华南理工大学广州学院

本科生毕业设计（论文）开题报告

麦弗逊悬架对车辆操纵稳定性的影响分析

学    院    汽车工程学院     

专业班级  20##级车辆工程6班 

姓    名       苏旭           

学生学号   201130085325      

指导教师       李巍华        

填表日期  20##年10月10日   

说  明

1．开题报告是保证毕业设计（论文）质量的一个重要环节，为规范毕业设计的开题报告，特印发此表。

2．学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告。

3．此表一式三份，一份交学院装入毕业设计（论文）档案袋，一份交指导教师，一份学生自存。

4．选题需经基层教学单位（专业教研室）讨论审核、二级学院主管院长批准、报教务处备案, 方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。

文献综述内容：

近几年来，伴随着我国汽车产销量的高速发展，国内汽车的保有量也迅速达到了空前的规模，消费者在购买汽车的时候已不再简单地把汽车看成是面子工程了，而是越来越关心汽车的各项性能指标，尤其是汽车的操控稳定性受到了极大的关注。

在这个言必谈性能、论必说稳定的年代里，几乎所有的汽车品牌都在大力地宣传自己的汽车产品优秀的操控稳定性，从日系的丰田、本田、日产到欧系的宝马、奥迪等高端品牌都在极尽全力地宣传自家产品良好的操控稳定性，就连一向以舒适性能为取向的雷克萨斯、奔驰等高端品牌也在新近的汽车设计中加入了更多的运动稳定取向。从以卡罗拉为代表的紧凑型轿车到以迈腾为代表的中级车到以奥迪A6L为代表的高档车无不标榜自己的操控稳定性。

本课题主要研究影响汽车操控稳定性的汽车底盘的核心——悬架系统，从[1]陈家瑞的《汽车构造》中让我们来了解一下悬架是什么构件。悬架是汽车的车身与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。典型的汽车悬架结构由弹性元件、减震器以及导向机构等组成，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。绝大多数悬架多具有螺旋弹簧和减振器结构，但不同类型的悬架的导向机构差异却很大，这也是悬架性能差异的核心构件。

本课题以麦弗逊式独立悬架为例，并分析该悬架对汽车操控稳定性的影响。[3]王望予在《汽车设计》中详尽阐述了麦弗逊式悬架由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成，绝大部分车型还会加上横向稳定杆。主要结构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组成，减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象，限制弹簧只能作上下方向的振动，并可以用减震器的行程长短及松紧，来设定悬架的软硬及性能。而[2]余志生在《汽车理论》中认为采用麦弗逊式独立悬架的汽车要获得良好的操纵稳定性，应当适当舍弃汽车的舒适性，这样弹簧就要设计得硬些，尽量避免汽车刹车“点头”、加速“抬头”以及严重侧倾偏向的现象发生，从而利于汽车的转向，容易使汽车取得良好的操纵稳定性。[8]夏长高在《麦弗逊式独立悬架运动特性》中则提到汽车在行驶过程中，由于路面的不平整或者车轮的垂直载荷发生变化，麦弗逊悬架导向杆的运动以及变形，车轮定位参数随之变化，从而导致轮胎侧偏特性改变；并且汽车在曲线行驶时，麦弗逊悬架上的车身将发生侧倾，引起汽车的侧倾转向和变形转向。所以，麦弗逊悬架系统的运动学和动力学特性分析是研究整车操纵稳定性的基础。由于麦弗逊悬架系统是相对复杂的空间结构，过去使用简化条件下的图解法和多刚体动力学方法进行分析计算，所得结果误差较大。本文将采用ADAMS软件，建立麦弗逊式独立悬架动力学仿真分析模型，并对悬架的运动特性进行全面分析。

本文将采用[5]方飞的《麦弗逊前独立悬架汽车的操纵稳定性研究》中的模拟法来论证本文的观点。首先练习操作ADAMS软件，直到掌握该软件CAR模块的操作方法，反复钻研ADAMS软件的基本算法，包括地面参考标架和构件参考标架的选择，地面坐标系、局部参考坐标系和标架坐标系的选择，ADAMS运动学、动力学方程的建立和求解，ADAMS静力学分析等等。[6]孙延伟在《基于ADAMS/CAR环境下的麦弗逊悬架建模与仿真》提出使用ADAMS/CAR模块对麦弗逊悬架进行初步结构分析和虚拟样机建模，在进行仿真分析时可得到前束角、外倾角、主销内倾角、主销后倾拖距、主销偏移距等变化曲线。在[9]陈永耀，谢伟东的《基于ADAMS的麦弗逊悬架动力学仿真及其优化设计》以及[10]张楚，葛江浩的《基于ADAMS的麦弗逊前悬架优化设计》可知可利用ADAMS/Insight模块对麦弗逊悬架进行优化，先确定目标函数，选择合适的设计变量，对麦弗逊悬架进行设计优化。[4]吴丽顺在《麦弗逊悬架建模仿真以及整车的操纵稳定性分析》提出使用CAR模块建立整车虚拟样机模型并分析悬架的结构参数对整车操纵稳定性的影响，最后对其操纵稳定性进行试验仿真，包括转向盘转角阶跃输入试验仿真分析，转向回正性能试验仿真分析，稳态回转试验仿真分析，蛇行试验仿真分析，转向轻便性试验仿真分析。归纳总结经验，得出结论。

参考文献

[1]陈家瑞。《汽车构造》（下册）。机械工业出版社，2009。                                                          

[2]余志生。《汽车理论》。机械工业出版社，2009。                                                             

[3]王望予。《汽车设计》。机械工业出版社，2009。

[4]吴丽顺。《麦弗逊悬架建模仿真以及整车的操纵稳定性分析》。东北大学, 2010。                                                           

[5]方飞。《麦弗逊前独立悬架汽车的操纵稳定性研究》。武汉理工大学, 2006。                                                            

[6]孙延伟。《基于ADAMS/CAR环境下的麦弗逊悬架建模与仿真》。第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集, 河南省汽车工程学会, 2012。                                                             

[7]毛金明。《麦弗逊悬架仿真分析》。南京林业大学, 2003。                                                             

[8]夏长高。《麦弗逊式独立悬架运动特性》。农业机械学报, 2004。

[9]陈永耀；谢伟东。《基于ADAMS的麦弗逊悬架动力学仿真及其优化设计》。机电工程，2009。

[10]张楚; 葛江浩。《基于ADAMS的麦弗逊前悬架优化设计》。汽车实用技术，2013。 

 

 

第二篇：麦弗逊悬架设计开题报告

关于ESU7160乘用车前悬架设计的开题报告

        汽车工程学院 061107212    杨星

一 研究背景

最近这几年，中国汽车产销不断上升，自20##年之后，中国汽车行业开始进入爆发式增长阶段，特别是随着私人消费的兴起，轿车需求量开始迅速攀升，并成为推动中国汽车发展的一股重要力量。与此同时，中国在全球汽车产业中的地位也逐渐上升。20##年，中国汽车需求总量为879万辆，在全球市场占比从20##年4.3%上升到20##年的12.2%。20##年首次超越美国成为全球第一大汽车产销国后， 20##年中国再次稳坐全球销量第一的位置。全年销量超过1800万辆。

目前中国汽车市场自主品牌发展态势良好。自主品牌乘用车的销售量也是十分可观的。之所以自主品牌的销量不断上升，跟中国汽车品牌在乘用车领域技术不断学习进步不无关系。

中国汽车工业这些年逐步建立起有竞争性、不同技术层次的零部件配套体系。并积极开展节能、环保型的汽车研发，推动技术进步，加快汽车产品的结构升级。坚持对外开放和自主发展相结合的原则，努力提高自主研发能力，培育自主品牌产品。

为了实现由“汽车大国”向“汽车强国”转变，一方面，国家通过宏观调控、政策扶持等措施，鼓励和支持汽车产业的转型升级；另一方面，企业在国家政策的引导下，在组织结构、产品结构、技术结构、市场结构等方面积极实施转型升级战略，全面、有效提升汽车产业的国际竞争力。

汽车强国就必须要具有完全自主知识产权的汽车。一辆具有自主知识产权的汽车，并不是那么容易就能制造出来的。虽然目前中国已经有许多自主品牌的汽车，不但在国内销量不错，而且有个别车型能够出口。然而，其实很多自主品牌的汽车，内部零部件或多或少也都不是中国自己的技术，没有自主知识产权，虽然从整车角度看，是中国的自主品牌，其实不然。零部件是组成一辆整车的基本，而在零部件制造生产上具有自主知识产权，才能使中国的自主品牌汽车真正畅销市场，经久不衰。

因此要发展汽车工业，创造自主品牌汽车，就要从基础做起，从零部件的设计开发做起。零部件做到了自主研发，用自主研发的零部件组成的整车就是自主研发的汽车了，汽车研发要从零部件研发开始。

一辆汽车有多个系统组成，传动系统，制动系统，转向系统，行驶系统等等，而决定汽车的操纵稳定性和行驶平顺性的是汽车悬架系统。悬架是现代汽车上重要总成之一。汽车悬架把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性的连接起来。悬架的最主要的功能是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩，缓和汽车驶过不平路面时路面传递给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。

悬架由弹性元件、导向装置、减震器、缓冲块和横向稳定器等组成。导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递除了弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。减振器是具有减振作用，使振动迅速衰减，减轻振动使乘员感到不舒适和疲劳。弹性元件则是为了缓和冲击，使车架与车桥之间具有弹性联系。

因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。完善的汽车悬架系统可以很好的缓解路面给予车辆的冲击，减轻汽车振动给乘客带来头晕，晕车等不良反应，使乘客感受到很好的乘坐舒适性。同时将汽车的悬架系统调校好，好的悬架系统在弯道性能上就能很好的表现出来，还有出去郊游时，能在恶劣的路况下通行，可以给驾驶员带来更好的操作稳定性以及一定的驾驶乐趣。优良的悬架避震性能，也可以减轻振动给零件带来的冲击导致损坏，减少故障，降低维修成本和行驶安全。悬架系统使汽车能精准的过弯转向，也能避免一定的交通事故发生可能性。因此可以发现，悬架对于整辆车具有重大的意义，不可或缺。而当前的汽车悬架虽然已经十分先进，但是毕竟没有完美的事物，不论什么形式的独立悬架或非独立悬架都有其缺点和不足。因此还需要不断的研究发展。

二市场调查

为了能了解目前市场上大部分乘用车前悬架所采用型式的情况，为接下来的设计作参考，因此，对市面上30万以内的车型前悬架型式进行了市场调查，结果如表一所示。

表 一   30万以内的车型前悬架型式

   根据表一进行的数据整理后出来的柱状图，如图一所示。

图 一   前悬架类型柱状图

通过市场调查后，根据数据可以得出：在30万以下的家用乘用车中，其前悬架基本有两种形式，分别是麦弗逊式独立悬架和双横臂式独立悬架，但也不排除其他形式的悬架。根据上图，大部分车型基本都采用了麦弗逊式独立悬架，而双横臂式独立悬架大部分出现在SUV这种车型上。

三 悬架研究

广州本田雅阁是一辆市场上很畅销的车型，其前悬架为双横臂式独立悬架，因此，对其前悬架进行分析研究比较有意义。广州本田雅阁前悬架的外观图如图2所示。

图 2 广本雅阁前悬架示意图

广州本田雅阁的前悬架是不等长双横臂式悬架，这类悬架只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置、就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内，保证汽车具有良好的行驶稳定性。

雅阁的双横臂式独立悬架结构图如图3所示，上横臂3的外端通过球头销铰链，内端与车身相连。下横臂2的外端与球头销铰链，内端与车身相连。两个球头销与转向节1相连。当车轮上下跳动时，车轮传递给万向节和转向节1，使上下两个横臂上下摆动，而下横臂又与减振器和螺旋弹簧连接，下横臂摆动时，压缩减振器和弹簧，使螺旋弹簧和减振器起到缓解冲击的作用。工作原理图可参考图4。

1-转向节 2-下横臂 3-上横臂4-螺旋弹簧 5-减振器

图 3  广本雅阁前悬架结构图

图 4  广本雅阁前悬架工作原理图

雅阁的双横臂式独立悬架优点是横向刚度大、抗侧倾性能优异、抓地性能好、路感清晰，操作稳定性好。轮距变化小，轮胎磨损慢。而它的缺点是因其制造成本高、悬架定位参数设定复杂，而且占用空间大。通常应用于运动型轿车、超级跑车以及高档SUV前后悬架。

一汽宝来作为一汽旗下一款市场口碑不错的车型，其前悬架型式是麦弗逊式独立悬架，对其研究分析比较有意义。一汽宝来前悬架的外观图如图5所示。

图 5  一汽宝来前悬架示意图

一汽宝来的前悬架采用的是麦弗逊式独立悬架。结构图如图6所示，为一汽宝来的麦弗逊式独立悬架的结构图，减振器为滑移支柱总成，横置导向臂的内端通过铰链与车身相连，其外端通过球铰链与转向节相连。减振器上端通过带轴承的隔振块总成与车身相连。减振器上铰链的中心与横置导向臂外端的球铰链中心的连线为主销轴线。当车轮上下跳动时，车轮的运动通过球铰链和转向节传递给横置导向臂，横置导向臂上下摆动，由于减振器与横置导向臂都与转向节相连，因此减振器的下支点随横置导向臂摆动，压缩减振器和减振器上的螺旋弹簧，使阻尼元件与弹性元件起到缓解冲击的作用。当悬架变形时，使得主销的定位角和轮距都有变化。工作原理可参考图7。适当地调整杆系的布置，可以使车轮的定位参数变化极小。而且因为有了横置导向臂，使车轮所受的侧向力大部分由前悬架控制臂承担，其余部分由减振器活塞和活塞杆承受，减小了滑动摩擦和磨损。

1-       轮毂 2-转向节支架 3-上固定支点 4-悬架弹簧 5-减振器 6-半轴 7-横向稳定杆 8-横置导向臂 9-转向节球形铰链 10-轮毂轴承

图 6  一汽宝来的前悬架结构图

图 7  一汽宝来前悬架工作原理图

宝来的麦弗逊式独立悬架优点是横向刚度大，轮距变化小，轮胎磨损慢。麦弗逊式独立悬架与其他独立悬架相比，结构紧凑，取消了上横臂，增大了两前轮内侧的空间，便于发动机和其他一些部件的布置，车轮跳动时前轮定位参数变化小，有良好的操纵稳定性。而它的缺点是由于麦弗逊式独立悬架质量较轻，响应速度又很快，车轮的主销可以摆动，外倾角度可以调整，这样在车辆转弯时，轮胎的接地面积可以达到最大化。但简单的结构也使得悬架刚性较弱，稳定受到影响，转弯时侧倾会略微明显。而且滑动立柱摩擦和磨损较大。