汽車(chē)設(shè)計(jì)課件6

1、第六章 懸架設(shè)計(jì) 第六章第六章 懸架設(shè)計(jì)懸架設(shè)計(jì)6-1 概概 述述6-2 懸架結(jié)構(gòu)形式分析懸架結(jié)構(gòu)形式分析6-3 懸架主要參數(shù)的確定懸架主要參數(shù)的確定6-4 彈性元件的計(jì)算彈性元件的計(jì)算6-5 主動(dòng)與半主動(dòng)懸架系統(tǒng)主動(dòng)與半主動(dòng)懸架系統(tǒng)6-16-1 概概 述述 一一 主要作用主要作用 傳遞車(chē)輪和車(chē)架（或車(chē)身）之間的一切力和力矩; 緩和、抑制路面對(duì)車(chē)身的沖擊和振動(dòng)； 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。二二 對(duì)懸架提出的對(duì)懸架提出的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 1）保證汽車(chē)有良好的行駛平順性。2）具有合適的衰減振動(dòng)能力。3）保證汽車(chē)具有良好的操縱穩(wěn)定性。4）汽車(chē)制動(dòng)或加速時(shí)

2、要保證車(chē)身穩(wěn)定，減少車(chē)身縱傾；轉(zhuǎn)彎 時(shí)車(chē)身側(cè)傾角要合適。5）有良好的隔聲能力。6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。7）可靠地傳遞車(chē)身與車(chē)輪之間的各種力和力矩，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。6-2 6-2 懸架結(jié)構(gòu)形式分析懸架結(jié)構(gòu)形式分析 一、非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架一、非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架 懸架 非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架兩類(lèi) 左、右車(chē)輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過(guò)懸架與車(chē)架（或車(chē)身）連接 左、右車(chē)輪通過(guò)各自的懸架與車(chē)架（或車(chē)身）連接 非獨(dú)立懸架 獨(dú)立懸架1 1 非獨(dú)立懸架非獨(dú)立懸架 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易維修方便工作可靠 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 汽車(chē)平順性較

3、差高速行駛時(shí)操穩(wěn)性差轎車(chē)不利于發(fā)動(dòng)機(jī)、行李艙的布置應(yīng)用應(yīng)用 ：貨車(chē)、大客車(chē)的前、后懸架以及某些轎車(chē)的后懸架貨車(chē)、大客車(chē)的前、后懸架以及某些轎車(chē)的后懸架2 獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 簧下質(zhì)量小；懸架占用的空間??；可以用剛度小的彈簧，改善了汽車(chē)行駛平順性；由于有可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的位置高度，使整車(chē)的質(zhì)心高度下 降，又改善了汽車(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能力。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本較高維修困難應(yīng)用應(yīng)用 ：轎車(chē)和部分輕型貨車(chē)、客車(chē)及越野車(chē)轎車(chē)和部分輕型貨車(chē)、客車(chē)及越野車(chē) 二、獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析二、獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析

4、 分類(lèi)分類(lèi)雙橫臂式單橫臂式、雙縱臂式單縱臂式單斜臂式麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式1 1 評(píng)價(jià)指標(biāo)：評(píng)價(jià)指標(biāo)： 1）側(cè)傾中心高度）側(cè)傾中心高度 側(cè)傾中心位置高，它到車(chē)身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)傾力臂及側(cè)傾力矩小些，車(chē)身的側(cè)傾角也會(huì)減小。但側(cè)傾中心過(guò)高，會(huì)使車(chē)身傾斜時(shí)輪距變化大，加速輪胎的磨損。2）車(chē)輪定位參數(shù)的變化）車(chē)輪定位參數(shù)的變化 若主銷(xiāo)后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車(chē)輪外傾角變化大，會(huì)影響汽車(chē)直線行駛穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。5）懸架占用的空間尺寸）懸架占用的空間尺寸 占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動(dòng)機(jī)的布置和從車(chē)上拆裝發(fā)動(dòng)機(jī)的困難程度； 占用高度空間小的懸架，則允許行

5、李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。 3）懸架側(cè)傾角剛度）懸架側(cè)傾角剛度 車(chē)廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度大小有關(guān)，并影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和平順性。4）橫向剛度）橫向剛度懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。懸架雙橫臂式單橫臂式單縱臂式單斜臂式麥弗遜式扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式側(cè)傾中心高比較低比較高比較低居單橫臂和單縱臂之間比較高比較低車(chē)輪定位參數(shù)的變化車(chē)輪外傾角與主銷(xiāo)內(nèi)傾角均有變化車(chē)輪外傾角與主銷(xiāo)內(nèi)傾角變化大主銷(xiāo)后傾角變化大有變化變化小左、右輪同時(shí)跳動(dòng)時(shí)不變輪距變化小，輪胎磨損速度慢變化大，輪胎磨損速度快不變變化不大變化很小不變懸架側(cè)傾角剛

6、度較小，需用橫向穩(wěn)定器較大，可不裝橫向穩(wěn)定器較小，需用橫向穩(wěn)定器居單橫臂式和單縱臂式之間較大，可不裝橫向穩(wěn)定器橫向剛度橫向剛度大橫向剛度小 橫向剛度較小橫向剛度大占用空間尺寸 占用較多占用較少幾乎不占用高度空間占用的空間小其它結(jié)構(gòu)復(fù)雜前懸架用得較多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，前懸架上用得少結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，轎車(chē)上用得較多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)轎車(chē)后懸架三、前、后懸架方案的選擇三、前、后懸架方案的選擇采用的方案采用的方案 前輪和后輪均采用非獨(dú)立懸架；前輪采用獨(dú)立懸架，后輪采用非獨(dú)立懸架；前輪與后輪均采用獨(dú)立懸架。 1 前輪和后輪均采用非獨(dú)立懸架前輪和后輪均采用非獨(dú)立懸架前、后懸架均

7、采用縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架的汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，內(nèi)側(cè)懸架處于減載而外側(cè)懸架處于加載狀態(tài)，于是內(nèi)側(cè)懸架受拉抻，外側(cè)懸架受壓縮，結(jié)果與懸架固定連接的車(chē)軸（橋）的軸線相對(duì)汽車(chē)縱向中心線偏轉(zhuǎn)一角度。如圖a對(duì)前軸，這種偏轉(zhuǎn)使汽車(chē)不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)增加對(duì)后橋，則增加了汽車(chē)過(guò)多轉(zhuǎn)向趨勢(shì) 轎車(chē)將后懸架縱置鋼板彈簧的前部吊耳位置布置得比后邊吊耳低，于是懸架的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)中心位置降低，與懸架連接的車(chē)橋位置處的運(yùn)動(dòng)軌跡b所示，即處于外側(cè)懸架與車(chē)橋連接處的運(yùn)動(dòng)軌跡是oa段，結(jié)果后橋軸線的偏離不再使汽車(chē)具有過(guò)多轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。 1.橫向穩(wěn)定器橫向穩(wěn)定器通過(guò)減小懸架垂直剛度，能降低車(chē)身振動(dòng)固有頻率n ，達(dá)到改善汽車(chē)平順性的目的。 2/sm

8、cn 四、輔助元件四、輔助元件2.緩沖塊緩沖塊 橡膠制造，通過(guò)硫化將橡膠與鋼板連接為一體，再經(jīng)焊在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定到車(chē)架（車(chē)身）或其它部位上，起到限制懸架最大行程的作用 多孔聚氨指制成 ，它兼有輔助彈性元件的作用。這種材料起泡時(shí)就形成了致密的耐磨外層，它保護(hù)內(nèi)部的發(fā)泡部分不受損傷。由于在該材料中有封閉的氣泡，在載荷作用下彈性元件被壓縮，但其外廓尺寸增加卻不大，這點(diǎn)與橡膠不同。有些汽車(chē)的緩沖塊裝在減振器上。 6-36-3 懸架主要參數(shù)的確定懸架主要參數(shù)的確定 一、前后懸架的靜撓度、動(dòng)撓度的選擇一、前后懸架的靜撓度、動(dòng)撓度的選擇汽車(chē)滿載靜止時(shí)懸架上的載荷Fw與此時(shí)懸架剛度c之比，即fc=F

9、w/c。 1、概念、概念1)靜撓度靜撓度指從滿載靜平衡位置開(kāi)始懸架壓縮到結(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2/3）時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)回（或車(chē)身）的垂直位移 2)動(dòng)撓度動(dòng)撓度1、使懸架系統(tǒng)由較低的固有頻率、使懸架系統(tǒng)由較低的固有頻率汽車(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)不存在聯(lián)系 式中，c1、c2為前、后懸架的剛度（N/cm）； m1、m2為前、后懸架的簧上質(zhì)量（kg）。2/2/222111mcnmcn汽車(chē)前、后部分的車(chē)身的固有頻率n1和n2（亦稱(chēng)偏頻）

10、可用下式表示2、選擇要求及方法、選擇要求及方法當(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fc1=m1g/c1 fc2=m2g/c2 式中， g為重力加速度（g=981cm/s2）。將fc1、fc2代入上式得到2211/5/5ccfnfn希望fc1與fc2要接近，單不能相等（防止共振）希望fc1fc2 (從加速性考慮，若fc2大，車(chē)身的振動(dòng)大）2、n1與與n2的匹配要合適的匹配要合適若汽車(chē)以較高車(chē)速駛過(guò)單個(gè)路障，n1/n21時(shí)的車(chē)身縱向角振動(dòng)要比n1/n21時(shí)小，故推薦取fc2=（0.80.9）fc1?？紤]到貨車(chē)前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后

11、懸架的靜撓度值，推薦fc2=（0.60.8）fc1。為了改善微型轎車(chē)后排乘客的乘坐舒適性，有時(shí)取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。 v要求：要求：v方法：方法：3、 fd要合適要合適,根據(jù)不同的車(chē)在不同路面條件造根據(jù)不同的車(chē)在不同路面條件造以運(yùn)送人為主的轎車(chē)對(duì)平順性的要求最高，大客車(chē)次之，載貨車(chē)更 次之。對(duì)普通級(jí)以下轎車(chē)滿載的情況，前懸架偏頻要求1.001.45Hz， 后懸架則要求在1.171.58Hz。原則上轎車(chē)的級(jí)別越高，懸架的偏頻越小。對(duì)高級(jí)轎車(chē)滿載的情況，前懸架偏頻要求在0.801.15Hz，后懸 架則要求在0.981.30Hz。貨車(chē)滿載時(shí)，前懸架偏頻要求在1.502.10Hz，而后懸架則

12、要求 在1.702.17Hz。選定偏頻以后，再利用上式即可計(jì)算出懸架的靜撓度。 二、懸架的彈性特征二、懸架的彈性特征懸架受到垂直外力F與由此所引起的車(chē)輪中心相對(duì)于在車(chē)身位移f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線 。1)線性彈性特性線性彈性特性定義定義:當(dāng)懸架變形f與所受垂直外力F之間呈固定比例變化時(shí)，彈 性特性為一直線，此時(shí)懸架剛度為常數(shù) 。懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性?xún)煞N1、定義、定義2、分類(lèi)、分類(lèi)特點(diǎn)特點(diǎn)：隨載荷的變化，平順性變化2)非線性彈性特性非線性彈性特性定義定義：當(dāng)懸架變形f與所受垂直外力F之間不呈固定比例變化時(shí) 1緩沖塊復(fù)原點(diǎn) 2復(fù)原行程緩沖塊脫離支架3主彈簧彈性特性曲線

13、4復(fù)原行程 5壓縮行程6緩沖塊壓縮期懸架彈性特性曲線 7緩沖塊壓縮時(shí)開(kāi)始接觸彈性支架8額定載荷特點(diǎn)特點(diǎn)在滿載位置（圖中點(diǎn)8）附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好 距滿載較遠(yuǎn)的兩端，曲線變陡，剛度增大 作用作用在有限的動(dòng)撓度f(wàn)d范圍內(nèi)，得到比線性懸架更多的動(dòng)容量 懸架的運(yùn)容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止消耗的功 （懸架的運(yùn)容量越大，對(duì)緩沖塊擊穿的可能性越小 ）三、貨車(chē)后懸的主、副簧的剛度匹配三、貨車(chē)后懸的主、副簧的剛度匹配車(chē)身從空載到滿載時(shí)的振動(dòng)頻率變化要小，以保證汽車(chē)有良好的平順性 副簧參加工作前、后的懸架振動(dòng)頻率變化不大 確定方法確定方法 使副簧開(kāi)始起作用時(shí)的

14、懸架撓度f(wàn)a等于汽車(chē)空載時(shí)懸架的撓度f(wàn)0，而使副簧開(kāi)始起作用前一瞬間的撓度f(wàn)K等于滿載時(shí)懸架的撓度f(wàn)c 。副簧、主簧的剛度比為 使副簧開(kāi)始起作用時(shí)的載荷等于空載與滿載時(shí)懸架載荷的平均值，即FK=0.5（F0+FW），并使F0和FK間平均載荷對(duì)應(yīng)的頻率與FK和FW間平均載荷對(duì)應(yīng)的頻率相等，此時(shí)副簧與主簧的剛度比為 ca/cm=（2-2）（+3） WmaFFcc01/四、懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸的分配四、懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸的分配 重點(diǎn)，結(jié)論不好下6-46-4 彈性元件的計(jì)算彈性元件的計(jì)算 一、鋼板彈簧的計(jì)算一、鋼板彈簧的計(jì)算1、鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 1）滿載弧高fa 滿載弧同fa是

15、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（不包括卷耳半徑）連線間的最大高度差 fa用來(lái)保證汽車(chē)具有給定的高度 當(dāng)fa=0時(shí)，鋼板彈簧在對(duì)稱(chēng)位置上工作 ，為了在車(chē)架高度已限定時(shí)能得到足夠的支撓度值，常fa=1020mm。2）鋼板彈簧長(zhǎng)度L的確定鋼板彈簧長(zhǎng)度L是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長(zhǎng)些。推薦推薦在下列范圍內(nèi)選用鋼板彈簧的長(zhǎng)度： 轎車(chē)：L=（0.400.55）軸距； 貨車(chē):前懸架：L=（0.260.35）軸距； 后懸架：L=（0.350.45）軸距。注：應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長(zhǎng)些的原因應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長(zhǎng)些的原因增加鋼板彈簧

16、長(zhǎng)度L能顯著降低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命 降低彈簧剛度，改善汽車(chē)平順性 在垂直剛度c給定的條件下，又能明顯增加鋼板彈簧的縱向 角剛度剛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 3）鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定a.鋼板斷面寬度b的確定 有關(guān)鋼板彈簧 的剛度、強(qiáng)度等，可按等截面簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式計(jì)算，但需引入撓度增大系數(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)于對(duì)稱(chēng)鋼板彈簧J0=（K-ks）3c/48E式中，s為U形螺栓中心距（mm）；k為考慮U形螺栓夾緊彈簧后的

17、無(wú)效長(zhǎng)度系數(shù)（如剛性?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），c=FW/fc；鋼板彈簧總截面系數(shù)W0用下式計(jì)算W0FW（L-ks）/4W 式中，W為許用彎曲應(yīng)力。對(duì)于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦W在下列范圍內(nèi)選??；前彈簧和平衡懸架彈簧為350-450N/mm2；后副簧為220-250N/mm2。為撓度增大系數(shù)（先確定與主片等長(zhǎng)的重疊片數(shù)n1，再估計(jì)一個(gè)總片數(shù)n0,求得=n1/m0，然后用=1.5/1.04（1+0.5）初定）E為材料的彈性模量。將式（6-6）代入下式計(jì)算鋼板彈簧平均厚度hp有了hp以后，再選鋼板彈簧的片寬b。c

18、WpEfksLWJh6)(/2200片寬b對(duì)汽車(chē)性能的影響增大片寬，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彈簧的總厚 推薦片寬與片厚的比值b/hp在610范圍內(nèi)選取。 b.鋼板彈簧片厚h的選擇 矩形斷面等厚鋼板彈簧的總慣性矩J0用下式計(jì)算J0=nbh3/12 式中，n為鋼板彈簧片數(shù)。說(shuō)明：說(shuō)明：1、改變片數(shù)n、片寬b和片厚h三者之一，都影響到總慣性矩J0的變化；2、總慣性矩J0的改變又會(huì)影響到鋼板彈簧垂直剛度c的變化，也就是影響汽車(chē)的平順性變化。其中，片厚h變化對(duì)鋼板彈簧總慣性

19、矩J0影響最大。 片厚h選擇的要求增加片厚h，可以減少片數(shù)n 鋼板彈簧各片厚度可能有相同和不同兩種情況，希望盡可能采用前者 但因?yàn)橹髌ぷ鳁l件惡劣，為了加強(qiáng)主片及卷耳，也常將主片加厚，其余各片厚度稍薄。此時(shí)，要求一副鋼板彈簧的厚度不宜超過(guò)三組。 為使各片壽命接近又要求最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于1.5。鋼板斷面尺寸b和h應(yīng)符合國(guó)產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。 2、鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 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

20、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)一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片長(zhǎng)度。各片實(shí)際長(zhǎng)度尺寸需經(jīng)圓整后確定。3、鋼板彈簧剛度驗(yàn)算、鋼板彈簧剛度驗(yàn)算 剛度驗(yàn)算公式為其中 式中，a為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，a=0.900.94； E為材料彈性模量； l1、lk+1為主片為第（k+1）片的一半長(zhǎng)度。)(/61131kknkkYYaaEc)(111kkllakiikJY1/1111/1kiikJY用共同曲率法計(jì)算剛度的前提前提假定同一截面上各片曲率變化值相同各片的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 4 4、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算、

21、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算1）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0 定義：定義：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（如上圖），稱(chēng)為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0，用下式計(jì)算H0=（fc+fa+f） 式中，fc為靜撓度； fa為滿載弧高； f為鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高變化. 22)(3(LffsLsfcas為U形螺栓中心距；L為鋼板彈簧主片長(zhǎng)度。鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑R0=L2/8H0（2）鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定 原則：原則：因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑

22、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。矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定Ri=R0/1+(20iR0)/Ehi 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）；0i為各片彈簧的預(yù)應(yīng)力（N/mm2）；E為材料彈性模量（N/mm2），取E=2.1105N/mm2；hi為第i片的彈簧厚度（mm）。原則：原則：在已知鋼板彈簧總成自由狀態(tài)下曲率半徑R0和各片彈簧預(yù)加應(yīng)力0i的條件下，計(jì)算出各片彈簧自

23、由狀態(tài)下的曲率半徑Ri。選取各片彈簧預(yù)應(yīng)力時(shí)，要求做到：裝配前各片彈簧片間間隙相差不大，且裝配后各片能很好貼和；為保證主片及一其相鄰的長(zhǎng)片有足夠的使用壽命，應(yīng)適當(dāng)降低主片及與其相鄰的長(zhǎng)片的應(yīng)力。這此，選取各片預(yù)應(yīng)力時(shí)，可分為下列兩種情況：對(duì)于片厚相同的鋼板彈簧，各片預(yù)應(yīng)力值不宜選取過(guò)大；對(duì)于片厚不相同的鋼板彈簧，厚片預(yù)應(yīng)力可取大些。推薦主片在根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊加后的合成應(yīng)力在300-350N/mm2內(nèi)選取。1-4片長(zhǎng)片疊加負(fù)的預(yù)應(yīng)力，短片疊加正的預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力從長(zhǎng)片到短片由負(fù)值逐漸遞增至正值。01niiM在確定各片預(yù)應(yīng)力時(shí)，理論上應(yīng)滿足各片彈簧在根部處預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩Mi之代數(shù)和等于零

24、，即或 如果第i片的片長(zhǎng)為L(zhǎng)i，則第i片彈簧的弧高為HiLi2/8Ri 010iniiW5、鋼板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算、鋼板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算 （1）緊急制動(dòng)時(shí) 前鋼板彈簧承受的載荷最大，在它的后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力max用下式計(jì)算max=G1m1l2（l1+c）/（l1+l2）W0 式中， G1為作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷； m1為制動(dòng)時(shí)前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， 轎車(chē)：m1=1.21.4， 貨車(chē)：m1=1.41.6； l1、l2為鋼板彈簧前、后段長(zhǎng)度； 道路附著系數(shù)，取0.8； W0為鋼板彈簧總截面系數(shù)； c為彈簧固定點(diǎn)到路面的距離 max=G2m2l1（l2+c）/（l1+l2）W0+G2m2/bh1 式中，G2為

25、作用在后輪上的垂直靜負(fù)荷； m2為驅(qū)動(dòng)時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， 轎車(chē)：m2=1.251.30， 貨車(chē)：m2=1.11.2； 為道路附著系數(shù)； b為鋼板彈簧片寬； h1為鋼板彈簧主片厚寬。 （2）汽車(chē)驅(qū)動(dòng)時(shí) 后鋼板彈簧承受的載荷最大，在它的前半段出現(xiàn)最大應(yīng)力max用下式計(jì)算（3）鋼板彈簧卷耳和彈簧銷(xiāo)的強(qiáng)度核算 鋼板彈簧主片卷耳受力如圖6-17所示。卷耳所受應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力=3Fx（D+h1）/bh12+Fx/bh1 式中， Fx為沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力； D為卷耳內(nèi)徑； b為鋼板彈簧寬度； h1為主片厚度。 許用應(yīng)力取為350N/mm2。對(duì)鋼板彈簧銷(xiāo)要驗(yàn)算鋼板彈簧受

26、靜載荷時(shí)鋼板彈簧銷(xiāo)受到擠壓應(yīng)力z=Fs/bd。其中， Fs為滿載靜止時(shí)鋼板彈簧端部的載荷； b為卷耳處葉片寬； d為鋼板彈簧銷(xiāo)直徑。用30鋼或40鋼經(jīng)液體碳氮共滲處理時(shí)，彈簧銷(xiāo)許用擠壓應(yīng)力z取為3-4N/mm2；用20鋼或20Cr鋼經(jīng)滲碳處理或用45鋼經(jīng)高頻淬火后，其許用應(yīng)力z7-9N/mm2。鋼板彈簧多數(shù)情況下采用55SiMnVB鋼或60Si2Mn鋼制造。常采用表面噴丸處理工藝和減少表面脫碳層深度的措施來(lái)提高鋼板彈簧的壽命。表面噴丸處理有一般噴丸和應(yīng)力噴丸兩種，后者可使鋼板彈簧表面的殘余應(yīng)力比前者大很多。6-56-5 主動(dòng)與半主動(dòng)懸架系統(tǒng)主動(dòng)與半主動(dòng)懸架系統(tǒng) 1 主動(dòng)懸架系統(tǒng)主動(dòng)懸架系統(tǒng) 主

27、動(dòng)懸架中不再有傳統(tǒng)意義上的“彈簧剛度”和“阻尼特性”，懸架中的彈簧和減振器全部或者至少部分被執(zhí)行元件所取代?；驹砘驹硎强孔陨淼哪茉赐ㄟ^(guò)執(zhí)行元件對(duì)振動(dòng)進(jìn)行“主動(dòng)”干預(yù)。分類(lèi)：分類(lèi)：根據(jù)執(zhí)行元件的響應(yīng)帶寬可分為寬帶主動(dòng)懸架和有限帶寬主動(dòng)懸架兩種，兩種懸架又分別稱(chēng)為全主動(dòng)懸架和慢主動(dòng)懸架。主動(dòng)懸架動(dòng)畫(huà)1） 全主動(dòng)懸架全主動(dòng)懸架概念：概念：全主動(dòng)懸架系統(tǒng)所采用的執(zhí)行元件具有較寬的響應(yīng)頻帶，以便對(duì)車(chē)輪的高頻共振也加以控制。執(zhí)行元件多采用電液或液氣伺服系統(tǒng)，控制帶寬一般應(yīng)至少覆蓋015Hz，有的執(zhí)行元件響應(yīng)帶寬甚至高達(dá)100Hz。 全主動(dòng)懸架工作原理的示意圖(單個(gè)車(chē)輪) A-執(zhí)行元件 E-比較器

28、F-力傳感器 P-電位器 V-控制閥1-懸掛質(zhì)量 2-加速度傳感器 3-信號(hào)處理器 4-控制單元 5-進(jìn)油 6-出油 7-非懸掛質(zhì)量 8-路面輸入 系統(tǒng)主要由執(zhí)行元件、各種必要的傳感器、信號(hào)處理器和控制單元等組成。控制單元根據(jù)檢測(cè)到的各種信號(hào)判斷汽車(chē)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)事先設(shè)定的控制策略決定執(zhí)行元件該輸出多大的力。系統(tǒng)內(nèi)部靠力閉環(huán)控制保證執(zhí)行元件輸出的力滿足指令要求。實(shí)際使用時(shí)，還必須包括更多的傳感器以檢測(cè)必要的系統(tǒng)狀態(tài)量，比如轉(zhuǎn)向時(shí)與汽車(chē)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的橫向加速度、方向盤(pán)角速度，還有汽車(chē)車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度、制動(dòng)踏板位置以及汽車(chē)車(chē)身高度等系統(tǒng)狀態(tài)量。系統(tǒng)工作原理及過(guò)程主動(dòng)懸架布置圖 1-懸架位移傳感

29、器 2-后懸架執(zhí)行元件3-車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)傳感器4-隔離閥 5-前懸架執(zhí)行元件6-控制閥 7-液壓泵 8-油門(mén)位置傳感器 9-車(chē)速傳感器 10-控制踏板位置傳感器 11-方向盤(pán)傳感器 12-中央控制單元 性能指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主動(dòng)懸架的性能指標(biāo)可以用多個(gè)系統(tǒng)輸出變量的均方根值的加權(quán)和來(lái)表征。這些變量可以包括車(chē)身加速度、車(chē)輪與地面間的動(dòng)載、車(chē)輪相對(duì)于車(chē)身的位移以及執(zhí)行元件的作用力等。 系統(tǒng)的控制變量也比傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架要多，并且參數(shù)的選擇范圍也更寬。 主動(dòng)懸架特點(diǎn) 要求執(zhí)行元件所產(chǎn)生的力能夠很好地跟蹤任何力控制信號(hào) 因此，它為控制律的選擇提供了一個(gè)廣闊的設(shè)計(jì)空間，即如何確定控制律以使系統(tǒng)能夠讓車(chē)

30、輛達(dá)到最佳的總體性能。研究表明，主動(dòng)懸架能夠在不同路面及行駛條件下顯著地提高車(chē)輛性能。 2） 慢主動(dòng)懸架慢主動(dòng)懸架 慢主動(dòng)懸架將執(zhí)行元件的頻響帶寬降低到只考慮車(chē)身的垂直、俯仰和側(cè)傾振動(dòng)以及汽車(chē)的轉(zhuǎn)向反應(yīng)，不考慮車(chē)輪剛度所對(duì)應(yīng)的頻率，也即帶寬降至34Hz。它與前述的主動(dòng)懸架在被測(cè)狀態(tài)量和控制實(shí)施等方面都有類(lèi)似，唯一的差異就是執(zhí)行元件帶寬的降低。 一類(lèi)為當(dāng)其不起作用(激勵(lì)頻率超過(guò)響應(yīng)帶寬)時(shí)可以像普通彈簧一樣工作，比如氣壓執(zhí)行元件，在這種情況下由于執(zhí)行元件可以支持車(chē)身的重量，所以系統(tǒng)中可以不加彈簧或并聯(lián)一個(gè)彈簧。另一類(lèi)為不起作用時(shí)變?yōu)閯傂泽w的執(zhí)行元件，如滑閥控制的液力作動(dòng)器，在這種情況下系統(tǒng)中必須串聯(lián)彈性元件 在慢主動(dòng)懸架中，可以選用兩類(lèi)執(zhí)行元件轎車(chē)用慢主動(dòng)懸架原理圖 1-懸掛質(zhì)量2-空氣彈簧3-阻力閥4-比例流量控制閥5-接油泵6-接油罐 7-輪胎剛度8-非懸掛質(zhì)量 9-執(zhí)行元件 慢主動(dòng)懸架特點(diǎn)由于慢主動(dòng)懸架執(zhí)行元件僅需在一窄帶頻率范圍內(nèi)工作，降低了系統(tǒng)的成本及復(fù)雜程度。比全主動(dòng)懸架便宜得多。它的主動(dòng)控制仍然覆蓋了主要的車(chē)身振動(dòng)，包含縱向、俯仰、側(cè)傾及轉(zhuǎn)向控制等要求