本科毕业论文---桑塔纳2000前后悬架进行结构设计.doc

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计摘 要悬架是现代汽车上的重要总成之一，它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，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，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。因此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性连接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。采用弹性连接后，汽车可以看作是由悬架质量(即簧载质量)、非悬架质量(即非簧载质量)和弹簧 (弹性元件)组成的振动系统，承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。此外，悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上提高了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。本文主要对桑塔纳2000前后悬架进行结构设计。关键词 麦弗逊独立悬架、单纵臂独立悬架、减振器、螺旋弹簧、横向稳定器 AbstractSuspension is the modern car on the important assembly, which has one of the main function is to transfer function in the wheels and frame (or body) all between the force and moment, and ease when rough road surface cars driving by the impact of attenuation arising from the vibration of the bearing system, to ensure the smooth running of the car. So must the wheel and frame or body to provide flexible connection between, rely on the elastic element to deliver the wheel or axle and frame or between vertical load of the body, and depend on the deformation to absorb energy, to achieve the purpose of the buffer After using elastic and connection, can be regarded as a car by suspension quality (i.e. spring load quality), the suspension quality (namely the spring load quality) and spring (elastic components) composition of the vibration system, and inherit from rough road surface, air power and transmission, engine incentive. In order to quickly attenuation unnecessary vibration, the suspension and it must also include damping components, namely the shock absorber. In addition, the suspension of the wheel and the frame or body to ensure the effective and reliable between torque transfer and decided to the wheels of the car body or relative to the frame of the displacement characteristics connected device collectively referred to as steering mechanism. Steering mechanism of the wheel to beat trajectory and wheel positioning parameters, and the change of the side before the car out of the longitudinal center and pour the position of the center, thus greatly improve the vehicle steering stability and resistance to the ability to pour. In short, the suspension design relationship to the cars steering stability, steering portability, driving comfort, tire life and the sports car decorate interference, and other aspects.Keyphrase Paper independent suspension, single ZongBei independent suspension, steering mechanism, shock absorber, spiral spring, horizontal WenDingQi目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第1章 绪论11.1课题目的与意义11.2悬架的发展方向11.3悬架的功用及组成11.3.1悬架的功用11.3.2悬架的组成21.4悬架的分类31.4.1独立悬架31.4.2非独立悬架87第2章 悬架结构方案选择1092.1 独立悬架与非独立悬架的选择1092.2 独立悬架具体结构形式的选择1092.3悬架组成元件的选择1092.3.1弹性元件1092.3.2减振元件1092.3.3传力构件及导向机构11102.3.4横向稳定器1210第3章 前后悬架主要参数的确定13123.1悬架的空间几何参数13123.2悬架的弹性特性和工作行程14133.2.1前后悬架偏频的选择14133.2.2前后悬架的静挠度、动挠度及工作行程的计算14133.3前后悬架刚度的计算1514第4章 前后悬架主要零件的设计 17164.1 前后螺旋弹簧的设计17164.1.1 前后弹簧刚度的设计17164.1.2 前后弹簧主要几何参数的确定17164.1.3 前后螺旋弹簧的校核19184.2 横向稳定器的设计23214.2.1 横向稳定器的作用23214.2.2 横向稳定器参数的选择24214.3 前后减振器的设计24224.3.1 减振器的工作原理24224.3.2 减振器的阻尼特性26234.3.3前后减振器参数的设计2825结 论3229致 谢3330参考文献3431 38第1章 绪论1.1 课题目的与意义轿车悬架是把路面作用于车轮上的各种力以及这些反力所造成的力矩传递到车身上，缓冲路面冲击，保证汽车的正常行驶以及乘坐人员的舒适性【1】。由于轿车对乘坐舒适性的要求较高，一般采用独立悬架，本设计以桑塔纳2000轿车为研究对象，桑塔纳2000的前悬架为麦弗逊式独立悬架，而麦弗逊式独立悬架是众多悬架中的一种，它以结构简单、成本低廉、舒适性较好的优点赢得了广泛的市场应用。后悬架为单纵臂式独立悬架，它的结构简单、成本低。主要对其前后悬架进行结构设计。1.2 悬架的发展方向汽车悬架的发展十分迅速，不断出现崭新的悬架装置。正常情况按控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架，20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用，并且目前还在进一步研究和开发中，主动悬架可以主动地控制垂直振动及其车身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。随着当前世界汽车工业朝着高速、高性能、舒适、安全可靠的方向发展，空气悬架弹簧是当今汽车发展的一大趋势，国内早在20世纪60年代就设计生产了空气弹簧悬架，但由于工业技术条件有限，当时生产的产品使用效果不甚理想，以后在很长一段时期，产品没有进一步发展，因此，国外生产空气悬架弹簧的厂家凭借着资金与技术优势进入国内市场，同时我国公路条件的改善为汽车悬架创造了基本的使用条件，并产生了很大的促进作用【4】。由于主动式空气悬架弹簧价格较贵，为降低成本，有的企业部分车型前桥使用钢板弹簧，后桥使用空气悬架弹簧。由此可知悬架正充分关注这方面的变化，提高综合开发能力，以适应市场的需求和变化，新型悬架的诞生迫在眉睫。1.3 悬架的功用及组成1.3.1 悬架的功用悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间弹性连接装置的总称。功用：(1)传递它们之间一切的力（反力）及其力矩（包括反力矩）。(2)缓和，抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，以保证汽车良好的平顺性，操纵稳定性。(3)迅速衰减车身和车桥的振动。悬架系统在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击，就应该降低悬架刚度。但这样，又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点，即保证操纵稳定性，又能具备较好的平顺性。悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。1.3.2 悬架的组成现代汽车，特别是乘用车的悬架，形式，种类，会因不同的公司和设计单位，而有不同形式。但是，悬架系统一般由弹性元件、减振器、缓冲块、横向稳定器等几部分组成【3】。它们分别起到缓冲、减振 、力的传递、限位和控制车辆侧倾角度的作用。悬架基本形式如图1-1所示图1-1悬架基本形式1-弹性元件；2-纵向推力杆；3-减振器；4-横向稳定器；5-横向推力杆； 弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，现代轿车悬架多采用螺旋弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。螺旋弹簧只承受垂直载荷，缓和抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。这里选用螺旋弹簧。减振器是为了加速衰减由于弹性系统引起的振动，减振器有筒式减振器，阻力可调式减振器，充气式减振器。它是悬架机构中最精密和最复杂的机械元件。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定的运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定器，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。1.4 悬架的分类悬架的分类：汽车的悬架从大的方面来看，可以分为两类：非独立悬架和独立悬架。1.4.1 独立悬架独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受到冲击时，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。如图1-2所示。图1-2 独立悬架独立悬架的类型及特点：独立悬架的车轴分成两段如图1-3所示，每只车轮用螺旋弹簧独立地，弹性地连接安装在车架(或车身)下面，当一侧车轮受到冲击时，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。图1-3 独立悬架车轴现在，前悬架基本上都采用独立悬架，最常见的有双横臂式和麦弗逊式（又滑柱连杆式）。（1）双横臂式独立悬架它由上短下长两根横臂连接车轮与车身，通过选择比例合适的长度，可使车轮和主销的角度及轮距变化不大。这种独立悬架被广泛应用在轿车前轮上。双横臂的臂有做成A字形或V字形，V字形臂的上下两个V形摆臂以一定的距离分别安装在车轮上，另一端安装在车架上。优点：结构比较复杂，但经久耐用，同时减振器的负荷小，寿命长。可以承载较大负荷，多用于轻型小型货车的前桥。缺点：因为有两个摆臂，所以占用的空间比较大。所以，乘用车的前悬架一般不用此种结构形式。如图1-4所示图1-4 双横臂式独立前悬架（2）麦弗逊式独立悬架（滑柱连杆式）如图1-5所示图1-5 麦弗逊式独立前悬架 这种悬架目前在轿车中采用很多。这种悬架将减振器作为引导车轮跳动的滑柱，螺旋弹簧与其装于一体。这种悬架将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承，允许滑柱上端作少许角位移。内侧空间大，有利于发动机布置，并降低汽车的重心。 车轮上下运动时，主销轴线的角度会有变化，这是因为减振器下端支点随横摆臂摆动。以上问题可通过调整杆系设计布置得到解决。 麦弗逊独立悬架的特点：优点：从上面的构造图可以看出，麦弗逊独立悬架的构造其实非常简单，而这种简单带来的最大好处就是其质量很轻，并且体积很小，对于很多前置前驱发动机的车辆来说，车头部分的大部分空间都要用来布置横置的发动机以及变速箱，留给悬架的空间并不大，因此麦弗逊悬架体积小质量轻的优势就会表现的非常明显。缺点：而结构简单也是麦弗逊悬架最大的软肋。与双横臂以及多连杆悬架相比，由于减振器和螺旋弹簧都是对车辆上下的晃动起到支撑和缓冲，因此对于侧向的力量没有提供足够的支撑力度。这样就使得车辆在转向的时候车身有比较明显的侧倾，并且在刹车的时候有比较明显的点头现象。很多采用麦弗逊悬架的小型车为了控制成本，也只能将这样的缺陷保留。虽然通过增加防倾杆能减小车辆侧倾，但是却不能根治这种情况。不过象宝马M3，保时捷911这样的高性能车型上，通过调整弹性元件以及增加拉杆等调校，麦弗逊悬架也一样可以变得非常强悍，但这也背离了麦弗逊悬架体积小，质量轻，成本低的特点。典型的结构如图1-6所示图1-6 麦弗逊悬架结构 1-减振器外筒;2-活塞杆;3-弹簧支座;4-横向稳定杆支架; 5-横向稳定杆拉杆；6-副车架;7-横向稳定杆;8-发动机支座; 9-弹簧上支座;10-隔离座;11-辅助弹簧;12-防尘罩;13-U形夹;14-轴承;15-定位螺栓现在，后悬架也基本上采用独立悬架，最常见的有多连杆式和纵臂式。（3）多连杆式独立悬架它不仅可以保证拥有一定的舒适性，而且由于连杆较多，可以使车轮和地面尽可能保持垂直，尽最大可能地减小车身倾斜，维持轮胎的贴地性。多连杆后悬架一般为4连杆或5连杆，多连杆式悬架能使车轮绕着与汽车纵轴线成一定角度的轴线摆动，是横臂式和纵摆臂式的折中方案，适当的选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角，可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬架的优点，能满足不同的使用性能要求【9】。优点：车轮跳动时轮距和前束的变化很小，不管汽车是在驱动、制动状态都可以按驾驶人的意图进行平稳的转向。缺点：汽车高速时有轴摆现象。多连杆式独立悬架如图1-7所示图1-7多连杆式独立悬架 （4）单纵臂式独立悬架 单纵臂式独立悬架系统是指汽车在纵向平面内摆动的悬架系统结构。如果转向轮采用单纵臂式独立悬架，车轮上下跳动将使主销后倾角产生很大变化。因此，单纵臂式独立悬架一般多用于不转向的后轮。桑塔纳和捷达轿车的后悬架结构相同，也属于单纵臂式独立悬架。它有一根整体的V形断面横梁，在其两端焊接着变截面的管状纵臂，从而形成了一个整体构架后轴体。纵臂前端通过橡胶金属支承与车身作铰链连接。纵臂后端与轮毂、减振器相连。汽车行驶时，车轮连同后轴体相对车身以橡胶金属支承为支点作上下摆动，相当于单纵臂式独立悬架。当两侧悬架变形不等时，后轴体的V形断面横梁发生扭转变形，由于该横梁有较大的弹性，可起横向稳定器的作用。它不像普通带有整体轴的非独立悬架那样，一侧车轮的跳动会直接影响到另一侧车轮【6】。单纵臂式独立悬架如图1-8所示 图1-8单纵臂式独立悬架1.4.2 非独立悬架其特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受到冲击力时会直接影响到另一侧车轮，当车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。非独立悬架如图1-9所示。图1-9非独立悬架第2章 悬架结构方案选择2.1 独立悬架与非独立悬架的选择为适应不同车型和不同类型车桥的需要，悬架有不同的结构型式，主要有独立悬架与非独立悬架。独立悬架与非独立悬架各自的特点在上一章中已经作了介绍，本章不再赘述，轿车对乘坐舒适性要求较高，故前后悬架均选择独立悬架。2.2 独立悬架具体结构形式的选择麦弗逊式独立悬架是独立悬架中的一种，是一种减振器作滑动支柱并与下控制臂铰接组成的一种悬架形式,与其它悬架系统相比,结构简单、性能好、布置紧凑,占用空间少。因此对布置空间要求高的前置前驱的轿车，前悬架几乎全部采用了麦弗逊式独立悬架。对于后悬架，单纵臂式独立悬架结构简单、成本低。此次设计的悬架为发动机前置前驱的桑塔纳2000车型，故前悬架选择麦弗逊式独立悬架，后悬架选择单纵臂式独立悬架。2.3 悬架组成元件的选择2.3.1 弹性元件弹性元件是悬架的最主要部件，因为悬架最根本的作用是减缓地面不平度对车身造成的冲击，即将短暂的大加速度冲击化解为相对缓慢的小加速度冲击。使人不会造成伤害及不舒服的感觉，对货物可减少其被破坏的可能性。弹性元件主要有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧等常用类型。除了钢板弹簧自身有减振作用外，配备其它种类弹性元件的悬架必须配备减振元件，使已经发生振动的汽车尽快静止。钢板弹簧是汽车最早使用的弹性元件，由于存在诸多设计不足之处，现逐步被其它弹性元件所取代，本文前后悬架均选择螺旋弹簧。2.3.2 减振元件减振元件主要起减振作用。为加速车架和车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性，在大多数汽车的悬架系统内都装有减振器。减振器和弹性元件是并联安装的，如图2-1所示。汽车悬架系统中广泛采用液力减振器。液力减振器的作用原理是当车架与车桥作往复相对运动时，而减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动，则减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，而被油液和减振器壳体所吸收，然后散到大气中。本文前后悬架均选择双作用筒式液力减振器。图2-1含减振器的悬架简图1.车身2.减振器3.弹性元件4.车桥2.3.3 传力构件及导向机构车轮相对于车架和车身跳动时，车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一定的要求，否则对汽车某些行驶性能（特别是操纵稳定性）有不利的影响。因此，悬架中某些传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，因而这些传力构件还起导向作用，故称导向机构。对前轮导向机构的要求（1）悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过4.0mm，轮距变化不会引起轮胎早期磨损。（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）汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角要小于7度。并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。（4）制动时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后仰作用。（5）具有足够的疲劳强度和寿命，可靠地传递除垂直力以外的各种力和力矩。对后轮导向机构的要求（1）车轮跳动时，轮距无显著变化。（2）转弯时，车身侧倾角尽可能小，并使车轮和车身倾斜同向，增强不足转向效应。2.3.4 横向稳定器在多数的轿车和客车上，为防止车身在转向行驶等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架中还设有辅助弹性元件横向稳定器。横向稳定器实际是一根近似U型的杆件，两个端头与车轮刚性连接，用来防止车身产生过大侧倾。其原理是当一侧车轮相对车身位移比另外一侧位移大时，稳定杆承受扭矩，由其自身刚性限制这种倾斜，特别是前轮，可有效防止因一侧车轮遇障碍物时，限制该侧车轮跳动幅度。本文前悬架安装横向稳定器，后悬架不安装。第3章 前后悬架主要参数的确定 悬架设计可以大致分为结构型式及主要参数选择和详细设计两个阶段，有时还要反复交叉进行。由于悬架的参数影响到许多整车特性，并且涉及其他总成的布置，因而一般要与总布置共同配合确定。桑塔纳2000基本参数如下：长/宽/高(mm) 4680/1700/1423 发动机型式 74(kw)4缸2气门电子控制多点喷射汽油机(AYJ) 变速器型式 自动变速箱/手动变速箱 排量(ml) 1781 最大功率(kw)(r/min) 74/5200 最大扭矩(N.m)(r/min) 155/3800 油耗(L/100km) 6.8 轴距(mm) 2656 前轮距（mm）1414 后轮距（mm）1422 满载质量（kg）1540 空车质量（kg）1120 满载前轴允许负荷810kg 满载后轴允许负荷810kg 3.1 悬架的空间几何参数在确定零件尺寸之前，需要先确定悬架的空间几何参数。麦弗逊式悬架的受力图如图3-1所示图3-1悬架的受力图图3-1悬架的受力图根据车轮尺寸，确定G点离地高度为158.3mm，根据车身高度确定C大致高度为700mm，O点距车轮中心平面110mm，减振器安装角度14。3.2 悬架的弹性特性和工作行程3.2.1 前后悬架偏频的选择汽车前后悬架与其簧载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之一。悬架偏频选取的主要依据是“ISO2631”【1】，偏频的取值与人步行时的身体上下运动的频率相近。理论证明，若汽车以较高速度行驶过单个路障时，前后悬架的偏频之比/1时的车身纵向角振动要小。因此，不同用途的车辆对前后悬架的偏频有不同的要求。对于轿车，当发动机排量小于1.8L时，前悬架的满载偏频要求是1.001.45，取=1.2，后悬架的满载偏频要求是1.171.58；取=1.3；当发动机排量大于1.8L时，前悬架的满载偏频要求是0.801.15，后悬架的满载偏频要求是0.981.3，随着发动机排量的增大，悬架的偏频应越小【10】。3.2.2 前后悬架的静挠度、动挠度及工作行程的计算（1）前后悬架静挠度的确定= （3-1） 则：前悬架的静挠度= 解得：=176.1mm后悬架的静挠度= 解得：=150.0mm对于轿车，后悬架的静挠度是前悬架的0.80.9倍，/=0.85符合要求。（2）前后悬架动挠度的确定=（0.50.7） （3-2）则：前悬架的动挠度=0.5=88.05mm后悬架的动挠度=0.5=75mm（3）前后悬架工作行程的确定悬架的工作行程由静挠度与动挠度之和组成。为了得到良好的平顺性，因此当采用较软的悬架以降低偏频，但软的悬架在一定载荷下其变形量也大，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。前悬架的工作行程:=+=176.1+88.05=264.15mm160mm符合要求。后悬架的工作行程:=+=150+75=225mm160mm符合要求。3.3 前后悬架刚度的计算根据桑塔纳2000轿车类型的参数以及对前后悬架的偏频、静挠度和动挠度的要求，对悬架刚度进行设计。已知：整车整备质量m=1120kg，取簧上质量为1055kg；取簧下质量为65kg，则由轴荷分配表3-1知：表3-1轴荷分配表 空载前轴单轮轴荷取60%： =满载前轴单轮轴荷取50%： （满载时车上按5名成员计算，65kg/名）。由公式：悬架刚度 （3-3）则：前悬架刚度=19.59空载后轴单轮轴荷取40%： =211满载后轴单轮轴荷取50%： 则：后悬架刚度=23.0第4章 前后悬架主要零件的设计4.1 前后螺旋弹簧的设计4.1.1 前后弹簧刚度的设计螺旋弹簧作为弹性元件的一种，具有结构紧凑、制造方便及高的比能容量等特点，在轻型以下的汽车悬架中广泛应用。根据桑塔纳2000工作时螺旋弹簧的受力特点和寿命要求，选择60Si2MnA为簧丝的材料，以提高弹簧在交变载荷下的疲劳寿命。由于悬架弹簧一般不安装在轮轴上方，并且有时悬架弹簧的纵轴线又与轮轴垂线成某种角度，因此，在考虑悬架弹簧安装位置或角度的情况下，悬架弹簧刚度可根据不同情况进行计算。本文设计考虑悬架杠杆比，如果悬架杠杆比为，则根据前后悬架刚度可分别求得前后悬架弹簧刚度。 （4-1）则：前悬架的弹簧刚度 =30.6N后悬架的弹簧刚度 =35.9式中：杠杆比，、=0.8 悬架刚度4.1.2 前后弹簧主要几何参数的确定(1)选择弹簧旋绕比 旋绕比（弹簧指数）影响着弹簧的加工工艺，当旋绕比过小时将给弹簧的制造带来困难。一般的选择范围是=48,这里选择=8，=7。(2)钢丝直径d的计算曲率系数= （4-2）代入数据解得：=1.10， =1.12由公式：=1.6 （4-3）则：前弹簧丝直径=1.6 代入数据解得：=12.5mm后弹簧丝直径d=1.6 代入数据解得：d=12.7mm所以前后弹簧钢丝直径都取13mm。式中 弹簧材料的剪切弹性模量，取Mpa 、为最大工作载荷，=3140N弹簧中径：D=Cd=8mm 选D=100mm D=Cd=7mm 选D=90mm（3）弹簧圈数的选择由公式：= （4-4）则：= 代入数据解得：=7.6，取8圈。= 代入数据解得：=9.7，取10圈。（4）弹簧的几何尺寸弹簧外径：D=D+d=100+13=113mm D=D+d=90+13=103mm弹簧内径: D=D-d=100-13=87mm D=D-d=90-13=77mm弹簧节距：=(0.280.25)D=0.25=26mm =(0.280.25)D=0.25=22.75mm弹簧自由高度:H=+1.5d=8219.5mm H=+1.5d=10=244.5mm螺旋角：= arctg解得：=5.1=arctg解得：=5.4由于在59之间，所以符合要求。支撑圈数：N=N=2，总圈数：N=8+2=10 N=10+2=12并紧高度：H=（N-0.5）d=123.5mm H=( N-0.5) d=149.5mm总变形量:= H- H=219.5-123.5=96mm = H- H=244.5-149.5=95mm弹簧钢丝展开长度：L=DN=3.14=3140mm L=DN=3.143391.2mm4.1.3 前后螺旋弹簧的校核（1）弹簧刚度的校核弹簧刚度也就是弹簧特性线上某点的斜率，它越大，弹簧越硬，弹簧刚度为常数的弹簧称为定刚度弹簧，其特性线为一直线，等节距圆柱形螺旋弹簧就是定刚度弹簧。定刚度压缩弹簧的刚度为： （4-5）则： 代入数据解得：=28.56N/mm=30.6N/mm 代入数据解得：=32.6N/mm=35.9N/mm所以，前后螺旋弹簧的刚度均满足刚度要求。（2）弹簧表面剪切应力的校核弹簧在压缩时其工作方式与扭杆类似，都是靠材料的剪切变形吸收能量，弹簧钢丝表面的剪应力为： （4-6）则： 代入数据解得： 代入数据解得：其中：对于类弹簧=640Mpa，,所以，满足要求。式中 C弹簧指数（旋绕比） 曲度系数，为考虑簧丝曲率对强度影响的系数， 弹簧轴向载荷弹簧材料的许用切应力，Mpa取640Mpa减振器安装角度（3）验算稳定性压缩弹簧的自由高度H与中径D之比称为高径比，即：b,高径比b的值较大，当轴向载荷F达到一定值后，弹簧就会发生较大的侧向弯曲而丧失稳定，这是不允许的。压缩弹簧自由高度越大，越容易失稳。弹簧的稳定性还与弹簧两端的支撑形式有关。为保证压缩弹簧的稳定性，其高径比b的值应满足下列要求：两端固定时 b5.3一端固定另一端自由转动时 b3.7两端均自由转动时 b2.6本文设计的螺旋弹簧属于两端固定型则：bb,所以，前后螺旋弹簧均符合要求。（4）前后弹簧的疲劳强度验算对于受变载荷作用的弹簧，当载荷的作用次数N时，应进行疲劳强度验算；当N10或载荷变化幅度不大时，通常只进行静强度验算；本文设计同时进行两种强度验算。弹簧丝内部的最大和最小切应力分别为： （4-7） （4-8）对于前螺旋弹簧： 代入数据解得： 代入数据解得：437.2其中：F、F分别为弹簧的最小工作载荷和最大工作载荷。疲劳强度安全系数为： （4-9）则： 解得：1.7符合要求。对于后螺旋弹簧： 代入数据解得： 代入数据解得：263.4其中:、分别为弹簧的最小工作载荷和最大工作载荷。疲劳强度安全系数为： 解得：1.7符合要求。式中：脉动循环条件下弹簧材料的扭剪疲劳极限，根据变载荷作用次数由表4-1查取：本文设计取。 许用安全系数，当设计计算及材料性能数据精度高时，1.7；当精度低时，2.2。表4-1弹簧材料的脉动循环扭切疲劳极限载荷作用次数注：此表适用于优质钢丝、铍青铜和硅青铜，但对于硅青铜、不锈钢丝，当时，。对喷丸处理的弹簧，表中数值可提高20%。为弹簧材料的抗拉强度极限。（5）前后弹簧的静强度验算静强度安全系数为: （4-10）对于前螺旋弹簧： 代入数据解得：1.7符合要求。对于后螺旋弹簧： 代入数据解得：1.7符合要求。式中：弹簧材料的扭切屈服极限，其值可查有关资料，亦可按下列关系选取；碳素弹簧钢；铬锰弹簧钢；硅锰弹簧钢； 静强度疲劳强度许用安全系数，其值与相同。4.2 横向稳定器的设计4.2.1 横向稳定器的作用 横向稳定器是一根拥有一定刚度的扭杆弹簧，它和左右悬架的下托臂或减振器滑柱相连。当左右悬架都处于颠簸路面时，两边的悬架同时上下运动，稳定器不发生扭转，当车辆在转弯时，由于外侧悬架承受的力量较大，车身发生一定的侧倾。此时外侧悬架收缩，内测悬架舒张，那么横向稳定器就会发生扭转，产生一定的弹力，阻止车辆侧倾。从而提高车辆行驶稳定性。4.2.2 横向稳定器参数的选择 具体尺寸选择如下：杆长L=1000mm，c=363mm，a=68mm，b=69mm，=156mm，圆角半径R=23mm。计算简图如图4-1所示。横向稳定器直径可按如下公式计算： （4-11）代入数据解得：，取式中：材料的弹性模量， 稳定杆的截面惯性矩， 前悬架侧倾角刚度 图4-1横向稳定器计算简图4.3 前后减振器的设计 4.3.1 减振器的工作原理 汽车减振器是悬架中重要部件之一，在车辆行驶过程中起着重要作用，其中，应用最广泛的是筒式减振器。减振器的阻尼力主要是由油液流经小孔、缝隙的节流压力差产生的，它能有效地衰减簧上、簧下质量的相对运动，提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。