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文档简介

四川理工学院毕业设计某中型货车悬架总成设计学 生:吴承明学 号:0801103A279专 业:机械设计制造及其自动化班 级:车辆 2008.3指导教师:郭翠霞四川理工学院机械工程学院二 O 一二年六月I摘要悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩,并缓和汽车行驶过不平路面时所产生的冲击,衰减由此引起的承载系统的振动,以保证汽车行驶的平顺性。尽管一百多年以来汽车悬架从结构形式到作用原理一直在不断地演进,但从结构功能而言它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。在有些情况下,某一零件部件兼起两种或三种作用,比如钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用。本文讨论了汽车悬架的发展现状,对悬架的结构形式进行简单介绍,对影响悬架运动的各种因素进行分析,主要对中型货车板簧悬架的主要参数进行设计计算,包括中型货车前桥钢板弹簧、后桥复合式钢板弹簧、汽车减振器参数的选择计算和横向稳定杆的设计计算。为进一步设计板簧悬架提供了较有价值的资料。关键词:悬架;钢板弹簧;减振器IIAbstractSuspension involves some related components, which exist to guarantee elastic contact between wheels or axle and the carrying system. It also has a great contribution in transferring the load, cushioning the impact, attenuating vibration, and regulating the position of the body of the running car. Apart from the transformation of force and moment between wheels and frame, it help cushion the impact when uneven road surface is encountered, undermine the following vibration of carrying system, and as a result, provide a great possibility of smoothly running.Despite one hundred year of constant evolution from structure to function, suspension is always made up by elastic component、vibration-absorbing appliance and guide mechanism. There will always be some occasion when one component plays two or more important roles at the same time. For example, plate spring can do some job which should be the duty of elastic component or guide mechanism. This paper discusses the current development of vehicle suspension, gives a brief introduction of the structural form of suspension, analyze factors which have influence on suspension movement. The major part of this paper are calculation and design of leaf spring on front axle of medium truck、combined leaf spring on rear axle, stabilizer bar, as well as choosing the parameters of shock absorber. All of these are preconditions to further design of suspension with leaf spring.Keywords: Suspension; leaf spring; shock absorberIII目 录摘要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 .1第 2 章 总体设计 .22.1 轴数、驱动形式、布置形式 .22.2 汽车主要参数设计 .22.2.1 主要尺寸 .22.2.2 进行汽车轴荷分配 .2第 3 章 悬架系统的结构与分析 .33.1 非独立悬架 .33.1.1 非独立式悬架简介 .33.1.2 非独立式悬架特点 .33.1.3 钢板弹簧式非独立悬架 .33.2 独立悬架 .33.3 悬架主要参数的确定 .43.3.1 悬架的静挠度 .43.3.2 悬架的动挠度 .53.3.3 悬架主,副簧刚度的分配 .5第 4 章 前悬架系统设计 .84.1 钢板弹簧的设计计算 .84.1.1 初选参数 .84.1.2 钢板弹簧各片长度的确定 .104.1.3 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 .114.1.4 钢板弹簧总成弧高的核算 .134.1.5 钢板弹簧强度核算 .144.2 减震器的设计计算 .154.2.1 减振器的选择与分类 .154.2.2 减振器相对阻尼系数 .154.2.3 减振器阻尼系数 的确定 .16IV4.2.4 最大卸荷力的确定 .174.2.5 筒式减振器工作缸直径 D 的确定 .174.2.6 查表确定减振器参数 .18第 5 章 后悬架 系统设计 .195.1 钢板弹簧的布置方案选择 .195.2 钢板弹簧主要参数的确定 .195.2.1 满载弧高 .195.2.2 钢板弹簧长度 L 的确定 .195.2.3 钢板弹簧断面尺寸的确定 .195.3 钢板弹簧各片长度的确定 .225.4 钢板弹簧刚度的验算 .245.5 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 .265.5.1 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 .265.5.2 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径的确定 .265.5.3 钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 .275.5.4 主簧总成和副簧总成各片在自由状态下弧高的计算 .285.5.5 钢板弹簧总成弧高的核算 .295.6 钢板弹簧强度验算 .305.7 钢板弹簧主片的强度的核算 .315.8 钢板弹簧弹簧销的强度的核算 .32第 6 章 结论 .33参考文 献 .34致谢 .35四川理工学院毕业设计1第 1 章 绪论悬架是现代汽车上的重要总成之一,它把车架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来。其主要任务是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩;缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的振动,保证汽车行驶平顺性;保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性,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、导向元件、减振器、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,并传递除弹性元件专递的垂直力以外飞各种力和力矩。当纵置钢板弹簧作弹性元件时,它兼起导向装置作用。缓冲块用来减轻车抽对车架(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。对悬架提出的设计要求有:1)保证汽车有良好的行驶平顺性。2)具有合适的衰减振动能力。3)保证汽车具有良好的操纵稳定性。4)汽车制动或加速时要保证车身稳定,减少车身纵倾;转弯时车身侧倾角要合适。5)有良好的隔声能力。6)结构紧凑、占用空间尺寸要小。7)可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩,在满足零部件质量要小的同时,还要保证有足够的强度和寿命。第 2 章 总体设计2第 2 章 总体设计2.1 轴数、驱动形式、布置形式根据国家道路交通法规、设计规范及汽车的用途选定轴数、驱动形式、布置形式,需对货车的几种典型的布置形式进行分析比较。本设计参考一般中型货车采用的发动机前置后轮驱动,轴数为双轴,驱动形式为 4x2。2.2 汽车主要参数设计2.2.1 主要尺寸外廓尺寸的确定需考虑法规、汽车的用途、装载质量及涵洞和桥梁等道路尺寸条件。GB 1589-1989 规定了汽车外廓尺寸限界,可参考同类车型选取。国内生产轻中型货车的主要厂家有:解放、东风、长安、北汽福田、江铃、南汽、江淮汽车等,参考相关产品的参数。轴距、轮距、前悬、后悬等参数参照汽车设计教材推荐的范围并参考同类车型选取。设计外廓尺寸为:总 长:8470 总 宽:2470轴 距:4700 前 轮 距 :1900后 轮 距:1800 满载重心高度:11802.2.2 进行汽车轴荷分配汽车的轴荷分配根据汽车的驱动形式、发动机位置、汽车结构特点、车头形式及总质量等参照汽车设计教材推荐的范围并参考同类车型选取。结合设计任务书已知条件确定轴荷分配为:空车时:前轴负荷:2500kg 后轴负荷:2500kg满载时:前轴负荷:3350kg 后轴负荷:7650kg四川理工学院毕业设计3第 3 章 悬架系统的结构与分析3.1 非独立悬架3.1.1 非 独 立 式 悬 架 简 介非独立悬架是相对与独立悬架的车轮结构。非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架或车身的下面。非独立悬架具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但由于其舒适性及操纵稳定性都较差,在现代轿车中基本上已不再使用,多用在货车和大客车上。3.1.2 非 独 立 式 悬 架 特 点非独立式悬架的两侧车轮安装于一根整体式车桥上,车桥通过悬挂与车架相连。这种悬挂结构简单,传力可靠,但两轮受冲击震动时互相影响。而且由于非悬挂质量较重,悬挂的缓冲性能较差,行驶时汽车振动,冲击较大。该悬挂一般多用于载重汽车、普通客车和一些其他车辆上。3.1.3 钢 板 弹 簧 式 非 独 立 悬 架钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件,由于它兼起导向机构的作用,使得悬架系统大为简化。这种悬架广泛用于货车的前、后悬架中。它中部用 U 型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。悬架前端为固定铰链,也叫死吊耳。它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起,前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳与吊耳架相连,后端可以自由摆动,形成活动吊耳。当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。3.2 独立悬架独立悬架的车轴分成两段,每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架(或车身)下面,当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不受波及,汽车的平稳性和舒适性好。但这种悬架构造较复杂,承载力小。现代轿车前后悬架大都采用了独立悬架,并已成为一种发展趋势。独立悬架的结构可分有烛式、麦弗逊式、连杆式等多种,其中烛式和麦克弗逊式形状相似,两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起,但因结构不同又有重大区别。烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬架形式,形状似烛形而得名。特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化,有利于汽车的操纵第 3 章 悬架系统的结构与分析4性和稳定性。麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式,减振器可兼做转向主销,转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化,这点与独立悬架正好相反。这种悬架构造简单,布置紧凑,前轮定位变化小,具有良好的行驶稳定性。所以,目前轿车使用最多的独立悬架是麦弗逊式悬架。3.3 悬架主要参数的确定3.3.1 悬架的静挠度 cf悬架的静扰度 是指汽车满载静止时悬架上的载荷 与此时悬架刚度 c 之wF比,即cFfwc/货车的悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率,是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因汽车的质量分配系数近似等于 1,因此货车车轴上方车身两点的振动不存在联系。货车的车身的固有频率 n,可用下式来表示:n= 2/mc式中,c 为悬架的刚度(N/m),m 为悬架的簧上质量(kg)当采用弹性特性为线性变化地悬架时,又静挠度可表示为:cgfc/g:重力加速度(10N/kg),代入上式得到:非独立悬架 独立悬架图 3.1 悬架简图四川理工学院毕业设计5n=5/ cf分析上式可知:悬架的静挠度直接影响车身的振动频率,因此欲保证汽车有良好的行驶平顺性,就必须正确选择悬架的静挠度。又因为不同的汽车对平顺性的要求不相同,货车的前悬架偏频要求在1.502.10hz,后悬架要求在 1.702.17hz 之间,因为货车主要以载货为主,所以选取频率为:1.9hz。所以 6.9)1/5(22nfc3.3.2 悬架的动挠度 d悬架的动挠度是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构容许的最大变形时,车轮中心相对车架的垂直位移。通常货

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