1、 汽车设计专业课程设计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 I 目录 1 设计任务书 1 1.1 问题描述. 1 1.2 设计内容. 2 2 转向梯形机构运动学分析与设计 6 2.1 转向梯形机构优化原理. 6 2.2 转向梯形机构参数优化. 8 2.3 转向梯形机构简图. 9 3 基于 ADAMS 的悬架导向机构优化设计 . 10 3.1 双横臂悬架模型建立. 10 3.2 悬架参数的优化. 11 4 悬架弹簧和阻尼元件设计计算 15 4.1 结构选型. 15 4.2 优化计算. 15 5 悬架相关结构设计计算 17 5.1 下横臂设计计算. 17 5.2 全浮式半轴计
2、算及轮毂轴承选择. 19 5.2.1 半轴直径计算 19 5.2.2 轮毂轴承的选择 19 6 装配图的绘制 21 心得体会 22 参考文献 23 共 23 页 第 1 页 1 设计任务书设计任务书 1.1 问题描述 图 1 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、表示，转向主销内倾角
3、用0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 GFE EFG（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 FGBC。 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 2 页
4、 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、（横 臂向外下倾时，取负值） ，转向主销内倾角0。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
5、方时，取正值） ，转向节臂 FG 相对于汽车纵向的安装角0。 另外，左右车轮的转向角分别用、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。 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
6、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=12001400mm，轴距 L=20002500 mm。满载时整车总质量为 m=10001300kg，最高车速 Vmax=140km/h，最大爬坡度 20%，0-100 km/h加速时 间不超过 14 秒，最小转向半径 Rmin =40004500mm。 前轮轮胎外径为 2R=520mm，轮胎宽度 b=145 mm。 导向机构几何参数： AB=150280mm， BC=200360mm， CD=300400mm， JH=80110mm，BH=90150mm，车辆处于满载平衡位置时，前悬架导向机构位 置参数约为=-58， =-210， 0=710 （具体以 ADAMS 仿真优化结果为准） 。 转向机构几何参数
