關(guān)于ESU7160乘用車(chē)前懸架設(shè)計(jì)的開(kāi)題報(bào)告 汽車(chē)工程學(xué)院 061107212 楊星一 研究背景最近這幾年，中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)不斷上升，自2002年之后，中國(guó)汽車(chē)行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)階段，特別是隨著私人消費(fèi)的興起，轎車(chē)需求量開(kāi)始迅速攀升，并成為推動(dòng)中國(guó)汽車(chē)發(fā)展的一股重要力量。與此同時(shí)，中國(guó)在全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中的地位也逐漸上升。2007年，中國(guó)汽車(chē)需求總量為879萬(wàn)輛，在全球市場(chǎng)占比從2001年4.3%上升到2007年的12.2%。2009年首次超越美國(guó)成為全球第一大汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)國(guó)后， 2010年中國(guó)再次穩(wěn)坐全球銷(xiāo)量第一的位置。全年銷(xiāo)量超過(guò)1800萬(wàn)輛。目前中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)自主品牌發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。自主品牌乘用車(chē)的銷(xiāo)售量也是十分可觀的。之所以自主品牌的銷(xiāo)量不斷上升，跟中國(guó)汽車(chē)品牌在乘用車(chē)領(lǐng)域技術(shù)不斷學(xué)習(xí)進(jìn)步不無(wú)關(guān)系。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)這些年逐步建立起有競(jìng)爭(zhēng)性、不同技術(shù)層次的零部件配套體系。并積極開(kāi)展節(jié)能、環(huán)保型的汽車(chē)研發(fā)，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，加快汽車(chē)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)升級(jí)。堅(jiān)持對(duì)外開(kāi)放和自主發(fā)展相結(jié)合的原則，努力提高自主研發(fā)能力，培育自主品牌產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)由“汽車(chē)大國(guó)”向“汽車(chē)強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變，一方面，國(guó)家通過(guò)宏觀調(diào)控、政策扶持等措施，鼓勵(lì)和支持汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)；另一方面，企業(yè)在國(guó)家政策的引導(dǎo)下，在組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)結(jié)構(gòu)等方面積極實(shí)施轉(zhuǎn)型升級(jí)戰(zhàn)略，全面、有效提升汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。汽車(chē)強(qiáng)國(guó)就必須要具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車(chē)。一輛具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車(chē)，并不是那么容易就能制造出來(lái)的。雖然目前中國(guó)已經(jīng)有許多自主品牌的汽車(chē)，不但在國(guó)內(nèi)銷(xiāo)量不錯(cuò)，而且有個(gè)別車(chē)型能夠出口。然而，其實(shí)很多自主品牌的汽車(chē)，內(nèi)部零部件或多或少也都不是中國(guó)自己的技術(shù)，沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，雖然從整車(chē)角度看，是中國(guó)的自主品牌，其實(shí)不然。零部件是組成一輛整車(chē)的基本，而在零部件制造生產(chǎn)上具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，才能使中國(guó)的自主品牌汽車(chē)真正暢銷(xiāo)市場(chǎng)，經(jīng)久不衰。因此要發(fā)展汽車(chē)工業(yè)，創(chuàng)造自主品牌汽車(chē)，就要從基礎(chǔ)做起，從零部件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)做起。零部件做到了自主研發(fā)，用自主研發(fā)的零部件組成的整車(chē)就是自主研發(fā)的汽車(chē)了，汽車(chē)研發(fā)要從零部件研發(fā)開(kāi)始。一輛汽車(chē)有多個(gè)系統(tǒng)組成，傳動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，行駛系統(tǒng)等等，而決定汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的是汽車(chē)懸架系統(tǒng)。懸架是現(xiàn)代汽車(chē)上重要總成之一。汽車(chē)懸架把車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)軸（或車(chē)輪）彈性的連接起來(lái)。懸架的最主要的功能是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架（或車(chē)身）之間的一切力和力矩，緩和汽車(chē)駛過(guò)不平路面時(shí)路面?zhèn)鬟f給車(chē)架（或車(chē)身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車(chē)的行駛平順性。保證汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，使汽車(chē)獲得高速行駛能力。懸架由彈性元件、導(dǎo)向裝置、減震器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成。導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿系組成，用來(lái)決定車(chē)輪相對(duì)于車(chē)架（或車(chē)身）的運(yùn)動(dòng)特性，并傳遞除了彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。緩沖塊用來(lái)減輕車(chē)軸對(duì)車(chē)架（或車(chē)身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過(guò)大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車(chē)，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)車(chē)身的側(cè)傾角和橫向角振動(dòng)。減振器是具有減振作用，使振動(dòng)迅速衰減，減輕振動(dòng)使乘員感到不舒適和疲勞。彈性元件則是為了緩和沖擊，使車(chē)架與車(chē)橋之間具有彈性聯(lián)系。因此，汽車(chē)懸架往往列為重要部件編入轎車(chē)的技術(shù)規(guī)格表，作為衡量轎車(chē)質(zhì)量的指標(biāo)之一。完善的汽車(chē)懸架系統(tǒng)可以很好的緩解路面給予車(chē)輛的沖擊，減輕汽車(chē)振動(dòng)給乘客帶來(lái)頭暈，暈車(chē)等不良反應(yīng)，使乘客感受到很好的乘坐舒適性。同時(shí)將汽車(chē)的懸架系統(tǒng)調(diào)校好，好的懸架系統(tǒng)在彎道性能上就能很好的表現(xiàn)出來(lái)，還有出去郊游時(shí)，能在惡劣的路況下通行，可以給駕駛員帶來(lái)更好的操作穩(wěn)定性以及一定的駕駛樂(lè)趣。優(yōu)良的懸架避震性能，也可以減輕振動(dòng)給零件帶來(lái)的沖擊導(dǎo)致?lián)p壞，減少故障，降低維修成本和行駛安全。懸架系統(tǒng)使汽車(chē)能精準(zhǔn)的過(guò)彎轉(zhuǎn)向，也能避免一定的交通事故發(fā)生可能性。因此可以發(fā)現(xiàn)，懸架對(duì)于整輛車(chē)具有重大的意義，不可或缺。而當(dāng)前的汽車(chē)懸架雖然已經(jīng)十分先進(jìn)，但是畢竟沒(méi)有完美的事物，不論什么形式的獨(dú)立懸架或非獨(dú)立懸架都有其缺點(diǎn)和不足。因此還需要不斷的研究發(fā)展。二 市場(chǎng)調(diào)查為了能了解目前市場(chǎng)上大部分乘用車(chē)前懸架所采用型式的情況，為接下來(lái)的設(shè)計(jì)作參考，因此，對(duì)市面上30萬(wàn)以?xún)?nèi)的車(chē)型前懸架型式進(jìn)行了市場(chǎng)調(diào)查，結(jié)果如表一所示。表 一 30萬(wàn)以?xún)?nèi)的車(chē)型前懸架型式價(jià)位車(chē)型前懸架結(jié)構(gòu)北京現(xiàn)代-瑞納 2010款 1.4 GL MT 標(biāo)準(zhǔn)型麥弗遜比亞迪F3 2010款 1.5 新白金版 標(biāo)準(zhǔn)型麥弗遜長(zhǎng)城汽車(chē)-騰翼C30 2010款 1.5 手動(dòng) 舒適型麥弗遜長(zhǎng)安福特-嘉年華 2010款 兩廂 1.3L 手動(dòng) 風(fēng)尚版麥弗遜東風(fēng)風(fēng)行-景逸 2010款 1.5XL 標(biāo)準(zhǔn)型麥弗遜一汽大眾-捷達(dá) 2010款 1.6 手動(dòng)麥弗遜10萬(wàn)以下吉利帝豪-帝豪EC7 2010款 1.8 手動(dòng) 標(biāo)準(zhǔn)型麥弗遜東南汽車(chē)-V3菱悅 2010款 1.5 MT 舒適版麥弗遜上海大眾-桑塔納 2007款 1.8MT 麥弗遜奇瑞汽車(chē)-奇瑞A3 2011款 兩廂 1.6 DVVT MT進(jìn)取型麥弗遜東風(fēng)標(biāo)致-標(biāo)致207 2010款 1.4 手動(dòng) 馭樂(lè)版麥弗遜英倫汽車(chē)-英倫SC7 2010款 1.5 舒適型麥弗遜大迪汽車(chē)-大迪霸道 2006款 兩驅(qū)豪華（汽油版）雙橫臂北汽制造-陸鈴 2005款 速駿 BJ6520標(biāo)準(zhǔn)型雙橫臂黃海汽車(chē)-旗勝CUV 2009款 2.0L 兩驅(qū) 標(biāo)準(zhǔn)汽油版雙橫臂一汽大眾-寶來(lái) 2011款 1.6L 手動(dòng)時(shí)尚型麥弗遜上海通用雪佛蘭-科魯茲 2009款 1.6 SL MT麥弗遜上海大眾-朗逸 2011款 1.4TSI DSG 品雅版麥弗遜廣汽本田-鋒范 2008款 1.5 自動(dòng)精英型麥弗遜一汽豐田-卡羅拉 2011款 1.6L GL MT麥弗遜長(zhǎng)安馬自達(dá)-馬自達(dá)3 2010款 1.6 MT 時(shí)尚型 經(jīng)典款麥弗遜東風(fēng)日產(chǎn)-軒逸 2009款 1.6 XE 舒適 自動(dòng)版麥弗遜東南三菱-翼神 2010款 1.8L 時(shí)尚版 MT 睿智型麥弗遜10萬(wàn)到20萬(wàn)北京現(xiàn)代-現(xiàn)代ix35 2010款 2.0 MT 兩驅(qū) 新銳版麥弗遜東風(fēng)悅達(dá)起亞-智跑 2010款 2.0 GL AT 2WD麥弗遜廣汽豐田-凱美瑞 2010款 200E 精英版麥弗遜上海通用別克-君威 2009款 2.0 舒適版麥弗遜長(zhǎng)安福特-蒙迪歐-致勝 2010款 2.0 舒適型麥弗遜陸風(fēng)汽車(chē)-陸風(fēng)X8 2009款 兩驅(qū)汽油豪華型雙橫臂長(zhǎng)城汽車(chē)-哈弗H5 2011款 智尊版 2.0兩驅(qū)天窗版雙橫臂一汽豐田-銳志 2010款 2.5S 風(fēng)度菁華版麥弗遜一汽大眾-邁騰 2011款 1.8TSI 自動(dòng) 豪華型麥弗遜東風(fēng)本田-本田CR-V 2010款 2.0 自動(dòng) 四驅(qū)經(jīng)典版麥弗遜進(jìn)口三菱-歐藍(lán)德EX 2010款 勁界 2.0 休閑版麥弗遜上海大眾斯柯達(dá)-昊銳 2009款 1.8TSI AT 貴雅版麥弗遜長(zhǎng)安沃爾沃-沃爾沃S40 2009款 2.0 手動(dòng)檔麥弗遜20萬(wàn)到30萬(wàn)進(jìn)口斯巴魯-森林人 2010款 2.0X 手動(dòng) 舒適版麥弗遜進(jìn)口現(xiàn)代-勞恩斯酷派 2009款 2.0T AT 靚雅版麥弗遜進(jìn)口雪佛蘭-科帕奇 2010款 2.4 MT 5座 舒適版麥弗遜比亞迪-比亞迪M6 2010款 2.4 自動(dòng) 旗艦型麥弗遜華晨金杯-閣瑞斯 2010款 2.7御領(lǐng) 旗艦型AT（短軸）雙橫臂廣汽本田-奧德賽 2009款 2.4 舒適版雙橫臂一汽馬自達(dá)-睿翼 2010款 轎跑 2.0 豪華版雙橫臂廣汽本田-雅閣 2010款 2.0 EX雙橫臂長(zhǎng)豐獵豹-黑金剛 2004款 CFA6470CP行政版 2.4MT 四驅(qū)雙橫臂 根據(jù)表一進(jìn)行的數(shù)據(jù)整理后出來(lái)的柱狀圖，如圖一所示。圖 一 前懸架類(lèi)型柱狀圖通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查后，根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出：在30萬(wàn)以下的家用乘用車(chē)中，其前懸架基本有兩種形式，分別是麥弗遜式獨(dú)立懸架和雙橫臂式獨(dú)立懸架，但也不排除其他形式的懸架。根據(jù)上圖，大部分車(chē)型基本都采用了麥弗遜式獨(dú)立懸架，而雙橫臂式獨(dú)立懸架大部分出現(xiàn)在SUV這種車(chē)型上。三 懸架研究廣州本田雅閣是一輛市場(chǎng)上很暢銷(xiāo)的車(chē)型，其前懸架為雙橫臂式獨(dú)立懸架，因此，對(duì)其前懸架進(jìn)行分析研究比較有意義。廣州本田雅閣前懸架的外觀圖如圖2所示。圖 2 廣本雅閣前懸架示意圖廣州本田雅閣的前懸架是不等長(zhǎng)雙橫臂式懸架，這類(lèi)懸架只要適當(dāng)選擇、優(yōu)化上下橫臂的長(zhǎng)度，并通過(guò)合理的布置、就可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的限定范圍內(nèi)，保證汽車(chē)具有良好的行駛穩(wěn)定性。雅閣的雙橫臂式獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，上橫臂3的外端通過(guò)球頭銷(xiāo)鉸鏈，內(nèi)端與車(chē)身相連。下橫臂2的外端與球頭銷(xiāo)鉸鏈，內(nèi)端與車(chē)身相連。兩個(gè)球頭銷(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)1相連。當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪傳遞給萬(wàn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向節(jié)1，使上下兩個(gè)橫臂上下擺動(dòng)，而下橫臂又與減振器和螺旋彈簧連接，下橫臂擺動(dòng)時(shí)，壓縮減振器和彈簧，使螺旋彈簧和減振器起到緩解沖擊的作用。工作原理圖可參考圖4。1-轉(zhuǎn)向節(jié) 2-下橫臂 3-上橫臂4-螺旋彈簧 5-減振器圖 3 廣本雅閣前懸架結(jié)構(gòu)圖圖 4 廣本雅閣前懸架工作原理圖雅閣的雙橫臂式獨(dú)立懸架優(yōu)點(diǎn)是橫向剛度大、抗側(cè)傾性能優(yōu)異、抓地性能好、路感清晰，操作穩(wěn)定性好。輪距變化小，輪胎磨損慢。而它的缺點(diǎn)是因其制造成本高、懸架定位參數(shù)設(shè)定復(fù)雜，而且占用空間大。通常應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)型轎車(chē)、超級(jí)跑車(chē)以及高檔SUV前后懸架。一汽寶來(lái)作為一汽旗下一款市場(chǎng)口碑不錯(cuò)的車(chē)型，其前懸架型式是麥弗遜式獨(dú)立懸架，對(duì)其研究分析比較有意義。一汽寶來(lái)前懸架的外觀圖如圖5所示。圖 5 一汽寶來(lái)前懸架示意圖一汽寶來(lái)的前懸架采用的是麥弗遜式獨(dú)立懸架。結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，為一汽寶來(lái)的麥弗遜式獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)圖，減振器為滑移支柱總成，橫置導(dǎo)向臂的內(nèi)端通過(guò)鉸鏈與車(chē)身相連，其外端通過(guò)球鉸鏈與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。減振器上端通過(guò)帶軸承的隔振塊總成與車(chē)身相連。減振器上鉸鏈的中心與橫置導(dǎo)向臂外端的球鉸鏈中心的連線(xiàn)為主銷(xiāo)軸線(xiàn)。當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)通過(guò)球鉸鏈和轉(zhuǎn)向節(jié)傳遞給橫置導(dǎo)向臂，橫置導(dǎo)向臂上下擺動(dòng)，由于減振器與橫置導(dǎo)向臂都與轉(zhuǎn)向節(jié)相連，因此減振器的下支點(diǎn)隨橫置導(dǎo)向臂擺動(dòng)，壓縮減振器和減振器上的螺旋彈簧，使阻尼元件與彈性元件起到緩解沖擊的作用。當(dāng)懸架變形時(shí)，使得主銷(xiāo)的定位角和輪距都有變化。工作原理可參考圖7。適當(dāng)?shù)卣{(diào)整桿系的布置，可以使車(chē)輪的定位參數(shù)變化極小。而且因?yàn)橛辛藱M置導(dǎo)向臂，使車(chē)輪所受的側(cè)向力大部分由前懸架控制臂承擔(dān)，其余部分由減振器活塞和活塞桿承受，減小了滑動(dòng)摩擦和磨損。1- 輪轂 2-轉(zhuǎn)向節(jié)支架 3-上固定支點(diǎn) 4-懸架彈簧 5-減振器 6-半軸 7-橫向穩(wěn)定桿 8-橫置導(dǎo)向臂 9-轉(zhuǎn)向節(jié)球形鉸鏈 10-輪轂軸承圖 6 一汽寶來(lái)的前懸架結(jié)構(gòu)圖圖 7 一汽寶來(lái)前懸架工作原理圖寶來(lái)的麥弗遜式獨(dú)立懸架優(yōu)點(diǎn)是橫向剛度大，輪距變化小，輪胎磨損慢。麥弗遜式獨(dú)立懸架與其他獨(dú)立懸架相比，結(jié)構(gòu)緊湊，取消了上橫臂，增大了兩前輪內(nèi)側(cè)的空間，便于發(fā)動(dòng)機(jī)和其他一些部件的布置，車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)變化小，有良好的操縱穩(wěn)定性。而它的缺點(diǎn)是由于麥弗遜式獨(dú)立懸架質(zhì)量較輕，響應(yīng)速度又很快，車(chē)輪的主銷(xiāo)可以擺動(dòng)，外傾角度可以調(diào)整，這樣在車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，輪胎的接地面積可以達(dá)到最大化。但簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)也使得懸架剛性較弱，穩(wěn)定受到影響，轉(zhuǎn)彎時(shí)側(cè)傾會(huì)略微明顯。而且滑動(dòng)立柱摩擦和磨損較大。