面條件和汽車運行狀態(tài)的要求,因此半可控懸架系統(tǒng)是目前最常用的懸架系統(tǒng)。本文將著重介紹自適應(yīng)神經(jīng)控制的汽車懸架循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬控制器。懸架系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同于汽車懸架的動態(tài)參數(shù),并且還能夠為神經(jīng)自動調(diào)節(jié)控制器提供學習信號,為了檢驗控制結(jié)果，在DSP微處理系統(tǒng)基礎(chǔ)上為中巴安裝液壓減振器和多維控制系統(tǒng),并在各種速度和路面上進行實驗.將此控制結(jié)果和開環(huán)消極懸架系統(tǒng)進行比較,結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制運算在減少微型客車振動方面表現(xiàn)的非常良好。
1．概述
汽車懸架系統(tǒng)的主要功用是支撐車身的重量,并且使汽車穩(wěn)定有效的進行轉(zhuǎn)向操縱控制,同時有效的分離路面波動對車身的影響。不同的需要導致設(shè)計的要求不同,半自動懸架由從動彈簧和需要克服不同路面狀況和汽車運行條件的阻尼離的自動減振器組成。由于主動懸架結(jié)構(gòu)復雜而傳統(tǒng)的消極式懸架無法滿足不同路面狀況和汽車運行狀況的要求。因此,半自動懸架是目前最常用的懸架系統(tǒng)。半自動懸架系統(tǒng)的優(yōu)點是帶有液壓減振使車身在低動力情況下振動降低。目前,許多控制系統(tǒng)是為半自動懸架系統(tǒng)而開發(fā)的。從Karnoopp的Skyhook方法開始。這個方法主要是使緩沖器承受一定的力的作用,而這個力是與汽車全速時懸架上的質(zhì)量成一定比例的。許多調(diào)查都是用一維模型,它可以推導出模糊的控制點和控制運算法則。如LQG和活躍控制[2,3]。由于汽車懸架固有非線性特性,導致這種控制方法不能充分發(fā)揮半自動懸架的功用。為充分利用懸架系統(tǒng)的非線性功用。如模糊邏輯控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊神經(jīng)控制等智能化控制方法近來都已被科研人員用于非線性懸架系統(tǒng)控制[4,5]。
本文，一種神經(jīng)自適應(yīng)控制控制器被用于控制汽車懸架神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和瞬邊的MR減振器的循環(huán)振動?？刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計和控制運算法則將在第2部分進行詳細敘述。懸架的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模擬在第3部分進行介紹控制系統(tǒng)實驗在第4部分，第5部分是總結(jié)。
1. 汽車懸架的多維自調(diào)節(jié)控制法則
神經(jīng)模糊控制系統(tǒng)將在本文進行介紹，由圖1可知，它是由模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)成的微型客車懸架。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制即自適應(yīng)控制，它有學習和控制的功能。它的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功用是用來鑒別中巴車懸架的模擬參數(shù)。圖1中的y(t)和yd(t)分別是系統(tǒng)實際輸出和系統(tǒng)理想輸出。xl(t)是系統(tǒng)實際輸出和理想輸出之間的誤差。x2(t)是系統(tǒng)實際輸出和理想輸出的誤差率xl(t)和x2(t)定義如下：
xI (t) e(t)= y(t)- Yd (t) (1)
X2 (t)= e(t)= e(t + 1)- e(t) (2)
圖1.懸架神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)：整體集的定義分別如下： = [- E,E], = [- E,E], =[-U,U].神經(jīng)模糊控制器有四層神經(jīng)元。第一層和第二層和與模糊法則相一致。第三層與推理相一致，而第四層與模糊法則相一致。, 和的集合分別分成7個子集，，，集的組成分別如下：
X1 = {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}
X2 = {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}
U = {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}
本文，將用高斯函數(shù)解決模糊集,和模糊集的組成，其函數(shù)的第一如下：
圖2.自動懸架神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器簡圖
，由圖2可知，輸入/輸出如下：1：
和
和
都是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入部分。是其重量，是其輸出部分，，都是高斯函數(shù)的重要值。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的學習法則是以斜率誤差信號逆向傳遞方法為基礎(chǔ)的。誤差逆向傳遞方法通過使函數(shù)[5]損失降至最低自動調(diào)節(jié)重量。
3．懸架循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模擬法則
懸架神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計用于將實際輸出量通過第三層神經(jīng)網(wǎng)近似反饋給潛在的循環(huán)層，結(jié)構(gòu)如圖3所示。其性能是使循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠自動獲知周圍環(huán)境并且據(jù)此提高其重量自動適應(yīng)作用.循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入信號和和潛在層的邏輯反饋循環(huán)神經(jīng)的輸出量的總輸出量對等于神經(jīng)。
圖3.懸架系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬簡圖。
是循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負荷，是潛在層邏輯循環(huán)反饋神經(jīng)的輸出神經(jīng)量，分別是輸入神經(jīng)量和反饋神經(jīng)量。激活函數(shù)是輸入函數(shù)和輸出函數(shù)的線性函數(shù)，潛在層神經(jīng)的激活是S形的函數(shù)。
它的反函數(shù)通過誤差信號定義如下：
是誤差能量的瞬時值.神經(jīng)元的突出質(zhì)量一步一步連續(xù)的自動調(diào)節(jié)直至系統(tǒng)達到 穩(wěn)定狀態(tài)，即突出質(zhì)量基本上穩(wěn)定。
從式1，2和3可知：
從4，5和6分析和分別推導出循環(huán)分子式。
突出質(zhì)量可以由下式計算得到：
· 是速率參數(shù)，詳細分析循環(huán)算法獲得速率參數(shù)值是相當復雜的。根據(jù)式13得，循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量矢量能夠自動調(diào)節(jié)。函數(shù)如下，其變值經(jīng)過t時間可以定義為：
我們通過式13和式14可以知道誤差信號如下：
函數(shù)增量經(jīng)過t時間可以定義為：
.
4 .路面測試結(jié)果分析
神經(jīng)控制運算的正確性的證明，帶有MR液壓減振器的微型客車懸架在中國已經(jīng)大量投產(chǎn)制造. 微型客車自適應(yīng)懸架系統(tǒng)由一個DSP微處理系統(tǒng)，8個加速度傳感器，4個MR液壓減振器和一個輸入電壓為12v的可控循環(huán)電流控制器組成.DSP微處理器通過傳感器獲取懸架彈簧負載和空載時候的懸架振動信號.根據(jù)振動信號和本文的控制圖，DSP微處理系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)控制信號來調(diào)節(jié)MR液壓減振器中的電磁線圈的電流。 MR液壓減振器電磁線圈產(chǎn)生的磁場能夠在壓縮沖程和反彈過程中調(diào)節(jié)MR液壓減振器中流體運行狀態(tài)。
本文描述的是以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制為基礎(chǔ)的微型客車懸架的路面測試，其速度分別為30，40，50 km/h.路面測試過程中微型客車以恒定的速度運行。自適應(yīng)懸架分別以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和消極懸架系統(tǒng)在同樣的路面和運行速度下進行測試實驗。表1的測試結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制自適應(yīng)懸架能夠在懸架彈簧重載和空載的條件下都能減小振動。
圖4描述的是滿載和空載時候的消極和自適應(yīng)微型客車懸架在D級路面上的振動曲線圖。很明顯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制主要提高減緩振動的能力。受力曲線圖表明自適應(yīng)懸架系統(tǒng)和消極懸架系統(tǒng)相比較能夠明顯減小微型客車的振動。減振器有卓越的模糊控制原理和模擬推理，帶有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的自適應(yīng)懸架系統(tǒng)遠乘舒適性能和路面穩(wěn)定保持性能。
表1 微型客車懸架路面測試結(jié)果
微型客車懸架滿載和空栽時速度變換曲線（D級路況）
圖4.微型客車振動力曲線圖 （左）滿載 （右）空載 （速度40km/h）
結(jié)論
本文中主要講述的是微型客車的一種新型的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和模糊神經(jīng)控制原理.根據(jù)要求使用8個加速度傳感器和一個信號處理器。考慮到MR減振器的復雜性，動態(tài)參數(shù)載入硬盤進行仿真.它表明自適應(yīng)控制系統(tǒng)可以通過模糊神經(jīng)控制和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)懸架達到完全控制作用。由于控制法設(shè)計，增益調(diào)度策略和硬件循環(huán)仿真的開發(fā)本文限于微型客車的具體參數(shù)，在懸架參數(shù)變化的情況下此方法可以延伸到其它半主動懸架系統(tǒng).路面實驗結(jié)果表明模糊神經(jīng)控制可以有效改善微型客車行使的舒適性和穩(wěn)定性。使用DSP控制器能有效的減小整個車身的振動，包括滿載時候和非滿載時候的振動。模糊神經(jīng)控制器可以減少對對控制系統(tǒng)性能影響很大的模擬參數(shù)的變化。
參考文獻
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[5] Wuwei Chen, James K. Mills and Le Wu,(2003) Neurofuzzy and Fuzzy Control of Automotive Semi-Active Suspensions, International Journal of Vehicle Autonomous Systems, vol.1 (2), pp.222-236
8
畢 業(yè) 設(shè) 計 三 維 圖 冊
“遠艦”轎車
雙擺臂懸架三維模型圖
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學生姓名 周 祥
班 級 B機制034
學 號 0310110215
指導教師 呂 紅 明
畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
課題： “遠艦”轎車雙擺臂懸架的設(shè)計及產(chǎn)品建模
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學 生 姓 名 周 祥
班 級 B機制034
學 號 0310110215
指 導 教 師 呂紅明
專 業(yè) 系 主 任 王 琪
發(fā) 放 日 期 2007年 3月 16日
一、設(shè)計內(nèi)容
結(jié)合國內(nèi)轎車實際，依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準，利用所學知識，進行“遠艦”
轎車的雙擺臂懸架設(shè)計。具體主要內(nèi)容有：
1. 懸架結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的確定；
2. 進行相應(yīng)的設(shè)計計算；
3. 用AUTOCAD完成懸架裝配圖及主要零件圖；
4. 應(yīng)用相關(guān)軟件進行懸架的三維建模。
5. 編制設(shè)計說明書
二、設(shè)計依據(jù)
1．課題來源：東風悅達起亞
2．產(chǎn)品名稱：遠艦
3．生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量
4．GB7258-2004 《機動車運行安全技術(shù)條件》
5．QC/T 491—1999《汽車筒式減振器：尺寸系列及技術(shù)條件》
6．其它有關(guān)產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范和標準
7．參數(shù)：前輪距1540mm，后輪距1520mm，前懸958mm ，后懸1070mm， 最
高時速190km/h ，加速時間（0 to 100kph）≤12.2s，（60 to 100kph）≤9.6s，整備質(zhì)量
1458 kg，總質(zhì)量2010 kg，最小離地間隙172 mm ，最小轉(zhuǎn)彎半徑5.3 m ，油箱容積
65 L，90Km/h 等速油耗6.4 L/100Km 。
三、設(shè)計要求
1．規(guī)范合理的型式和尺寸選擇，結(jié)構(gòu)和布置合理；
2．保證整車良好的平順性能；
3．工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整；
4．盡量使用通用件，以便降低制造成本；
5．設(shè)計圖樣總量：折合成A0幅面在3張以上；過程要求：裝配圖需提供手工草圖；
6. 運用Pro/E或Catia進行產(chǎn)品的三維建模；
7．畢業(yè)設(shè)計說明書按照學校規(guī)定的格式規(guī)范統(tǒng)一編排、打印，字數(shù)不少于1萬字；
8．查閱文獻資料10篇以上，并有不少于3000漢字的外文資料翻譯；
9．到相關(guān)單位進行畢業(yè)實習，撰寫不少于3000字實習報告；
10．撰寫開題報告。
四、畢業(yè)設(shè)計物化成果的具體內(nèi)容及要求
1、設(shè)計成果要求：
按教務(wù)處畢業(yè)設(shè)計（論文）格式規(guī)范統(tǒng)一編排、打印，字數(shù)不少于1萬字。
1）畢業(yè)設(shè)計說明書 1 份
2）雙擺臂懸架裝配圖 1 張
3）零件圖 不少于7張
4）三維模型零件圖、裝配圖和爆炸圖 若 干
2、外文資料翻譯（英譯中）要求
1）外文翻譯材料中文字不少于3000字。
2）內(nèi)容必須與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)；
3）所選外文資料應(yīng)是近10年的文章，并標明文章出處。
五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度計劃
起訖日期
工作內(nèi)容
備 注
3月17日～3月18日
布置任務(wù)
3月19日～4月1日
調(diào)查研究，畢業(yè)實習
畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
4月2日～4月15日
方案論證，總體設(shè)計
提出總體設(shè)計方案及草圖，填寫開題報告，完成總體設(shè)計圖。
4月16日～4月30日
技術(shù)設(shè)計（部件設(shè)計）
完成部件圖。
5月8日～5月23日
工作設(shè)計（零件設(shè)計）
完成零件圖，完善設(shè)計圖紙。
5月24日～6月7日
撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書
編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。
6月8日～6月10日
畢業(yè)設(shè)計預答辯
6月11日～6月18日
修改資料
圖紙修改、設(shè)計說明書修改、定稿，材料復查。
6月19日～6月21日
評閱材料
6月22日～6月24日
畢業(yè)答辯
6月25日～6月28日
材料整理裝袋
六、 主要參考文獻：
1. 陳家瑞. 汽車構(gòu)造：上冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.
2. 陳家瑞. 汽車構(gòu)造：下冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.
3. 余志生. 汽車理論[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.
4. 王望予. 汽車設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.
5. 劉惟信. 汽車設(shè)計[M]. 北京：清華大學出版社，2001.
6. 朱德照譯. 汽車懸架設(shè)計[M]. 北京：人民交通出版社，1980.
7. 馮國勝. 車輛現(xiàn)代設(shè)計方法[M]. 北京：科學出版社，2006.
8. 汽車工程手冊編輯委員會.汽車工程手冊：基礎(chǔ)篇[M]. 北京：人民交通出版社，2001.
9. 汽車工程手冊編輯委員會.汽車工程手冊：設(shè)計篇[M]. 北京：人民交通出版社，2001.
10. GB7258-2004，機動車運行安全技術(shù)條件[S]. 北京：2004.
11.成大先. 機械設(shè)計手冊（1~5卷）[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2004.
七、其他
八、專業(yè)系審查意見
系主任：
年 月 日
九、機械工程學院意見
院長：
年 月 日
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文 獻 資 料
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學 生 姓 名 周 祥
班 級 B機制034
學 號 0310110215
指 導 教 師 呂 紅 明
文 獻 資 料
[1] 陳黎卿.基于ADAMS的雙橫臂扭桿獨立懸架操縱穩(wěn)定性分析[J].合肥工業(yè)大學學報自然科學版.2005.04，28（4）：341-345.
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[3] 曾山 .談?wù)勣I車的懸架[J].實用汽車技術(shù). 2006.04,(4):4.
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[6] 潘建國.汽車懸架參數(shù)優(yōu)化的最優(yōu)控制方法[J].農(nóng)業(yè)機械學報. 2005.11,36(11): 21-24.
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[10] 戴勇.輕型轎車后懸架安全性和舒適性的設(shè)計[J].上海汽車.2000.04 ,(3): 18-20.
畢業(yè)實習報告
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學 生 姓 名 周 祥
班 級 B機制034
學 號 0310110215
指 導 教 師 呂 紅 明
日 期 2007年4月1日
實 習 報 告
一、概述
這次的實習是在學完了機械設(shè)計、機械制造等一系列機械專業(yè)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識以后的一項綜合性實踐環(huán)節(jié)，是圓滿完成畢業(yè)設(shè)計的保證。本次實習的目的：通過本次實習，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，鞏固、深化和提高汽車機構(gòu)方面有關(guān)知識，了解車輛的生產(chǎn)過程及生產(chǎn)活動的組織，加工過程及其系統(tǒng)化過程。通過本次實習，了解當?shù)仄髽I(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)節(jié)拍，以確定零件的生產(chǎn)類型、工藝過程、制造精度等級等第，為畢業(yè)設(shè)計及以后工作打下堅實的實踐基礎(chǔ)。
二、實習過程
我們由指導老師帶隊來到了鹽城市悅達專用車廠進行參觀實習。首先由專用車廠的工程師簡單的介紹了該廠的情況以及他們的主要產(chǎn)品。接著，由我們指導老師呂紅明老師給我們講述了現(xiàn)在城市垃圾的現(xiàn)狀和專用車廠的新產(chǎn)品——垃圾車的生產(chǎn)及使用情況。介紹完畢之后,我們一行人進入工廠的生產(chǎn)車間參觀實習。
另外，我們還去了江動集團參觀實習。
三、實習內(nèi)容
江蘇悅達專用車有限公司系江蘇悅達集團和世界500強企業(yè)日本富士重工業(yè)株式會社合作，全面引進國際領(lǐng)先的垃圾車生產(chǎn)、制造和管理的專業(yè)生產(chǎn)后壓縮式垃圾車的制造企業(yè)。注冊資本5000萬元，投資總額1.8億元?，F(xiàn)有沖壓、焊接、總裝、涂裝、檢測等先進設(shè)備工藝。公司秉承“挑戰(zhàn)自我，追求卓越”的企業(yè)精神和“為客戶創(chuàng)造價值；為員工創(chuàng)造收益；為合作商創(chuàng)造利潤；為股東創(chuàng)造回報；為政府創(chuàng)造稅收”的經(jīng)營哲學。在各位領(lǐng)導和同仁的支持下，以日本垃圾車第一品牌的富士重工50年的生產(chǎn)歷史和97項專利技術(shù)為支撐，專一制造中國壓縮式垃圾車精品。最大限度地滿足中國城市環(huán)保發(fā)展和用戶不斷變化的需求。
通過老師的介紹，我們了解到,中國約有2/3的城市陷入垃圾圍城的困境。我國僅“城市垃圾”的年產(chǎn)量就近1.5億噸,這些城市垃圾絕大部分是露天堆放。它不僅影響城市景觀,同時污染了與我們生命至關(guān)重要的大氣、水和土壤,對城鎮(zhèn)居民的健康構(gòu)成威脅,垃圾已成為城市發(fā)展中的棘手問題。 悅達專用車廠生產(chǎn)的特殊用途汽車——垃圾車，在這種情況下具有很大的市場潛力。并且，隨著市場經(jīng)濟日益激烈的競爭，垃圾車正在越來越朝著先進、環(huán)保、經(jīng)濟、易操作等方面發(fā)展。改裝車的市場潛力無窮。
江動集團：大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品主要包括S1100ZH型單缸柴油機，規(guī)格16HP/2000rpm；TY2100型多缸柴油機，規(guī)格30HP/2300rpm；TY295型多缸柴油機，規(guī)格25HP/2400rpm；R185型單缸小功率柴油機，規(guī)格8.8HP/2200rpm；R180型單缸小功率柴油機，規(guī)格7.7HP/2600rpm；R175型單缸小功率柴油機，規(guī)格6.6HP/2600rpm；ZH1115型單缸柴油機，規(guī)格24HP/2200rpm；ZH1110型單缸柴油機，規(guī)格20HP/2200rpm；ZH1105WA型單缸柴油機，規(guī)格18HP/2200rpm；S195型單缸柴油機，規(guī)格14HP/2000rpm；TY395型多缸柴油機，規(guī)格40HP/2600rpm；ZH1105WB型單缸柴油機，規(guī)格17HP/2000rpm。產(chǎn)品執(zhí)行標準: 國外先進標準 ROCT 2000 拖拉機及聯(lián)合收割機柴油機技術(shù)條件;產(chǎn)品與國際先進同類產(chǎn)品實物質(zhì)量對比結(jié)果: 達到日本洋馬質(zhì)量水平。已按GB/T19001- ISO9001 質(zhì)量體系設(shè)計/開發(fā)、生產(chǎn)、安裝和服務(wù)的質(zhì)量保證模式建立了文化的質(zhì)量體系，編制了質(zhì)量手冊，程序文件,于98年元月份通過了中國進出口商品質(zhì)量認證中心江蘇評審中心認證。所用設(shè)備有通用機床如CA6140車床、C6136C車床、搖臂鉆床、萬能升降臺銑床、數(shù)控車床等；有很多組合機床如三面多孔同時加工組合機床、雙面銑組合機床等。
四、當代汽車行業(yè)的現(xiàn)狀分析
汽車產(chǎn)業(yè)，是指生產(chǎn)載貨汽車、客車、商用車、越野汽車、專用車、自卸汽車、牽引車、半掛車等各種類型整車和零配件的生產(chǎn)部門，不包括生產(chǎn)摩托車和自行車的企業(yè)。新的汽車統(tǒng)計類型分類將車輛分為兩大類：私人作為代步工具的乘用車和公務(wù)及商業(yè)經(jīng)營的商用車。乘用車包括普通乘用車、活頂乘用車、高級乘用車、小型乘用車、敞篷車、倉背乘用車、旅行車、多用途乘用車、短頭乘用車、越野乘用車、專用乘用車等11類（含MPV、SUV、輕型越野客車）；商用車包括客車、貨車和半掛牽引車。
中國汽車工業(yè)協(xié)會最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2005年我國汽車市場以銷售近592萬輛的總規(guī)模一舉超越德國和日本，提前躍居全球第二位。這一年，上汽取代一汽、通用超越大眾、豐田飛速擴張……我國汽車市場正發(fā)生著顯著和深刻的變化。而專家預測，2006年更是動蕩的一年。2007年，誰又將主沉?。?
中國汽車工業(yè)協(xié)會另一份統(tǒng)計數(shù)據(jù)則表明，經(jīng)濟型轎車在我國轎車消費中占據(jù)主導地位。數(shù)據(jù)顯示，去年5萬元以下的小排量經(jīng)濟型轎車共銷售60.44萬輛，占全國轎車銷售總量的21.68%；5萬-10萬元轎車共銷售59.56萬輛，占轎車銷售總量的21.37%；10萬-15萬元轎車共銷售74.74萬輛，占轎車銷售總量的26.81%；15萬-20萬元轎車共銷售32.13萬輛，占轎車銷售總量的11.53%；20萬-30萬元系列所占比例較大，共銷售43.13萬輛占轎車銷售總量的15.47%；30萬元以上轎車共銷售8.77萬輛，占轎車銷售總量的3.14%。
2005年是我國汽車業(yè)變革的一年、成長的一年，奇瑞出口美國、陸風出口歐洲……多家本土汽車制造商不斷攻克著國際市場。而據(jù)業(yè)內(nèi)權(quán)威人士分析2006年，中國汽車“走出去”的步伐將進一步加快。
本土企業(yè)走出去，回首再看國內(nèi)市場，美國投資銀行摩根士丹利預測，2006年中國汽車需求將增長15%-20%，產(chǎn)能將增長20%，預計汽車業(yè)產(chǎn)能過剩狀況有可能進一步加劇。并預計2006年中國汽車業(yè)設(shè)備利用率將由2005年的76%降至73%，汽車售價會下跌6%，產(chǎn)品利潤率下降4%，2006年仍將屬于買方市場。而專家認為，這一切的預測數(shù)據(jù)也意味著今年汽車價格戰(zhàn)將不可避免，競爭勢必更加激烈。
五、 實習感想
為期兩周的實習結(jié)束了，在這期間里，在老師和工廠技術(shù)人員的帶領(lǐng)下看到了很多也學到了很多。讓我對原先在課本上許多不很明白的東西在實踐觀察中有了新的領(lǐng)悟和認識。
在這個科技時代中，高技術(shù)產(chǎn)品品種類繁多，生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程也各不相同，但不管何種產(chǎn)品，從原料加工到制成產(chǎn)品都是遵循一定的生產(chǎn)原理，通過一些主要設(shè)備及工藝流程來完成的。因此，在專業(yè)實習過程中，首先要了解其生產(chǎn)原理，弄清生產(chǎn)的工藝流程和主要設(shè)備的構(gòu)造及操作。其次，在專業(yè)人員指導下，通過實習過程見習產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)及開發(fā)等環(huán)節(jié)，初步培養(yǎng)我們得知識運用能力。概括起來有以下幾方面：
1.了解了當代機械工業(yè)的發(fā)展概況，生產(chǎn)目的、生產(chǎn)程序及產(chǎn)品供求情況。
2.了解了機械產(chǎn)品生產(chǎn)方法和技術(shù)路線的選擇，工藝條件的確定以及流程的編制原則。
3.了解了機械產(chǎn)品的質(zhì)量標準、技術(shù)規(guī)格、包裝和使用要求。
4.在企業(yè)員工的指導下，見習生產(chǎn)流程及技術(shù)設(shè)計環(huán)節(jié)，鍛煉自己觀察能力及知識運用能力。
5.社會工作能力得到了相應(yīng)的提高,在實習過程中，我們不僅從企業(yè)職工身上學到了知識和技能，更使我們學會了企業(yè)中科學的管理方式和他們的敬業(yè)精神。感到了生活的充實和學習的快樂，以及獲得知識的滿足。真正的接觸了社會，使我們消除了走向社會的恐懼心里，使我們對未來充滿了信心，以良好的心態(tài)去面對社會。同時，也使我們體驗到了工作的艱辛，了解了當前社會大學生所面臨的嚴峻問題，促使自己努力學習更多的知識，為自己今后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
6.增進了我們的師生感情，從這次生產(chǎn)實習的全過程來看，自始至終我們都服從老師的安排，嚴格要求自己，按時報到，注重安全。
本次實習使我第一次親身感受了所學知識與實際的應(yīng)用，理論與實際的相結(jié)合，讓我們大開眼界，也算是對以前所學知識的一個初審吧！這次生產(chǎn)實習對于我們以后學習、找工作也真是受益菲淺。在短短的二個星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認識，也讓我們初步的認識了這個社會，對于以后做人所應(yīng)把握的方向也有所啟發(fā)！
3
畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書
“遠艦”轎車
雙擺臂懸架的設(shè)計及產(chǎn)品建模
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學生姓名 周 祥
班 級 B機制034
學 號 0310110215
指導教師 呂紅明
完成日期 2007年6月13日
鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007
“遠艦”轎車雙擺臂懸架的設(shè)計及產(chǎn)品建模
摘要：汽車雙擺臂懸架是一種常見的懸架形式，合理的選擇懸架的結(jié)構(gòu)和幾何尺寸是獲得滿意的汽車行駛性能的重要條件，其運動特性的優(yōu)劣關(guān)系到汽車操縱穩(wěn)定性，舒適性，轉(zhuǎn)向輕便性和輪胎的使用壽命等性能。本課題來源于東風悅達起亞汽車制造有限公司的遠艦款轎車的后懸架，雙擺臂懸架可以通過合理的選擇空間導向桿系的鉸接點的位置及導向臂的長度，使得懸架具有合適的運動特性。在設(shè)計中，首先，分析了雙擺臂獨立懸架的組成和功用；其次，進行雙擺臂懸架的上下擺臂及各零部件強度的校核；第三，詳細考慮各部件之間的連接關(guān)系；最后計算了懸架自然振動頻率，懸架靜撓度和動撓度以及懸架彈性特性。在分析雙擺臂懸架的組成和作用以及確定各零部件的尺寸的基礎(chǔ)上，運用CAD軟件和Pro/E軟件分別進行二維繪圖和三維建模。此次課題進行了準確的計算和詳細的結(jié)構(gòu)分析，為雙擺臂懸架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了依據(jù)，從而在運動學和動力學方面提高汽車的性能。
關(guān)鍵詞：雙擺臂懸架；汽車；設(shè)計；建模
The Design and Product modeling
of Double Wishbone Suspension of“Optima”Car
Abstract：The double-wishbone independent suspension is one of the common forms of motor vehicle suspension. Choosing the geometry parameters of the independent suspension reasonably is one of the important conditions to obtain the satisfied character of service. Its state of motion is related to handling stability, comfort ability, handling of steering and the life of tire, ect. The subject comes from the rear suspension of “optima” car which made by DYK Co. Ltd. The double-wishbone suspension can be a reasonable choice of space-oriented bar articulated point. The location and orientation of the suspension arm length can produce suitable motions. This thesis first analyzes the consists and function of the double-wishbone suspension in the design, then checks the up and down of arms of the double-wishbone independent suspension, Thirdly, make a detailed consideration of the various components of the link between relations is made. I calculate the suspension on the basis of the natural vibration frequency, static suspension deflection and dynamic deflection and elastic characteristics of the suspension terms at last. On the basis of Analysis of the composition and role of the size of the components in the double-wishbone independent suspension, with CAD software and Pro / E, respectively, 2D drawings and 3D product Modeling are made. We made an accurate and detailed structural analysis on the design, which provides the?reference for optimal design of the double-wishbone suspension. The approach can improve the?performance of the double-wishbone independent suspension.
Keyword: double-wishbone suspension; motor vehicle; Design; Modeling
鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2007
目 錄
1 前言 1
1.1 課題研究的目的和意義 1
1.2主要研究內(nèi)容 2
2 懸架 4
2.1 懸架的功用和組成 4
2.2 懸架系統(tǒng)的自然振動頻率 4
2.3 汽車懸架的類型 5
2.4 雙橫臂獨立懸架 6
3．懸架主要參數(shù)的確定 8
3.1 懸架靜撓度 8
3.2 懸架的動撓度 9
3.3 懸架彈性特性 9
3.4 后懸架螺旋彈簧剛度及應(yīng)力計算 9
4 獨立懸架導向機構(gòu)設(shè)計及強度校核 13
4.1 設(shè)計要求 13
4.2 導向機構(gòu)的布置參數(shù) 13
4.3 雙橫臂式獨立懸架導向機構(gòu)設(shè)計 16
5 減振器機構(gòu)類型及主要參數(shù)的選擇計算 20
5.1 分類 20
5.2 相對阻尼系數(shù) 20
5.3 減振器阻尼系數(shù)的確定 21
5.4 最大卸荷力的確定 22
5.5 簡式減振器工作缸直徑D的確定 22
6 Pro/E三維建模 24
6.1 關(guān)于Pro/E 24
6.3 應(yīng)用現(xiàn)狀 27
6.4 本章小結(jié) 27
7 結(jié)論 28
參考文獻 29
致 謝 30
附 錄 31
1 前言
1.1 課題研究的目的和意義
懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)(車架或承載式車身)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。
懸架最主要的功能[1]是傳遞作用在車輪和車架(或車身)之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的行駛平順性。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠其變形來吸收能量，達到緩沖的目的。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量(即簧載質(zhì)量)、非懸掛質(zhì)量(即非簧載質(zhì)量)和彈簧 (彈性元件)組成的振動系統(tǒng)，承受來自不平路面、空氣動力及傳動系、發(fā)動機的激勵。為了迅速衰減不必要的振動，懸架中還必須包括阻尼元件，即減振器。此外，懸架中確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導向機構(gòu)。導向機構(gòu)決定了車輪跳動時的運動軌跡和車輪定位參數(shù)的變化，以及汽車前后側(cè)傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。在有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。
一百多年來汽車懸架從結(jié)構(gòu)型式到作用原理一直在不斷地演進，但從結(jié)構(gòu)功能而言，它都是由彈性元件、減振裝置和導向機構(gòu)三部分組成。在有些情況下，某一零部件兼起兩種或三種作用，比如鋼板彈簧兼起彈性元件及導向機構(gòu)的作用，麥克弗遜懸架 (McPherson strut suspension，或稱滑柱擺臂式獨立懸架)中的減振器柱兼起減振器及部分導向機構(gòu)的作用，有些主動懸架中的作動器則具有彈性元件、減振器和部分導向機構(gòu)的功能。
根據(jù)導向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，汽車懸架可分為非獨立懸架和獨立懸架兩大類。非獨立懸架的鮮明特色是左、右車輪之間由一剛性梁或非斷開式車橋聯(lián)接，當單邊車輪駛過凸起時，會直接影響另一側(cè)車輪。獨立懸架中沒有這樣的剛性梁，左右車輪各自“獨立”地與車架或車身相連或構(gòu)成斷開式車橋，按結(jié)構(gòu)特點又可細分為橫臂式、縱臂式、斜臂式等等，各種懸架的結(jié)構(gòu)特點將在以下章節(jié)中進一步討論。
除上述非獨立懸架和獨立懸架外，還有一種近似半獨立懸架，它與近似半剛性的非斷開式后支持橋相匹配。當左右車輪跳動幅度不一致時，后支持橋中呈V形斷面并與左右縱臂固結(jié)在一起的橫梁受扭，由于其具有一定的扭轉(zhuǎn)彈性，故此種懸架既不同于非獨立懸架，也與獨立懸架有別。該彈性橫梁還兼起橫向穩(wěn)定桿的作用。
按照彈性元件的種類，汽車懸架又可以分為鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、空氣懸架以及油氣懸架等。
按照作用原理，可以分為被動懸架、主動懸架和介于二者之間的半主動懸架。
本課題來源于東風悅達起亞汽車制造有限公司的遠艦款轎車的后懸架，按其上下橫臂的長短可分為等長雙橫臂和不等長雙橫臂兩種。等長雙橫臂懸架在其車輪做上下跳動時，可保持主銷傾角不變，但輪距卻有較大的變化，會使輪胎磨損嚴重，多為不等長雙擺臂懸架代替，后一種懸架在其車輪上下跳動時候只需要適當?shù)倪x擇上下橫臂的長度并合理布置，即可使輪距及車輪定位參數(shù)的變化限定在一定的范圍之內(nèi)，這種不大的輪距的改變，不應(yīng)引起車輪沿路面的滑移，而為輪胎的彈性變形所補償，因此其保持了汽車良好的行使平順性，雙橫臂懸架的突出優(yōu)點在于其設(shè)計的靈活性，可以通過合理選擇空間桿系的鉸接點的位置及導向臂的長度，使得懸架具有合適的運動特性，并且形成恰當?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。
如前所述，汽車懸架和懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量構(gòu)成了一個振動系統(tǒng)，該振動系統(tǒng)的特性很大程度上決定了汽車的行駛平順性，并進一步影響到汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟性和運營經(jīng)濟性。該振動系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動載，并進而影響到這些零件的使用壽命。此外，懸架對整車操縱穩(wěn)定性、抗縱傾能力也起著決定性的作用。因而在設(shè)計懸架時必須考慮以下幾個方面的要求：
A、通過合理設(shè)計懸架的彈性特性及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，具有較低的振動頻率、較小的振動加速度值和合適的減振性能，并能避免在懸架的壓縮伸張行程極限點發(fā)生硬沖擊，同時還要保證輪胎具有足夠的接地能力；
B、合理設(shè)計導向機構(gòu)，以確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩的可靠傳遞，保證車輪跳動時車輪定位參數(shù)的變化不會過大，并且能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性要求；
C、導向機構(gòu)的運動應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運動相協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運動干涉，否則可能引起轉(zhuǎn)向輪擺振；
D、側(cè)傾中心及縱傾中心位置恰當，汽車轉(zhuǎn)向時具有抗側(cè)傾能力，汽車制動和加速時能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動和加速時的車身縱傾(即所謂“點頭”和“后仰”)；
E、懸架構(gòu)件的質(zhì)量要小尤其是其非懸掛部分的質(zhì)量要盡量??；
F、便于布置，在轎車設(shè)計中特別要考慮給發(fā)動機及行李箱留出足夠的空間；
G、所有零部件應(yīng)具有足夠的強度和使用壽命；
H、制造成本低；
I、便于維修、保養(yǎng)。
懸架設(shè)計可以大致分為結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)選擇和詳細設(shè)計兩個階段，有時還要反復交叉進行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。
1.2主要研究內(nèi)容
對雙橫臂獨立懸架進行運動分析，得出原始參數(shù)，計算推導隨著車輪的跳動主銷內(nèi)傾角、后傾角、車輪外傾角、前束角、車輪輪距的變化及懸架各點位置的變化情況。用PRO/E軟件設(shè)計模型，對其進行運動分析，獲得最為理想的結(jié)果。
A、以雙橫臂式獨立懸架為研究對象，研究基于機構(gòu)運動學和零部件數(shù)據(jù)計算方法,使用PRO/E軟件給出雙橫臂獨立懸架結(jié)構(gòu)模型；
B、研究懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)與定位參數(shù)之間的關(guān)系，進行設(shè)計計算，對懸架的主要參數(shù)進行分析以及確定主要參數(shù)。
C、對懸架進行運動學仿真分析，通過改變懸架有關(guān)參數(shù)，評價懸架運動學響應(yīng)特性，得出懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)對整車性能(操縱穩(wěn)定性、行駛平順性等)的影響規(guī)律。 2 懸架
2.1 懸架的功用和組成
懸架是車架(或承載式車身)與車橋(或車輪)之間的一切傳力連接裝置的總稱。它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力(支承力)、縱向反力(牽引力和制動力)和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩都要傳遞到車架(或承載式車身)上，以保證汽車的正常行駛。
現(xiàn)代汽車的懸架盡管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但是一般都由彈性元件、減振器和導向機構(gòu)三部分組成。
由于汽車行駛的路面不可能絕對平坦，因此，路面作用于車輪上的垂直反力往往是沖擊性的，尤其在壞路面上高速行駛時，這種沖擊力將很大，不僅能引起汽車機件的早期損壞，還將使駕駛員感到極不舒適，或使貨物受到損傷。為了緩和沖擊，在汽車行駛系中，除了采用彈性的元氣輪胎之外，在懸架中還必須裝有彈性元件，使車架(或車身)與車橋(或車輪)之間作彈性聯(lián)接。但彈性系統(tǒng)在受到?jīng)_擊后，將產(chǎn)生振動，持續(xù)的振動易使乘員感到不舒適或疲勞，故懸架還具有減振作用,使振動迅速衰減(振幅迅速減小)。為此,在許多結(jié)構(gòu)形式的汽車懸架中都設(shè)有專門的減振器。
車輪相對于車架和車身跳動時，車輪(特別是轉(zhuǎn)向輪)的運動軌跡應(yīng)符合一定的要求,否則對汽車的某些行駛性能(特別是操縱穩(wěn)定性)有不利的影響。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時還承擔著使車輪按一定軌跡相對于車架和車身跳動的任務(wù)，因而這些傳力構(gòu)件還起導向作用，故稱導向機構(gòu)。
由此可見，汽車懸架的功能是緩沖、導向和減振，然而三者共同的任務(wù)則是傳力。
在多數(shù)轎車和客車上，為了防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過大的傾斜，在懸梁中還設(shè)有輔助彈性元件—橫向穩(wěn)定器。
為限制彈簧的最大變形并防止彈簧直接撞擊車架，在貨車上輔助設(shè)有緩沖塊 。在一些轎車上也設(shè)有緩沖塊，以限制懸架的最大變形。
應(yīng)當指出，懸架只有具備上述功能，在結(jié)構(gòu)上并非一定要設(shè)置滿足上述各功能的單獨的裝置不可。例如常見的鋼板彈簧，除了作為彈性元件起緩沖作用外，當它在汽車上縱向安置并且一端與車架作固定鉸鏈連接時，它本身還能起到傳遞各向力和力矩以及決定車輪運動軌跡的作用，因而沒有必要再另設(shè)置導向機構(gòu)。此外， —般鋼板彈簧是多片疊成的，其本身具有一定的減振能力，因而在對減振要求不高的車輛上，也可以不裝減振器。
2.2 懸架系統(tǒng)的自然振動頻率
由懸架剛度和懸架彈簧支承的質(zhì)量(簧載質(zhì)量)所決定的車身固有頻率(亦稱振動系統(tǒng)的自由振動頻率)，是影響汽車行駛平順性的懸架重要性能指標之一。人體所習慣的垂直振動頻率是步行時身體上下運動的頻率，約為1-1.6Hz。車身固有頻率應(yīng)當盡可能地處于或接近這—頻率范圍。根據(jù)力學分析，如果將汽車看成—個在彈性懸架上作單自由度振動的質(zhì)量，則懸架系統(tǒng)的固有頻率[2]為
n== (2-1)
式中，g為重力加速度；f為懸架垂直變形(撓度)；M為懸架簧裁質(zhì)量；K (K＝Mg/f)為懸架剛度(不—定等于彈性元件的剛度)，是指車輪中心相對于車架和車身向上移動的單位距離(即使懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形)所需要加于懸架上的垂直載荷。
由上式可見：
A、在懸架所受垂直載荷一定時，懸架剛度越小，則汽車固有頻率越低。但懸架剛度越小，在—定載荷下懸架垂直變形就越大，即車輪上下跳動所需要的空間越大。這對于簧載質(zhì)量大的貨車，在結(jié)構(gòu)上是難以保證的，故實際上貨車的車身固有頻率往往偏高，而大大超過了上述理想的頻率范圍。
B、當懸架剛度—定時，簧載質(zhì)量越大，則懸架垂直變形越大，而固有頻率越低，故空車行駛時的車身固有頻率要比滿載行駛時的高?；奢d質(zhì)量變化范圍越大，則頻率變化范圍也越大。
為了使簧載質(zhì)量從相當于汽車空載到滿載的范圍內(nèi)變化時，車身固有頻率保持不變成變化很小，就需要將懸架剛度做成可變的，即空車時懸架剛度小。而載荷增加時，懸架剛度隨之增加。
有些彈性元件本身的剛度就是可變的，如氣體彈簧；有些懸架所用的彈性元件的剛度雖然是不變的，但是安裝在懸架中之后，可使整個懸架具有可變的剛度，例如扭桿彈簧懸架。
2.3 汽車懸架的類型
汽車懸架可分為兩大類：非獨立懸架和獨立懸架。
非獨立懸架如圖2—1a：其結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)的車輪由一根整體式車橋相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架與車架(或車身)連接。當一側(cè)車輪因道路不平而發(fā)生跳動時，必然引起另一側(cè)車輪在汽車橫向平面內(nèi)發(fā)生擺動．故稱為非獨立懸架。
圖2-1 獨立懸架與非獨立懸架示意圖
獨立懸架如圖2—1b：其結(jié)構(gòu)特點是車橋做成斷開的，每一側(cè)的車輪可以單獨地通過彈性懸架與車架(或車身)連接，兩側(cè)車輪可以單獨跳動，互不影響．故稱為獨立懸架。
2.4 雙橫臂獨立懸架
雙橫臂式獨立懸架又稱雙擺臂獨立懸架,是汽車懸架的一種常見形式。按其上、下橫臂的長短又可分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式兩種。等長雙橫臂式懸架在其車輪做上、下跳動時，可以保持主銷傾角不變，但輪距卻有較大的變化，會使輪胎磨損嚴重，所以很少采用，多為不等長雙橫臂式懸架所取代。后一種形式的懸架在其車輪上、下跳動時，只要適當?shù)剡x擇上、下橫臂的長度并合理布置，即可使輪距及車輪定位參數(shù)的變化量限定在允許的范圍內(nèi)。這種不大的輪距改變，不應(yīng)引起車輪沿路面的側(cè)滑，而為輪胎的彈性變形所補償。因此，不等長雙橫臂式獨立懸架[3]能保證汽車有良好的行駛穩(wěn)定性，已為中、高級轎車的前懸架所廣泛采用。
圖2-2 雙橫臂獨立懸架結(jié)構(gòu)示意圖
雙橫臂懸架如圖2-2所示其突出優(yōu)點在于設(shè)計的靈活性,可以通過合理選擇空間導向桿系的鉸接點的位置及導向臂(或稱為控制臂)的長度,使得懸架具有合適的運動特征(亦即當車輪跳動或車身側(cè)傾時,車輪定位角及輪距的變化能盡量滿足設(shè)計的要求),并且形成恰當?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。
為了隔離振動和噪聲并補償空間導向機構(gòu)由于上、下橫臂擺動軸線相交帶來的運動干涉，在各鉸接點處一般采用橡膠支承。顯然，各點處受力越小，則橡膠支承的變形越小，車輪的導向和定位也越精確。分析表明，為減小鉸接點處的作用力，應(yīng)當盡可能增大、下橫臂間的距離，減小下橫臂地面的垂向距離和下鉸點至車輪接地點之間的橫向距離。當然，上、下橫臂各鉸接點位置的確定還要綜合考慮布置是否方便以及懸架的運動特征是否合適。
雙橫臂懸架可采用螺旋彈簧、空氣彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧或鋼板彈簧作為彈性元件，最常見的為螺旋彈簧。
雙橫臂懸架一般作為轎車的前、后懸架，輕型載貨汽車的前懸架或要求高通過性的越野汽車的前、后懸架。當雙橫臂懸架用作前置前驅(qū)動轎車的前懸架時，必須在結(jié)構(gòu)上給擺動半徑留出位置。一種方法是將彈簧置于上控制臂上方，這樣做的缺點在于減小了上、下橫臂間的垂直距離和彈簧的行程，并且振動直接傳遞給車身前端。另一種做法是采用專門的叉形構(gòu)件為擺動半軸留出空間或者經(jīng)過特別設(shè)計，使彈簧、減振器位于擺動半軸后方。
從20世紀80年代后期開始，為提高行駛安全性，越來越多的高級轎車后懸架采用雙橫臂結(jié)構(gòu)。其運動特性的優(yōu)劣關(guān)系到汽車操縱的穩(wěn)定性，舒適性，轉(zhuǎn)向輕便性和輪胎的使用壽命等諸多因素。汽車雙橫臂獨立懸架在空間布置上有較多的自由度，各導向桿件在空間上傾斜布置，再加上懸架不可避免地與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在運動中產(chǎn)生干涉，因此懸架系統(tǒng)運動全過程一般都是復雜的非線性的空間運動過程。雙橫臂懸架系統(tǒng)導向機構(gòu)的優(yōu)化，可以保證車輛在惡劣的行駛條件下既有良好的行駛平順性，操作穩(wěn)定性和通過性，同時使懸架和車輪的運動空間最小，車內(nèi)空間最大，使輪胎的側(cè)向滑移量最小，使用壽命最大。
3．懸架主要參數(shù)的確定
3.1 懸架靜撓度
懸架靜撓度是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷與此時懸架剛度c之比，即。
汽車前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于1，于是汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系。因此，汽車前、后部分的車身的固有頻率和 (亦稱偏頻)可用下式表示
（3－1）
（3－2）
式中，、為前、后懸架的剛度(N／cm)；、為前、后懸架的簧上質(zhì)量(kg)。
當采用彈性特性為線性變化的懸架時，前、后懸架的靜撓度可用下式表示
=146~248mm = 110.25~181.4mm
式中，g為重力加速度(g＝981cm／)。
將、代人式(3—1)得到
=1~1.3hz (3 - 3)
= 1.17~1.5hz （3－4）
分析上式可知：懸架的靜撓度直接影響車身振動的偏頻n。因此，欲保證汽車有良好的行駛平順性，必須正確選取懸架的靜撓度[5]。
在選取前、后懸架的靜撓度值和時，應(yīng)當使之接近，并希望后懸架的靜撓度比前懸架的靜撓度小些，這有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動。理論分析證明：若汽車以較高車速駛過單個路障，/＜1時的車身縱向角振動要比/＞1時小，故推薦取＝（0.8～0.9）?？紤]到貨車前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦＝（0.6～0.8）。為了改善微型轎車后排乘客的乘坐舒適性，有時取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。
用途不同的汽車，對平順性要求不一樣。以運送人為主的轎車對平順性的要求最高，大客車次之，載貨車更次之。對普通級以下轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在1.00～1.45Hz，后懸架則要求在1.17～1.58Hz。原則上轎車的級別越高，懸架的偏頻越小。對高級轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在0.80～1.15Hz，后懸架則要求在0.98～1.30Hz。貨車滿載時，前懸架偏頻要求在1.50～2.10Hz，而后懸架則要求在1.70～2.17Hz。選定偏頻以后，再利用式(3—2)即可計算出懸架的靜撓度。
3.2 懸架的動撓度
懸架的動撓度是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形(通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1／2或2／3)時，車輪中心相對車架(或車身)的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經(jīng)常碰撞緩沖塊。對轎車，取7～9cm；對大客車，取5～8cm；對貨車，取6～9cm,本設(shè)計的動撓度選取7～9cm。
3.3 懸架彈性特性
懸架受到的垂直外力F與由此所引起的車輪中心相對于車身位移廠(即懸架的變形)的關(guān)系曲線稱為懸架的彈性特性。其切線的斜率是懸架的剛度。
懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性兩種。當懸架變形廠與所受垂直外力F之間呈固定比例變化時，彈性特性為一直線，稱為線性彈性特性，此時懸架剛度為常數(shù)。當懸架變形與所受垂直外力F之間不呈固定比例變化時，懸架剛度是變化的，其特點是在滿載位置附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好；距滿載較遠的兩端，曲線變陡，剛度增大。這樣可在有限的動撓度范圍內(nèi)，得到比線性懸架更多的動容量。懸架的動容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止消耗的功。懸架的動容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小。
空載與滿載時簧上質(zhì)量變化大的貨車和客車，為了減少振動頻率和車身高度的變化，應(yīng)當選用剛度可變的非線性懸架。轎車簧上質(zhì)量在使用中雖然變化不大，但為了減少車軸對車架的撞擊，減少轉(zhuǎn)彎行駛時的側(cè)傾與制動時的前俯角和加速時的后仰角，也應(yīng)當采用剛度可變的非線性懸架。
鋼板彈簧非獨立懸架的彈性特性可視為線性的，而帶有副簧的鋼板彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧等，均為剛度可變的非線性彈性特性懸架。
3.4 后懸架螺旋彈簧剛度及應(yīng)力計算
螺旋彈簧作為彈性元件，由于其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便及具有較高的比能容量，因此在現(xiàn)代輕型以下汽車的懸架中應(yīng)用相當?shù)钠毡椋貏e是在轎車中，由于要求良好的乘坐舒適性和懸架導向機構(gòu)在大擺動量下依然具有保持車輪定位角的能力，因此螺旋彈簧懸架早就取代了鋼板彈簧。螺旋彈簧在懸架布置中可在彈簧內(nèi)部安裝減振器，行程限位器或?qū)蛑菇Y(jié)構(gòu)緊湊。通過采用變節(jié)距或用變直徑彈簧鋼絲繞制的或者兩者同時采用的彈簧結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)變剛度特性。
3.4.1 螺旋彈簧剛度及應(yīng)力計算
螺旋彈簧在其軸向載荷P作用下變形F為：
（3-5）
式中：彈簧中徑，160mm
D：彈簧鋼絲直徑，14mm
I：彈簧工作圈數(shù), 5；
G：彈簧材料的剪切彈性數(shù)量，取。
彈簧在壓縮時工作方式與扭桿相似，都是靠材料的剪切變形吸收能量，彈簧鋼絲表面的剪應(yīng)力為
（3-6）
式中C：彈簧指數(shù)（旋繞比），C=；
：曲度系數(shù)，為考慮簧圈曲率對強度影響的系數(shù)，。
對于前面討論的直的扭桿，其表面的剪應(yīng)力呈均勻分布，而螺旋彈簧鋼絲表面的剪應(yīng)力則相對復雜。在靜載狀態(tài)下，這種截面內(nèi)的應(yīng)力分布不均勻可以忽略不計，但在承受動載時，由于彈簧內(nèi)側(cè)應(yīng)力水平較高并且應(yīng)力變化幅值也更大，導致螺旋彈簧的失效總是發(fā)生在內(nèi)側(cè)。為了在設(shè)計時考慮內(nèi)側(cè)應(yīng)力的增大，引如修正系數(shù)。
一般情況下，彈簧鋼的許用剪應(yīng)力與許用拉應(yīng)力成比例關(guān)系，通常情況下，可以取=0.63。
3.4.2 彈簧端部形狀
螺旋彈簧端部可以碾細，并緊，直角切斷或向內(nèi)彎曲，其中a為兩端碾細，亦即在繞制彈簧之前先將鋼絲兩端碾細，碾細部分長度在繞后約占，末端厚度為鋼絲直徑的1/3左右，繞制成后末端幾乎貼緊相連一端彈簧。必要時兩端都要磨平。這種結(jié)構(gòu)的特點是節(jié)約材料，占用垂向空間小，特別是由于兩端都平整，安裝時可以任意轉(zhuǎn)動，因而設(shè)計時彈簧的圈數(shù)可以取任意值，不必限于整數(shù)。其缺點是碾細需要專門工序和設(shè)備，增加了制造成本。b為直角切斷型，其中一端并緊形成與彈簧軸線垂直的平面。這種結(jié)構(gòu)的特點在于繞制簡單，成本低，其缺點是增加了垂向的尺寸和材料的消耗，安裝時需要一定方向并且與之相配套的彈簧座，若兩端都未平齊，則修改設(shè)計時，彈簧圈數(shù)必須按整數(shù)增減。c為端部向內(nèi)彎曲并形成與彈簧軸線垂直的平面，這種結(jié)構(gòu)長用于和彈簧座配合起定位作用，若兩端都內(nèi)彎，則需要專用設(shè)備。
表3-1列出了不同端部結(jié)構(gòu)時彈簧總?cè)?shù)n與有效圈數(shù)i以及彈簧完全并緊時的高度公式中的系數(shù)1.01為考慮螺旋角的補償關(guān)系，t為端部碾細時的末端厚度[6]。
總?cè)?shù)n
完全并緊時的高度
兩端碾細
i+2
1.01d(n-1)+2t
兩端切斷
i+1.33
1.01d(n+1)
兩端內(nèi)彎
i+1.50
1.01d(n-1.25)
一端碾細一端切斷
i+1.67
1.01dn+t
一端碾細一端內(nèi)彎
i+1.75
1.01dn(n-1)+t
一端切斷一端內(nèi)彎
i+1.42
1.01dn
表3-1.螺旋彈簧不同端部結(jié)構(gòu)時的總?cè)?shù)及并緊高度
3.4.3 螺旋彈簧的設(shè)計計算
螺旋彈簧的設(shè)計計算分以下幾個步驟：
A、根據(jù)總布置要求及懸架的具體結(jié)構(gòu)形式求需要的彈簧剛度，設(shè)計載荷時的彈簧的受力及彈簧高度，懸架在壓縮行程極限位置時彈簧高度。
B、初步選擇彈簧中徑Dm，端部結(jié)構(gòu)形式及所用的材料。
C、參考相關(guān)標準確定臺架實驗時伸張及壓縮極限位置相對于設(shè)計載荷位置的彈簧變形量，并且確定要想達到的壽命（循環(huán)次數(shù)）。
D、初選鋼絲直徑d，并由相關(guān)材料標準查出許用拉應(yīng)力。
E、由式（3-6）解出i，用表3-1中的相應(yīng)公式求出。
F、由，，及可求出彈簧在完全壓縮時候的載荷。
G、按彈簧指數(shù)及的表達式求得，并且求出載荷，，以及所對應(yīng)的剪切應(yīng)力，，，（以及，>，但是懸架工作時彈簧實際對應(yīng)的最大剪應(yīng)力，對應(yīng)懸架的極限壓縮狀態(tài)）。
H、校核是否小于=0.63，若不成立，則重新選擇鋼絲直徑d；若余量很大，則視壽命校核結(jié)果決定是否重新選取較小些的直徑d。
I、校核臺架實驗條件下的壽命。給定實驗條件下的循環(huán)次數(shù)可按下式估算：
（3-7）
式中
若算出的預期壽命小于預期臺架壽命，則返回重新選擇d；若有較大余量，則綜合考慮是否需要選擇更小的鋼絲直徑以節(jié)約材料，減小質(zhì)量。
J、得到合適的d以后，可以進一步確定彈簧的高度和彈簧的最小工作高度：
式中與彈簧指數(shù)有關(guān)的系數(shù)見下圖[6]：
表3-2.彈簧指數(shù)的關(guān)系曲線
彈簧總?cè)?shù)可由表3-2中求出。
K、穩(wěn)定性校核 又細又高的彈簧在大載荷作用下會失穩(wěn)，失穩(wěn)的臨界載荷不僅和其高度對直徑之比有關(guān)，還與彈簧兩端的支撐方式有關(guān)，對于鋼絲截面是圓形的螺旋彈簧，其相對變形量必須小于如下臨界值：
4 獨立懸架導向機構(gòu)設(shè)計及強度校核
4.1 設(shè)計要求
A、懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過±4.0mm，輪距變化大會引起輪胎早期磨損。
B、懸架上載荷變化時，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。
C、汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于6°～7°，并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。
D、汽車制動時，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時，有抗后仰作用。
4.2 導向機構(gòu)的布置參數(shù)
4.2.1 側(cè)傾中心
雙橫臂式獨立懸架的側(cè)傾中心由如圖4—1所示方式得出。將橫臂內(nèi)外轉(zhuǎn)動點的連線延 長，以便得到極點P，并同時獲得戶點的高度。將戶點與車輪接地點N連接，即可在汽車軸線上獲得側(cè)傾中心W。當橫臂相互平行時如圖4－2，戶點位于無窮遠處。作出與其平行的通過N點的平行線，同樣可獲得側(cè)傾中心W。
圖4－1 橫臂式懸架和縱橫臂式懸架的距離和P的計算法和圖解法
圖4—2 橫臂相互平行的雙橫臂式懸架側(cè)傾中心的確定
雙橫臂式獨立懸架的側(cè)傾中心的高度通過下式計算得出
(4－1)
式中
麥弗遜式獨立懸架的側(cè)傾中心由如圖4—3所示方式得出。從懸架與車身的固定連接點E作活塞桿運動方向的垂直線并將下橫臂線延長[7]。兩條線的交點即為P點。
圖4—3 普通規(guī)格的麥弗遜式懸架的尺寸和P的計算法和圖解法
麥弗遜式懸架的彈簧減振器柱EG布置得越垂直，下橫臂GD布置得越接近水平，則側(cè)傾中心W就越接近地面，從而使得在車輪上跳時車輪外傾角的變化很不理想。如加長下橫臂，則可改善運動學特性。
麥弗遜式獨立懸架側(cè)傾中心的高度可通過下式計算
(4-2)
式中
4.2.2 側(cè)傾中心
在獨立懸架中，前后側(cè)傾中心連線稱為側(cè)傾軸線。側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行，且盡可能離地面高些。平行是為了使得在曲線行駛時前、后軸上的輪荷變化接近相等，從而保證中性轉(zhuǎn)向特性；而盡可能高則是為了使車身的側(cè)傾限制在允許范圍內(nèi)。
然而，前懸架側(cè)傾中心高度受到允許輪距變化的限制且?guī)缀醪豢赡艹^150mm。此外，在前輪驅(qū)動的車輛中，由于前轎軸荷大，且為驅(qū)動橋，故應(yīng)盡可能使前輪輪荷變化小。因此，獨立懸架(縱臂式懸架除外)的側(cè)傾中心高度為：
前懸架0～120mm；后懸架80～150mm。
設(shè)計時首先要確定(與輪距變化有關(guān)的)前懸架的側(cè)傾中心高度，然后確定后懸架的側(cè)傾中心高度。當后懸架采用獨立懸架時，其側(cè)傾中心高度要稍大些。如果用鋼板彈簧非獨立懸架時，后懸架的側(cè)傾中心高度要取得更大些。
4.2.3 .縱傾中心
雙橫臂式懸架的縱傾中心可用作圖法得出，見圖4—4。自鉸接點正和G作擺臂轉(zhuǎn)動軸C和D的平行線，兩線的交點即為縱傾中心。
麥弗遜式懸架的縱傾中心，可由正點作減振器運動方向的垂直線，該垂直線與過G點的擺臂軸平行線的交點即為縱傾中心[8]O，如圖4—5所示。
圖4—4雙橫臂式懸架的縱傾中心
圖4—5 麥弗遜式懸架的縱傾中心
4.2.4 抗制動縱傾性(抗制動前俯角)
抗制動縱傾性使得制動過程中汽車車頭的下沉量及車尾的抬高量減小。只有當前、后懸架的縱傾中心位于兩根車橋(軸)之間時，這一性能方可實現(xiàn)，如圖4—6所示。
圖4－6抗制動縱傾性
4.2.5 抗驅(qū)動縱傾性(抗驅(qū)動后仰角)
抗驅(qū)動縱傾性可減小后輪驅(qū)動汽車車尾的下沉量或前輪驅(qū)動汽車車頭的抬高量。與抗制動縱傾性不同的是，只有當汽車為單橋驅(qū)動時，該性能才起作用。對于獨立懸架而言，是縱傾中心位置高于驅(qū)動橋車輪中心，這一性能方可實現(xiàn)。
4.2.6 懸架擺臂的定位角
獨立懸架中的擺臂鉸鏈軸大多為空間傾斜布置。為了描述方便，將擺臂空間定位角定義為：擺臂的水平斜置角，懸架抗前俯角，懸架斜置初始角，如圖4—6所示。
4.3 雙橫臂式獨立懸架導向機構(gòu)設(shè)計
4.3.1 縱向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案
上、下橫臂軸抗前俯角的匹配對主銷后傾角的變化有較大影響。圖4—7給出了六種可能布置方案的主銷后傾角值隨車輪跳動的曲線。圖中橫坐標為值，縱坐標為車輪接地中心的垂直位移量Z。各匹配方案中，、角度的取值見圖注，其正負號按右手定則確定[9]。
圖4—7 、、的定義
圖4—8 、的匹配對的影響
為了提高汽車的制動穩(wěn)定性和舒適性，一般希望主銷后傾角的變化規(guī)律為：在懸架彈簧壓縮時后傾角增大；在彈簧拉伸時后傾角減小，用以造成制動時因主銷后傾角變大而在控制臂支架上產(chǎn)生防止制動前俯的力矩。
分析圖4—8中的變化曲線可知，第4、第5方案的變化規(guī)律為壓縮行程減小，拉伸行程增大，這與所希望的規(guī)律正好相反，因此不宜用在汽車前懸架中；第3方案雖然主銷后傾角的變化最小，但其抗前俯的作用也小，所以現(xiàn)代汽車中也很少采用；第1、2、6方案的主銷后傾角變化規(guī)律是比較好的，所以這三種方案在現(xiàn)代汽車中被廣泛采用。
4.3.2 橫向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案[10]
圖4—9 上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案
比較圖4—9a、b、c三圖可以清楚地看到，上、下橫臂布置不同，所得側(cè)傾中心位置也不同，這樣就可根據(jù)對側(cè)傾中心位置的要求來設(shè)計上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案。
4.3.3 水平面內(nèi)上、下橫臂擺動軸線的布置方案
上、下橫臂軸線在水平面內(nèi)的布置方案有三種[8]，如圖4—10[11]所示。
下橫臂軸M—M和上橫臂軸N—N與縱軸線的夾角，分別用和來表示，稱為導向機構(gòu)上、下橫臂軸的水平斜置角。一般規(guī)定，軸線前端遠離汽車縱軸線的夾角為正，反之為負，與汽車縱軸線平行者，夾角為零。
圖4—10 水平面內(nèi)上、下橫臂軸布置方案
為了使輪胎在遇到凸起路障時能夠使輪胎一面上跳，一面向后退讓，以減少傳到車身上的沖擊力，還為了便于布置發(fā)動機，大多數(shù)前置發(fā)動機汽車的懸架下橫臂軸M—M的斜置角為正，而上橫臂軸N—N的斜置角則有正值、零值和負值三種布置方案，如圖4—10中的a、b、c所示。上、下橫臂斜置角不同的組合方案，對車輪跳動時前輪定位參數(shù)的變化規(guī)律有很大影響。如車輪上跳、下橫臂斜置角為正、上橫臂斜置角為負值或零值時，主銷后傾角隨車輪的上跳而增大。如組合方案為上、下橫臂斜置角、都為正值，如圖4—33a所示，則主銷后傾角隨車輪的上跳較少增加甚至減少(當＜時＝。至于采取哪種方案為好，要和上、下橫臂在縱向平面內(nèi)的布置一起考慮。當車輪上跳、主銷后傾角變大時，車身上的懸架支承處會產(chǎn)生反力矩，有抑制制動時前俯的作用。但主銷后傾角變得太大時，會使支抵處反力矩過人，川時使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對側(cè)向力十分敏感，易造成車輪擺振或轉(zhuǎn)向盤上力的變化。因此，希望轎車的主銷后傾角原始值為-1°～+2°。當車輪上跳時，懸架每壓縮10mm，主銷后傾角變化范圍為10`～40`。
4.3.4 上、下橫臂長度的確定[12]
雙橫臂式懸架的上、下臂長度對車輪上、下跳動時前輪的定位參數(shù)影響很大?，F(xiàn)代轎車所用的雙橫臂式前懸架，一般設(shè)計成上橫臂短、下橫臂長。這一方面是考慮到布置發(fā)動機方便。另一方面也是為了得到理想的懸架運動特性。
設(shè)計汽車懸架時，希望輪距變化要小，以減少輪胎磨損，提高其使用壽命，因此應(yīng)選擇上、下擺臂長度之比在0.6附近；為保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，希望前輪定位角度的變化要小，這時應(yīng)選擇上、下擺臂長度之比在1.0附近。綜合以上分析，該懸架的上、下擺臂長度之比應(yīng)在0.6～1.0范圍內(nèi)。美國克萊斯勒和通用汽車公司分別認為，上、下擺臂長度之比取0.7和0.66為最佳。根據(jù)我國轎車設(shè)計的經(jīng)驗，在初選尺寸時，上、下擺臂長度之比取0.65為宜。
5 減振器機構(gòu)類型及主要參數(shù)的選擇計算
5.1 分類[13]
懸架中用得最多的減振器是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。汽車車身和車輪振動時，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動阻力，將振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到周圍空氣中去，達到迅速衰減振動的目的。如果能量的耗散僅僅是在壓縮行程或者是在伸張行程進行，則把這種減振器稱之為單向作用式減振器，反之稱之為雙向作用式減振器。后者因減振作用比前者好而得到廣泛應(yīng)用。
根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能夠在比較大的工作壓力(10—20MPa)條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度變化的影響大而遭淘汰。筒式減振器工作壓力雖然僅為2.5～5MPa，但是因為工作性能穩(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛應(yīng)用。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪聲低、總長度短等優(yōu)點，在轎車上得到越來越多的應(yīng)用。
設(shè)計減振器時應(yīng)當滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定。
5.2 相對阻尼系數(shù)
減振器在卸荷閥打開前，減振器中的阻力F與減振器振動速度間有如下關(guān)系[14]
(5－1)
式中，為減振器阻尼系數(shù)。
圖5—1b示出減振器的阻力－速度特性圖。該圖具有如下特點：阻力－速度特性由四段近似直線線段組成，其中壓縮行程和伸張行程的阻力－速度特性各占兩段；各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù)，所以減振器有四個阻尼系數(shù)。在沒有特別指明時，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)而言。通常壓縮行程的阻尼系數(shù)與伸張行程的阻尼系數(shù)不等。
圖5—1 減振器的特性
a) 阻力一位移特性 b)阻力一速度特性
汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼系數(shù)的大小來評定振動衰減的快慢程度。的表達式[15]為
(5－2)
式中，c為懸架系統(tǒng)垂直剛度；為簧上質(zhì)量。
式(4－52)表明，相對阻尼系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度c和不同簧上質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配時，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動能迅速衰減，同時又能將較大的路面沖擊力傳到車身；值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時的相對阻尼系數(shù)取得小些，伸張行程時的相對阻尼系數(shù)取得大些。兩者之間保持 ＝(0.25～0.50) 的關(guān)系。
設(shè)計時，先選取與的平均值。對于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，?。?.25～0.35；對于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，值取小些。對于行駛路面條件較差的汽車，值應(yīng)取大些，一般?。?.3；為避免懸架碰撞車架，?。?.5。
5.3 減振器阻尼系數(shù)的確定
減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有振動頻率，所以理論上。實際上應(yīng)根據(jù)減振器的布置特點確定減振器的阻尼系數(shù)。例如，當減振器如圖5－2a安裝時，減振器阻尼系數(shù)用下式[16]計算
圖5—2 減振器安裝位置
(5－3)
式中，n為雙橫臂懸架的下臂長；a為減振器在下橫臂上的連接點到下橫臂在車身上的鉸接之間的距離。
減振器如圖5－2b所示安裝時，減振器的阻尼系數(shù)占用下式計算
(5－4)
式中，a為減振器軸線與鉛垂線之間的夾角。
減振器如圖5－2c所示安裝時，減振器的阻尼系數(shù)用下式計算
(5－5)
分析式(5－3)～式(5－4)可知：在下橫臂長度n不變的條件下，改變減振器在下橫上的固定點位置或者減振器軸線與鉛垂線之間的夾角。，會影響減振器阻尼系數(shù)的變化。
5.4 最大卸荷力的確定
為減小傳到車身上的沖擊力，當減振器活塞振動速度達到一定值時，減振器打開卸荷。此時的活塞速度稱為卸荷速度。在減振器安裝如圖5－2b所示時
(5－6)
式中，為卸載速度，一般為0.15～0.30m/s；A為車身振幅，取±40mm，為懸架振動固有頻率。
如已知伸張行程時的阻尼系數(shù)，載伸張行程的最大卸荷力。
5.5 簡式減振器工作缸直徑D的確定
根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計算工作缸直徑D
（5－7）
式中，為工作缸最大允許壓力，取3～4Mpa；為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器?。?.40～0.50，單筒式減振器?。?.30～0.35。
減振器的工作缸直徑D有20、30、40、（45）、50、65mm等幾種。選取時應(yīng)按標準選用。
貯油筒直徑＝（1.35～1.50）D，壁厚取為2mm，材料可選20號鋼。
6 Pro/E三維建模
Pro/E是美國PTC公司開發(fā)的CAD/CAE/CAM 軟件，自1988年問世以來，已成為世界最普及的三維CAD/ CAM 系統(tǒng)。該軟件先進的設(shè)計理念體現(xiàn)了機械設(shè)計自動化系列軟件的最新發(fā)展方向，成為提供工業(yè)解決方案的有力工具。它已被廣泛應(yīng)用于電子，機械、模具、工業(yè)設(shè)計、汽車、航空、航天、軍工、紡織、家電、玩具等行業(yè)。PRO/E可謂是個全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)軟件，集合了零件設(shè)計、產(chǎn)品組合、模具開發(fā)、NC加工、鈑金件設(shè)計、鑄造設(shè)計、造型設(shè)計、自動測量、機構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理功能于一體，模塊眾多。
6.1 關(guān)于Pro/E
Pro/E作為三維造型設(shè)計系統(tǒng)，是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，其功能強大，用途廣泛，是新一代. CAD/ CAM系統(tǒng)軟件。它以尺寸驅(qū)動、特征建模、全參數(shù)設(shè)計、單一全關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實及多數(shù)據(jù)接口等優(yōu)點改變了傳統(tǒng)的設(shè)計觀念，使設(shè)計工作直觀化、高效化、精確化和系統(tǒng)化，成為目前機械CAD領(lǐng)域的新標準與傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)僅提供繪圖工具不同，PRO/E提供了一套完整的機械產(chǎn)品解決方案，包括工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計、模具設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工制造、機構(gòu)分析、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理，甚至包括了產(chǎn)品生命周期，是多項技術(shù)的集成產(chǎn)品。PRO/E的主要特征有：（1）3D實體模型；（2）單一數(shù)據(jù)庫；（3）基于特征的參數(shù)化實體建模；（4）行為建模技術(shù)；（5）機構(gòu)設(shè)計技術(shù)；（6）強大的裝配功能；（7）NC加工；（8）二次開發(fā)技術(shù)。
6.1.1 參數(shù)化特征造型技術(shù)
參數(shù)化特征造型被公認為是目前幾何造型的發(fā)展趨勢，Pro/E實體模型由一些工程特征組合而成，Pro/Feature模塊提供了拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、過渡、孔、槽、扭曲、圓角、倒角、抽殼、拔模斜度、自由變形、管道、變截面掃掠和掃描性過渡等眾多的特征和特征構(gòu)造方法，為用戶提供了設(shè)計非常復雜形狀曲面或?qū)嶓w模型的有力工具。
基于特征的參數(shù)化造型是將參數(shù)化造型的思想和特征造型的思想有機地結(jié)合到一起，用尺寸驅(qū)動或變量設(shè)計的方法定義特征并進行類似的操作，這樣就形成了參數(shù)化特征造型。由于特征全部用參數(shù)化定義，因此對形狀、尺寸、公差、表面粗糙度等均可隨時修改和更新，最終達到修改設(shè)計的目的。參數(shù)化方法使設(shè)計者在構(gòu)造幾何模型時可以集中于概念設(shè)計和整體設(shè)計，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，提高設(shè)計效率?；谔卣鞯募夹g(shù)為設(shè)計者提供了符合人們思維習慣的設(shè)計環(huán)境，二者有機地結(jié)合起來進行實體造型將極大地提高設(shè)計效率。
在Pro/e的環(huán)境中，構(gòu)建實物實體的方法有很多。選擇一個有效的方法，使建立的特征少，且能有效生成實體；形成的特征有利于后續(xù)特征的建立和修改是非常重要的。所以在設(shè)計初，對零件的外型設(shè)計要有一個整體規(guī)劃，要清楚自己所做的零件的復雜程度，首先要確定整個零件的基準參考中心和參考面，使后面建立的特（Feature）都是基于該基準建立的，這樣有利于后面特征修改（Modify）和再生成（Regenerate）；其次要確定模型（Model）的所有特征間構(gòu)建的大致先后順序，把一些小而非重要特征先做，對開始不太明確的、并且需要經(jīng)常改動變化的特征放到后面建立。這樣就可以在需要修改時改動局部就可以了，既節(jié)省了時間又省去了許多麻煩。
6.1.2 Pro/E中二維工程圖AutoCAD間的轉(zhuǎn)換
Pro/e是功能強大的專業(yè)CAD/CAM 軟件，應(yīng)用范圍很廣。AutoCAD有完善的二維工程圖設(shè)計功能及對系統(tǒng)要求低等特點，因而得到廣泛的應(yīng)用。目前在工程實踐中，二維工程圖作為重要的技術(shù)文檔是必不可少的。雖然在Pro/E中可以對工程圖進行尺寸、公差等的標注，但由于在Pro/E中是對實體作標注，轉(zhuǎn)成二維工程圖時往往不符合我國的制圖標準，因此應(yīng)當在AutoCAD中完成尺寸標注工作和添加標題欄技術(shù)要求等內(nèi)容，即利用Pro/E的參數(shù)化造型技術(shù)，對零件直接進行三維模型設(shè)計；對零件設(shè)計修改，直至確定無誤后再將設(shè)計好的三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖，然后調(diào)入AutoCAD中進行編輯，最后得到符合企業(yè)需要的、完善的工程圖。采用這種方法進行產(chǎn)品設(shè)計，Pro/E生成三維模型，再將其轉(zhuǎn)換成二維工程圖，然后由Pro/E輸出人們所熟悉的工程圖，可提高設(shè)計、繪圖和修改等工作的效
率和質(zhì)量，并起到了取長補短的作用。
另外，由于AutoCAD對數(shù)據(jù)格式和圖像格式的識別能力，在AutoCAD中可以很容易地讀取AutoCAD的二維圖形作為拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混成的草圖；同時AutoCAD在我國的普及率很高，許多人對它都十分熟悉，而且很多企業(yè)早期的圖檔都是AutoCAD中作的，因此可以使用已有的AutoCAD二維圖形作為Pro/E三維造型時的草圖，進行三維轉(zhuǎn)換，也可以使用AutoCAD來為Pro/E繪制草圖，從而避免重復勞動和有效地利用已有資源。
6.2 Pro/E的實際操作
6-1 裝配圖
6-2 爆炸圖
6.3 應(yīng)用現(xiàn)狀
Pro/E在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛、越來越深入，雖然和AutoCAD等二維繪圖軟件相比，Pro/E的使用相對要難得多，但這并沒有阻止人們對它的學習、使用及開發(fā)。這也充分說明了Pro/E具有人們所渴望的優(yōu)良的性能和靈活多變的開發(fā)方法。
6.4 本章小結(jié)
美國PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念已成為當今世界機械CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標準?；诖碎_發(fā)出來的第三代CAD/CAE/CAM產(chǎn)品Pro/E在當今同類產(chǎn)品中代表著較高的水平。該系統(tǒng)全方位地提供了從產(chǎn)品概念設(shè)計、精確設(shè)計、模具設(shè)計到模具型腔數(shù)控加工一整套功能，極大地縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期，提高了產(chǎn)品的競爭力。從大量文獻中可以看出，Pro/E在它所觸及的各行各業(yè)中的應(yīng)用程度及深度雖然各不相同，但其成果是可喜的，效益是顯著的！從現(xiàn)有的這些應(yīng)用中可以給使用者一些啟示和靈感，以使后來者可以站在更高的起點上，避免許多不必要的重復，盡快出成果、出效益。
7 結(jié)論
本文通過對雙擺臂懸架的結(jié)構(gòu)和性能的分析，以及對懸架零部件參數(shù)的計算和強度的校核在性能上達到轎車對懸架的要求，本設(shè)計為雙擺臂懸架的結(jié)構(gòu)的提供了依據(jù)，從而提高其在運動學和動力學上的性能。
雙擺臂懸架的突出優(yōu)點在于其設(shè)計的靈活性，可以通過合理的選擇空間導向桿系的鉸接點的位置及導向臂的長度，使得懸架具有合適的運動特性，即當車輪跳動或車身側(cè)傾時，車輪定位角和輪距的變化盡量滿足設(shè)計的要求，并且形成恰當?shù)膫?cè)傾中心和縱傾中心。
由于我在生產(chǎn)實踐方面經(jīng)驗的缺乏，在一定程度上對懸架的性能參數(shù)的把握不夠準確，設(shè)計中難免出現(xiàn)一定的缺陷，我在后期將對懸架的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)做更進一步的了解和掌握，并在此基礎(chǔ)上對設(shè)計進行完善。
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致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計是對我大學四年所學知識的一次全面考驗，也是對即將走向社會的我們的進行的一次有效的鍛煉。回顧這場畢業(yè)設(shè)計，我覺得受益菲淺：它讓我體會到做研究不僅要具有細心、專心和耐心的精神，更多的是要有一顆平靜的心來面對一系列可能遇到的困難。
本文是在呂紅明老師悉心指導下完成。從課題的選取、進一步的理論研究，到論文的撰寫都得到了呂老師的指導與熱情幫助。在他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和一絲不茍的工作作風下，我獲益非淺，使我對自己的工作及課題研究有了更深的認識，在此表示衷心的感謝。此外，在論文撰寫期間還得到了王琪老師，李書偉老師，熊新老師以及劉仲威老師的熱情幫助，在此表示誠摯的謝意。
感謝所有幫助過我的老師、同學和關(guān)心我的朋友們!感謝一直以來默默支持我的老師和同學們，是他們辛勤的汗水才換來今天的這一切，在此表示最最衷心的感謝！
附 錄
1.雙擺臂懸架總裝圖 YJSBBXJ-00 A0
2.減振器 YJSBBXJ-12 A1
3.上擺臂 YJSBBXJ-11 A1
4.下擺臂 YJSBBXJ-17 A1
5.轉(zhuǎn)向節(jié) YJSBBXJ-04 A1
6.圓柱彈簧 YJSBBXJ-13 A3
7.球頭銷 YJSBBXJ-20