畢業(yè)設(shè)計資料 剛做的一點

PAGE7前言懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架（或車身）與車軸（或車輪）彈性地連接起來。其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運動特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力【1】。懸架由彈性元件、導(dǎo)向元件、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成【2】。導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿系組成，用來決定車輪相對于車架（或車身）的運動特性，并傳遞除彈性元件傳遞的垂直力以外飛各種力和力矩。當縱置鋼板彈簧作彈性元件時，它兼起導(dǎo)向裝置作用。緩沖塊用來減輕車抽對車架（或車身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時車身的側(cè)傾角和橫向角振動【3】。對懸架提出的設(shè)計要求有：保證汽車有良好的行駛平順性。具有合適的衰減振動能力。保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。汽車制動或加速時要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要合適。有良好的隔聲能力。結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小?？煽康貍鬟f車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命【4】。懸架的主要影響因素懸架設(shè)計可以大致分為結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)選擇和詳細設(shè)計兩個階段，有時還要反復(fù)交叉進行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。影響平順性的因素懸架設(shè)計的主要目的之一是確保汽車具有良好的行駛平順性。汽車行駛時振動越劇烈，則平順性越差。建立汽車的整車和局部模型，可以反映汽車懸架參數(shù)與振動專遞特性之間的關(guān)系。大量的研究及實踐結(jié)果表明，對平順性影響最為顯著的三個懸架特性參數(shù)為：懸架的彈性特性、阻尼特性以及非懸掛質(zhì)量【9】。影響操縱穩(wěn)定性的因素與平順性相比，操縱穩(wěn)定性的評價指標要復(fù)雜的多，包括穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)轉(zhuǎn)向性及保護直線行駛的能力。懸架參數(shù)通過影響轉(zhuǎn)向時的車輪載荷轉(zhuǎn)移、車輪跳動或車身側(cè)傾時車輪定位角的變化以及懸架與轉(zhuǎn)向桿系的運動干涉和整體橋的軸轉(zhuǎn)向等方面影響汽車的操縱穩(wěn)定性。影響縱向穩(wěn)定性的因素汽車在制動和加速行駛時，由于慣性力的作用會造成軸荷轉(zhuǎn)移，并且伴隨前、后懸架的變形，表現(xiàn)為制動時的“點頭抬尾”和驅(qū)動時的“仰頭垂尾”現(xiàn)象。懸架設(shè)計時應(yīng)考慮采取相應(yīng)的措施減少或消除制動及驅(qū)動時懸架的變形【10】。懸架設(shè)計方案確定為適應(yīng)不同車型和不同類型車橋的需要，懸架有不同的結(jié)構(gòu)形式。非獨立懸架簡介非獨立懸架是相對與獨立懸架（individualwheelsuspension）的車輪結(jié)構(gòu)。非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架或車身的下面。非獨立懸架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、強度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上【5】。非獨立式懸架的兩側(cè)車輪安裝于一根整體式車橋上，車橋通過懸掛與車架相連。這種懸掛結(jié)構(gòu)簡單，傳力可靠，但兩輪受沖擊震動時互相影響。而且由于非懸掛質(zhì)量較重，懸掛的緩沖性能較差，行駛時汽車振動，沖擊較大。該懸掛一般多用于載重汽車、普通客車和一些其他車輛上【6】。獨立懸架簡介獨立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨立地安裝在車架(或車身)下面，當一邊車輪發(fā)生跳動時，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好。但這種懸架構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小?，F(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢。獨立懸架的結(jié)構(gòu)可分有燭式、麥弗遜式、連桿式等多種，其中燭式和麥克弗遜式形狀相似，兩者都是將螺旋彈簧與減振器組合在一起，但因結(jié)構(gòu)不同又有重大區(qū)別。燭式采用車輪沿主銷軸方向移動的懸架形式，形狀似燭形而得名。特點是主銷位置和前輪定位角不隨車輪的上下跳動而變化，有利于汽車的操縱性和穩(wěn)定性。麥克弗遜式是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動。特點是主銷位置和前輪定位角隨車輪的上下跳動而變化，這點與獨立懸架正好相反。這種懸架構(gòu)造簡單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。所以，目前轎車使用最多的獨立懸架是麥弗遜式懸架【8】。非獨立懸架非獨立懸架獨立懸架圖1懸架簡圖Fig.1Suspensiondiagram選擇合適的懸架型式鋼板彈簧被用做非獨立懸架的彈性元件，由于它兼起導(dǎo)向機構(gòu)的作用，使得懸架系統(tǒng)大為簡化。這種懸架廣泛用于貨車的前、后懸架中。它中部用U型螺栓將鋼板彈簧固定在車橋上。懸架前端為固定鉸鏈，也叫死吊耳。它由鋼板彈簧銷釘將鋼板彈簧前端卷耳部與鋼板彈簧前支架連接在一起，前端卷耳孔中為減少摩損裝有襯套。后端卷耳通過鋼板彈簧吊耳銷與后端吊耳與吊耳架相連，后端可以自由擺動，形成活動吊耳。當車架受到?jīng)_擊彈簧變形時兩卷耳之間的距離有變化的可能【7】。經(jīng)過對兩種不同型式的懸架特點分析，本設(shè)計采用鋼板彈簧非獨立懸架。前橋鋼板彈簧的設(shè)計計算多片鋼板彈簧設(shè)計計算大體可分為四大步。第一，根據(jù)總布置給定的載荷、剛度要求以及對板簧長度、寬度的限制條件和最大許用應(yīng)力初選參數(shù)；第二，綜合考慮板簧的總成弧高要求和各片的工作應(yīng)力、裝配應(yīng)力以及總應(yīng)力的分布，并計入噴凡、預(yù)壓等工藝過程的影響，確定各片的長度及自由狀態(tài)下的曲率半徑；第三，用計算或試驗的方法詳細分析各片的應(yīng)力狀況；第四，校核極限工況下板簧的應(yīng)力及卷耳、彈簧銷的強度。鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強度核算前鋼板彈簧設(shè)計還應(yīng)校核強制動時的彈簧強度，以免在彈簧U形螺栓夾緊處產(chǎn)生縱扭塑變或卷耳損壞。這對重心較高、長度較短的前簧更有必要作強度校核。鋼板彈簧卷耳的強度核算鋼板彈簧卷耳主片卷耳受力如圖3所示。卷耳處所受應(yīng)力σ是所受彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即圖3圖3汽車制動時鋼板彈簧受力圖Fig.3Theleafspringwhentheautomobilebrakestressdiagram作用在前后鋼板彈簧座上的水平力和分別為：；；式中：——汽車總重；——道路附著系數(shù)，取0.8；、——汽車質(zhì)心至前后軸的距離，；——汽車質(zhì)心高度；卷耳處所受應(yīng)力為：；（16）——沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力，即=；——卷耳內(nèi)徑；——鋼板彈簧寬度；——主片厚度。許用應(yīng)力取350；故上式可知：；后橋鋼板彈簧的設(shè)計計算一般載貨汽車的后懸架。由于空、滿載時負荷相差很大，希望采用非線性特性的彈性元件，以獲得較好的等頻性。通常采用由主、副簧并聯(lián)組合的兩級剛度復(fù)式鋼板彈簧，其彈性特性多為一折線。設(shè)計這種彈簧時，既要考慮滿足平順性的要求，即使懸架從空載到滿載的各種載荷的狀態(tài)下，固有頻率變化盡量小，又要考慮到使主、副簧分別滿足靜強度和疲勞壽命的要求。按平順性要求選擇主副簧剛度【15】設(shè)主、副簧的彈性特性都是線性的,剛度分別為、副簧與支架開始接觸時主簧的靜撓度為。汽車空載時僅主簧工作，這時固有頻率為： ；（18）式中 P0——空載時后懸架負荷。汽車滿載時主副簧都參加工作，這時固有頻率為；（19）式中——滿載時主、副簧總負荷,（、分別為滿載時主、副簧的負荷。）；當副簧剛剛接觸支架時，如果用線性方法來計算懸架的固有頻率，其值會產(chǎn)生突變。復(fù)合前、后的頻率值、為；（20）；（21）式中——副簧接觸支架時的負荷，。平順性方面要求的固有頻率變化小包含兩方面要求，一是在整個負荷變化范圍內(nèi)頻率的變化應(yīng)最小，二是在副簧接觸支架前、后的頻率突變不要太大。而這兩方面要求是互相矛盾的，從前者考慮，導(dǎo)出了所謂的比例中項法（亦稱兩點等頻率法），從后者考慮,導(dǎo)出了所謂的平均負荷法（亦稱一點等頻率法）。采用比例中項法。用這種方法確定、及值，可使空、滿載時的固有頻率差值較小，但副簧接觸支架前、后的頻率突變較大。對于運輸部門使用的載貨汽車，因其半載運輸狀態(tài)較少，采用這種方法計算較合適，并能獲得較好的空車平順性。； ；——汽車滿空載時板簧負荷比。；（22）解得：；；按平順性要求期望滿載頻率取=120次/分=2 ；（23）根據(jù)和、比關(guān)系求得主副簧的理想剛度為：；；；次/分；次/分；次/分；次/分；可見，；；按應(yīng)力規(guī)范的要求修正設(shè)計參數(shù)在設(shè)計中往往難以完全符合上述的設(shè)定。原因是副簧比主簧短很多，又不宜采用片薄、片數(shù)多的板簧，故其剛度和比應(yīng)力往往偏大，結(jié)果副簧的靜應(yīng)力和極限應(yīng)力都過大。因此，須略加修正，以保證主、副簧的強度和疲勞壽命滿足要求。通常按上述某一種方法設(shè)定主、副簧的剛度期望值，進而選擇規(guī)格尺寸后，就可以計算真正的剛度、及比應(yīng)力、。在這一過程中，應(yīng)盡量使剛度的實際值接近期望值，還份應(yīng)使比應(yīng)力值符合推薦的許用值——主簧；副簧。選擇鋼板彈簧長度時應(yīng)考慮到在整車上布置的方便性，因此要與總布置共同協(xié)商確定。一般情況下，轎車后簧長度為軸矩的40％—55％，載貨汽車前后簧長度分別為軸距的26％—35％和35％—45％。故后主簧長度范圍：L=1176—1176取L=1500；試?。褐骰桑洪L×寬×高——總片數(shù)（主片數(shù)）1500×85×12——12﹙3﹚撓度系數(shù)：板簧剛度: 比應(yīng)力: ∈[4.5，5.5]副簧：長×寬×高——總片數(shù)（主片數(shù)）1100×85×10——7（2）撓度系數(shù)：；板簧剛度: ；比應(yīng)力: ∈[7.5，8.5]。為使主、副簧都能滿足靜強度的要求,即在達到極限動行程時主、副簧的極限應(yīng)力與相差不大，應(yīng)取~1.05；對于行駛在公路上的載貨汽車,一般取系數(shù)d=2.5～3.5路面條件差的取上限。計算時要加進橡膠墊壓縮量,即按可能達到的動行程計算。主簧比應(yīng)力在許用值范圍之內(nèi)，副簧的稍低于許用值下限，取γ=1。極限運動行程系數(shù)取d=3.3；則極限運動行程為cm；(24)橡膠緩沖塊高度為4cm，壓縮量為1/2，極限運動行程的計算值應(yīng)取=8.1+2=10.1 cm；這樣，當副簧接觸支架時的主簧靜撓度應(yīng)按下式進行修正；（25）式中——主、副簧比應(yīng)力之比，；——極限運功行程；解得=6.02cm ；β=0.68；接觸點負荷；次/分；次/分；=119.45次/分；次/分；結(jié)果：; ; 主副簧的負荷分配和應(yīng)力核算1.空載時：；滿載時： （26） 式中、——分別為空載時主、副簧的靜撓度；、——分別為滿載時主、副簧的靜撓度。解有：=3.2cm；=0；=8.72cm；=2.70cm。2.這樣，主副簧的負荷分配為空載時：；=0滿載時：；； （27）式中、——分別為空載時主、副簧的負荷；、——分別為滿載時主、副簧的負荷解有:； ； 3.這樣，就可以按下式計算其滿載時的平均靜應(yīng)力和極限應(yīng)力【17】。； ； 解有：∈[450，550]； =204.39∈[220，250] ∈[900，1000]；∈[900，1000]所以，主副簧的比應(yīng)力、滿載時的平均靜應(yīng)力和極限應(yīng)力都在其許用值范圍之內(nèi)，滿足鋼板彈簧強度和疲勞壽命的要求。確定主副簧弧高和支架的位置如圖4所示，滿載時主副簧弧高應(yīng)滿足下式； （28）圖4圖4滿載時主副簧的弧高Fig.4Fullyloaded,thearcofthemainandauxiliaryspring式中——滿載時主簧弧高不計卷耳；——滿載時副簧弧高；——主副簧支架間的距離；——主副簧第一片葉片間的距離。設(shè)計時首先要選定主簧弧高，它取決于操縱穩(wěn)定性對側(cè)傾軸轉(zhuǎn)向的要求。對于載貨汽車，國內(nèi)習慣取正弧高等于10—20，基本上能滿足穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的要求。選取=10【18】。取決于副簧總片厚和墊板高度，取墊板高度為25，則主、副簧主片間距為；選取副簧滿載弧高，主、副簧的支架間距為空載時副簧端部到支架的距離為 主、副簧總成的自由弧高；；式中的非線性附加變形量、以及夾緊前、后之弧高的變化量、都以參考已有的類型結(jié)構(gòu)彈簧的實際測量值而選定的。作圖法確定主副簧長度【4】U型螺栓中心距u=130cm；主簧長度：（單位：）第一片1500；第二片1500；第三片1500；第四片1380；第五片1255第六片1130；第七片1005；第八片880；第九片760；第十片635第十一片510；十二片385副簧長度：（單位：）第一片1100；第二片1100；第三片960；第四片820；第五片680第六片540；第七片400減震器設(shè)計計算為加速車架和車身振動的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。減振器的分類現(xiàn)代液壓減振的的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。目前，國內(nèi)外常用的結(jié)構(gòu)形式大致為三類，即彈性閥片型、彈性閥片和柱形彈簧結(jié)合型、閥門和柱形彈簧結(jié)合型。其共同的特點是：都采用帶有常通孔的液流控制閥門來實現(xiàn)減振器的內(nèi)特性，且節(jié)流形式大都屬于薄壁小孔節(jié)流。安結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能在較大的工作壓力條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度的變化的影響大而遭淘汰。筒式減振器又可分為單筒式、雙筒式和充氣式三種。本設(shè)計選用雙筒式減振器。減振器的選擇設(shè)計減振，器時應(yīng)當滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定；有足夠的使用壽命。減振器相對阻尼系數(shù)參考文獻[1]陳家瑞馬天飛汽車構(gòu)造第五版人民交通出版社2005[2]劉亦美客車板簧懸架的總體設(shè)計客車技術(shù)與研究摘要第25卷第5期2003[3]趙亮車輛懸架系統(tǒng)中新減振元件設(shè)計和減振控制算法研究博士學位[4]王望予汽車設(shè)計第四版北京機械工業(yè)出版社2004[5]步一鳴EQ1118G6D1載貨汽車懸架系統(tǒng)簡介東風汽車技術(shù)服務(wù)部[6]古玉鋒非獨立懸架與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動機構(gòu)運動干涉分析方法研究機械設(shè)計第26卷第12期2009年12月[7]朱華明、劉富緒汽車鋼板彈簧斷裂分析理化檢測-物理分冊第37卷第6期2001年6月[8]郭偉輕型汽車前獨立懸架設(shè)計分析江蘇大學碩士學位論文20