1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)</p><p>　　課題名稱 某型輕型卡車(chē)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　院 別 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 車(chē)輛工程 </p><p>　　班 級(jí)

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2013年5月25日</p><p>　　某型輕型卡車(chē)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)<

3、/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　由于汽車(chē)懸架系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接決定著汽車(chē)行駛的平順性、乘坐的舒適性以及操縱的安全性，因此對(duì)懸架的設(shè)計(jì)以及分析尤為重要。</p><p>　　現(xiàn)在國(guó)內(nèi)汽車(chē)主要采用的是傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架，但它的剛度和阻尼都是固定的，在汽車(chē)行駛過(guò)程中無(wú)法隨路面狀況、載荷等因素的變化而變化，嚴(yán)重影響了懸架的性能。

4、</p><p>　　主動(dòng)懸架由于可以根據(jù)汽車(chē)振動(dòng)情況及時(shí)主動(dòng)地產(chǎn)生和調(diào)整所需懸架控制力以優(yōu)化汽車(chē)的行駛性能，所以對(duì)其研究日益受到人們的關(guān)注。而作動(dòng)器作為主動(dòng)懸架組成元件中產(chǎn)生力的裝置，其優(yōu)劣對(duì)懸架的性能有著重要影響。我們?cè)谶@將設(shè)計(jì)一種氣壓作動(dòng)器，它可以顯著地提高了懸架系統(tǒng)的性能。因此，安裝這種作動(dòng)器的主動(dòng)懸架將會(huì)對(duì)汽車(chē)行駛產(chǎn)生良好的效果。</p><p>　　本課題以某款輕卡汽車(chē)的懸架系

5、統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)懸架的彈性元件、阻尼元件等進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)該懸架系統(tǒng)進(jìn)行作動(dòng)器的相關(guān)設(shè)計(jì)。然后利用PROE軟件對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行三維建模，并通過(guò)ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真軟件對(duì)1/4懸架以及1/2懸架進(jìn)行仿真分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)懸架的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵字：懸架；作動(dòng)器；設(shè)計(jì)；建模；仿真</p><p>　　Design of a light truck suspension

6、system</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Because the automobile suspension system performance directly determines the ride comfort, ride comfort and safety of manipulation, so the su

7、spension design and analysis are particularly important.</p><p>　　Now the domestic automobile is mainly used in the traditional passive suspension, but its stiffness and damping are fixed, in the running pro

8、cess of the automobile can not be changed with the condition of the road surface, load and other factors change, seriously affected the performance of suspension.</p><p>　　Active suspension due to the vibrat

9、ion of vehicle can be based on the timely initiative to produce the required adjustment to optimize and control the driving performance of vehicle suspension, so its research has attracted people's attention. While t

10、he actuators as active suspension device generates a force components, has an important effect on the quality of suspension performance. The actuator in this will design a kind of pressure, it can significantly improve t

11、he performance of suspension </p><p>　　The suspension system of a light truck as the research object, the calculation and design of suspension damping element, elastic element, and on the basis of the suspen

12、sion system for design of actuator. Then the 3D model of the suspension system by using PROE software, and the 1/4 suspension and 1/2 suspension was simulated by the dynamic simulation software ADAMS, realize the design

13、of automobile suspension.</p><p>　　Key words: suspension; actuator; design; modeling; simulation</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　引言…………………………………………………………………………………………1</p&

14、gt;<p>　　第1章 緒論………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 懸架的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………………2</p><p>　　1.2 懸架的功用和組成…………………………………………………………………3</p><p>　　1.3 懸架的分類………………………

15、…………………………………………………4</p><p>　　第2章 懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及作動(dòng)器的設(shè)計(jì)………………………………………6</p><p>　　2.1 懸架的結(jié)構(gòu)類型設(shè)計(jì)………………………………………………………………6</p><p>　　2.2 懸架彈性元件及阻尼元件的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………6</p><p&

16、gt;　　2.3 前懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………16</p><p>　　2.4 懸架其他附件的設(shè)計(jì)………………………………………………………………19</p><p>　　2.5 新型氣壓作動(dòng)器主動(dòng)懸架的設(shè)計(jì)…………………………………………………20</p><p>　　第3章 懸架的建模過(guò)程……………………………………

17、………………………23</p><p>　　3.1 三維軟件PROE的介紹……………………………………………………………23</p><p>　　3.2 前懸架的建模及裝配………………………………………………………………23</p><p>　　3.3 后懸架的建模及裝配………………………………………………………………25</p><p&g

18、t;　　3.4 懸架系統(tǒng)的裝配……………………………………………………………………27</p><p>　　第4章 基于ADMAS的1/4車(chē)體主動(dòng)懸架的仿真實(shí)驗(yàn)…………………29</p><p>　　4.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)軟件ADMAS的介紹………………………………………………………29</p><p>　　4.2 1/4車(chē)體主動(dòng)懸架模型的建立……………………………

19、………………………29</p><p>　　4.3 1/4車(chē)體主動(dòng)懸架的仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析………………………………………34</p><p>　　第5章 基于ADMAS的1/2車(chē)體主動(dòng)懸架的仿真實(shí)驗(yàn)…………………36</p><p>　　5.1 1/2車(chē)體主動(dòng)懸架模型的建立……………………………………………………36</p><p>　

20、　5.2 1/2車(chē)體主動(dòng)懸架的仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析………………………………………37</p><p>　　結(jié)論與展望………………………………………………………………………………41</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………………42</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………

21、…43</p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖1-1 汽車(chē)三種懸架的模型圖………………………………………………………………2</p><p>　　圖1-2 非獨(dú)立懸架……………………………………………………………………………5</p><p>　　圖1-3 獨(dú)立懸架…………………………………

22、……………………………………………5</p><p>　　圖2-1 雙橫臂懸架……………………………………………………………………………6</p><p>　　圖2-2 鋼板彈簧懸架…………………………………………………………………………6</p><p>　　圖2-3圓柱螺旋彈簧…………………………………………………………………………8</p>&l

23、t;p>　　圖2-4 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高………………………………………………10</p><p>　　圖2-5 確定鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的作圖法…………………………………………………12</p><p>　　圖2-6 鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下的曲率半徑……………………………………………14</p><p>　　圖2-7 減振器特性圖……………………………

24、…………………………………………16</p><p>　　圖2-8 雙橫臂懸架側(cè)傾中心W………………………………………………………………17</p><p>　　圖2-9 雙橫臂式獨(dú)立懸架的縱傾中心……………………………………………………18</p><p>　　圖2-10 上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案……………………………………………18</p>

25、<p>　　圖2-11 球銷式接頭…………………………………………………………………………19</p><p>　　圖2-12 橫向穩(wěn)定桿的安裝示意圖…………………………………………………………20</p><p>　　圖2-13 卷耳…………………………………………………………………………………20</p><p>　　圖2-14 氣壓作動(dòng)器主動(dòng)懸架示

26、意圖………………………………………………………21</p><p>　　圖2-15 單活塞干雙作用緩沖氣缸…………………………………………………………22</p><p>　　圖3-1 前輪…………………………………………………………………………………23</p><p>　　圖3-2 制動(dòng)盤(pán)………………………………………………………………………………23</

27、p><p>　　圖3-3 萬(wàn)向節(jié)………………………………………………………………………………24</p><p>　　圖3-4 上橫臂………………………………………………………………………………24</p><p>　　圖3-5 下橫臂………………………………………………………………………………24</p><p>　　圖3-6 螺旋彈簧…………

28、…………………………………………………………………24</p><p>　　圖3-7 減震器………………………………………………………………………………24</p><p>　　圖3-8 連桿…………………………………………………………………………………24</p><p>　　圖3-9 橫向穩(wěn)定桿…………………………………………………………………………24<

29、/p><p>　　圖3-10 前懸架………………………………………………………………………………25</p><p>　　圖3-11 前懸架（作動(dòng)器）……………………………………………………………………25</p><p>　　圖3-12 后輪…………………………………………………………………………………25</p><p>　　圖3-13 制動(dòng)

30、盤(pán)………………………………………………………………………………26</p><p>　　圖3-14 減振器………………………………………………………………………………26</p><p>　　圖3-15 鋼板彈簧……………………………………………………………………………26</p><p>　　圖3-16 U型螺栓……………………………………………………………………

31、………26</p><p>　　圖3-17 U型底座……………………………………………………………………………26</p><p>　　圖3-18 車(chē)橋…………………………………………………………………………………27</p><p>　　圖3-19 后懸架………………………………………………………………………………27</p><p>　　

32、圖3-20 后懸架（作動(dòng)器）……………………………………………………………………27</p><p>　　圖3-21 懸架系統(tǒng)……………………………………………………………………………28</p><p>　　圖4-1 設(shè)置圓柱體選項(xiàng)……………………………………………………………………30</p><p>　　圖4-2 設(shè)置球體選項(xiàng)……………………………………………

33、…………………………30</p><p>　　圖4-3 創(chuàng)建中的前懸架模型………………………………………………………………31</p><p>　　圖4-4 前懸架模型…………………………………………………………………………31</p><p>　　圖4-5 設(shè)置長(zhǎng)方體選項(xiàng)……………………………………………………………………31</p><p&g

34、t;　　圖4-6 創(chuàng)建測(cè)試平臺(tái)的模型………………………………………………………………31</p><p>　　圖4-7 設(shè)置彈簧選項(xiàng)………………………………………………………………………32</p><p>　　圖4-8 創(chuàng)建彈簧……………………………………………………………………………32</p><p>　　圖4-9 設(shè)置球副選項(xiàng)…………………………………………

35、……………………………32</p><p>　　圖4-10 設(shè)置固定副選項(xiàng)……………………………………………………………………32</p><p>　　圖4-11 設(shè)置旋轉(zhuǎn)副選項(xiàng)……………………………………………………………………33</p><p>　　圖4-12 設(shè)置移動(dòng)副選項(xiàng)……………………………………………………………………33</p><

36、;p>　　圖4-13 設(shè)置點(diǎn)-面約束副選項(xiàng)……………………………………………………………33</p><p>　　圖4-14 創(chuàng)建懸架模型的約束………………………………………………………………34</p><p>　　圖4-15 路面行程……………………………………………………………………………34</p><p>　　圖4-16 車(chē)身行程…………………………

37、…………………………………………………35</p><p>　　圖4-17 車(chē)身垂直加速度……………………………………………………………………35</p><p>　　圖5-1 前懸吊………………………………………………………………………………36</p><p>　　圖5-2 前懸架………………………………………………………………………………36</p>

38、;<p>　　圖5-3 定義車(chē)輛參數(shù)………………………………………………………………………37</p><p>　　圖5-4 懸掛同向仿真激振…………………………………………………………………37</p><p>　　圖5-5 前束角-車(chē)輪跳動(dòng)行程………………………………………………………………38</p><p>　　圖5-6 路面激勵(lì)選項(xiàng)……………

39、…………………………………………………………38</p><p>　　圖5-7 路面文件……………………………………………………………………………39</p><p>　　圖5-8 車(chē)輪跳動(dòng)行程………………………………………………………………………39</p><p>　　圖5-9 懸架的行程…………………………………………………………………………39</p&

40、gt;<p>　　圖5-10 車(chē)身跳動(dòng)的行程……………………………………………………………………40</p><p>　　圖5-11 車(chē)身的垂直加速度…………………………………………………………………40</p><p><b>　　表格清單</b></p><p>　　表2-1 普通圓柱螺旋彈簧的尺寸系列………………………………

41、………………………9</p><p>　　表2-2 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度…………………………………………………………………12</p><p>　　表2-3 鋼板彈簧各片的曲率半徑和弧高…………………………………………………15</p><p>　　表2-4 國(guó)外轎車(chē)獨(dú)立懸架的一些參數(shù)……………………………………………………18</p><p>

42、　　表4-1 設(shè)計(jì)點(diǎn)的坐標(biāo)………………………………………………………………………29</p><p>　　表5-1 參數(shù)說(shuō)明……………………………………………………………………………37</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的生活水平的提高，對(duì)汽車(chē)乘坐舒適性和行駛安全性的要求越來(lái)越高，設(shè)計(jì)一

43、個(gè)具有良好綜合性能的懸架成為現(xiàn)代汽車(chē)研究的一個(gè)重要課題。由于主動(dòng)懸架可以隨著汽車(chē)的行駛狀態(tài)而自適應(yīng)地改變其剛度和阻尼參數(shù)，具有優(yōu)良的減振性能和操縱穩(wěn)定性，將是未來(lái)汽車(chē)懸架研究的一個(gè)重要方向。</p><p>　　主動(dòng)懸架控制理論實(shí)質(zhì)上是經(jīng)典控制理論，現(xiàn)代控制理論與汽車(chē)動(dòng)力學(xué)理論相結(jié)合的產(chǎn)物?，F(xiàn)在主動(dòng)懸架產(chǎn)生力的主要有直接驅(qū)動(dòng)式、機(jī)電式和液壓式作動(dòng)器等等，直接驅(qū)動(dòng)式作動(dòng)器耗電量非常大，在汽車(chē)上不合適使用；機(jī)電式作動(dòng)

44、器的功率較低，滾珠絲杠或諧波齒輪的價(jià)格昂貴且定位精度較低，系統(tǒng)容易發(fā)熱，會(huì)有卡死率；液壓式作動(dòng)器對(duì)液體有一定的要求，需要冷卻、過(guò)濾，有一定的污染。</p><p>　　汽車(chē)平順性是保持汽車(chē)在行駛過(guò)程中乘員所處的振動(dòng)環(huán)境具有一定舒適度的性能，對(duì)于載貨汽車(chē)還包括保持貨物完好的性能。由于平順性主要根據(jù)乘坐者的舒適程度來(lái)評(píng)價(jià)，所以也稱為乘坐舒適性。車(chē)輛振動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致車(chē)上乘員疲勞和貨物的破損，使整車(chē)零部件過(guò)早地磨損和疲勞損壞

45、。因此，平順性直接影響到乘員的舒適性，也影響車(chē)輛動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，是車(chē)輛在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)奪優(yōu)勢(shì)的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。</p><p>　　在以前由于技術(shù)和設(shè)備上的限制，汽車(chē)的行駛平順性一般是在制成樣車(chē)并進(jìn)行試驗(yàn)后才能最后確定。因而在設(shè)計(jì)階段由于計(jì)算工具的限制和缺少路面譜資料難于精確地預(yù)測(cè)這種性能，影響行駛平順性的懸架參數(shù)和有關(guān)整車(chē)參數(shù)由主要設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和粗略計(jì)算來(lái)確定。現(xiàn)在我們可以根據(jù)ADMAS技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)確定汽車(chē)

46、的平順性，它縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，對(duì)懸架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能地達(dá)到一次設(shè)計(jì)成功的要求。</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 懸架的發(fā)展歷史以及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.1.1 懸架的發(fā)展歷史</p><p>　　科技進(jìn)步是人類永恒的追求。在馬車(chē)出現(xiàn)的時(shí)候，

47、為了乘坐更舒適，人類就開(kāi)始對(duì)馬車(chē)的懸架—葉片彈簧進(jìn)行探索。一直到20世紀(jì)30年代，才逐漸被螺旋彈簧代替。汽車(chē)誕生后，隨著對(duì)懸架研究的深入，相繼出現(xiàn)了扭桿彈簧、氣體彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈簧等。1934年第一個(gè)由螺旋彈簧組成的被動(dòng)懸架誕生了。被動(dòng)懸架的參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法確定，在行駛過(guò)程中保持不變。它是一系列路況的折中，很難適應(yīng)各種復(fù)雜路況，減振的效果較差。為了克服這種缺陷，采用了非線性剛度彈簧和車(chē)身高度調(diào)節(jié)的方法，雖然有一定成效，

48、但無(wú)法根除被動(dòng)懸架的弊端。被動(dòng)懸架主要應(yīng)用于中低檔轎車(chē)上，現(xiàn)代轎車(chē)的前懸架一般采用帶有橫向穩(wěn)定桿的麥弗遜式懸架，后懸架的選擇較多，主要有復(fù)合式縱擺臂懸架和多連桿懸架等。</p><p>　　半主動(dòng)懸架的研究工作開(kāi)始于1973年,以改變懸架的阻尼為主，一般較少考慮改變懸架的剛度。工作原理是：根據(jù)簧上質(zhì)量相對(duì)車(chē)輪的速度響應(yīng)、加速度響應(yīng)等反饋信號(hào)，按照一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)彈簧的阻尼力或者剛度。半主動(dòng)懸架產(chǎn)生力的方式與被動(dòng)

49、懸架相似，但其阻尼或剛度系數(shù)可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整，這和主動(dòng)懸架極為相似。由于半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，工作時(shí)不需要消耗車(chē)輛的動(dòng)力，而且可取得與主動(dòng)懸架相近的性能，具有廣闊的發(fā)展空間【1】。</p><p>　　圖1-1 汽車(chē)三種懸架的模型圖</p><p>　　隨著道路交通的不斷發(fā)展，汽車(chē)車(chē)速有了很大的提高，被動(dòng)懸架的缺陷逐漸成為提高汽車(chē)性能的瓶頸，為此人們開(kāi)發(fā)了能兼顧舒適和操縱穩(wěn)定的主動(dòng)懸架。

50、主動(dòng)懸架的概念是1954年美國(guó)通用汽車(chē)公司在懸架設(shè)計(jì)中率先提出的。它在被動(dòng)懸架的基礎(chǔ)上，增加可調(diào)節(jié)剛度和阻尼的控制裝置，使汽車(chē)的懸架在任何路面上保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。裝備主動(dòng)懸架的汽車(chē)，在不良路面高速行駛時(shí)，車(chē)身平穩(wěn)，輪胎噪音小，轉(zhuǎn)向和制動(dòng)時(shí)車(chē)身保持水平。</p><p>　　由于種種原因，我國(guó)的汽車(chē)絕大部分采用被動(dòng)懸架。在半主動(dòng)和主動(dòng)懸架的研究方面起步晚，與國(guó)外的差距大。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，半主動(dòng)懸架在20世紀(jì)80年

51、代后期趨于成熟，并且在轎車(chē)上應(yīng)用，取得了較好的效果。主動(dòng)懸架雖然提出早，但由于控制復(fù)雜，并且牽涉到許多學(xué)科，一直很難有大的突破。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，仍僅應(yīng)用于排氣量大的豪華汽車(chē)。未見(jiàn)國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)品采用此技術(shù)的報(bào)道，只有北京理工大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等少數(shù)幾個(gè)研究機(jī)構(gòu)對(duì)主動(dòng)懸架展開(kāi)研究。（圖1-1）</p><p>　　1.1.2 懸架的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　由于汽車(chē)行駛的平順性和操縱穩(wěn)定

52、性的要求，具有安全、智能和清潔的綠色智能懸架將是今后汽車(chē)懸架發(fā)展的趨勢(shì)。</p><p>　　(1)被動(dòng)懸架是傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，剛度和阻尼都是不可調(diào)的，依照隨機(jī)振動(dòng)理論，它只能保證在特定的路況下達(dá)到較好效果。但它的理論成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、成本相對(duì)低廉且不需額外能量，因而應(yīng)用最為廣泛。被動(dòng)懸架性能的研究主要集中在三個(gè)方面：通過(guò)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行受力分析后，建立數(shù)學(xué)模型，再用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)或有限元法尋找懸架的最優(yōu)參數(shù)；研

53、究可變剛度彈簧和可變阻尼的減振器，使懸架在絕大部分路況上保持良好的運(yùn)行狀態(tài)；研究導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，使汽車(chē)懸架在滿足平順性的前提下，穩(wěn)定性有較大的提高。</p><p>　　(2)半主動(dòng)懸架的研究集中在兩個(gè)方面：執(zhí)行策略的研究；執(zhí)行器的研究。通過(guò)改變減振液的粘性來(lái)改變阻尼系數(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)噪音和沖擊等特點(diǎn)，因此是目前發(fā)展的主要方向。</p><p>　　(3)主動(dòng)懸架研究也集中在兩個(gè)方面

54、：可靠性；執(zhí)行器。由于元器件較多，降低了懸架的可靠性，所以，加大元件的集成程度，是一個(gè)不可逾越的階段。執(zhí)行器的研究主要是用電動(dòng)器件代替液壓器件。電氣動(dòng)力系統(tǒng)中的直線伺服電機(jī)和永磁直流直線伺服電機(jī)具有較多的優(yōu)點(diǎn)，今后將會(huì)取代液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　總體來(lái)說(shuō)，主動(dòng)懸架的減振效果好，性能優(yōu)越，解決了“平順性和操縱穩(wěn)定性 ”的矛盾。但元件成本較高，工作時(shí)需要較多的能量，整車(chē)質(zhì)量也有所增加；半主動(dòng)懸架的減振性能

55、接近主動(dòng)懸架，操縱穩(wěn)定性優(yōu)于被動(dòng)懸架。被動(dòng)懸架的性能相對(duì)最差，但它的成本最低，也不需消耗能量。被動(dòng)懸架在一定的時(shí)間內(nèi)仍將是應(yīng)用最廣泛的懸架系統(tǒng)，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化懸架結(jié)構(gòu)和參數(shù)可以繼續(xù)提升懸架性能。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)制造技術(shù)、運(yùn)動(dòng)仿真等為懸架的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力的保障。同時(shí)，懸架的發(fā)展也給這些相關(guān)學(xué)科提出更高的理論要求，二者相輔相成，相互促進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展【1】。</p>&

56、lt;p>　　1.2 懸架的功用和組成</p><p>　　懸架是現(xiàn)代汽車(chē)上重要總成之一，它把車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)軸（或車(chē)輪）彈性地連接起來(lái)。其主要任務(wù)是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架（或車(chē)身）之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車(chē)架（或車(chē)身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車(chē)的行駛平順性；保證車(chē)輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，使汽車(chē)獲得高速行駛能力，從而提高了汽車(chē)的乘坐舒

57、適性，并且延長(zhǎng)了汽車(chē)部件的使用壽命。</p><p>　　現(xiàn)代汽車(chē)懸架盡管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但一般都由彈性元件﹑減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等三部分組成。此外，還輔設(shè)有緩沖塊和橫向穩(wěn)定器。</p><p>　　猶豫汽車(chē)行駛的路面不可能絕對(duì)平坦，因此，路面作用于車(chē)輪上的垂直反力往往是沖擊性的，特別是在壞路面上高速行駛時(shí)，這種沖擊力將達(dá)到很大的數(shù)值。沖擊力傳到車(chē)架（或車(chē)身）上時(shí)，可能引起汽車(chē)機(jī)件的早期

58、損壞，還將使駕駛員感到極不舒適，或使貨物受到損傷。為了緩和沖擊，在汽車(chē)行駛系統(tǒng)中，除了采用彈性的充氣輪胎之外，在懸架中還必須裝有彈性元件，使車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)橋（或車(chē)輪）之間保持彈性聯(lián)系。但彈性系統(tǒng)在受到?jīng)_擊后將產(chǎn)生振動(dòng)，持續(xù)的振動(dòng)易使乘員感到不舒適或疲勞，故懸架還應(yīng)當(dāng)具有減振作用，使振動(dòng)迅速衰減（振幅迅速減小）。為此，在許多結(jié)構(gòu)形式的汽車(chē)懸架中都設(shè)有專門(mén)的減震器。</p><p>　　車(chē)輪相對(duì)于車(chē)架和車(chē)身跳動(dòng)時(shí)

59、,車(chē)輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)符合一定的要求，否則對(duì)汽車(chē)的某些行駛性能（特別是操縱穩(wěn)定性）有不利的影響。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時(shí)還承擔(dān)著使車(chē)輪按一定軌跡相對(duì)于車(chē)架和車(chē)身跳動(dòng)的任務(wù)，因而這些傳力構(gòu)件還起導(dǎo)向作用，故稱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。</p><p>　　在多數(shù)轎車(chē)和客車(chē)上，為了防止車(chē)身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件——橫向穩(wěn)定器。</p><p>　　為限

60、制彈簧的最大變形并防止彈簧直接撞擊車(chē)架，在貨車(chē)上輔設(shè)有緩沖塊。在一些轎車(chē)上也設(shè)有緩沖塊，以限制懸架的最大變形。</p><p>　　應(yīng)當(dāng)指出，懸架只要具備上述功能，在結(jié)構(gòu)上并非一定要設(shè)置上述這些單獨(dú)的裝置不可。例如常見(jiàn)的鋼板彈簧，除了作為彈性元件起緩沖作用外，當(dāng)它在汽車(chē)上縱向安置并且一端與車(chē)架作固定鉸鏈連接時(shí)，它本身還能起到傳遞各向力和力矩以及決定車(chē)輪運(yùn)動(dòng)軌跡的作用，因而沒(méi)有必要再另行設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。此外，一般鋼板

61、彈簧是多片疊成的，其本身具有一定的減振能力，因而在對(duì)減振要求不高的車(chē)輛上，也可以不裝減震器。</p><p>　　由實(shí)踐得知，懸架對(duì)汽車(chē)的行駛平順性、穩(wěn)定性、通過(guò)性、燃油經(jīng)濟(jì)性等多種使用性能都有影響，因此在選擇懸架參數(shù)及布置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意滿足這些性能的要求。在懸架設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足這些性能的要求，其要點(diǎn)如下：</p><p>　　1）保證汽車(chē)有良好的行駛平順性。為此，汽車(chē)應(yīng)有較低的振動(dòng)頻率。

62、</p><p>　　2）具有合適的衰減振動(dòng)的能力。它應(yīng)與懸架的彈性特性很好的匹配，保證車(chē)身和車(chē)輪在共振區(qū)的振幅小，振動(dòng)衰減快。</p><p>　　3）保證汽車(chē)有良好的操縱穩(wěn)定性。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，應(yīng)不使主銷定位參數(shù)變化過(guò)大，車(chē)輪運(yùn)動(dòng)與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)應(yīng)協(xié)調(diào)，不出現(xiàn)擺振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向時(shí)整車(chē)應(yīng)有一些不足轉(zhuǎn)向特性。</p><p>　　4）制動(dòng)或加速時(shí)，要保證車(chē)身穩(wěn)定，減

63、小車(chē)身縱傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)身側(cè)傾角要合適。</p><p>　　5）有良好的隔音能力。</p><p>　　6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。</p><p>　　7）可靠地傳遞車(chē)身與車(chē)輪間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。</p><p>　　1.3 懸架的分類</p><p>　　現(xiàn)

64、代汽車(chē)懸架的發(fā)展十分快，其分類方法有很多種。主要根據(jù)汽車(chē)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不同懸架可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。</p><p>　　非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪安裝于一個(gè)整體式車(chē)橋上，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受沖擊力時(shí)會(huì)直接影響到另一側(cè)車(chē)輪，當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)定位參數(shù)變化小。以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置的非獨(dú)立懸架，其主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工作可靠。缺點(diǎn)是：由于整車(chē)布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的

65、長(zhǎng)度（特別是前懸架），使之剛度較大，所以汽車(chē)平順性較差；簧下質(zhì)量大；在不平路面上行駛時(shí)，左、右車(chē)輪相互影響，并使車(chē)軸（橋）和車(chē)身傾斜（圖1-2）；當(dāng)兩側(cè)車(chē)輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪會(huì)左、右搖擺，使前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動(dòng)時(shí)，懸架易于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉；當(dāng)汽車(chē)直線行駛在凸凹不平的路段上時(shí)，由于左右兩側(cè)車(chē)輪反向跳動(dòng)或只有一側(cè)車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，不僅車(chē)輪外傾角有變化，還會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，離心力也會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；車(chē)軸（橋

66、）上方要求有與彈簧行程相適應(yīng)的空間。因此這種懸架廣泛應(yīng)用于總質(zhì)量較大的貨車(chē)和大客車(chē)上，有些轎車(chē)后懸架也有采用的。非獨(dú)立懸架常見(jiàn)的形式有：縱置板簧式非獨(dú)立懸架；螺旋彈簧非獨(dú)立懸架；空氣彈簧非獨(dú)立懸架；汽油彈簧非獨(dú)立懸架等。</p><p>　　獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪分別獨(dú)立地與車(chē)架（或車(chē)身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè)車(chē)輪，獨(dú)立懸架所采用的車(chē)橋是斷開(kāi)式的。其主要優(yōu)點(diǎn)是：簧下質(zhì)量小；懸

67、架占用的空間??；彈性元件只承受垂直力，所以可以用剛度小的彈簧，使車(chē)身振動(dòng)頻率降低，改善了汽車(chē)行駛平順性；由于采用段開(kāi)式車(chē)軸，所以能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的位置高度，使整車(chē)的質(zhì)心高度下降，改善了汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性；左、右車(chē)輪各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)互不影響，可減少車(chē)身的傾斜和振動(dòng)，同時(shí)在起伏的路面上能獲得良好的地面附著力（圖1-3）；其缺點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修困難。這種懸架主要用于乘用車(chē)和部分質(zhì)量不大的商用車(chē)上。</p><p>　

68、　獨(dú)立懸架中多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧作為彈性元件，鋼板彈簧和其他形式的彈簧用得較少。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)類型很多，主要可按車(chē)輪運(yùn)動(dòng)形式分為以下四類：車(chē)輪在汽車(chē)橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架（橫臂式獨(dú)立懸架）；車(chē)輪在汽車(chē)縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架（縱臂式獨(dú)立懸架）；車(chē)輪沿主銷移動(dòng)的懸架，其中包括：燭式懸架和麥弗遜式懸架；車(chē)輪在汽車(chē)的斜向平面內(nèi)擺動(dòng)擺動(dòng)的懸架（單臂式獨(dú)立懸架）。</p><p>　　圖1-2 非獨(dú)立懸架

69、 圖1-3 獨(dú)立懸架</p><p>　　第2章 懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及作動(dòng)器的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 懸架的機(jī)構(gòu)類型設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)某輕型卡車(chē)懸架的設(shè)計(jì)中，我選用的車(chē)型為江淮好運(yùn)輕卡60馬力4×2載貨車(chē)（HFC1030K5T）車(chē)型，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　整車(chē)整備質(zhì)量

70、：1950kg 額定載重：1140kg </p><p>　　最大總質(zhì)量：3220kg 后橋載荷：1930kg</p><p>　　軸距：2600mm 前輪距：1300mm 后輪距：1240mm</p><p>　　在此采用采用主動(dòng)懸架的形式；由于質(zhì)量不是很大，在輕型卡車(chē)的前懸架中可以采用雙橫臂獨(dú)立懸架，后懸架采用鋼板彈簧非獨(dú)立懸架。</p&g

71、t;<p>　　2.2 懸架彈性元件及阻尼元件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　雙橫臂式獨(dú)立懸架分為等長(zhǎng)雙橫臂式和不等長(zhǎng)雙橫臂式兩種懸架。等長(zhǎng)雙橫臂式懸架在車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，能保持主銷傾角不變，但輪距變化大，造成輪胎磨損嚴(yán)重，現(xiàn)已很少用。對(duì)于不等長(zhǎng)雙橫臂式懸架，只要適當(dāng)選擇、優(yōu)化上下橫臂的長(zhǎng)度，并通過(guò)合理的布置，就可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的限定范圍內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)有利于減少輪胎磨損，提高汽車(chē)

72、行駛平順性和方向穩(wěn)定性，保證汽車(chē)具有良好的行駛穩(wěn)定性。</p><p>　　不等雙橫臂的臂有做成A字形或V字形，V形臂的上下2個(gè)V形擺臂以一定的距離，分別安裝在車(chē)輪上，另一端安裝在車(chē)架上。不等臂雙橫臂上臂比下臂短，當(dāng)汽車(chē)車(chē)輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上臂比下臂運(yùn)動(dòng)弧度小。這將使輪胎上部輕微地內(nèi)外移動(dòng)，而底部影響很小。這種結(jié)構(gòu)有利于減少輪胎磨損，提高汽車(chē)行駛平順性和方向穩(wěn)定性。</p><p>　　圖2-

73、1 雙橫臂懸架 圖2-2 鋼板彈簧懸架</p><p>　　鋼板彈簧在汽車(chē)上可以縱置或橫置。后者因?yàn)橐獋鬟f縱向力，必須設(shè)置附加的導(dǎo)向傳力裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量加大，所以只有極少數(shù)汽車(chē)上應(yīng)用?？v置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故在汽車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用。縱置鋼板彈簧有對(duì)稱和不對(duì)稱之分。一般選用對(duì)稱式鋼板彈簧，本車(chē)采用縱置對(duì)稱式鋼板彈簧。目前國(guó)內(nèi)貨車(chē)所用的鋼板彈簧

74、材料多數(shù)用60Si2Mn鋼或55SiMnVB鋼這些材料有較高的彈性極限、屈強(qiáng)比及疲勞強(qiáng)度，而且價(jià)格便宜。60Si2Mn彈簧鋼適用于厚度在12mm 以下的鋼板彈簧，對(duì)于較厚的鋼板彈簧可采用淬透性較好的55SiMnVB彈簧鋼。</p><p>　　本車(chē)型選用的板簧單片厚度小于12mm，材料為60Si2Mn。為了提高鋼板彈簧疲勞壽命， 采用表面噴丸處理工藝和減少表面脫碳層深度的措施【2】.</p><

75、;p>　　2.2.1 懸架基本參數(shù)的確定</p><p>　　一、 懸架的固有頻率</p><p>　　懸架固有頻率的選取主要依據(jù)ISO2631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》，目前固有頻率的取值與人體步行時(shí)身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率相近。貨車(chē)在滿載時(shí)，前懸架固有頻率要求在1.5～2.1Hz，而后懸架則要求在1.7～2.17Hz，我們初取=1.8Hz，=2.0Hz。</p>&

76、lt;p><b>　　二、懸架的靜撓度</b></p><p>　　懸架靜撓度是指汽車(chē)滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度之比，即。</p><p>　　汽車(chē)前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車(chē)行駛平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代汽車(chē)的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于1，于是汽車(chē)前、后軸上方車(chē)身兩點(diǎn)的振動(dòng)是不存在聯(lián)系。因此，汽車(chē)前、后部分車(chē)身的固有頻率、（

77、亦稱偏頻）可用下式表示</p><p>　?。?(2-1)式中，、為前、后懸架的剛度(N/cm)；、為前、后懸架的簧上質(zhì)量(kg)。由于此款輕型卡車(chē)的最大總質(zhì)量為3220kg，后橋載荷為1930kg，所以我們可以算出前橋的載荷為(3220kg-1930kg=)1290kg；在前懸架我們采用的是雙橫臂懸架；后懸架采用的是鋼板彈簧懸架，所以我們估計(jì)前懸架的簧下質(zhì)量為90kg；后懸架的簧下質(zhì)

78、量為130kg，則前懸架的簧上質(zhì)量為=(1290kg-90kg)/2=600kg；后懸架的簧上質(zhì)量為=(1930kg-130kg)/2=900kg。</p><p>　　當(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時(shí)，前、后懸架的靜撓度可用下式表示</p><p>　??； (2-2)式中，g為重力加速度，g=981cm/s2。</p><p

79、>　　將、代入式(2-1)中得到</p><p>　?。?(2-3)把＝1.8Hz、=2.0Hz代入式（2-2）中得=7.72cm、=6.25cm。符合貨車(chē)靜撓度的變化范圍。</p><p>　　降低懸架系統(tǒng)的振動(dòng)頻率和增大懸架的靜撓度可以提高汽車(chē)行駛的平順性，但需要說(shuō)明的是，增大懸架的靜撓度會(huì)帶來(lái)一些新的矛盾，主要有以下幾點(diǎn)：<

80、/p><p>　　1、靜撓度增大后，為使汽車(chē)不經(jīng)常碰撞緩沖塊，就要求相應(yīng)地增加動(dòng)撓度，這就勢(shì)必抬高車(chē)架上各總成的高度，提高汽車(chē)的重心，同時(shí)，在汽車(chē)振動(dòng)時(shí)和載荷增減時(shí)，汽車(chē)高度將會(huì)顯著的變化，這些都對(duì)汽車(chē)行駛穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。</p><p>　　2、靜撓度增大后，彈簧顯得很軟，在緊急制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的汽車(chē)“點(diǎn)頭”現(xiàn)象；在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于懸架側(cè)傾剛度的降低，會(huì)使車(chē)身產(chǎn)生較大的側(cè)傾角，這些對(duì)乘坐舒適

81、性都是不利的。</p><p>　　3、靜撓度和動(dòng)撓度增大后，車(chē)輪垂直位移增大，對(duì)行駛穩(wěn)定性不利。</p><p>　　4、增大靜撓度對(duì)縱置鋼板彈簧而言，要增大彈簧長(zhǎng)度，使布置發(fā)生困難，同時(shí)增加彈簧重量。</p><p><b>　　三、懸架的動(dòng)撓度</b></p><p>　　懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開(kāi)始懸架壓

82、縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1/2或1/3）時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架（或車(chē)身）的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。對(duì)貨車(chē)，取6～9cm。這里取=7.5cm,=8cm。</p><p><b>　　四、懸架的剛度</b></p><p>　　由可以得出懸架的剛度，簧上質(zhì)量＝600kg；=900kg,代入公式

83、得懸架剛度為:</p><p><b>　??；。</b></p><p><b>　　五、螺旋彈簧的選擇</b></p><p>　　螺旋彈簧（如圖2-3所示）廣泛應(yīng)用于獨(dú)立懸架中，它與鋼板彈簧相比，有質(zhì)量小，無(wú)需潤(rùn)滑，所占縱向空間小，不怕泥污等優(yōu)點(diǎn)。但它只能承受垂直方向力，而且不足有減振作用，因此在懸架中必須要有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

84、和減振器。</p><p>　　圖2-3 圓柱螺旋彈簧</p><p>　　按照本次設(shè)計(jì)汽車(chē)的參數(shù)知：汽車(chē)整車(chē)整備質(zhì)量為1950kg，發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的軸荷分配滿載時(shí)，前軸約占總質(zhì)量的45%~50%，本設(shè)計(jì)中取950kg。</p><p>　　空載時(shí)彈簧受力為F1=950kg×9.81m/s2/2=4660N。</p><p>　

85、　滿載時(shí)彈簧受力為F2=600kg×9.81m/s2=5886N。</p><p>　　初選彈簧 查《機(jī)械零件手冊(cè)》選取彈簧的旋繞比C=6(一般在4～16范圍內(nèi))，選擇簧條截面為圓形的圓柱壓縮螺旋彈簧，材料為熱軋彈簧鋼。其基本參數(shù)如下：</p><p>　　簧條直徑d=5～80mm</p><p>　　切變模量G=78×103Mpa</p

86、><p>　　彈性模量E=197×103Mpa</p><p>　　許用切應(yīng)力=590Mpa</p><p>　　由公式 (2-4)</p><p>　　K= (2-5)</p><p>　　得

87、 d=1.6 (2-6)</p><p>　　式中：—切應(yīng)力，Mpa；</p><p><b>　　F—工作載荷，N；</b></p><p>　　D—彈簧中徑，mm；</p><p>　　d—簧條直徑，mm；</p><p>　　C—旋繞比，C=D/d；</p

88、><p><b>　　K—曲度系數(shù)；</b></p><p>　　k—彈簧剛度，N/mm；</p><p>　　f—工作載荷下的變形量，mm。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)C=6，F(xiàn)=F=5886N，=590Mpa，得K=1.2525，d=13.85mm，根據(jù)表2-1彈簧直徑系列選取d=14mm。</p>&l

89、t;p>　　表2-1 普通圓柱螺旋彈簧的尺寸系列</p><p>　　根據(jù)彈簧直徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》GB1222選取圓柱螺旋彈簧，其基本參數(shù)如下:</p><p>　　d=14mm，C=6，D=85mm，=740Mpa，fsd=16.81mm。</p><p>　　彈簧的有效圈數(shù)n===3.73，取n=4。</p><p>　　壓縮圈數(shù)

90、取為n2=2，則總?cè)?shù)n1=n+ n2=4+2=6。</p><p><b>　　六、鋼板彈簧的選擇</b></p><p>　　1、鋼板彈簧主要參數(shù)的確定</p><p>　　1)、單個(gè)鋼板彈簧承受的載荷</p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　

91、式中，--簧上質(zhì)量為1930kg×9.81m/s2=18933.3N；--簧下質(zhì)量為130kg×9.81m/s2=1275.3N。導(dǎo)入數(shù)據(jù)，得FW1=8829N。</p><p><b>　　2)、滿載弧高</b></p><p>　　滿載弧高是指鋼板彈簧裝到車(chē)軸(橋)上，汽車(chē)滿載時(shí)鋼板彈簧主片上表面與兩端（不包括卷耳孔徑）連線間的最大高度差。它用

92、來(lái)保證汽車(chē)給定的高度。當(dāng)時(shí)，鋼板彈簧在對(duì)稱位置上工作?？紤]使用期間鋼板彈簧塑性變形的影響和為了在車(chē)架高度已限定時(shí)能得到足夠的動(dòng)撓度值，常取，在本此設(shè)計(jì)中我們?nèi)　?lt;/p><p>　　圖2-4 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高</p><p>　　3)、鋼板彈簧長(zhǎng)度的確定</p><p>　　鋼板彈簧長(zhǎng)度L是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離。增加鋼板彈簧的長(zhǎng)度，能顯著降

93、低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命；降低彈簧剛度，改善汽車(chē)行駛平順性；在垂直剛度c給定的條件下，又能明顯的增加鋼板彈簧的縱向角剛度。鋼板彈簧的縱向角剛度，系指鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時(shí)，作用到鋼板彈簧上的縱向力矩值。增大鋼板彈簧縱向角剛度的同時(shí)，能減少車(chē)輪扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈簧變形；選用長(zhǎng)些的鋼板彈簧，會(huì)在汽車(chē)布置上產(chǎn)生困難。對(duì)其長(zhǎng)度的選取在原則上，在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長(zhǎng)一些。對(duì)貨車(chē)后懸架L=(0.350.45)軸距。<

94、/p><p>　　本設(shè)計(jì)中，鋼板彈簧長(zhǎng)度暫定L＝500mm。</p><p>　　4)、 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定</p><p>　　(1) 鋼板斷面寬度b的確定 有關(guān)鋼板彈簧的剛度、強(qiáng)度等，可按照截面簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式計(jì)算，但需引入撓度增加系數(shù)加以修正。因此，可根據(jù)修正后的簡(jiǎn)支梁公式計(jì)算鋼板彈簧所需要的總慣性矩J0。對(duì)對(duì)稱鋼板彈簧，總慣性矩為：</p>

95、<p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　式中，s為U該螺栓中心距(mm)；k為考慮U形螺栓夾緊彈簧后的無(wú)效長(zhǎng)度系數(shù)（剛性?shī)A緊取:k=0.5，撓性?shī)A緊:取k=0）；c為鋼板彈簧垂直剛度(N/mm)，；為撓度增大系數(shù)（先確定與主片等長(zhǎng)的重疊算數(shù)，再估計(jì)一個(gè)總片數(shù)，，然后用初定）；E為材料的彈性模量(Mpa)。</p><p>　　本車(chē)的鋼板

96、彈簧選擇撓性?shī)A緊，k=0；初選與主片等長(zhǎng)的重疊片數(shù)為=0片，總數(shù)為=5片，，＝1.442；U形螺栓中心距初取s=90mm；E=4.06x105Mpa。</p><p>　　鋼板彈簧總截面系數(shù)用下式計(jì)算</p><p><b>　　(2-9)</b></p><p>　　式中，對(duì)于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦[σ

97、w]在下列范圍內(nèi)選?。呵皬椈珊推胶鈶壹軓椈蔀?50～450 Mpa；后主簧為450～550 Mpa；后副簧為220～250 Mpa。本設(shè)計(jì)初取[σw]＝500Mpa。</p><p>　　計(jì)算鋼板彈簧的平均厚度hp：</p><p>　?。?(2-10)</p><p>　　代入計(jì)算后得＝11.84mm,符合一般要求在6～12mm的范圍不符

98、，因此此選擇可行。</p><p>　　有了以后，再選鋼板彈簧的片寬b。增大片寬，能增加卷耳強(qiáng)度，但當(dāng)車(chē)身受側(cè)向力作用傾斜時(shí)，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。前懸架用寬的彈簧片，會(huì)影響轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角。片寬選取過(guò)窄，又得增加片數(shù)，從而增加片間的摩擦和彈簧的總厚。推薦片寬與片厚的比值在6～10范圍內(nèi)選取，取8,即b=94.72mm，取鋼板寬度為95mm。</p><p>　　(5) 鋼板彈簧片厚h的選擇

99、 選擇彈簧片數(shù)n=5。一般地，鋼板彈簧各片厚h應(yīng)在（1+0.1）的范圍內(nèi)選取。并盡量選擇同一厚度。在一副彈簧中雖然可以選擇不同厚度，但不宜超過(guò)三組，為使葉片壽命接近，最厚片與最薄片之比應(yīng)小于1.5。葉片斷面尺寸b和h最后選取要符合我國(guó)型材規(guī)格。</p><p>　　根據(jù)數(shù)據(jù)，取h=13mm。并且片厚都相同。</p><p>　　(6) 鋼板斷面尺寸形狀的確定 本車(chē)鋼板斷面形狀選擇矩形斷

100、面形狀。矩形斷面鋼板彈簧的中性軸，在鋼板斷面的對(duì)稱位置上。工作時(shí)，一面受拉應(yīng)力，一面受壓應(yīng)力，而且上下表面的名義拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的絕對(duì)值相等，因材料的抗拉性能低于抗壓性能，所以在受拉作用的一面首先產(chǎn)生疲勞斷裂。但矩形截面制造簡(jiǎn)單，成本低廉，因此，選擇此種截面形式。</p><p>　　2、鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定</p><p>　　鋼板彈簧各片長(zhǎng)度就是基于實(shí)際鋼板各片展開(kāi)圖接近梯形梁的形狀這

101、一原則來(lái)作圖的。首先假設(shè)各片厚度不同，則具體進(jìn)行步驟如下：</p><p>　　先將各片厚度hi的立方值hi3按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪制在圖上（圖2-5），再沿橫坐標(biāo)量出主片長(zhǎng)度的一半L/2和U形螺栓中心距的一半s/2，得到A、B兩點(diǎn)，連接A、B即得到三角形的鋼板彈簧展開(kāi)圖。AB線與各葉片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片長(zhǎng)度。如果存在與主片等長(zhǎng)的重疊片，就從B點(diǎn)到最后一個(gè)重疊片的上側(cè)邊端點(diǎn)連一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為

102、各片長(zhǎng)度。各片實(shí)際長(zhǎng)度尺寸需經(jīng)圓整后確定。</p><p>　　圖2-5 確定鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的作圖法</p><p>　　用做圖法繪制的鋼板彈簧長(zhǎng)度如下：</p><p>　　表2-2 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度</p><p>　　3、鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算</p><p>　　采用共同曲率法驗(yàn)算剛度。前提是，假定同一截面上各片

103、曲率變化值相同，各片所承受的彎矩正比于其慣性矩，同時(shí)該截面上各片的彎矩和等于外力所引起的彎矩。</p><p><b>　　剛度驗(yàn)算公式為：</b></p><p><b>　　(2-11)</b></p><p>　　其中 　 </p><p>　　式中，為經(jīng)

104、驗(yàn)修正系數(shù)，＝0.90～0.94；E為材料彈性模量；、為主片和第k+1片的一半長(zhǎng)度。</p><p>　　式中主片的一半，如果用中心螺栓到卷耳中心間的距離代入，求得的剛度值為鋼板彈簧總成的自由剛度；如果用有效長(zhǎng)度，即代入式中，則求得的剛度值是鋼板彈簧總成的夾緊剛度。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)，得出剛度為:。</p><p>　　4、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高

105、及曲率半徑計(jì)算</p><p>　　1)、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0</p><p>　　鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U形螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端(不包括卷耳孔半徑)連線間的最大高度差，稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0，用下式計(jì)算</p><p><b>　　(2-12)</b></p><p>　

106、　式中，fc為靜撓度；fa為滿載弧高；Δf為鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高變化， ；s為U形螺栓中心距；L為鋼板彈簧主片長(zhǎng)度。</p><p>　　代入數(shù)據(jù), Δf=4.12mm。</p><p>　　得 =20.37mm。</p><p>　　鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑：</p><p><b>　　(2-13)&

107、lt;/b></p><p>　　帶入數(shù)據(jù)，得R0=1534mm。</p><p>　　2)、鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定 因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑Ri。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好地貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。 </p>

108、<p>　　矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定</p><p><b>　　(2-14)</b></p><p>　　式中，Ri為第i片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑(mm)；R0為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑(mm)；為各片彈簧的預(yù)應(yīng)力(Mpa)；E為材料彈性模量(Mpa)，取E＝4.06×105Mpa；hi為第i片的彈簧厚度(mm)。

109、</p><p>　　圖2-6 鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下的曲率半徑</p><p>　　設(shè)計(jì)各片的預(yù)應(yīng)力，可取第一，二片的預(yù)應(yīng)力為-80～-150Mpa，最后幾片的預(yù)應(yīng)力取20～60Mpa。根據(jù)要求，彈簧預(yù)應(yīng)力取為-85，-80，20，20，30 Mpa。所確定的預(yù)應(yīng)力還應(yīng)該滿足這樣的條件，即在未受外界載荷的作用時(shí)，鋼板彈簧任何斷面預(yù)應(yīng)力的內(nèi)力矩（彎矩）之代數(shù)和等于零，即</p>

110、<p>　　式中，為鋼板彈簧第i片的截面系數(shù)，；為鋼板彈簧第i片的預(yù)應(yīng)力。</p><p>　　將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，驗(yàn)算合格，預(yù)應(yīng)力取值同上。</p><p>　　矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由式(2-14)計(jì)算如下：</p><p>　　如果第i片的片長(zhǎng)是，則第i片彈簧的弧高為：</p><p><b>　　(

111、2-15)</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p>　　5、鋼板彈簧總成弧高的核算</p><p>　　由于鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑是經(jīng)選取預(yù)應(yīng)力后用式(2-14)計(jì)算，受其影響裝配后鋼板彈簧總成自由狀態(tài)下的弧高與用式R0=L2/8H0計(jì)算的結(jié)果會(huì)不同。因此，需要核算鋼板彈簧總成的弧高。