机械工程学院
毕业设计（论文）开题报告
毕业设计（论文）题目： 麦弗逊式悬架的设计
学 生 姓 名 ： 林友先 指导教师姓名： 王晓佳 专 业 ： 车辆工程
2015 年 04 月 8 日
1.课题名称： 麦弗逊式悬架的设计 2.课题研究背景 伴随着我国经济的高速发展，人民生活水平和质量明显提高，汽车已经是人们的日常生活中必不可少的交通工具。因此人们对汽车的舒适性，安全性以及驾驶操控性等越来越重视，汽车行业也随着消费者的需求而不断发展。 对于汽车来说，舒适性、安全性、操控性的决定性因素主要取决于汽车的基础设计悬架。汽车悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性，是现代轿车十分关键的部件之一。 作为汽车安全结构的重要组成部分，一直以来，汽车的行驶操控性和舒适性与底盘结构中的悬挂系统息息相关，而悬挂结构的简单与复杂也直接决定着汽车制造成本的高低。一辆汽车，既要舒适又操控性好，这个极难妥协又要达到尽可能平衡的悬架总成设计，相对厂家的技术实力，无疑是一个极大的挑战。麦弗逊式独立悬架是众多悬挂系统中的一种，它以结构简单、成本低廉、舒适性尚可的优点赢得了广泛的市场应用。 2.1国内麦弗逊悬架的研究 悬架尽管有多种形式，但就其功能而言，一是支撑车重，吸收来自底面的冲击，保护车架与车身，减少汽车的跳动，使转向稳定，乘坐舒适；二是适应不同路况的操纵要求。国内对麦弗逊悬架的研究非常之多：上汽集团汽车工程研究院的艾维全等人对麦弗逊悬架进行了改性，设计出了纵向“0偏移”L形下控制臂，L型下控制臂的设计，使汽车在侧向和纵向的受力分别通过前、后衬套进行控制，使需要的侧向刚度独立于纵向柔性，使侧向力和纵向力同时作用时相互间不发生耦合，避免了悬架臂共振的发生，从而提高了汽车行驶的平顺性；安徽江淮汽车股份有限公司技术中心的刘守银，周忍综述了车辆行驶时车轮上下运动的侧向力、加速、减速、转弯时侧向力的分析，确定了麦弗逊悬架的几何结构对减振器侧向力的影响因素，并通过国内外最新产品的实例说明通过改变悬架的几何结构来减小减振器侧向力的具体方法和产生的效果；长春孔辉汽车科技有限公司的宋晓琳，[2][1]
毛开楠，李叶松，刘禹亭应用ADAMS/Car建立某车的前悬架仿真模型，对麦弗逊前悬架硬点参数的灵敏度进行分析和优化，解决了前轮磨损严重的问题，又提高该车型的综合性能；武汉理工大学汽车工程学院的张俊．何天明在Adam/view模块中对麦弗逊前悬架进行虚拟设计及优化，研究分析了前轮定位参数随车轮上下跳动时的变化规律，评价了悬架数据的合理性，采用优化分析方法进行优化处理，缩短了开发周期；重庆长安有限责任公司汽车技术中心的褚志刚，邓兆祥，胡玉梅，朱明，李伟研究了麦弗逊悬架刚度对汽车稳态转向特性的影响，得出结论是合理选择前悬架刚度参数是提高麦弗逊前悬架汽车稳态转向特性的有效途径；清华大学汽车工程系，汽车安全与节能国家重点实验室的孙学军，王霄锋，李克强，金达锋分析了驱动力对麦弗逊悬架力学性能影响的可靠性灵敏度，该研究对悬架有针对性的定量设计提供了理论依据；武汉理工大学汽车工程学院的诸葛晓宇基于Catia/ADASM对麦弗逊悬架的运动进行了分析，确定了车轮定位参数的选择范围，以及悬架的优化设计方法；上海汽车集团股份有限公司技术中心的李锦灿分析了扭力转向对麦弗逊前驱车的影响，此研究对解决车辆的实际扭力转向问题及整车开发前期的设计优化都具有借鉴意义；南京工程学院汽车与轨道交通学院的任成龙，吴冬铃研究了普及型轿车悬架性能优化及整车平顺性，结果表明:随机路面输入下汽车具有较好的平顺性,脉冲路面输入下对乘员健康无危害；合肥工业大学机械与汽车工程学院的伊安东，王欢，豆力对电动汽车麦弗逊悬架的下摆臂进行了轻量化研究，此研究结果表明，采用铝材料的下摆臂可以在保证静、动态性能的前提下有效降低自身重量
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[7]
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[4]
[3]
；沈阳理工大学汽车与交通
学院的岳峰丽，蔡玲对车辆麦弗逊悬架进行了运动仿真研究，通过改变支管的曲率半径和弯曲角度能够减小排气阻力，减少能量损失， 改善排气质量
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；上海交通大学汽车工程
研究所的柳江，喻凡，楼乐明对麦弗逊悬架侧载螺旋弹簧进行了优化设计，采用优化设计的侧载螺旋弹簧后可显著降低悬架侧载,为悬架系统及其元件的优化提供了一种参考方法
[12]
；奇瑞汽车工程研究院的李成基于OptiStruct对麦弗逊悬架下控制臂进行了优化，结果
[13]
表明该优化能减轻控制臂质量、增强下控制臂刚度。
2.2国外麦弗逊悬架的研究
《Development and validation of a three-dimensional kinematic model for the McPherson
steering and suspension mechanisms》介绍了麦弗逊悬架三维运动学模型的发展和验证，该三维模型可以帮助改善麦弗逊悬架的运动特性
[14]
；《Design Sensitivity Analysis and
Optimization of McPherson Suspension Systems》提出了设计灵敏度分析和麦弗逊悬架优化
的方法，该研究可以应用于通过预测悬架的变化来有效地确定麦弗逊悬架系统的布局[15]； 《Analysis of an unusual McPherson suspension failure》分析了麦弗逊悬架的一种故障，结果表明上支柱支架的故障是由一个不合理的冲击负荷引起的[16]；《Roll steer minimization of McPherson-strut suspension system using genetic algorithm method》中利用遗传算法对麦弗逊悬架系统的最小转向角进行了优化，研究结果可以提高车辆的操控性和稳定性[17]；《An interval uncertain optimization method for vehicle suspensions using Chebyshev metamodels》 中利用切比雪夫模型对车辆悬架间隔不确定性进行了优化，该研究对车辆的运动性能的提高有很大帮助[18]；《Axiomatic Design of Automotive Suspension Systems》中制定了表示一[19]个特定的悬架系统的设计矩阵，以满足所有的前轮驱动车；《A hybrid clustering based fuzzy structure for vibration control – Part 2: An application to semi-active vehicle seat-suspension system》中研究了车辆半自动座椅悬架系统，可以对汽车驾驶员悬架系统进行优化[20]；英国的Lanchester，法国的Broulhert和美国的Olley专研了独立悬挂及转弯运动和悬挂对汽车操控稳定性的影响。他们分别研究了轮胎的特性，转向盘力和回正力矩，不足转向和过多转向，为研究汽车的操作稳定性奠定了基础[21,22,23]。 3.课题研究意义 在人体构造中，骨头与骨头间往往都由软组织相连接，它能够起缓冲保护骨头的作用，并隔绝多余的振动以免传递到大脑损坏脑细胞。在汽车的组成结构中，悬挂系统的作用正好与人体构造中的软组织相同，悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹性元件、减振器和传力装置三部分构成的整个支撑系统，这三个构成部分各自负责缓冲、减振和受力传递。悬挂系统的具体职责是支撑车身，过滤掉路面多余的抖动，为驾乘人员提供一个平稳舒适的乘坐环境。 悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。它是用来缓冲汽车在行驶中因路面颠簸或转向时因离心力作用产生的振动或倾斜的一套避震装置，使汽车在行驶当中获得一定的舒适性和操纵安全性，以保证汽车的正常行驶。悬架的设计被认为是整车研发的核心问题和热点问题。 麦弗逊式独立悬架极常见，多应用在车辆的前轮。它构构造简单，优点是质量轻、体积小，有利于对比较紧凑的发动机舱布局。另外，采用麦弗逊悬架也有控制成本的考量。几乎所有 B 级以下车辆都采用这种方式的前悬挂。总而言之，独立前悬挂，最经济适用、性价比最高的是麦弗逊。因此，研究麦弗逊悬架对汽车行业发展有着重要意义。
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