本 科 生 畢 業(yè) 設 計BJ1042 輕型載貨汽車前懸架設計The design of front suspension of BJ1042 light truck 學生姓名：學生姓名：專專 業(yè)：業(yè)：導師姓名導師姓名及及 職職 稱：稱： 學位類別：學位類別：論文起止年月：論文起止年月：中文摘要中文摘要BJ1042BJ1042 輕型載貨汽車前懸架設計輕型載貨汽車前懸架設計單獨論文不含圖，加 153893706 隨著汽車的逐漸普及，用戶對汽車性能的要求越來越高，在獲得良好的動力性和經(jīng)濟性的同時，還要求具有良好的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。傳統(tǒng)的鋼板彈簧式懸架已難以滿足汽車行駛舒適性和操縱穩(wěn)定性等方面提出的要求，因而在輕型載貨車及輕型客車上推廣使用獨立懸架，尤其是雙橫臂獨立懸架得到較大的發(fā)展。所以，研究雙橫臂獨立懸架是非常必要的。雙橫臂獨立懸架的剛度和靜撓度等參數(shù)對汽車的平順性有很大影響，而導向機構的空間位置關系直接影響汽車的操作穩(wěn)定性。因此，對雙橫臂獨立懸架進行靜力學和動力學分析是非常有必要的。本論文在比較了多種靜力學和運動學分析方法的基礎上，決定采用以空間機構運動學分析理論進行計算分析。本文主要研究輕型貨車前雙橫臂獨立懸架的靜力學和運動學特性的計算和分析方法，以及機構零件的工藝性分析。 首先，本文介紹了前輪定位參數(shù)的有關概念以及獨立懸架導向機構運動特性對汽車性能的影響。然后給出了進行懸架靜力學和運動學特性分析與計算時所需要的數(shù)學工具和有關結論。并且，給出了應用這些數(shù)學工具進行具體分析與計算的方法和步驟。 并且本文采用該算法對BJ1042前懸架進行了改進，將原來的鋼板彈簧改為雙橫臂獨立懸架并對其導向機構進行了靜力學參數(shù)和運動特性參數(shù)計算, 并對計算結果和試驗結果進行了對比分析。結果表明: 該算法可行、有效, 利用該方法指導設計可改進導向機構的運動特性。關鍵詞 車輛工程 雙橫臂獨立懸架 導向機構 靜力學 運動學外文摘要外文摘要TitleTitle The design of front suspension of BJ1042 light truckAbstractAbstractWith the increasing popular use of automobiles, customers seek for better and better performance in autos. In addition to good dynamic and feul economic performance, good handling and stability are also requested. Traditional leaf spring suspensions cant meet the need of both vehicle ride comfort and handling performance , so Independent Suspension is widely used in light pick-up truck and light passenger car, especially Double Wishbone Independent Suspensions are developed more quickly. For that, its very necessary to study Double Wishbone Independent Suspensions. Double-wishbone independent suspension stiffness and static deflection, and other parameters on the car ride great, oriented agencies and the spatial relationships directly affect the stability of a vehicles operation. Therefore, the double-wishbone independent suspension for static and dynamic analysis is very necessary.This paper compares the number of static and kinematic analysis on the basis of decided to adopt the space agencies to kinematic analysis theory analysis This paper is mainly about the methods of the calculation and analysis of the static and kinematic characteristics of front independent suspension with double-wishbone of light vehicles.First, the paper introduced some of the basic concepts of the suspension and the history and future of independent suspensions development. Then introduced the concepts of the front wheel alignment parameters and the affect to the vehicle performancean, which is caused by the movement characteristics of the independent suspensions guide mechanisms.Then listed the required mathematical tools and relevant conclusions of the mechanical analysis and calculation of the suspensions static and kinematic characteristics. Moreover, it also contains the methods and steps of the application of mathematical tool for a specific analysis and calculation.And this paper, the algorithm BJ1042 front suspension has improved, the original leaf springs to two-arm independent suspension and guidance of their bodies and the static mechanical parameters of movement parameters, and the results and test results A comparative analysis. The result s show ed that the algorithm w as effective and feasible, and could be used to imp rove the guiding mechanism kinem a tic characteristics of a designed vehicle.KeywordsKeywords Vehicle Engineering Independent suspension with double-wishbone I目目 錄錄第一章第一章 緒緒 論論 .1 1第二章第二章 設計任務和要求設計任務和要求 .7 72 21 1 設計任務和要求設計任務和要求.72.1.1 設計任務 .72.1.2 設計要求 .72.22.2 設計主要內(nèi)容設計主要內(nèi)容.8第三章第三章 方案論證方案論證 .9 93 31 1 懸架的作用和組成懸架的作用和組成.93.1.1 懸架的作用 .93.1.2 懸架的組成 .93.1.3 懸架的設計要求 .123 32 2 懸架的種類懸架的種類.133.2.1 非獨立懸架 .133.2.2 獨立懸架 .143.2.3 幾種典型的獨立懸架的特點 .163.3. 3 3 雙橫臂獨立懸架雙橫臂獨立懸架.183.3.1 按擺臂長度分類 .183.3.2 按懸架中彈性元件分類 .193.3. 4 4 前輪定位參數(shù)的作用及變化要求前輪定位參數(shù)的作用及變化要求.233.4.1 外傾角 .23II3.4.2 主銷后傾角 .243.4.3 主銷內(nèi)傾角 .243.4.4 車輪前束 .263.3. 5 5 懸架結構元素懸架結構元素.273.5.1 雙橫臂獨立懸架的特點 .273.5.2 扭桿彈簧 .273.5.3 上、下控制臂長度比值 .29第四章第四章 雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪定位參數(shù)的雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪定位參數(shù)的計算計算 .31314 41 1 雙橫臂獨立懸架運動學分析雙橫臂獨立懸架運動學分析.314.1.1 空間機構學理論 .314.1.2 雙橫臂獨立懸架空間運動分析計算 .364.24.2 雙橫臂獨立懸架車輪定位參數(shù)的分析計算雙橫臂獨立懸架車輪定位參數(shù)的分析計算.42第五章 懸架靜力學的分析與計算 .45455.5. 1 1 懸架靜力學分析計算懸架靜力學分析計算.455.25.2 計算過程計算過程 .505.2.1 確定懸架的平衡位置 .515.2.2 求平衡位置時的各點坐標 .535.2.3 對懸架進行運動學特性分析計算 .555.2.4 扭桿彈簧的剛度計算 .555.2.5 扭桿強度計算 .565.2.6 對懸架進行靜力學計算 .57第六章第六章 扭桿彈簧的加工工藝扭桿彈簧的加工工藝 .59596.16.1 扭桿彈簧的制造扭桿彈簧的制造.596.26.2 扭桿彈簧的檢驗扭桿彈簧的檢驗.61III6.2.1 外觀檢查 .626.2.2 尺寸檢查 .626.2.3 檢驗彈簧特性 .626.2.4 硬度檢驗 .62結論結論 .6363參考文獻參考文獻 .6464附錄 A：英文翻譯 .6868附錄 B：英文原文 .8787致謝致謝 .110110第一章 緒 論1第一章第一章 緒緒 論論懸架是保證車輪或車橋與汽車的承載系統(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、衰減振動以及調節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關裝置的總稱。 懸架的主要任務是傳遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車的行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運動特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。為此必須在車輪（或車橋）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量（簧載質量） 、非懸掛質量（非簧載質量）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，懸架中確吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書2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。導向機構決定了車輪跳動時的運動軌跡和車輪定位參數(shù)的變化，以及汽車前后側傾中心以及縱傾中心的位置，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。根據(jù)導向機構的結構和特點，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、右車輪之間由一根剛性梁或非斷開式車橋聯(lián)接，當單邊車輪行駛過突起時，會直接影響另一側車輪。獨立懸架中沒有這樣的梁，左、右車輪各自獨立的與車架（或車身）相連或構成斷開式車橋，按結構特點又可分為橫臂式、縱臂式和斜臂式等等。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、空氣彈簧懸架以及油氣彈簧懸架等等。按照作用原理，懸架可分為被動懸架、主動懸架和介于二者之間的半主動懸架。從動懸架即傳統(tǒng)式的懸架，是由彈簧、減振器（減振筒） 、導向機構等組成，它的功能是減弱路面?zhèn)鹘o車身的沖擊力，衰減由沖擊力而引起的承載系統(tǒng)的振動。其中彈簧主要起第一章 緒 論3減緩沖擊力的作用，減振器的主要作用是衰減振動。由于這種懸架是由外力驅動而起作用的，所以稱為從動懸架。主動懸架是近十幾年發(fā)展起來的，由電腦控制的一種新型懸架，具備三個條件：（1）具有能夠產(chǎn)生作用力的動力源；（2）執(zhí)行元件能夠傳遞這種作用力并能連續(xù)工作；（3）具有多種傳感器并將有關數(shù)據(jù)集中到微電腦進行運算并決定控制方式。因此，主動懸架匯集了力學和電子學的技術知識，是一種比較復雜的高技術裝置。 例如裝置了主動懸架的法國雪鐵龍桑蒂雅，該車懸架系統(tǒng)的中樞是一個微電腦，懸架上有 5 種傳感器，分別向微電腦傳送車速、前輪制動壓力、踏動油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉向盤角度及轉向速度等數(shù)據(jù)。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預先設定的臨界值進行比較，選擇相應的懸架狀態(tài)。 同時，微電腦獨立控制每一只車輪上的執(zhí)行元件，通過控制減振器內(nèi)油壓的變化產(chǎn)生抽動，從而能在任何時候、任何車輪上產(chǎn)生符合要求的懸架運動。因此，桑蒂雅橋車備有多種駕駛模式選擇，駕車者只要扳動位于副儀表板上的“正常”或“運動”按鈕，轎車就會自動設置在最佳的懸架狀態(tài)，以求最好的舒適性能。如前所述，汽車懸架和懸掛質量、非懸掛質量構成了吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書4一個振動系統(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統(tǒng)和行駛系許多零部件的動載，并進而影響到這些零部件的使用壽命。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。因而在設計懸架時必須考慮以下幾個方面的要求： 1.通過合理設計懸架的彈性特性以及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，即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或伸張行程極限點發(fā)生硬沖擊，同時還要保證輪胎具有足夠的接地能力； 2.合理設計導向機構，以確保車輪與車架（或車身）之間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)定性的要求； 3.導向機構的運動應與轉向桿系的運動相協(xié)調，避免發(fā)生運動干涉；否則可能發(fā)生轉向輪擺振； 4.側傾中心和縱傾中心位置恰當，當汽車轉向時具有抗側傾能力，汽車制動和加速時能保證車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動和加速時車身的縱傾（即所謂“點頭”和第一章 緒 論5“后仰” ） ； 5.懸架構件的質量要小，尤其是非懸掛部分的質量要盡量小，可以提高行駛的穩(wěn)定性； 6.便于布置，在轎車設計中特別要考慮給發(fā)動機和行禮箱留出足夠的空間； 7.所有零件、部件應該具有足夠的強度和使用壽命； 8.制造成本低； 9.便于維修保養(yǎng)。我國現(xiàn)在正在通過同國際上的大的汽車商的合作方式來改進我們設計懸架的能力。同時，在全國高校的相關專業(yè)也正通過先進課題的研究突破來增強我們民族工業(yè)的競爭力。在國家的政策和技術支持下，我們應該看到未來的中國汽車工業(yè)將會是蓬勃發(fā)展的。改革開放以來，我國國民經(jīng)濟得到飛速發(fā)展，人民群眾的生活水平得到日益提高，汽車正悄然進入普通百姓的家中。而且隨著時代的發(fā)展，人們對汽車乘坐舒適性的要求也越來越高。所以汽車懸架的設計將會更為重要。我們這些未來要從事汽車設計行業(yè)的大學生也將肩負起振興民族汽車工業(yè)的重擔。本次輕型客車的前懸架設計，考慮到舒適性的要求。該懸架采用的形式是雙橫臂獨立懸架，同其它懸架相比，吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書6它具有良好的基本性能。對雙橫比獨立懸架的運動學分析，傳統(tǒng)方法是平面作圖法和平面解析法，這兩種方法都忽略了主銷后傾角和擺臂軸軸線的空間角度，而實際中并非如此。因此在進行懸架運動學分析以及確定車輪定位參數(shù)變化和輪距變化以及懸架剛度計算時會出現(xiàn)一定程度的誤差，有時尤其當擺臂軸軸線空間角度較大時，誤差十分明顯，分析的結果往往不夠合理，因此平面法已無法勝任這種情況的解決，必須采用空間機構學原理進行空間運動分析其結果才算合理，而矩陣法在空間機構分析中，是既易于理解和掌握應用又富有解題威力的一種解題方法，本設計中將采用它來分析本次所要設計的雙橫臂獨立懸架的車輪定位參數(shù)的變化情況。在整車坐標系中，建立了懸架運動分析模型，通過空間機構學理論，進行了細致的分析和推導，的出了懸架運動分析結果。之后又建立了簡化后的力學模型，進行了受力分析和求解，并與懸架的運動分析相結合，準確求出了懸架的剛度，以上計算結果為評價懸架的性能提供了充分的依據(jù)，根據(jù)這些計算結果設計確定了該懸架的基本尺寸和參數(shù)。第二章 設計任務和要求 7第二章第二章 設計任務和要求設計任務和要求2 21 1 設計任務和要求設計任務和要求2.1.1 設計任務 BJ1042 輕型載貨汽車前懸架設計，主要設計技術參數(shù)： 1)前軸軸荷： 空載 11000N 滿載 13700N2)前軸非簧載質量： 125kg3)軸距： 2500mm4)輪距： 1390mm2.1.2 設計要求 1）掌握懸架結構，理論與設計的基本知識； 2）分析懸架參數(shù)變化對車輛系統(tǒng)性能的影響； 3）了解雙橫臂獨立懸架實際裝配關系； 4）進行方案論證，確定設計方案； 5）繪制總成以及零部件圖4A0;吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書8 6)編寫設計計算說明書（20000 字） 。2.22.2 設計主要內(nèi)容設計主要內(nèi)容結合南京依維柯輕型貨車的前懸架，并參考丹東黃海SG1020 輕型貨車懸架結構，對其雙橫臂獨立懸架進行力學分析及計算設計 BJ1042 輕型貨車前雙橫臂獨立懸架。 主要工作包括：1.相關文獻的閱讀：閱讀有關懸架結構、理論及設計和運動學等方面的文獻、資料；2.自學雙橫臂獨立懸架運動學和靜力學計算方法，繪制程序流程圖；3.實車測繪雙橫臂獨立懸架布置草圖；4.仿真計算雙橫臂懸架前輪定位參數(shù)變化特性以及靜撓度/偏頻；5.了解雙橫臂獨立懸架關鍵零件的加工工藝；6.繪制懸架裝配圖，總成圖及零部件圖第三章 方案論證9第三章第三章 方案論證方案論證3 31 1 懸架的作用和組成懸架的作用和組成3.1.1 懸架的作用懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間一切傳力連接裝置的總稱。它是現(xiàn)在汽車上的重要總成之一。 懸架的主要任務是傳遞作用在車輪和車架（或承載式車身）之間的一切力和力矩，并且緩和路面?zhèn)鹘o車架（或承載式車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車行駛的平順性，保證汽車在路面不平和載荷變化時有理想的變化特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛的能力。3.1.2 懸架的組成懸架由彈性元件、導向裝置、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成（如左圖） 。3.1.2.1 彈性吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書10元件 彈性元件使車架（或車身）與車橋（或車輪）之間作彈性聯(lián)接，以緩和沖擊，并使汽車具有良好的行駛平順性。 彈性元件有鋼板彈簧，螺旋彈簧，扭桿彈簧，氣體彈簧，橡膠彈簧等。一般常見的，廣泛應用的是前三種，即鋼板彈簧，螺旋彈簧，扭桿彈簧。而鋼板彈簧一般應用于非獨立懸架，螺旋彈簧、扭桿彈簧則應用于獨立懸架。3.1.2.2 導向裝置 導向裝置由導向機構組成，用來決定車輪相對于車架的運動特性，并傳遞除彈性元件的垂直力以外的各種力和力矩，當用縱置鋼板彈簧作彈性元件時，它兼起導向裝置的作用。3.1.2.3 減振器 汽車在不平路面上行駛，由于懸架的彈性作用，使汽車產(chǎn)生垂直振動。持續(xù)振動會使成員感到不舒服和疲勞，為了衰減這種振動和抑制車輪、車身的振動，減少車輪的振幅，懸架一般裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛應用液力減振器，液力減振器又可分為在壓縮行程和伸張行程都起作用的減振器雙作第三章 方案論證11用減振器，和僅在伸張行程起作用的減振器單作用減振器。目前汽車上廣泛采用雙作用減振器。近年來，有不少新式減振器應用于懸架系統(tǒng)，如充氣式減振器，阻尼可調式減振器等。3.1.2.4 輔助元件 1）橫向穩(wěn)定器 因為通過減少懸架垂直剛度，雖然能降低車身固有頻率，達到改善車身平順性的目的。但是因為懸架的側傾剛度和懸架垂直剛度之間是正比關系，所以減少垂直剛度的同時會使側傾剛度也減少，并且使車廂側傾角增加，結果車廂中的成員會感到不舒服并且會降低行車安全性。故在汽車上設置橫向穩(wěn)定器。有了橫向穩(wěn)定器，就可以做到不增大懸架垂直剛度的條件下，增大懸架的側傾剛度。 2）緩沖塊 緩沖塊通常由橡膠制成，通過硫化橡膠與鋼板連接為一體，在經(jīng)由焊在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定在車架（或車身）或其他部位上，起到限制懸架最大行程的作用。有些汽車裝有多孔聚氨脂制成的幾種形狀的緩沖塊，它兼有輔助彈性元件的作用。多孔聚氨脂是一種有很高強度和耐磨性的復合材料。這種材料起泡時就形成了致密的耐磨外層，它保護內(nèi)部的發(fā)泡部分不受損傷。由于在該材料中有吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書12些封閉的氣泡，在載荷作用下彈性元件被壓縮，但其外闊尺寸增加卻不大，這點與橡膠不同。有些汽車的緩沖塊裝在減振器上。3.1.3 懸架的設計要求對懸架提出的設計要求有：1.保證汽車有良好的行駛性。2.具有合適的衰減振動的能力。3.保證汽車具有具有良好的操縱穩(wěn)定性。4.汽車制動或加速時，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉彎時車身側傾角要合適。5.結構緊湊、占用空間尺寸要小。6.可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質量要小的同時，還要保證有足夠的強度和使用壽命。 為了滿足汽車具有良好的行駛平順性，要求由簧上質量與彈性元件組成的振動系統(tǒng)的固有頻率在合適的頻率范圍，并且盡量可能低。前、后懸架固有頻率的匹配應當合理，對乘用車，要求前懸架固有頻率略低于后懸架的固有頻率，還要盡量避免懸架撞擊車架（或車身） 。在簧上質量變化的情況下，車身高度變化要小，因此，應該采用非線性彈性特性懸架。第三章 方案論證13 汽車在不平路面上行駛時，由于懸架的彈性作用，使汽車產(chǎn)生垂直振動。為了迅速衰減這種振動和抑制車身車輪的共振，減少車輪的振幅，懸架應裝有減振器，并使之具有合理的阻尼。利用減振器的阻尼作用，使汽車振動的振幅連續(xù)減小，直至振動停止。 要正確地選擇懸架方案和參數(shù)，在車輪上、下跳動時，使主銷定位角變化不大、車輪運動與導向機構運動要協(xié)調，避免前輪擺振；汽車轉向時，應使之稍有不足轉向特性。 近年來，主動懸架的出現(xiàn)不僅能很好的提高汽車行駛性能，而且能更好的保持車廂姿態(tài)，減小側傾、縱傾。3 32 2 懸架的種類懸架的種類 根據(jù)汽車導向機構的不同，懸架可以分為獨立懸架和非獨立懸架。3.2.1 非獨立懸架 常見的非獨立懸架是以縱置鋼板彈簧元件兼作導向機構裝置的非獨立懸架。非獨立懸架的結構特點是左右車輪用一根整體車軸連接，再經(jīng)過懸架與車架（或車身）連接。以縱置鋼板彈簧非獨立懸架為例，其主要優(yōu)點是結構簡單，制造容易，維修方便，工作可靠。缺點是，由于整車布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長度（特別是前懸架），使之剛度較大，所以汽車平順性較差；簧下質量大；在吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書14不平路面行駛時，左右車輪相互影響，并使車軸和車身傾斜，當兩側車輪不同步跳動時，車輪會左右搖擺，使前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動時，懸架容易與轉向傳動機構產(chǎn)生運動干涉；當汽車直線行駛在凹凸不平上的路段時，由于左右兩側車輪反向跳動或者只有一側車輪跳動時，不僅車輪外傾角有變化，還會產(chǎn)生不利的軸轉向特性；汽車轉彎行駛時，離心力也會產(chǎn)生不利的軸轉向特性；車軸（橋）上方要求有與彈簧行程相適應的空間。這種懸架主要用在總質量大些的商用車前后懸架以及乘用車的后懸架上。3.2.2 獨立懸架 獨立懸架的結構特點是左右車輪通過各自的懸架與車架（或車身）連接。 獨立懸架的優(yōu)點是：簧下質量?。粦壹苷加玫目臻g?。粡椥栽怀惺艽怪绷?，所以可以用剛度小的彈簧，使車身振動頻率降低，改善了汽車行駛平順性；由于采用斷開式車軸，所以能降低發(fā)動機的位置高度，使整車的質心高度下降，改善了汽車的行駛穩(wěn)定性；左右車輪各自獨立運動互相不影響，可以減少車身的傾斜和振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力；獨立懸架可提供多種方案供設計人員使用，以滿足不同設計要求。獨立懸架的缺點是結構復雜，成本較高，維修困難。這種懸架主要第三章 方案論證15用于乘用車和部分總質量不大的商用車上。 獨立懸架又可以分為雙橫臂式、單橫臂式、雙縱臂式、單縱臂式 式、單斜臂式、麥弗遜式和扭轉梁隨動臂式等幾種類。對于不同結構形式，不僅結構特點不同，而且許多基本特性也有較大區(qū)別。評價時常從以下幾個方面進行：1.側傾中心高度 汽車在側向力作用下，車身在通過左右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側傾時，相對于地面的瞬時轉動中心，稱為側傾中心。側傾中心到地面的距離，稱為側傾中心高度。側傾中心位置高，它到車身質心的距離縮短，可以使側向力臂及側傾力矩小些，車身的側傾角也會減小。但側傾中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大加快輪胎的磨損。2.車輪定位參數(shù)的變化 車輪相對車身上下跳動時，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角以及車輪前束等定位參數(shù)會發(fā)生變化。若主銷后傾角發(fā)生變化，容易使轉向輪產(chǎn)生擺振；若車輪外傾角變化大，會影響汽車的直線行駛穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。3.懸架側傾角剛度 當汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時，在側向力作用下，車廂饒側傾軸線轉動，并將此轉動角度稱之吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書16為車廂側傾角。車廂側傾角與側傾力矩和懸架總的側傾角剛度大小有關，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。4.橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉向軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。 不同類型的懸架占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機的布置和從車上拆裝發(fā)動機的困難程度。占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評價指標之一。3.2.3 幾種典型的獨立懸架的特點3.2.3.1 雙橫臂獨立懸架1 側傾中心高度比較低；2 車輪相對車身跳動時，車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角均有變化；3 輪距變化小，故輪胎磨損速度慢；4 懸架側傾角剛度??；橫向剛度大；5 占用空間較多，結構比較復雜，前懸架用的比較多。3.2.3.2 單橫臂獨立懸架1 側傾中心比較高；2 車輪相對車身跳動時，車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角變化大；第三章 方案論證173 輪距變化大，故輪胎磨損速度快；4 懸架側傾角剛度比較大，可以不裝橫向穩(wěn)定器；5 橫向剛度大；6 占用空間較小，結構簡單，成本低前懸架用的少。3.2.3.3 單縱臂獨立懸架1 側傾中心比較低；2 車輪相對車身跳動時，主銷后傾角變化大；3 輪距不變，故輪胎磨損速度慢；4 懸架側傾角剛度比較小，需要裝橫向穩(wěn)定器；5 橫向剛度小；6 幾乎不占用高度空間，結構簡單，成本低。3.2.3.4 單斜臂獨立懸架1 側傾中心居單縱臂和單橫臂式之間；2 車輪相對車身跳動時，車輪定位參數(shù)有變化；3 輪距變化不大；4 懸架側傾角剛度居單縱臂和單橫臂式之間；5 轉向剛度小；6 幾乎不占用高度空間，結構簡單，成本低。3.2.3.5 麥弗遜式獨立懸架1 側傾中心比較高；吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書182 車輪相對車身跳動時，車輪定位參數(shù)變化?。? 輪距變化小，故輪胎磨損速度慢；4 懸架側傾角剛度比較大，可以不裝橫向穩(wěn)定器；5 占用空間小，結構簡單緊湊，轎車上用的多。3.2.3.6 扭轉梁隨動臂式獨立懸架1 側傾中心比較低；2 車輪相對車身跳動時，左右車輪同時跳動；3 輪距不變；4 懸架側傾角剛度比較大，可以不裝橫向穩(wěn)定器；5 橫向剛度大；6 占用空間小，結構簡單，用于發(fā)動機前置前驅動轎車后懸架。3.3. 3 3 雙橫臂獨立懸架雙橫臂獨立懸架本節(jié)從兩個方面對雙橫臂獨立懸架進行分類。3.3.1 按擺臂長度分類 按擺臂長度可分為：等臂式雙橫臂獨立懸架和不等臂式雙橫臂獨立懸架。3.3.1.1 等臂式雙橫臂獨立懸架 上下擺臂長度相等。裝有這種懸架的汽車，當車輪上下跳動時，車輪平面沒有傾斜，但輪距發(fā)生了比較大的變第三章 方案論證19化，這將增加車輪側向滑動的可能性。3.3.1.2 不等臂式雙橫臂獨立懸架 這種雙橫臂獨立懸架上下擺臂長度不相等。在擺臂不等長的獨立懸架中，如果將兩臂長度選擇合適，可以使車輪和主銷的角度以及輪距的變化都不大。不大的輪距變化在輪胎比較軟時可以由輪胎變形來適應，目前轎車的輪胎可允許輪距的變化在每個車輪上達到 45mm 而不致使車論沿路面滑移。因此，不等臂式雙橫臂獨立懸架在轎車的前輪上應用的比較廣泛。本次設計就選用不等臂式雙橫臂前獨立懸架。3.3.2 按懸架中彈性元件分類 按懸架中彈性元件分類，雙橫臂獨立懸架上一般安裝螺旋彈簧或者扭桿彈簧，故可以將雙橫臂獨立懸架分為扭桿彈簧雙橫臂獨立懸架和螺旋彈簧雙橫臂獨立懸架。3.3.2.1 螺旋彈簧雙橫臂獨立懸架 如下圖所示的 CA7560 型轎車的前懸架，就采用了螺旋彈簧雙橫臂獨立懸架吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書20。 上橫臂 11 和下橫臂 4 的內(nèi)端分別通過擺臂軸 15 和 1與車架作鉸鏈連接，二者的外端分別通過上球頭銷 14 和下球頭銷 3 與轉向節(jié) 9 相連。螺旋彈簧 5 的上下端分別通過橡膠墊圈 7 支撐與車架橫梁上的支撐座和下橫臂上的支撐盤內(nèi)。雙向作用筒式減振器 6 的上下兩端同樣分別通過橡膠襯墊與車架和下橫臂的支撐盤相聯(lián)接。3.3.2.2 扭桿彈簧雙橫臂獨立懸架 汽車懸掛的金屬彈簧有三種形式，分別是螺旋彈簧、鋼板彈簧和扭桿彈簧。螺旋彈簧形似螺旋線而得名，具有第三章 方案論證21重量小且占位置少的優(yōu)點，當路面對輪子的沖擊力傳來時，螺旋彈簧產(chǎn)生變形，吸收輪子的動能轉換為螺旋彈簧的位能（勢能） ，從而緩和了地面的沖擊對車身的影響。鋼板彈簧的中部通過 U 型螺栓（又稱騎馬螺栓）固定在車橋上，兩端的卷耳用銷子鉸接在車架的支架上，通過鋼板彈簧將車橋與車身連接起來，當路面對輪子的沖擊力傳來時，鋼板產(chǎn)生變形，起到緩沖、減振的作用。扭桿彈簧一端與車架固定連接，另一端與懸架控制臂連接，通過扭桿的扭轉變形達到緩沖作用。在三種彈簧中，螺旋彈簧和鋼板彈簧都是常見的汽車彈簧，它們的作用比較好理解。而許多人對扭桿彈簧的形狀與作用則不太明了。如下圖所式的南京依維柯輕型貨車的前懸架，就采用了扭桿彈簧雙橫臂獨立懸架。 扭桿彈簧縱向布置在車架縱梁的外側，其前端借花鍵與上橫臂 6相連，后端吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書22通過花鍵固定在支架 1 的花鍵上。筒式減振器的上端與焊接在車架上的減振器支架相連。當車輪上下跳動時，作用于車輪上的垂直載荷經(jīng)轉向節(jié) 10 和橫臂 6 傳給扭桿彈簧，是扭桿彈簧產(chǎn)生扭轉變形，因而緩和了不平路面產(chǎn)生的沖擊載荷。車輪所受的縱向力，側向力及其力矩有上下橫臂和上下支撐桿承受并傳給車架。 為了消除扭桿彈簧在使用中因為塑性變形對車身高度的影響，在安裝時需要對扭桿施以預加載荷（如下圖） 。預加載荷的大小可以用調整螺釘 2 來調整。施預加載荷的機構如下圖。帶有花鍵套的調整臂 4 借花鍵與扭桿彈簧相連，將扭桿插入花鍵套調整臂時，需要將配合標記 B 對準。調整螺栓 2 旋入固定在支架上的螺母中，當旋緊調整螺栓2 時，螺栓的前端頂住調整臂，使扭桿產(chǎn)生逆時針扭轉，上橫臂 1 的外端下移。因為上橫臂外端與轉向節(jié)相連，被其抵住不能下移，則扭桿本身不僅產(chǎn)生預加載荷，而且車身還被提高。因此，用此機構還可以調整車身的高度，調整后將鎖緊螺母 3 鎖緊。第三章 方案論證233.3. 4 4 前輪定位參數(shù)的作用及變化要求前輪定位參數(shù)的作用及變化要求 前輪定位參數(shù)隨車輪上下跳動的變化特性常指從滿載位置到車輪跳動40mm 的范圍內(nèi)而言。3.4.1 外傾角外傾角的作用是多方面的，其中一個重要作用是產(chǎn)生外傾推力，減小輪胎的側偏剛度，以次影響汽車的轉向特性；還有一個作用是使輪胎傾斜觸地，便于轉向盤的操作?，F(xiàn)在汽車普遍裝用子午線輪胎，大的外傾角回使輪胎偏磨，降低輪胎摩擦力，動力轉向機構的增加也使外傾角不斷減小，盡管如此，設計少許外傾角可對車軸上的車輪軸承施加適當?shù)妮S向力，現(xiàn)在的汽車一般將外傾角設為左右，1接近垂直。在雙橫臂獨立懸架中，外傾角變化情況取決于懸架上吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書24下上下臂運動的幾何關系。往往是外傾角隨彈簧壓縮行程的增大而減小這樣會產(chǎn)生過度轉向趨勢，所以應盡量減少車輪相對于車身跳動時的外傾角變化，在所定車輪跳動范圍內(nèi)，其變化量在以內(nèi)為佳。1此外，在選定的上、下臂的長度范圍內(nèi)，上、下臂長的比值對外傾角變化的影響較大，所以對上、下臂長的選擇要慎重。3.4.2 主銷后傾角汽車側視圖中，轉向主銷向后傾斜一定的角度，此為后傾角，主銷中心線的接地點與車輪中心地面投影之間產(chǎn)生距離，兩點間的距離稱為主銷縱傾移距如右下圖。車輪接地點位于轉向主銷延長線的后端，車輪就會靠行駛中的滾動阻力被后拉，使車輪的方向朝向行進方向。設定很大的主銷后傾角可提高直線行駛性能，同時主銷縱傾移距過大，會加重轉向盤的操作能力，由于路面干擾而加劇車輪的前后顛簸，使方向盤產(chǎn)生打手現(xiàn)象。3.4.3 主銷內(nèi)傾角在汽車前視圖中，主銷軸線向車身的內(nèi)側傾斜，該角度稱為主銷內(nèi)傾角。第三章 方案論證25以帶有主銷軸線為中心轉向，所以從直線行駛狀態(tài)變?yōu)檗D向時，單側車輪位置就會下降，實際上是由于反作用力使單側車身提高。使單側車身提起的力就形成了使車輪恢復直線行駛的力，但是此力若不適當，轉彎時的正常操作力增大，感覺轉向操縱沉重。主銷內(nèi)傾角還有其它作用，它決定了主銷軸延長線接地點與輪胎接地中心的差，稱為磨損半徑。如左圖所示轉動轉向盤時，轉向輪以主銷軸線接點為中心轉向，所以輪胎的接地點再路面上劃出一個 C 字。減少磨胎半徑時的磨損量也使操作方向盤輕便。一般情況下設定磨胎半徑時點 C 處于點 B 的內(nèi)側，如果加大主銷的內(nèi)傾角，就會發(fā)生點 C 與點 W 的重疊，使磨胎半徑為零，或者點 C 處于點 W的外側，形成負磨胎半徑。如果磨胎半徑設為零，不僅轉吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書26向盤操作輕便，當制動或駛越凸起物時，還可減少以主銷軸為中心的車輪擺頭現(xiàn)象，使轉向盤操縱穩(wěn)定。 汽車在制動中左右車輪產(chǎn)生阻力差時（如左圖所示）會發(fā)生使車身向阻力大側偏轉的橫向擺動力矩。設定了負磨胎半徑，可向阻力大的一側的輪胎產(chǎn)生消除橫向擺動力矩的力，便于保持車身的方向，減輕制動側傾。3.4.4 車輪前束在汽車側視圖中，車輪的中心線并不完全朝著直線行駛的方向，而是稍微帶有一定角度，像內(nèi)八字一樣內(nèi)側帶有一定角度的稱為前束，而朝向為側的稱為后束，它的作用主要是修整車輪外傾橫向推力（ 如圖 ）第三章 方案論證273.3. 5 5 懸架結構元素懸架結構元素3.5.1 雙橫臂獨立懸架的特點在實際應用中多采用橫臂不等長的雙橫臂獨立懸架，如果將兩臂長度選擇得得當，可以使車輪和主銷的定位角度以及輪距的變化都不太大，不大的輪距的變化都不太大，不大的輪距變化在輪胎較軟時，可以由輪胎變形來適應。這種懸架的最大特點是設計上的自由度教大，既上述懸架控制臂的支點位置可自由設定（在允許較大的空間范圍內(nèi)），可使汽車具有突出的轉彎性能、直線行駛性及乘坐舒適性。3.5.2 扭桿彈簧扭桿彈簧本身是一根由彈簧鋼制成的桿件，其端面形狀有花鍵，多邊形等形式，扭桿彈簧的作用原理是：扭桿彈簧的一端固定于車架，另一端與懸架控制臂連接，控制臂則與車輪相連；當車輪跳動時，連接控制臂上的扭臂便吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書28繞扭桿軸線擺動，使扭桿產(chǎn)生扭轉彈性變形，借以保證車輪與車架的彈性聯(lián)系。扭桿本身的扭轉剛度雖然是常數(shù)，但采用扭桿的懸架剛度卻是可變的，原因在于控制臂扭轉一定角度時，地面支反力對于扭桿軸線的力作用臂長度也隨之發(fā)生變化。值得注意的是，懸架的變剛度特性與控制臂長度有著直接的關系，當懸架行程一定時，臂越短扭轉角的變化就越大，因此臂越短，懸架的變剛度越明顯，如下圖，但是臂長度同時又影響到車輪定位和受空間布置的限制，因此只能是一個折中的產(chǎn)物。采用扭桿彈簧的另一個特點是，若將扭桿連接的固定端轉過一定角度，則控制臂的初始位置將相應改變，借此可以調節(jié)車架與車輪之間的相對位置，既達到調節(jié)車身高度的目的。扭桿的疲勞損壞多因為扭桿表面質量引起的，因此加第三章 方案論證29工中其表面粗糙度尺寸及軸線的直線度等要求非常嚴格，并且使用中必須對扭桿表面進行很好的保護，為了防止腐蝕以及表面機械損傷，可采用表面處理（如碳化、涂漆）以及用橡膠帶、尼龍布、環(huán)氧樹脂漆層等方法加以保護。扭桿加工時，對其進行預扭強化處理（加載方向同工作載荷方向）和表面強化處理（如滾壓、噴丸等）可以明顯增加扭桿的疲勞壽命。此外，加工后還要進行嚴格的磁力探傷和消磁。對于扭桿彈簧預扭時，一定要打印扭轉方向標記，在裝配時，若方向安裝錯，反而會大大降低扭桿的疲勞壽命。在空間布置上縱置扭桿彈簧可節(jié)省縱向空間，使用于小型車及廂式車的懸架系。 扭桿彈簧還具有質量輕，不需潤滑等優(yōu)點。3.5.3 上、下控制臂長度比值等長雙橫臂懸架在車輪跳動過程中，雖然沒有外傾角的變化，因此，現(xiàn)實中不采用這種形式、對于不等長雙橫臂懸架設計中，如何選擇適當?shù)纳?，下控制臂長度比值，以得到輪距變化與車輪定位參數(shù)變化矛盾的最佳妥協(xié)結果是非常關鍵的。討論外傾角受影響情況，如圖，在 a)中轉向節(jié)上、下球銷中心距長度不變，等吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書30于 0.6下臂長，而上臂長在0.61.0下臂長范圍內(nèi)變動。在圖 b）上球銷中心距在 0.61.0 下臂長范圍內(nèi)變動，而上臂長不變，等于 0.6 下臂長。從圖上可以看出，適當選擇上、下臂長比值是可能達到外傾角不大于規(guī)定植的要求（） 。1 下表為國內(nèi)外轎車雙橫臂獨立懸架的一些參數(shù)：在本設計中，選定上臂長 A=220mm,下臂長 C=363mm，轉向節(jié)球銷中心距 B=252mm,其比值 A/C=0.61、B/C=0.67第三章 方案論證31都在經(jīng)驗植范圍內(nèi)。第四章第四章 雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪定位參數(shù)的計算定位參數(shù)的計算4 41 1 雙橫臂獨立懸架運動學分析雙橫臂獨立懸架運動學分析4.1.1 空間機構學理論4.1.1.1 已知空間直線上兩點坐標（或者該直線方向余弦以及直線上一點坐標）和直線外一點坐標，確定過該線外一點作該線垂線的垂足坐標。 如圖 4.1 所式，空間直線過和兩點，過該直1M2M線外一點做該線垂線，M 垂足為 N 點。各點空間坐標為： = M,TMMMXYZ吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書32 =1M111,TMMMXYZ =2M222,TMMMXYZ = N,TNNNXYZ 圖 4.1根據(jù)空間機構運動學理論，垂足 N 點的坐標為： =+a（-） N,TNNNXYZ1M2M1M 其中 a=/ 21TMM 1MM 221MM 式中 =+221MM212MMXX+212MMYY212MMZZ4.1.1.2 已知空間一點的初始位置坐標以及空間某個軸線的方向余弦，還已知該點向該軸線作垂線所得的垂足點的坐標。確定當該點繞該軸旋轉 角度后該點的位置坐標。第四章 雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪定位參數(shù)的計算33機構如圖 4.2 所示，空間一點 B，軸線 L 的方向余弦，已知。垂足點 D 各點的初始位置坐標為：xUyUzU = 0B000,TBBBXYZ = D,TDDDXYZ 當 B點繞軸線 L 旋轉 角時，B 點 的新位置坐標由下式確定： 圖 4.2 = B,TBBBXYZ+ Q 0BD D式中轉換矩陣的表達式為 Q 220112031302221203022301221302230103212222122221qqq qq qq qq qQq qq qqqq qq qq qq qq qq qqq矩陣中的，, 分別為： Q0q1q2q3q線線LBD吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書34 =cos, = sin, = sin, 0q21qxU22qyU2= sin3qzU24.1.1.3 空間四連桿機構，當其中一桿繞其軸線旋轉某個角度時，另一桿繞其軸線的旋轉角度。 機構如圖 4.3 所示，空間四連桿機構 桿1 1 22ov v o的旋轉軸線為 L1，桿 1 1ov22v o 的旋轉軸線為 L2，桿的長度為 r=，各點的初始位1 2v v1 2v v置坐標已知： 1111,TooooXYZ 1111,TooovvvvXYZ 2222,TooooXYZ 2222,TooovvvvXYZ212121LLooVV第四章 雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪定位參數(shù)的計算35軸線 L1 的方向余弦：，1xu1yu1zu 軸線 L2 的方向余弦：，2xu2yu2zu 當桿 繞 L1 旋轉 角度時，設 繞 L2 旋轉1 1ov22v o 角度。下面討論如何確定 值。 根據(jù) 4.1.1.2 節(jié)中的內(nèi)容，桿 繞 L1 旋轉 角度1 1ov時，點的坐標為：1v 1111111,TovvvvXYZQvoo 矩陣的表達式如上，只需要將，轉 Q0q1q2q3q換成： =cos, =sin, = sin, 0q21q1xu22q1yu2= sin,3q1zu2 同理，桿繞 L2 旋轉 角時，點的位置坐標為：22v o2v 2222222,TvvvvXYZQvoo 矩陣的表達式同上，只需要將，轉 Q0q1q2q3q換成： =cos， =sin ， = sin ， 0q21q2xu22q2yu2吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書36= sin 3q2zu2 由 r=可得：1 2v v =+=212vv122vvXX122vvYY122vvZZ2r 這是一個含有未知數(shù) 的非線性方程，可以將其轉化為極小值問題，用一維搜索法確定 的數(shù)值使 minF()=0，就可以確定該方程的解。4.1.2 雙橫臂獨立懸架空間運動分析計算如圖 4.4 所示為雙橫臂獨立懸架結構簡圖，坐標系原點選在整車總布置坐標原點上。X 軸指向汽車尾部，Z 軸垂直車架表面向上，Y 軸由右手定則確定。 （ 圖 4.4）第四章 雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪定位參數(shù)的計算37：下橫臂擺動中心 ：上橫臂擺動中心1A2A：下球頭銷中心 : 上球頭銷中心1B2B：下橫臂擺動軸線 ：上橫臂擺動軸線1L2LC：主銷軸線與轉向節(jié)軸線交點 D: 輪胎中心E：輪胎接地點圖中，點在懸架運動過程中保持不變，可以由1A2A設計圖紙得到，圖中，點的初始位置的坐標可由設1B2B計圖紙確定。設和分別為上下橫臂擺動軸線在 x-y 平面內(nèi)的投12影角（俯視圖投影角） ，分別為上下橫臂擺動軸線12在 x-z 平面內(nèi)的投影角（側視圖投影角） ，其數(shù)值由設計圖紙確定。和按右手定則繞 z 軸正向旋轉時符號為正，12規(guī)定，按右手定則繞 y 軸正向旋轉時符號為正。12由投影角，可以確定下擺臂擺動軸線的方向余弦11為：吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書38 2211111111/ 1xxtgtguu tgu tg由投影角，可以確定上橫臂擺動軸線的方向余22弦為： 2222212121/ 1xxtgtguu tgu tg當車輪上下跳動時，上下橫臂分別繞擺動軸線上下擺動。下面計算當下橫臂擺動角度時，懸架各點的坐標。11 點坐標1B當下擺臂擺動角度時，點坐標為：11B= 1111,TBBBBXYZ 111oQBAA式中為坐標轉換矩陣，表達式為： Q 220112031302221203022301221302230103212222122221qqq qq qq qq qQq qq qqqq qq qq qq qq qq qqq矩陣中，, 為歐拉參數(shù)分別如下：0q1q2q3q第四章 雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪定位參數(shù)的計算39=cos, =sin, =sin, =0q121q1xu122q1yu123qsin1zu122 點坐標2B當下擺臂擺動角度時，設上橫臂擺動角度，則12點坐標為：2B= 2222,TBBBBXYZ 2222oQBAA取歐拉參數(shù)=cos，=sin, =sin, 0q221q2xu222q2yu22=sin3q2zu22帶入坐標變換矩陣就可以構成。 Q 2Q因此為了確定點坐標，首先要確定的數(shù)值，計2B2算如下：由設計圖紙得兩點距離，即1B2B12B B =222121212BBBBBBXXYYZZ12B B 這是一個含有未知數(shù)的一元非線性方程，將其轉化2為一元函數(shù)極小值問題：minF()=02吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書40由一維搜索法可以確定使 F()取極小值的值，必22定使方程成立，因此在求出后即可以計算點的坐標。22B3 C 點的坐標當下臂擺動角度時可確定，兩點坐標，則由定11B2B比分點公式就可以確定 C 點坐標：=+ ,TCCCCXYZ11111BBBXYZ2221BBBXYZ式中 =/，和可以由設計圖紙查得。1BC 2CB 1BC 2CB 4 D，E 兩點坐標將動坐標系的原點固定在 C 點上，當下臂擺動111X Y Z角度時，動坐標系原點隨 C 移動而 3 個坐標始終平行于1靜坐標軸，如圖 4.5。運動后剛體CDE 在動坐標系1B2B中的當前位置可以看作是由圖 4.5 所示的原始位置先繞第四章 雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪定位參數(shù)的計算41正向旋轉角度，后繞軸正向旋轉角度而來。這1Y11X2樣保證在懸架運動過程中車輪始終擺正，即沒有繞主銷軸線的偏轉。 圖 4.5圖 4.5 中剛體CDE 的原始位置為：轉向節(jié)軸線1B2BCD 與軸重合，點，C，D，E 都位于-平面1Y1B2B1Y1Z內(nèi)。設=L1, =L2，=角-90 度，其數(shù)值都1BC 2B C 2B CD可以在設計圖紙中查出。，兩點在圖 4.5 中的坐標為：1B2B1110,sincosTBL 1，-L1220,sincosTBL 2，L吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書42，兩點由圖 4.5 原始坐標經(jīng)過兩次旋轉后再轉1B2B化到靜坐標系中，則兩點坐標為： 111xyBQQBC 122xyBQQBC式中坐標轉換矩陣, 分別為： xQyQ= ; = xQ22221000cossin0sincosyQ1111cos0sin010sin0cos-= 2B 1B xQyQ1121BB由上述等式可以確定，的數(shù)值為:12; 1211121sincosBBXXB B 11222121sincossinBBYYB B 21cos由設計圖紙可查得，的數(shù)值，則擺臂擺動CD DE第四章 雙橫臂獨立懸架運動學分析以及車輪定位參數(shù)的計算43角度后，D,E 兩點坐標為：1 22,cossinTTDDDCCCDXYZXYCDZCD ， 22,TTEEEDDDEXYZXYDEZDEsi n，cos4.24.2 雙橫臂獨立懸架車輪定位參數(shù)的分析計算雙橫臂獨立懸架車輪定位參數(shù)的分析計算在 4.1 節(jié)中，對于任意位置處，上下橫臂球銷中心兩點的坐標可以求出，利用這兩點的相對坐標，可以求得主銷內(nèi)傾角和主銷后傾角。同樣，任意位置時，可以求出C,D,E 三點的坐標，由 C,D 兩點相對坐標值，可以求出車輪外傾角，由 E 點坐標值可以得出車輪相對地面的垂直跳動量和輪距的數(shù)值。即已知： 1111,TBBBBXYZ 2222,TBBBBXYZ ,TCCCCXYZ ,TDDDDXYZ ,TEEEEXYZ吉林大學本科生畢業(yè)設計說明書44112BBXXX112BBYYY121BBZZZ2DCXXX2DCYYY2CDZZZ主銷內(nèi)傾角用 表示，主銷后傾角用 表示，車輪外傾角用 表示。則： =；122111tan/YYZ =122111tan/XXZ =122222tan/ZZY輪距=21BEY車輪相對地面跳動量oEEZZZ其中表示平衡位置時點 E