猎豹CJY6470E越野车前后悬架设计分析.doc

本科生毕业设计

摘 要

本设计主要研究猎豹CJY6470E越野车前后悬架的设计分析及方法，同时兼顾舒适性和运货能力。
汽车悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。汽车悬架性能是影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。
本设计前悬架采用麦弗逊独立悬架，后悬架采用纵置钢板弹簧。经过查阅大量的资料，以及结合所学知识，对前、后悬架进行方案论证、结构方案分析以及设计计算。包括对减振器、螺旋弹簧、钢板弹簧、导向机构及横向稳定杆的设计计算。

关键词：悬架；麦弗逊；减震器；钢板弹簧；螺旋弹簧

I

Abstract

This design mainly research the cheetah CJY6470E suvs for design and analysis of both the front and rear suspension method, Both comfort and delivery capacity.
Automotive suspension is the frame and wheel axle or between all the force of the floor -board of the connected device, the effect is the transfer function between the wheels and the frame of the torsion force and the force, and the buffer by the uneven road surface to the fra -me or the impact of the body, and the attenuation caused by vibration, to ensure that the car ca -n run smoothly. Automobile suspension performance is the car ride comfort, handling sta -bility and speed of important factor.
This design USES the macpherson independent suspension, front suspension after leaf spring suspension using longitudinal. Through access to a huge mass of data, and combining with the knowledge, to scheme comparison before and after the suspension, structure schem -e analysis and design calculation. Including for shock absorber and coil spring, leaf spring, the calculation in the design of steering mechanism and the lateral stabilizer bar.

Key words: suspension; The paper; Shock absorber; Leaf spring; Helical spring

II

目 录

摘要 I
Abstact II
第1章 绪论 1
1.1课题研究目的和意义 1
1.2课题研究现状 1
1.3研究方法 4
1.4设计的拟解决的主要问题 4
1.5预期结果 4
第2章 悬架结构分析及选择 5
2.1悬架的作用 5
2.2悬架的组成 5
2.3悬架设计要求 8
2.4悬架的分类及特点 8
2.4.1非独立悬挂系统 9
2.4.2独立悬挂系统 9
2.4.3比较选型 12
2.5本章小结 12
第3章 悬架主要参数的布置 13
3.1悬架偏频的选择 14
3.2悬架的静挠度 14
3.3悬架动挠度 15
3.4悬架弹性特性 15
3.5本章小结 16
第4章 前麦弗逊独立悬架的设计 17
4.1弹性元件的设计与校核 17
4.1.1弹簧形式、材料的选择 17
4.1.2螺旋弹簧的直径 17
4.1.3其他参数的计算 17
4.1.4弹簧的校验 18
4.2减振器的设计与校核 19
4.2.1相对阻尼系数Ψ的确定 20
4.2.2阻尼系数δ的确定 20
4.2.3最大卸荷力的确定 21
4.2.4筒式减振器工作缸直径D的确定 21
4.2.5筒式减振器活塞行程的确定 21
4.2.6液压缸壁厚、缸盖、活塞杆长度的计算及校核 21
4.2.7其他元件的选择 29
4.2.8液压缸主要零件的材料和技术要求 30
4.3导向机构的布置参数 30
4.3.1麦弗逊式独立悬架的侧倾中心 31
4.3.2侧倾轴线 32
4.3.3纵倾中心 32
4.3.4麦弗逊独立悬架导向机构的分析 32
4.4横向稳定杆的设计计算 34
4.5本章小结 37
第5章 后钢板弹簧悬架的设计 38
5.1钢板弹簧的布置方案 38
5.2钢板弹簧主要参数的确定 38
5.2.1满载弧高 38
5.2.2钢板弹簧长度L的确定 39
5.2.3钢板断面尺寸及片数的确定 39
5.2.4钢板弹簧各片长度的确定 41
5.2.6钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 45
5.2.7钢板弹簧总成弧高的核算 47
5.2.8钢板弹簧强度验算 48
5.2.8其他元件的选择 50
5.3本章小结 51
结论 52
参考文献 53
致谢 54

第1章 绪 论

1.1课题研究目的和意义
猎豹CJY6470E越野车在我国应用较广，其中悬架是猎豹CJY6470E越野车的主要部件，悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。汽车悬架设计涉及的机械零部件及组件的品种极为广泛，对这些零部件、组件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的悬架，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能，所以本题设计一款结构优良的猎豹CJY6470E越野车悬架系统的设具有一定的实际意义。
1.2课题研究现状
1、国内研究现状
越野车是一种为越野而特别设计的汽车。主要特点是四轮驱动，较高的底盘、较好抓地性的轮胎、较高的排气管、较大的马力和粗大结实的保险杠。越野车不但可以在野外适应各种路面状况，而且给人一种粗狂豪迈的感觉，在城市里，也有很多人喜欢开越野车。
越野车是军用汽车大家族中的成员，大都具有一定的越野行驶能力。也就是说，这些汽车能在质量很差的路面或者根本没有路的地区和战场上行驶，因而有着能“吃苦耐劳”的本领。后来，为了满足作战的需要，又出现了一种越野能力更强的军用汽车，它就是通常所说的军用越野汽车。
越野汽车一般都是全轮驱动的，除了4轮和8轮全驱动的车以外，还有6轮驱动的越野汽车。它们突出的优点是，载重量大，越野本领强。以6轮全驱动的中型越野汽车来说，它可以载重7吨，最高车速为每小时90公里，能爬60%的坡。
越野车分类：
轻型越野车：丰田BJ2，北京212。
微型越野车：铃木Jimny、三菱帕杰罗Mini、大发特锐。
小型城市SUV：帕杰罗Io、铃木威特拉、现代途胜、本田CRV、路虎神行者。
中型越野车：三菱帕杰罗、丰田普拉多、现代特拉卡、长城哈弗、帕拉丁。
大型越野车：丰田陆地巡洋舰、悍马、吉普大切、 奔驰g、fj酷路泽、红杉。
大型豪华SUV：大众途锐、保时捷卡宴、路虎揽胜、宝马X5
全尺寸SUV：凯迪拉克凯雷德、林肯领航员、雪佛兰巨无霸、无限QX56。
专业越野车：奔驰G、路虎卫士、吉普牧马人、悍马H1、奔驰乌尼莫克。
SUV为Sport Utility Vehicle，运动型多用途汽车
环保型CJY6470E电喷车是猎豹车族中十分重要的车型。因为自环保系列推出后，猎豹汽车的销量不断飙升，夺取了2000年越野车销量冠军，成为极受顾客欢迎的车型。更重要的是CJY6470E标志着长丰车厂迈向产品多无化和超高质量化的道路。
环保车刚推出的时候，业界十分震惊。采用三菱的4G64 S4 MPI发动机不但动力强劲，更改写国内轻型越野车现有的技术状况，率先达成欧洲II号排放标准，加上先进和计算机控制技术，使燃烧更充分，省油高效，减少了一般越野车耗油量过大的问题。虽是2.35升的发动机排量，
CJY6470E强劲的爆发力却令人难以置信，每分钟5500转输出率高达92千瓦，最大爬坡能力为70%，如此出类拔萃的表现，加上进一步降低的油耗，污染更小，强劲动力之上愈显经济优势。凭借三菱PAJERO多年精研的越野车工艺，猎豹汽车专为国内用户的需求做出特别改进，完全符合中国路况与安全需求。相比经济车型，CJY6470E加装更多装配，使操作更加简易，车内更加舒适，让您体会真正四驱真谛。
随着交通条件的改善，路越修越好，越野车越来越承担着一种文化符号的作用。用它来表现个性，用它来休闲，来享受。90年代衍生出了SUV车型，它部分满足了越野车爱好者的越野情结。随着人们收入的提高，越野车及SUV（多功能运动车）将越来越受青睐。一家调查公司所做的市场调查显示，2003年，中国中高档越野车和SUV市场需求有12万辆，2009年会达到20万辆。2002年国产越野车及SUV的总销量是9.86万辆，其中进口3.22万辆，进口量占汽车进口总量的25.25%，但却比2001年增长了211.33%，远远高于同期进口轿车50.82%的增长率。今年一季度，国产越野车及SUV的销量同比增幅是168.1%。在“家轿市场井喷”之后，有人预测下一个出现井喷的可能是越野车及SUV市场。中国的越野车市场就处于这样一个阶段。大大小小二三十家越野车生产厂家，来启动和分割越野车市场这块大蛋糕。其中长丰猎豹、北京吉普、金杯通用等几家企业如三国演义，各踞一方，但长丰猎豹如同魏国，在竞争中占据了领先地位，其市场份额自1999年开始就龚断了40%以上，在业内居于遥遥领先。越野车快速发展的时代即将来临。
几年前，当人们为北京吉普的滑坡而惋惜时，猎豹汽车已悄悄地坐上了中国越野之王的宝座。 猎豹汽车的异军突起是与其产品的选择分不开的。自从1995年越野车技术生产“猎豹”越野车以来，长丰的重点就是技术改造，使其更加适合中国消费者的爱好。另外由于长丰一直聘用日本专家担任质量管理部的部长，同时不断加强质检的验收标准，在国产化率提高的同时猎豹越野车的质量反而得以稳定、巩固和改善。
性能对越野车而言，动力当然是性能中极为重要的一点，再加上爬坡能力、底盘的通过性、涉水深度、越障碍的能力等等一系列的参考因素，决定了越野车性能的卓著非凡。
国内专业做越野车的有三家：
长城，陆风，长丰三家，都是硬派越野车的厂家，做的时间也比较长。
长城越野车做的最好，H3，H5销量不错。其次是陆风的X8。
陆风也开始做城市SUV，比亚迪S6，吉利GX7，海马7骑士，传祺SUV等都是开始尝试做SUV，均推出了他们的第一款城市SUV。要是说纯越野车一般都是用非承载式车身的，这样的话车身刚性比较好，抗扭转性强。像长城哈佛H3这样的用非承载式车身的后悬是四连杆螺旋弹簧非独立悬架，悬架是双横臂独立悬架，样的设计要比普通的前麦弗逊后双叉臂的更结实。像汉兰达之类的长得像越野车的车和其他一些SUV一般都是前麦弗逊后双叉臂的底盘悬架，而双叉臂这种悬架对横向的控制稍好，是质量一般的双叉臂独立后悬架还不如一些调教的好的扭力梁式半独立后悬。
2、 国外研究现状
越野车发展到今天，各大汽车公司纷纷推出自己的越野车，品牌已不下几十种,但是在这些越野车中,若论走烂路，走险路，或本没有路去创造路的能力而言,我们认为应该推举以下几种品牌：一是英国罗孚汽车公司生产的“陆虎”越野车,而二是美国“捍马”牌越野车,三是美国克莱斯勒公司生产的“大切诺基”,四是日本丰田公司生产的“陆地巡洋舰”。还有由现代 Hyundai生产的现代 santa Fe 2.7L 标准型越野车；沃尔沃 Volvo 生产的沃尔沃xc90越野车；德国大宗汽车公司生产的大众途锐越野车；保时捷 Porsche生产的保时捷卡宴Cayenne S 豪华型越野车；日本丰田 Toyota生产的日本丰田霸道2700自动挡 越野车；德国宝马BMW生产的德国宝马X5 4.4 越野车等等。
而越野车悬架同其他汽车悬架一样其主要包括弹性元件与阻尼元件，弹性元件能够缓和车身 所受冲击，阻尼元件可以消除车身的振动。悬架的形式主要分为两大类——独立悬架 和非独立悬架。越野车应用的悬架主要分为以下几种形式：
麦弗逊独立悬架结构；双叉臂式独立悬架结构；多连杆式独立悬架结构；空气弹簧悬架。

1.3研究方法
在设计师首先考虑车型的总体方案要求，根据汽车的总体空间结构对悬架结构布局进行设计。接着，根据悬架总体方案，进行悬架系统各零部件的设计计算，在计算式应重点计算对悬架整体性能影响较大的零部件如：螺旋弹簧、减振器。最后，对关键零件进行强度校核。
1.4设计的拟解决的主要问题
1、基本内容
研究前后悬架组成、结构、原理；弹性元件的结构设计,基本参数选择及设计计算；减振器的基本参数的选择、尺寸及强度计算；导向机构的结构设计及强度计算；使各组成部分的设计相协调以及使局部的设计和整体性能相符合的要求。
2、拟解决的主要问题
悬架类型的选择；使各组成部分的设计相协调以及使局部的设计费和整体性能的要求；完成装配图和主要部分零件图。
1.5预期结果
完成猎豹CJY6470E越野车前后悬架设计的说明书、前悬架装配图及零件图、后悬架装配图。

第2章 悬架结构分析及选择

2.1悬架的作用
悬架系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。悬架系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬架设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬架系统综合多种作用力，决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性，是现代汽车十分关键的部件之一。

图2.1 悬架图
　　悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。其主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。 汽车在不平路面上行驶时，由于悬架的弹性作用，使汽车产生垂直振动。为了迅速衰减这种振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应装有减振器，并使之具有合理的阻尼。利用减振器的阻尼作用，使汽车振动的振幅连续减小，直至振动停止。
2.2悬架的组成　　
典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。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，而现代汽车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。

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
图2.2 汽车悬架组成示意图
1、悬架的导向机构
导向机构是在不减少汽车上原有横向稳定杆和导向臂的功能的前提下，整合横向稳定杆和导向臂结构，以达到节省布置空间的同时减少悬架零件数量、有效降低整车重量和成本的目的。为此提出一种具有横向稳定作用的汽车导向机构，其特征在于：所述横向稳定导向机构由两根导向臂和一根横向稳定杆构成，其中所述横向稳定杆的两端各固定一根导向臂，形成融为一体的“Ｕ”形结构；所述导向臂的远离横向稳定杆一端上设有弹性球铰。
2、悬架的减振器
（1）充气式减震器：是60年代以来发展起来的一种新型减震器。其结构特点是在缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的一个密闭气室种充有高压氮气。在浮动活塞上装有大断面的O型密封圈，它把油和气完全分开。工作活塞上装有随其运动速度大小而改变通道截面积的压缩阀和伸张阀。
　　当车轮上下跳动时，减震器的工作活塞在油液种做往复运动，使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀和伸张阀而来回流动。由于阀对压力油产生较大的阻尼力，使振动衰减。
（2）阻力可调式减震器：装有阻力可调式减震器的汽车的悬架一般用刚度可变的空气弹簧作为弹性元件。其原理是，空气弹簧若气压升高，则减震器气室内的压力也升高，由于压力的改变而使油液的节流孔径发生改变，从而达到改变阻尼刚度的目。
（3）液压减震器：汽车悬架系统中广泛采用液力减震器。其原理是，当车架与车桥做往复相对运动儿活塞在减震器的缸筒内往复移动时，减震器壳体内的油液便反复地从内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时，液体与内壁的摩擦及液体分子的内摩擦便形成对振动的阻尼力。
减振器是汽车使用过程中的易损配件，减振器工作好坏，将直接影响汽车行驶的平稳性和其它机件的寿命。
3、悬架的弹性元件
（1）钢板弹簧：钢板弹簧是汽车悬架系统里应用比较广泛的弹性元件。它是由诺干块等宽不等长，有厚也有薄的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，其构造如图，钢板弹簧第一片也是最长的一片叫做主片，其两端弯曲成卷耳，内装有由青铜（或塑料，橡胶，粉末冶金）制成的忖套，以便用弹簧销与固定在车架上的支架或者吊耳作铰链链接，钢板弹簧中部采先介绍钢板弹簧。钢板弹簧是汽车悬架系统里应用比较广泛的弹性元件。它是由诺干块等宽不等长，有厚也有薄的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，其构造如图，钢板弹簧第一片也是最长的一片叫做主片，其两端弯曲成卷耳，内装有由青铜（或塑料，橡胶，粉末冶金）制成的忖套，以便用弹簧销与固定在车架上的支架或者吊耳作铰链链接，钢板弹簧中部采用U型螺栓固定车桥上。
（2）螺旋弹簧：螺旋弹簧广泛用于独立悬架，特别是前轮独立悬架，有的后轮非独立悬架中，其弹性元件也用螺旋弹簧。 螺旋弹簧和钢板弹簧相比有以下优势：无需润滑，不忌污泥，占空间小，弹簧质量小。 螺旋弹簧本身没有减震功能，因此需要在螺旋弹簧悬架中加装减震器。而且螺旋弹簧只能承受垂直载荷，所以还必须加装导向机构来传递垂直力以外的力和力矩。
（3）扭杆弹簧：扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的扭杆。一端固定在车架上，一端固定在悬架的摆臂上，摆臂和车轮相连。当车轮发生跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线而摆动，使扭杆产生弹性变形，借以保证车轮和车架之间的弹性连接。扭杆弹簧由铬钒合金弹簧钢制成，其表面经过加工后很光滑，会在表明涂一层环氧树脂，再包一层玻璃纤维布，再涂一层环氧树脂，最后涂上沥青和油漆。扭杆弹簧本身的扭转刚度虽然是常数，但是由于有导向机构的缘故，可以实现刚度可变。 扭杆弹簧单位质量的蓄能量是钢板弹簧的3倍，比螺旋弹簧也更高。使用扭杆弹簧的悬架质量更轻，结构较简单，高度也好调节，布置方便。
（4）气体弹簧：气体弹簧是在一个密封的容器中冲入压缩气体（0.5~1MPa），利用气体的可压缩性来实现其弹簧作用。这种弹簧的刚度是可以改变的，因为作用在弹簧上的载荷增加时，容器内的气体受压缩，气压升高，则弹簧的刚度增大，反之刚
度减小，故它有比较理想的变刚性特性。 气体弹簧有空气弹簧和油气弹簧。空气弹簧又有囊式和膜式之分。
（5）囊式气体弹簧：囊式气体弹簧由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在内的压缩气体组成。气囊内层由气密性性的橡胶制成，外层用耐油橡胶制成。气囊一般做成如图的两节，也有单节和多节的。节数越多，弹性越好。节与节之间有钢制的腰环围住，使中间部分不致有径向扩张，防止两节直接摩擦。
2.3悬架设计要求
为了满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量与弹性元件组成的建东系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。前、后悬架固有频率的匹配应合理，还要尽量避免悬架撞击车架（或车身）。在簧上质量变化的情况下，车身高度变化要小，因此应采用非线性弹性特性悬架。
要正确地选择悬架方案和参数，在车轮上、下跳动时，使主销定位角变化不大，车轮运动与导向机构运动要协调，避免前轮摆振；汽车转向时，应使之稍有不足转向特性。悬架与其车的多种使用性能有关，为了满足这些性能，对悬架提出的设计要求有：
（1） 保证汽车有良好的形式平顺性。
（2） 具有合适的衰减震动的能力。
（3） 保证汽车具有良好的操纵稳定性。
（4） 汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适。
（5） 有良好的隔声能力。
（6） 结构紧凑、占用空间尺寸要小。
（7） 可靠的传递舍身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要求的同时，还要保证有足够的强度和寿命。
2.4悬架的分类及特点　　
汽车的悬挂系统分为非独立悬挂和独立悬挂两种，非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端，当一边车轮跳动时，另一侧车轮也相应跳动，使整个车身振动或倾斜；独立悬挂的车轴分成两段，每只车轮由螺旋弹簧独立安装在车架下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受影响，两边的车轮可以独立运动，提高了汽车的平稳性和舒适性。
由于现代人对车子乘坐舒适性及操纵安定性的要求愈来愈高，所以非独立悬架系统已渐渐被淘汰。而独立悬架系统因其车轮触地性良好、乘坐舒适性及操纵安定性大幅提升、左右两轮可自由运动，轮胎与地面的自由度大，车辆操控性较好等优点目前被汽车厂家普遍采用。常见的独立悬挂系统有多连杆式悬挂系统、麦佛逊式悬挂系统、拖曳臂式悬挂系统等等。
2.4.1非独立悬挂系统
　　非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身的下面。非独立悬挂系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点，但由于其舒适性及操纵稳定性都较差，在现代轿车中基本上已不再使用，多用在货车和大客车上。

图2.3 非独立悬架
2.4.2独立悬挂系统
独立悬挂系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身下面的。其优点是：质量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力；可用刚度小的较软弹簧，改善汽车的舒适性；可以使发动机位置降低，汽车重心也得到降低，从而提高汽车的行驶稳定性；左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动。不过，独立悬挂系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬挂系统，按其结构形式的不同，独立悬挂系统又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬挂系统等。

图2.4 独立悬架
1、横臂式悬挂系统
　 横臂式悬挂系统是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬挂系统，按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横臂式悬挂系统
　 单横臂式具有结构简单，侧倾中心高，有较强的抗侧倾能力的优点。但随着现代汽车速度的提高，侧倾中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大，轮胎磨损加剧，而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大，导致后轮外倾增大，减少了后轮侧偏刚度，从而产生高速甩尾的严重工况。单横臂式独立悬挂系统多应用在后悬挂系统上，但由于不能适应高速行驶的要求，目前应用不多。
　 双横臂式独立悬挂系统按上下横臂是否等长，又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬挂系统。等长双横臂式悬挂系统在车轮上下跳动时，能保持主销倾角不变，但轮距变化大(与单横臂式相类似)，造成轮胎磨损严重，现已很少用。对于不等长双横臂式悬挂系统，只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置、就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内，保证汽车具有良好的行驶稳定性。目前不等长双横臂式悬挂系统已广泛应用在轿车的前后悬挂系统上，部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这一悬挂系统结构。

图2.5 双横臂独立悬架
2、多连杆式悬挂系统
　　多连杆式悬挂系统是由(3—5)根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬挂系统。多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成二定角度的轴线内摆动，是横臂式和纵臂式的折衷方案，适当地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挂系统的优点，能满足不同的使用性能要求。多连杆式悬挂系统的主要优点是：车轮跳动时轮距和前束的变化很小，不管汽车是在驱动、制动状态都可以按司机的意图进行平稳地转向，其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。

图2.6 多连杆独立悬架
3、纵臂式悬挂系统
　 纵臂式独立悬挂系统是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬挂系统结构，又分为单纵臂式和双纵臂式两种形式。单纵臂式悬挂系统当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化，因此单纵臂式悬挂系统不用在转向轮上。双纵臂式悬挂系统的两个摆臂一般做成等长的，形成一个平行四杆结构，这样，当车轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。双纵臂式悬挂系统多应用在转向轮上。
4、烛式悬挂系统
烛式悬挂系统的结构特点是车轮沿着刚性地固定在车架上的主销轴线上下移动。
烛式悬挂系统的优点是：当悬挂系统变形时，主销的定位角不会发生变化，仅是轮距、轴距稍有变化，因此特别有利于汽车的转向操纵稳定和行驶稳定。但烛式悬挂系统有一个大缺点：就是汽车行驶时的侧向力会全部由套在主销套筒的主销承受，致使套筒与主销间的摩擦阻力加大，磨损也较严重。烛式悬挂系统现已应用不多。
5、麦弗逊式悬挂系统
　 麦弗逊式悬挂系统的车轮也是沿着主销滑动的悬挂系统，但与烛式悬挂系统不完全相同，它的主销是可以摆动的，麦弗逊式悬挂系统是摆臂式与烛式悬挂系统的结合。与双横臂式悬挂系统相比，麦弗逊式悬挂系统的优点是：结构紧凑，车轮跳动时前轮定位参数变化小，有良好的操纵稳定性，加上由于取消了上横臂，给发动机及转向系统的布置带来方便；与烛式悬挂系统相比，它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。麦弗逊式悬挂系统多应用在中小型轿车的前悬挂系统上，保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬挂系统均为麦弗逊式独立悬挂系统。虽然麦弗逊式悬挂系统并不是技术含量最高的悬挂系统结构，但它仍是一种经久耐用的独立悬挂系统，具有很强的道路适应能力。

1—减振器外筒；2—活塞杆；3—弹簧支座；4—横向稳定杆支架；
5—横行稳定杆拉杆；6—副车架；7—横向稳定杆；
图2.9 麦弗逊式悬架结构
2.4.3比较选型
目前纯越野车一般都是用非承载式车身的，这样的话车身刚性比较好，抗扭转性强。像长城哈佛H3这样的用非承载式车身的后悬是四连杆螺旋弹簧非独立悬架，前悬是双横臂独立悬架，这样的设计要比普通的前麦弗逊后双叉臂的更结实。而像汉兰达之类的长得像越野车的车（看看它的爬坡门就知道了）和其他一些SUV，一般都是前麦弗逊后双叉臂的底盘悬挂。双叉臂这种悬挂对横向的控制稍好，但是质量一般的双叉臂独立后悬还不如一些调教的好的扭力梁式半独立后悬架。
又通过以上悬架的结构和特性进行比较及本车型原本悬架系统的类型，本次设计选前悬架为麦弗逊式独立悬架，后悬架为钢板弹簧结构。而弹性元件选用螺旋弹簧。减振原件选用液力减振器。
2.5本章小结
本章对选举的作用机组成进行了全面的了解，在了解了悬架的设计要求的同时分析了各类悬架的优缺点，从而确定了本次设计选用的悬架类型。即选前悬架为麦弗逊式独立悬架，后悬架为钢板弹簧结构。

第3章 悬架主要参数的布置

本次设计选定的匹配车型为猎豹CJY6470E越野车其参数布置如表3.1：

表3.1 基本参数

广汽长丰
系列
猎豹
车型
猎豹 CJY6470E 四驱手动
上市年份
2005年
驱动形式
四轮驱动
最高车速(km/h)
140
最大功率[Kw(Ps)/rpm]
92/5500
厂方油耗(L/100Km)
10.8
排气量(ml)
2400
排放标准
欧2
总长x总宽x总高(mm)
4755x1695x1955
轴距(mm)
2725
空载前桥轴荷(kg)
862
满载前桥轴荷(kg)
1000
空载后桥轴荷(kg)
1012
满载后桥轴荷(kg)
1500
前轮距(mm)
1500
最高车速(km／h)
130
后轮距(mm)
1520
最小转弯半径（m）
13
整车整备质量(kg)
1874
主销内倾角
14°
发动机形式
4G64 S4 MPI
车轮外倾角
1°
最大扭矩(N·m/rpm)
186/3000
压缩比
9.5:1
最大功率[Kw(Ps)/rpm]
92/5500
油品类型
93号以上无铅汽油

3.1悬架偏频的选择
汽车前、后悬架与其上的振动系统的固有频率，是影响汽车平顺性的主要参数之一。因现代的汽车的质量分配系数ε近似等于1，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。因此，汽车前、后部分车身的固有频率（亦称偏频）可用下式表示：
； （3.1）
式中 ——前、后悬架刚度（N/cm）；
、——前、后悬架簧上质量。

表3.2 典型汽车的偏频和挠度
车型
偏频n/Hz
静挠度/cm
动挠度/cm
货车
1.5～2.2
5～11
6～9
轿车
0.9～1.6
10～30
7～9
客车
1.3～1.8
7～15
5～8
越野车
1.4～2.0
6～13
7～13

偏频越小，则平顺性越好，由表3.2知，越野车前悬架偏频n约为1.4 ～2.0，为减少汽车的角振动，一般汽车前后悬架偏频之比约为。
因此，取n=1.4Hz，Hz ，则1.56Hz。
3.2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
（3.2）
汽车的前悬架的静挠度可以以下式表示：
（3.3）
或
² （3.4）
代入值得=127.6mm.=102.7mm.
在选取前、后悬架的静挠度、时，应当使之接近，并希望后悬架的静挠度比前悬架的静挠度小些，这有利于防止车身产生较大的纵向角振动。
故=（0.8～0.9）。
又因为/=0.8,因此合格。
3.3悬架动挠度
悬架的动挠度是指从满载平衡位置开始悬架压缩到结构充许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或1/3）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。要求悬架应有足够大的动挠度，以防止在淮路面上行驶时经常碰撞缓冲块。如表3.1，取=80mm。
3.4悬架弹性特性
悬架受到的垂直外力F与由此引起的车轮中心相对于车身位移f（几悬架的变形）的关系曲线，成为悬架的弹性特性。其切线的斜率式悬架的刚度。当悬架变形f与所受垂直外力F之间不成固定的比例变化时，悬架特性如图3.1所示。因此，悬架刚度是变化的，其特点是载满在位置附近，刚度小且曲线变化平缓，因而平顺性良好；距离埋在较远的两端，曲线变陡，刚度增大。

1、 缓冲块复原点 2、复原行程缓冲块脱离支架 3、主弹簧性特性曲线
4、复原行程 5、压缩行程 6、缓冲块压缩期悬架弹性特性曲线
7、缓冲块压缩时开始接触弹性支架 8、额定载荷
图3.1 悬架弹性特性曲线
由已知参数空载时前轴载荷为862kg,后轴载荷为1012kg，故
0.5×862=431kg; 0.5×1012=506kg
又因为偏频n=1.4Hz，=1.56Hz。
²=431×（2×3.14×1.4）²=33315.982N/m
系统的固有频率f
==1.35Hz
3.5本章小结
本章对悬架的基本要素进行了计算，例如悬架的偏频、静挠度、动挠度等。

第4章 前麦弗逊独立悬架的设计

4.1弹性元件的设计与校核
4.1.1弹簧形式、材料的选择
螺旋弹簧作为弹性元件，由于其结构简单、制造方便及有较高的比能容量，因此在现代轻型汽车的悬架中应用的相当普遍，由于越野车要求良好的乘坐舒适性和悬架导向机构在大摆动量下仍具有保持车轮定位角的能力，因此选用螺旋弹簧。螺旋弹簧在悬架布置中可在弹簧内部安装减振器、行程限位器或导向柱使结构紧凑。通过采用变节距的或变直径弹簧钢丝制的活两者同时采用的弹簧结构，可以实现变刚独特性。
根据汽车的工作条件，采用热轧弹簧钢18MnTi，加热成形，而后淬火，回火等处理。
4.1.2螺旋弹簧的直径
当弹簧仅承受轴向载荷=431×9.8=4223.8N
因为τ==<τMPa （4.1）
故d≥1.6mm
式中 ——弹簧中径；
τ——弹簧的许用应力，查表得τ=471MPa；
C——旋绕比，取C=6.4；
K——曲度系数，K=。
由此可得 d≥13.67mm
取 d=14mm
又因为 C=，得=90mm。
在最大工作负荷作用下，取弹簧的有效圈数为：n=8圈。
4.1.3其他参数的计算
弹簧外径：
D=+d=90+14=104