汽车设计课程设计--双横臂独立悬架

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1、汽车设计专业课程设计双横臂独立悬架——转向系统的分析与设计目录1设计任务书11.1问题描述11.2设计内容22转向梯形机构运动学分析与设计62.1转向梯形机构优化原理62.2转向梯形机构参数优化82.3转向梯形机构简图93基于ADAMS的悬架导向机构优化设计103.1双横臂悬架模型建立103.2悬架参数的优化114悬架弹簧和阻尼元件设计计算154.1结构选型154.2优化计算155悬架相关结构设计计算175.1下横臂设计计算175.2全浮式半轴计算及轮毂轴承选择195.2.1半轴直径计算195.2.2轮毂轴承的选择196装配图的绘制21心得体会22参考文献23I1设计任务书1.1问题描述图1

2、所示为汽车前轮采用的一种双横臂悬架-转向系统机构示意图，导向机构ABCD由上横臂AB、转向主销BC和下横臂CD及车架AD构成。其中A、D分别为上下横臂与车架联接的铰销中心（假定两铰销轴线均平行于车辆纵向），B、C分别为转向主销BC与上、下横臂联接的球铰中心。在车辆横向垂直平面内，上、下横臂相对水平面的摆角分别用j、y表示，转向主销内倾角用b0表示。转向传动机构采用由齿轮-齿条转向器驱动的断开式转向梯形机构GFEE¢F¢G¢（F¢与F，G¢与G对称，未画出）。其中，左轮转向梯形机构EFG由齿轮-齿条转向器输出齿条EE¢、左轮转向横拉杆EF、左轮转向节臂FG及车架构成。E、E¢分别为转向器齿条上

3、与左右转向横拉杆铰接的球铰中心，F为左轮转向横拉杆EF与左轮转向节臂FG铰接的球铰中心，G为左轮转向节臂FG与左轮转向主销BC连线的交点，且FG^BC。另外，车轮轴线KH与转向主销BC交于H，与车轮中心面交于J。图1.1双横臂悬架——转向系统机构示意图共23页第23页描述悬架ABCD导向机构运动学的机构几何参数主要有：上横臂杆长AB=h1，转向主销球铰中心距BC=h2，下横臂杆长CD=h3，上、下横臂的摆角j、y（横臂向外下倾时，取负值），转向主销内倾角b0。为简便计，不考虑主销后倾角的影响，并假设上、下横臂与车架铰接的轴线均平行于车辆纵向，则图示导向机构ABCD的上、下横臂AB、CD和转向

4、主销轴线BC将始终在过前轮轴线的汽车横向垂直平面内运动。在水平面俯视图中，描述EFG左轮转向梯形机构运动学的机构几何参数主要有：EE¢=L1，EF=L2，FG=L3，车架上齿条移动方向线EE¢与前轮轴线的偏移距Y（前轮轴线在前方时，取正值），转向节臂FG相对于汽车纵向的安装角a0。另外，左右车轮的转向角分别用a、b表示。双横臂独立悬架系统的弹性元件可采用螺旋弹簧或扭杆弹簧，阻尼元件常用筒式减振器。根据整车结构布置，弹簧和阻尼元件通常安装于下横臂与车架（车身）之间，但也有安装于上横臂与车架（车身）之间的情形。因此，导向机构各构件及各连接铰点的受力大小与方向，与弹簧元件的类型和安装位置密切相关。

5、因此，双横臂悬架—转向系统机构分析与设计要处理的问题及内容有：（1）转向梯形机构的运动学设计和机构运动简图绘制；（2）基于ADAMS的悬架导向机构前轮定位参数分析及前轮左、右转向角关系验证；（3）悬架弹性元件和阻尼元件的结构选型和设计计算；（4）悬架导向机构受力分析、零部件结构强度计算及结构方案设计；（5）绘制系统总成结构装配图和部分零部件图（制动钳安装结构从略）。1.2设计内容试按上述悬架结构型式，设计某前轮驱动的微型汽车双横臂前悬架-转向系统，其参数选择范围如下：轮距B=1200~1400mm，轴距L=2000~2500mm。满载时整车总质量为m=1000~1300kg，最高车速Vmax

6、=140km/h，最大爬坡度20%，0-100km/h加速时间不超过14秒，最小转向半径Rmin=4000~4500mm。前轮轮胎外径为2R=520mm，轮胎宽度b=145mm。导向机构几何参数：AB=150~280mm，BC=200~360mm，CD=300~400mm，JH=80~110mm，BH=90~150mm，车辆处于满载平衡位置时，前悬架导向机构位置参数约为a=-5~8°，y=-2°~10°，b0=7~10°（具体以ADAMS仿真优化结果为准）。共23页第23页转向机构几何参数：EE¢=L1=50~580mm，EF=L2=180~500mm，FG=L3=100~140mm，Y=-

7、80~80mm，BG=80~130mm，齿条左右移动行程为s=±50~70mm。转向节臂安装角a0=175~190°，转向梯形机构的最大压力角amax=45~50°。要求每个同学完成以下课程设计内容：1．导向机构和转向梯形机构的运动学分析与设计（1）在上述参数范围内，初选一组整车参数。比如，轮距B=1250mm，轴距L=2050mm，单轮簧载质量W=300kg，最高车速Vmax=140km/h，最大爬坡度20