3.3 本课题圆柱螺旋弹簧的设计计算 17

3.4 非线性螺旋簧建模及有限元分析 20

3.5 弹簧刚度、强度、振动频率校核 33

3.6本章小结 35

4 横向稳定杆设计与校核 36

4.1横向稳定杆直径的确定 36

4.2 横向稳定杆材料及加工工艺分析 38

4.3 横向稳定杆有限元分析 38

4.4 本章小结 41

5 悬架系统运动校核 41

5.1 ADAMS/CAR模块简介 41

5.2 后悬架系统仿真模型的建立 42

5.3 后悬架系统运动学校核 47

5.4 本章小结 52

全文小结 53

致 谢 54

参考文献 55

1 绪论

1.1  课题研究背景

整车设计、车身设计、发动机及底盘设计是车辆开发中最关键的四个设计方面，其中底盘设计中最关键的是悬架设计。车辆悬架是汽车车架与车桥或车轮之间一切连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮与车架之间的力和力矩，缓冲行驶过程中由路面不平引起并传递给车架或车身的冲击力，衰减由此引起的振动，以保证汽车能平顺的行驶，保证乘坐舒适和货物完好。悬架系统主要由弹簧、减震器、导向机构和横向稳定杆等组成。

悬架的运动特性决定了整车的运动性能。悬架的运动特性是指车轮上下跳动过程中车轮的定位参数以及轮距的变化规律，这些是由悬架系统的导向机构来决定的。因此，汽车的使用性能轮胎的使用寿命都直接由悬架的导向机构来决定。目前，国内悬架自主研发的主要过程是借鉴国外同级别车型的逆向设计。

悬架系统最关键的部件之一是弹性元件，它对车辆的操纵稳定性、乘坐舒适性、行驶安全性以及疲劳寿命等整车性能有重要影响。只有拥有优良的悬架弹簧，才会有优良的整车特性。悬架弹簧的软硬对车辆行驶的安全性和乘坐舒适性有重要的影响。弹簧较软的汽车在行驶中可以消除颠簸提供极平稳的行驶感觉，车辆的舒适性高，但这样也会带来在制动和加速过程中产生俯冲和蹲伏的现象，在转弯时易产生侧倾和翻滚趋势，即车辆的安全性差。然而，弹簧较硬的汽车在颠簸路面上的平稳性稍差，乘坐舒适性差，但车身移动非常小，这意着车辆的行驶安全性高。如何协调这两者之间的关系呢？在传统线性悬架中，不可能同时满足两者，通常是折中的前提在根据具体的汽车类型加以调整，根据汽车的要求侧重某一个方面的性能。在这种情形下，设计弹簧刚度可变的非线性悬架显得非常必要。

1.2  非线性螺旋簧的发展现状

1.3  本课题主要研究内容及意义

近年来，随着我国汽车工业的迅猛发展，野种越野汽车也正实现由第二代的标准机动性向第三代的高机动性的跨越。高机动性军用越野汽车既要满足高速机动的要求，又要满足越野道路，甚至是非道路地域的通过性要求，同时满足车辆的平顺性和操纵稳定性要求，本课题通过学习，熟悉双横臂悬架的构造，掌握悬架各部件的参数布置，确定悬架设计的可行性。在给定整车参数以及设计要求的条件下，完成悬架的设计参数确定，导向机构布置形式，利用ADAMS建立悬架的运动学模型，分析各车轮定位参数随着车轮同向跳动时的变化，得出曲线。同时为了满足越野车高机动性能的要求，提高轮胎上下跳极限，保证车辆在越野道路行驶时轮胎与地面的附着性能，满足高机动越野车的越野平顺性和平均越野车速的要求，为该车后悬架设计一套可变刚度的“三变”螺旋弹簧，即变丝径、变中径、变螺距。变刚度悬架弹簧具有轻量化、变刚度和大行程的技术特点，可大幅提高越野汽车的全地形通过性和平顺性，是国际上先进的高机动中型越野车的关键技术和零部件。在弹簧设计中需要考虑的因素：第一、性能与安装要求：承载能力、载荷-变形特性、整车偏频/主频、轮胎上下跳动极限、自由长度；第二、可靠性要求：工作应力、几何关键点、应力分布、螺旋升角。在弹簧设计中不但要考虑整车匹配要求还要在现代经典的力学理论基础上研究弹簧的基础特性、失效特性、材料特性和力学特性并予以综合分析。