毕业设计方案汽车悬架设计.doc
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1、毕业设计论文题 目: 电动汽车多功能转向系统(悬架设计) 学 生: 专 业: 车辆工程 班 级: 学 号: 指引教师: 目录摘要- 4 -Abstract- 5 -前言- 6 -设计背景:- 6 -课题来源及规定:- 6 -重要内容:- 7 -产品展示:- 7 -第一章 悬架分析选型- 8 -1.1悬架构造方案选取- 8 -1.1.1 设计对象车型参数- 8 -1.1.2 独立悬架与非独立悬架构造形式选取- 8 -1.1.3 悬架详细构造形式选取- 9 -1.1.4 弹性原件选取- 9 -1.1.5 减振元件选取- 9 -1.2传力构件及导向机构- 9 -1.3横向稳定器- 10 -1.4 下
2、摆臂类型选取- 10 -第二章 悬架重要参数拟定- 11 -2.1悬架挠度计算- 11 -2.1.1悬架静挠度计算- 11 -2.1.2 悬架动挠度计算- 12 -2.1.3 悬架刚度计算- 13 -第三章 弹性元件设计- 14 -3.1 螺旋弹簧刚度- 14 -3.2 计算螺旋弹簧直径- 14 -3.3 螺旋弹簧校核- 15 -3.3.1 螺旋弹簧刚度校核- 15 -3.3.2 弹簧表面剪切应力校核- 15 -第四章 减振器设计- 16 -4.1 减振器构造类型选取- 16 -4.2 减振器参数设计- 17 -4.2.1 相对阻尼系数- 17 -4.2.2 减振器阻尼系数拟定- 17 -4.
3、2.3 减振器最大卸荷力拟定- 18 -4.2.4 减振器工作缸直径D拟定- 18 -4.3 横向稳定杆设计- 20 -4.3.1 横向稳定杆作用- 20 -4.3.2 横向稳定杆参数选取- 20 -第五章 麦弗逊式独立悬架导向机构设计- 20 -5.1导向机构布置参数- 20 -5.1.1麦弗逊式独立悬架侧倾中心- 20 -5.2 导向机构受力分析- 22 -5.3 下横臂轴线布置方式选取- 23 -5.4 下横摆臂重要参数- 24 -第六章 论文总结- 26 -道谢- 27 -参照文献- 28 -摘要依照对汽车悬架研究以及资料查阅,着重阐述了应用于多功能转向电动汽车麦佛逊式独立悬架设计与计
4、算,在保证电动车能原地旋转以及侧向行驶对悬架布置进行全新设计,涉及汽车悬架类型选取,不同类型悬架优缺陷,和各种类型悬架应用状况等。依照原有数据计算麦佛逊式悬架静挠度和动挠度,悬架刚度等。涉及弹性元件设计计算与校核,以及减振器选型计算。通过对麦佛逊式悬架设计,选用出有关零件,并在阐明书中画出有关零件零件图。通过阐明书画出麦佛逊式悬架零件图和装配图核心词:麦佛逊,汽车悬架悬架,设计计算AbstractAccording to the automobile suspension research and information access,emphatically elaborated the n
5、ew suspension design and calculation of automobile suspended frame type choice of different types,and the advantages and disadvantages of the suspension,and various types of suspension application condition and so on. According to the original data calculation Michael Gibson type suspension of Buddh
6、a static deflection and dynamic deflection,the suspension stiffness,etc. Including elastic components design calculation and checking,and the calculation of the selection of the shock absorber. Through the Buddha of wheat was type suspension design,selection of the related parts,and in the prospectu
7、s draw the related parts drawing. Through a wheat that painting and calligraphy Buddha suspension parts of Hudson diagram and the assembly drawing Keywords:Michael Hudson Buddha,automobile suspension suspension,design calculation 前言设计背景:悬架是当代汽车上重要总成之一,它最重要功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间一切力和力矩,并缓和汽车驶过不平路面时所产生冲击
8、,衰减由此引起承载系统振动,以保证汽车行驶平顺性。因而必要在车轮与车架或车身之间提供弹性联接,依托弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间垂向载荷,并依托其变形来吸取能量,达到缓冲目。采用弹性联接后,汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(即非簧载质量)和弹簧 (弹性元件)构成振动系统,承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机勉励。为了迅速衰减不必要振动,悬架中还必要涉及阻尼元件,即减振器。此外,悬架中保证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位移特性连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时运动轨迹和车轮定位参数变化,以及汽车先后侧倾中心及纵倾
9、中心位置,从而在很大限度上提高了整车操纵稳定性和抗纵倾能力。本设计重要依照所选车型原始数据进行计算,设计出一麦佛逊式悬架,可保证设计对象车型车辆进行原地转向及侧向行驶时悬架不发生运动干涉,同步使具备悬架特性,并对汽车操纵稳定性、转向轻便性、行驶舒服性、轮胎寿命等进行有关验算设计。课题来源及规定:本课题来源于实际生活中,设计出一款能满足汽车原地转向以及侧向行驶先后悬架。在设计过程中规定进行有关校核与导向机构仿真等。此外需要做出一份零件图及装配工程图。课题实现办法:本设计对象车型为BYDET电动汽车本设计重要用对比法,调查法,文献资料法等进行设计实现。依照当前市面上存在悬架类型进行选型改进,结合对
10、象车型详细参数进行设计校核,从而实现课题设计目的,运用原理分析及实验法,分析汽车原地转向和侧向行驶原理以及条件,结合有关计算,设计出悬架下摆臂详细尺寸参数。运用CATIA进行有关干涉分析与有限元分析等。重要内容:1)悬架分析选取(独立悬架与非独立悬架构造形式选取,悬架详细构造形式选取,弹性元件,减振元件,横向稳定器);2)悬架重要参数拟定(悬架空间几何参数,悬架弹性特性和工作行程,悬架工作行程)3)螺旋弹簧设计(螺旋弹簧刚度,直径等,有关强度校核)4)减振器参数设计(相对阻尼系数,减振器阻尼系数拟定,减振器最大卸荷力拟定,减振器工作缸直径D拟定)5)横向稳定杆设计6)核心零部件有限元分析。产品
11、展示:前悬架总成后悬架总成总成第一章 悬架分析选型1.1悬架构造方案选取1.1.1 设计对象车型参数悬架设计可以大体分为构造型式及重要参数选取和详细设计两个阶段,有时还要重复交叉进行。由于悬架参数影响到许多整车特性,并且涉及其她总成布置,因而普通要与总布置共同配合拟定。本车设计车型为比亚迪ET电动汽车,有关原始参数如下:本设计对象车型为 比亚迪 ET纯电动汽车总装备质量1470kg,轮胎:205/60R17;轮辋:驱动形式为4轮轮毂电机电动机驱动,永磁同步电动机额定功率425KW,最大转速5500r/min,最大转距400N.m/2500r/min,通过IGBT逆变器和DPS电子控制器进行控制
12、。4轮轮毂驱动模式构成44全轮驱动。1.1.2 独立悬架与非独立悬架构造形式选取为适应不同车型和不同类型车桥需要,悬架有不同构造型式,重要有独立悬架与非独立悬架。独立悬架容许前轮有大跳动空间,有助于转向,便于选取软弹簧元件使平顺性得到改进,同步独立悬架非簧载质量小,可提高汽车车轮附着性,且轿车对乘坐舒服性规定较高,故选取独立悬架。1.1.3 悬架详细构造形式选取麦弗逊式独立悬架是独立悬架中一种,是一种减振器作滑动支柱并与下控制臂铰接构成一种悬架形式,与其他悬架系统相比,构造简朴、性能好、布置紧凑,占用空间少。本次设计车型为比亚迪ET,采用麦佛逊式悬架。1.1.4 弹性元件选取弹性元件是悬架最重
13、要部件,由于悬架最主线作用是减缓地面不平度对车身导致冲击,即将短暂大加速度冲击化解为相对缓慢小加速度冲击。弹性元件重要有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧等惯用类型。除了板弹簧自身有减振作用外,配备其他种类弹性元件悬架必要配备减振元件,使已经发生振动汽车尽快静止。钢板弹簧是汽车最早使用弹性元件,由于存在诸多设计局限性之处,现逐渐被其他种类弹性元件所取代,本次设计选取螺旋弹簧。1.1.5 减振元件选取减振元件重要起减振作用。为加速车架和车身振动衰减,以改进汽车行驶平顺性,在大多数汽车悬架系统内都装有减振器。减振器和弹性元件是并联安装。汽车悬架系统中广泛采用液力减振器。液力减振器作用原理是当车
14、架与车桥作往复相对运动时,而减振器中活塞在缸筒内也作往复运动,则减振器壳体内油液便重复地从一种内腔通过某些窄小孔隙流入另一内腔。此时,孔壁与油液间摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动阻尼力,使车身和车架振动能量转化为热能,而被油液和减振器壳体所吸取,然后散到大气中。本次设计采用选取双筒式液力减振器。1.2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)运动轨迹应符合一定规定,否则对汽车某些行驶性能(特别是操纵稳定性)有不利影响。因而,悬架中某些传力构件同步还承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动任务,因而这些传力构件还起导向作用,故称导向机构。对前轮导向机构规定:(1)悬架上
15、载荷变化时,保证轮距变化不超过+4.0mm,轮距变化大会引起轮胎初期磨损;(2)悬架上载荷变化时,前轮定位参数要有合理变化特性,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6-7度。并使车轮与车身倾斜同向,以增强局限性转向效应。(4)制动时,应使车身有抗前俯作用;加速时,有抗后仰作用。(5)具备足够疲劳强度和寿命,可靠地传递除垂直力以外各种力和力矩。1.3横向稳定器在多数轿车和客车上,为防止车身在转向行驶等状况下发生过大横向倾斜,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型杆件,两个端头与车轮刚性连接,用来防止车身
16、产生过大侧倾。其原理是当一侧车轮相对车身位移比此外一侧位移大时,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。1.4 下摆臂类型选取麦弗逊悬挂普通由两个基本某些构成:支柱式减振器和A(或L型)字型托臂,整个车体重量和汽车在运动时车轮承受所有冲击就靠这两个部件承担。下摆臂重要受三个力:1.刹车时纵向力;2.转弯时侧向力;3.颠簸时垂直力。结合本次设计目,考虑到汽车需要原地旋转,为了防止转向车轮与下摆臂发生干涉,故选用L型托臂。第二章 悬架重要参数拟定2.1悬架挠度计算对于大多数汽车而言,其悬挂质量分派系数=0.81.2,因而可以近似地
17、以为=1,即先后桥上方车身某些集中质量垂直振动是互相独立,并用偏频,表达各自自由振动频率,偏频越小,则汽车平顺性越好。普通对于钢制弹簧轿车,约为11.3Hz(6080次/min),约为1.171.5Hz(7090次/min),非常接近人体步行时自然频率。 2.1.1悬架静挠度计算 悬架静挠度是指汽车满载静止时悬架上载荷与此时悬架刚度之比,即。汽车悬架振动系统固有频率,是影响汽车平顺性重要参数之一。而汽车某些车身固有率(偏频)可用下式表达: (2-1)式中 C s汽车前悬架刚度,N/mm; m s汽车前悬架簧上质量,kg;n汽车前悬架偏频,Hz而汽车悬架静挠度可用下式表达: (2-2)由这两式可
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