北京理工大学珠海学院2014届本科生毕业设计
挠度，动挠度的选择是防止悬架击穿，当汽车行驶在不平路面时，由于悬架的动行程不够，导致缓冲块被压缩到底被撞碰到车架。所以引入了表征悬架在汽车满载状态静平衡时能够允许的最大结构压缩变形的动挠度参数，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。
汽车前后悬架与其悬上质量组成的振动系统的固有频率是影响汽车行驶平顺性的主要参数。汽车的悬挂质量分配系数一般??0.8~1.2，所以设计要求可以按照? =1计算，即前后桥上方车身质心的垂向振动是相不干涉的，并用偏频n1 ，n2代表前后悬架的自震频率，偏频越小，汽车的各项平顺性参数就越好。针对弹簧材料为钢制的轿车，， n2约为1.17~1.5Hz。货车所采用的偏频一般会n1约为1~1.3Hz (60 — 80次/ min）
高于乘用车辆，n1约为1.3Hz，n2则可能超过1.5Hz 。为了减小汽车的角振动，一般汽车前、后悬架偏频之比约为
n1?0.85~0.95[7]。 n2表3-2：具体的偏频选取可参考
车型 乘用车
静挠度fc/cm
10~30
动挠度fd/cm
7~9
偏频n/Hz
0.9~1.6
由上表选取帅客汽车满载时前后悬架的偏频分别为：
n1?1.2Hz， n2?1.3Hz 所以
nn1.2??0.92，满足要求。 n21.3满载时取汽车前后轴载荷分配为前轴45%后轴55%，汽车前、后桥上方车身部分的垂向振动频率n1、 n2与相应的悬架刚度Cs1 和Cs2以及悬挂质量ms1和ms2之间有如下关系：
1n1?2?n2?
Cs1?ms1Cs2ms212?gCs1??Gs1??gCs2??Gs2?? （式3.1）
式中 g ——重力加速度，g?9810mm/s2
Cs1 , Cs2 ——前、后悬架刚度， N/mm Gs1 , Gs2 ——前、后悬架簧载重力，N 。
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为了求出前后悬架的垂直刚度，必须先求出前后悬架的簧载质量ms1 和ms2。而ms1 和ms2 可以通过满载时前后轮的轴荷减去前后非簧载质量得到。即：
ms1?0.45?m前轮轴荷?m前轮非簧载质量
ms2?0.55?m后轮轴荷?m 后轮非簧载质量 （式3.2）
为了获得良好的平顺性和操纵性，非簧载质量应尽量小些。根据同类车型类比，取前悬架的非簧载质量为50kg，后悬架的非簧载质量为100kg。 所以：
ms1?0.45?2035?50?866kg ms2?0.55?2035?100?1019kg 由式3-1可以推出
Cs?(2?)2mn2 （式3.3）
将计算所得的ms1 和ms2 分别代入式3-3，得到：
前、后悬架的刚度分别为：Cs1?49N/mm； Cs2?68N/mm。 由于悬架的静挠度 fc?Fw/Cs，带入数据计算得：
fc1?Fw1/Cs1?866?9.81?49?173mm （式3.4） fc2?Fw2/Cs2?1019?9.81?68?147mm （式3.5）
因为fc2/fc1?147/173?0.85；符合fc1??0.7~0.9?fc2。
为了防止汽车行驶过程中频繁撞击限位块，应当有足够的动挠度，对于乘用车
fd/fc?0.5，大客车应不小于0.75，载货汽车1.0。所以选取乘用车前后悬架的动挠度等于静挠度的一半，
即fd1?0.5fc1?86.5mm fd2?0.5fc2?73.5mm （式3.6）
此时悬架总的工作行程即静挠度 fc 和动挠度fd之和等于：
式3.7） f1?259.5mm，f2?220.5mm （
为了得到良好的平顺性，因当采用较软的悬架以降低偏频，但软的悬架在一定载荷
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下其变形量也大，对于一般轿车而言，悬架总工作行程（静扰度与动扰度之和）应当不小于 160mm。
因此，f1?259.5mm，f2?220.5mm满足设计要求。
3.2.2平顺性参数的确定
(1)阻尼特性[7]
当悬架的刚度确定下来后，仍需要进行悬架阻尼力的选择，拥有适当的阻尼力时，才可以把悬架的减震缓冲能力释放出来，因为汽车悬架质量的振动时间与减震阻尼力有必要的联系，不能仅仅依靠悬架的弹性元件。
对于一个带有线性阻尼减振器的悬架系统或弹簧—质量—阻尼系统，一般我们评价悬架振动衰减的快慢程度采用相对阻尼比?来评价，表达式如下：
??式中 Cs——悬架的弹簧刚度； ms ——悬架质量。
k （式3.8）
2Csms上式表明，减振器的阻尼作用与悬架质量和悬架的刚度有关外，还和悬架的阻尼系数有关。悬架的总体阻尼效果和选用不同刚度和不同质量的悬架总成系统有关，部分典型的相对阻尼比如表3-3所示，参考表格的参数，可以使汽车达到平顺性的要求。
表3-3汽车悬架的偏频及相对阻尼比
乘用车 前悬架
1.2
后悬架
1.3 0.2
前悬架
1.3 0.4
后悬架
1.5 0.3
偏频n
相对阻尼比? 0.4
(2)悬架的非簧载质量
前悬架为麦弗逊独立悬架，其非簧载质量包括车轮和转向节的质量等；后悬架为纵置钢板弹簧非独立悬架，其非簧载质量包括车轮和转向节的质量以及连接左右车轮的从动桥的整个刚性梁，包括主减速器、差速器以及半轴的质量，还有传动轴的部分质量。
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由上述的分析中，参考同类型车辆参数，确定悬架的非簧载质量取为50kg，后悬架的非簧载质量为100kg。
3.2.3操纵稳定性参数的确定
(1)侧倾中心
取车身的质心高度为40%车身高度=73cm。
侧倾中心为通过左右车轮中心的垂直横断面上的一点，在该点向悬挂质量上施加一个横向作用力不会引起悬架的侧倾变形。
侧倾中心的高度对汽车的操控稳定性和轮胎的磨损有一定的影响，较高的侧倾中心，会导致汽车车身在过弯时侧倾轮距变化增大，加剧了轮胎的磨损。侧倾中心较高时，接近汽车的质心，可以减少转向侧倾力臂，从而使车身侧倾角减少，利于汽车的操控稳定性[3]。选取悬架的侧倾中心高度为73cm。
(2)侧倾角刚度
1)前悬架麦弗逊悬架的侧倾角刚度C?
悬架的侧倾角刚度是指簧上质量产生单位倾角时，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，侧倾角度不允许过大或者过小。乘员在乘坐侧倾角刚度太过于小的汽车时，会出现眩晕和反胃恶心的情况，缺乏舒适感。但是若乘坐侧倾角刚度太大的汽车时，就会缺乏了开车的方向感和手感，没有了一点点的侧翻感觉。根据总体设计要求在侧倾的惯性力等于0.4 倍车重时，货车车身侧倾角不超过60 -70。首先绘图画出前悬架侧倾时的侧倾中心，如图3-1：
图 3-1 麦弗逊式悬架侧倾 角刚度图
作过减振器的上支点做减振器中心线的垂线，延长转向节的下支点和下摆臂的端点的连线，从而使其与前一条线相交，交点为M，N，将M，N 点分别与两边轮胎的接地点
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连接，从而与汽车的侧倾中心线相交一点O，此O 点即为汽车的侧倾中心。而麦弗逊悬架的侧倾角刚度通过下式可求出：
?bd? C??2Cs??? （式3.9）
a??其中d可以通过几何关系求出:
?1??1?d??B1??7302???1470??7302?1035mm （式3.10）
?2??2?222
参考同类车型，可以知道b?715mm，a?1118mm。 将上述数据代入式3-9，得到麦弗逊悬架的侧倾角刚度为：
?bd??715?1035?6C??2Cs????2?49????7.9?10Nmm （式3.11）
?a??1118?
2)后悬架钢板弹簧的侧倾角刚度C?
22 C??2Csq2 （式3.12）
式中 M ——悬架抵抗侧倾的弹性恢复力矩，它与车身所受侧倾力矩等值异号；
Cs ——钢板弹簧垂直刚度； q——两侧钢板弹簧的中心距。
前面已经求出钢板弹簧的垂直刚度为Cs?68N/mm；；两侧钢板弹簧的中心距为：
11B2??1475?737.5mm （式3.13） 22代入上式求出钢板弹簧的侧倾角刚度为：
q?C??2Csq2?2?68?737.52?7.4?107Nmm （式3.14）
3)验证侧倾角刚度的可靠性
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