资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共30页)
编号：1039262
类型：共享资源
大小：4.90MB
格式：RAR
上传时间：2017-02-26
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
重型汽车
悬架
系统
设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
本科毕业设计（论文） 重型汽车悬架系统的设计 学 院 机械工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 2016 年 月 日 华南理工大学广州学院 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 2016 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解华南理工大学广州学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照有关要求提交学位论文的印刷本和电子版本；华南理工大学广州学院图书馆有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用复印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，可以公布论文的部分或全部内容。 学位论文作者签名： 日期： 2016 年 月 日 指导教师签名： 日期： 2016 年 月 日 作者联系电话： 电子邮箱： I 摘 要 悬架是重型汽车的重要组成部分之一，也是作为连接车架和车轴的关键连接件，在汽车行驶过程中，因为有了悬架，汽车才能在凹凸不平的里面上面行驶，而没有过多的振动。可以说，悬架是缓冲汽车行驶过程中的冲击载荷的必要元件，因为有了它，才能保证汽车的平稳行驶而没有振动剧烈的感觉。 本次设计的重型汽车悬架系统主要是由横摆臂、压缩弹簧、转向节、减震器等部分组成，通过设计出重型汽车悬架系统，对其中主要组成部件例如弹簧、横摆臂进行强度校核，才能够设计出满足汽车行走工况的悬架系统。 关键词： 悬架 振动 横摆臂 减震器 he is of an of as as in of in It be is to in of of to of of of is by a of of of as a a in to to of 录 1 绪论 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题研究的内容 . 1 型汽车悬架系统概述 . 错误 !未定义书签。 型汽车悬架系统的作用 . 错误 !未定义书签。 2 重型汽车悬架系统总体结构的设计 . 4 架基本概念 . 6 架概念 . 6 架最主要的功能 . 7 架基本组成 . 8 架类型 . 10 架系统研究与设计的领域 . 11 架设计要求 . 11 架的主要特性 . 12 架的垂直弹性特性 . 13 振器的特性 . 14 3 钢板弹簧的设计 . 13 板断面宽度 b 的确定 . 13 板弹簧片厚 h 的选择 . 13 板断面形状 . 13 板弹簧片数 n . 13 板弹簧端部的支承型式 . 13 定各片钢板长度 . 13 板弹簧刚度验算 . 13 4 悬架对汽车主要性能的影响 . 13 架对汽车平顺性的影响 . 13 架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 . 13 架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 . 22 簧载质量对汽车行驶平顺性的影响 . 23 善平顺性的主要措施 . 24 架与汽车操纵稳定性 . 25 车的侧倾 . 26 论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 1 1 绪论 题的来源与研究的目的和意义 本论文主要重型汽车悬架系统进行设计。通过重型汽车悬架系统进行设计，来了解重型汽车悬架系统的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。 我国生产的重型汽车悬架系统结构简陋，稳定系数始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的重型汽车悬架系统的总体水平与 进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，重型汽车悬架系统的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的重型汽车悬架系统势在必行！本文运用大学所学的知识，提出了重型汽车悬架系统的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了重型汽车悬架系统总的指导思想，从而得出了该重型汽车悬架系统的优点是高效，经济，并且校正质量高，运行平稳的结论。 通过设计重型汽车悬架系统，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解机械原理，机械设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用绘图软件重型汽车 悬架系统进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应用水平和设计能力。 相信此种重型汽车悬架系统的出现将会大大提高重型汽车悬架系统的稳定性和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了汽车工业的不断发展。 课题研究的内容 本次设计主要针重型汽车悬架系统进行设计，从重型汽车悬架系统的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： （ 1）通过网络和图书馆查找各种关于重型汽车悬架系统的相关资料，重型汽车悬 架系统进行方案的比较和预定。 （ 2）分析重型汽车悬架系统的结构与参数 （ 3）确定设计总体方案 （ 4）确定具体设计方案 （ 5）重型汽车悬架系统图纸的绘制。 2 （ 6）说明书的整理 型汽车悬架系统概述 悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接系统，而这种结构体系包括悬架系统、车身、车架和车轮，而结构系统包含减震器、悬架弹簧、防卷杆、悬架侧梁、纵向杆、转向节臂、橡胶衬套和杆件。当汽车在路面上由于受振动和冲击的变化，所产生的冲击强度会被轮胎所吸收，但大部分都是依靠轮胎与车身之间的悬挂装置来吸收的。减震 器、弹簧、防倾杆、悬架副车架，手臂的控制下，纵杆、转向节臂、橡胶衬套和连杆组件。当汽车在路面上由于受振动和冲击的变化，所产生的冲击强度会被轮胎所吸收，但大部分都是依靠轮胎与车身之间的悬挂装置来吸收的。 型汽车悬架系统的作用 悬架是汽车的重要总成之一 ,它是身体和车轮柔性连接在一起。悬架的主要功能是传递函数的轮子和身体之间的力和力矩 ,比如支持力量 ,刹车力和驱动力 ,并减轻由不平路面传递给身体的冲击载荷 ,衰减引起的振动、保证乘员舒适 ,减少货物和车辆动载荷。汽车悬架和各种性能 ,以满足这些性能 ,悬架系 统必须能满足性能需求 :首先 ,悬架系统 ,以确保汽车具有良好的行驶舒适为主要目的的载人的车 ,车的主人在振动加速度不能超过国家标准的边界值。其次 ,暂停 ,以确保身体和车轮在共振区域的小振幅 ,振动衰减快。再一次 ,以确保汽车具有良好的处理和稳定 ,一方面 ,暂停 ,以确保车轮 ,车轮定位参数不发生巨大的变化和其他方面为了减少车轮动态轮加载和跳动。是确保车辆制动 ,转向 ,加速和稳定 ,减少身体俯仰和滚。最后 ,为了确保悬架系统的可靠性 ,有足够的刚度、强度和寿命。因此 ,汽车悬架是一个重要组成部分 ,确保运行舒适感。同时 ,汽车悬架之间连接力 量传输部分的框架 (或主体 )与车轴 (或车轮 ),是保证行车安全的一个重要组成部分。 因此 ,汽车悬架往往列为重要组成部分的汽车的技术规格表 ,作为衡量汽车的质量 ,指标之一。汽车悬架包括三个部分 ,如弹性元件、减振器和力传动装置。三个部分分别垫、振动和力传播。垂直力是通过弹性元件 ,冲击和振动引起的路面粗糙度是缓解。在车里 ,弹性元件指的螺旋弹簧 ,它只承受竖向荷载 ,凹凸不平的道路面对身体的放松和抑制的影响 ,小空间的优势占领 ,低质量 ,不需要润滑 , 3 但因为没有摩擦和阻尼效应。振动阻尼器是指液压减振器 ,是加速身体的振动的衰 减 ,这是最精确和复杂的悬架的机械零件。力传动装置框架下臂叉架 ,转向节元素 ,用于传递纵向力、横向力和力矩 ,保证车轮对确定的相对运动帧 (或身体 )。现代汽车悬架一般用于小质量、稳定和可靠的汽缸减震器的性能。当路上的汽车并不顺利 ,身体会振动 ,振动阻尼器可以快速减弱身体的振动 ,使用油流的流动阻力消耗振动能量。框架和轴相对运动时 ,减震器油将通过一些狭窄的孔和裂缝通道重复从一室流向另一个室 ,当孔壁之间的摩擦力和流体摩擦和石油液体的分子间形成车身振动阻力。这种阻力工程阻尼力说。车辆的振动能量的身体可以被转换成热能 ,并吸收石 油和壳牌。 人们为了更好地意识到车车的稳定性和安全性 ,阻尼系数不固定在一个特定的值 ,但可以用汽车运行状态变化 ,悬架的性能总是附近的最优状态。因此 ,一些汽车的振动阻尼可调阻尼被分成两个或三个 ,根据传感器信号来自动选择所需的阻尼水平。为了提高汽车的舒适 ,现代汽车悬架的垂直刚度设计值很低 ,与普通词汇是一个 “ 软 ”, 因此 ,尽管舒适性 ,但汽车转弯时 ,由于离心力的作用会产生更大的身体的倾斜角度 ,直接影响的稳定控制。为了提高状态 ,许多汽车的前后悬架添加横向稳定性杆 ,当身体倾斜 ,两岸的悬架变形不均 ,横向稳定极点将发挥 类似的杠杆 ,这左右两边的弹簧变形密切协议 ,以减少身体的倾斜和振动 ,提高汽车行驶稳定性的外表看似简单的悬挂 ,包含各种各样的合作 ,决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性 ,是现代汽车的一个关键部分。 目前市面上的汽车悬架产品图如下图 1,2,3所示： 4 图 1 5 图 2 图 3 6 2 重型汽车悬架系统总体结构的设计 架基本概念 架概念 保证车轮或车桥与汽车承载系统 (车架或承载式车身 )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。 架最主要的功能 悬架的主要功能是传递车轮和框架的作用 (或主体 )之间的力和力矩 ,并缓和汽车驶过不平路面时生成的影响 ,轴承系统的振动引起的衰减 ,以确保车辆的平顺性。必须和车轮之间的帧或身体提供灵活的耦合 ,依靠弹性元件传输轮之间的负载或轴和帧或身体 ,和依赖于变形吸收能量 ,缓冲。使用弹性联轴器 ,汽车可以作为振动系统由簧载质量 ,非簧载质量 (即。非簧载质量 )和弹簧 (弹性元件 ),遭受不平的路面 ,气动力和电力传输和发动机激励。为了迅速衰减不必要的振动 ,悬挂也必须包括阻尼元件 ,即减震器。此外 ,确保悬架和车轮之间的帧或身体 所有的力和力矩的可靠传输和决定车轮相对于连接装置框架的位移或身体的特征被称为指导机制。面向决策的机构在车轮弹跳轨迹和前轮定位参数的变化 ,和汽车前后辊中心和垂直倾向于中心位置 ,因此在很大程度上影响了车辆处理和稳定性和抗剪能力。 架基本组成 悬架主要由弹性元件、导向机制和减震器。 弹性组件受到冲击时 ,可以生成连续的振动 ,所以骑是不合适的 ,因此 ,减震器的阻尼器提供快速衰减振动 ,振幅迅速降低。引导机制是用来确定车轮的运动帧或身体 ,和传输各种力量和时刻的力和力矩。为了减少直接影响轴的框架或身体 ,一些车辆悬架 系统提供一个缓冲块 ,这是限制将中风。水平稳定器的作用是减少当滚动体 ,并改善轮胎的附着在地面上。 7 架类型 根据导向机构的结构特点，汽车悬架可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。 (1) 非独立悬架是左、右车轮之间由一刚性梁或非断开式车桥联接，当单边车轮驶过凸起时，会直接影响另一侧车轮。 (2) 独立悬架中没有这样的刚性梁，左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥，按结构特点又可细分为横臂式、纵臂式、斜臂式等等。 2 按照弹性元件的种类， 钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架、空 气悬架以及油气悬架等。 架系统研究与设计的领域 汽车悬架系统的研究和设计是主要提高操纵稳定性和行驶舒适的汽车。车辆悬架系统的研究和设计相应的分为两个部分 :汽车行驶舒适的悬挂特性产生重大影响 ;另一个是悬架车辆操纵稳定性产生主要影响的特征。 第一部分主要是悬架的弹性元件和阻尼元件特征开始工作 ,主要是路面、轮胎、非弹簧负载质量 ,悬挂 ,弹簧质量的研究和设计作为一个整体 ,因为它的主要研究路面激励的反应力 ,影响汽车行驶舒适弹性元件和阻尼元件的力学性能因此可以称为悬架系统动力学研究。 后悬架的部分主要是指导机制 主要是在车轮和车身相对运动 ,悬架的运动指导机制如何引导和限制车轮 ,车轮的位置和旋转运动的影响悬架参数的运动学特征研究。这部分的研究称为悬架的运动学。考虑弹性衬套和其他关节的影响悬架的性能 ,悬架运动学是悬架弹性运动学。悬架弹性运动学的解释主要悬挂参数的变化特征 ,如力和转矩引起的轮胎和路面。悬架的运动学系统包括两个方面的悬架运动学和弹性运动学。 架设计要求 如前所述 ,悬架弹簧质量 ,非弹簧质量构成振动系统 ,振动系统的特性 ,在很大程度上决定了汽车行驶舒适 ,并进一步影响到汽车行驶速度、燃油经济性和经济的操作。 振动系统也决定了车辆系统和驱动系统的动态负载的许多地方 ,从而 8 影响零件的使用寿命。此外 ,悬架车辆的操纵稳定性 ,但在抗俯仰能力也起着决定性的作用。因此在悬架的设计必须考虑以下几方面的需求。 1通过合理设计悬架的弹性和阻尼特性保证汽车具有良好的行驶舒适 ,较低的振动频率、振动加速度和合适的减振性能 ,并且可以避免暂停压缩拉伸行程极限点硬的影响 ,但也确保轮胎有足够的能力 ; 2为了确保引导机制的合理设计和车轮之间的帧或身体力量和可靠传递。 3指导的运动机制应与转向连杆运动协调 ,避免发生干涉 ,否则可能会导致方向盘振动 ; 4辊中心距中心位置正确 ,汽车转向反辊能力、制动和加速身体的能保持稳定 ,避免汽车在制动和加速身体的纵向坡度 (所谓的 “ 点头 ” 和 “ 落后 ”); 5悬挂质量的成员尤其是小簧下质量部分必须尽可能小 ; 6容易安排 7所有组件应该有足够的强度和使用寿命 ; 8低制造成本 ; 9易于维修和保养。 悬架设计大致可以分为两个阶段 ,结构类型和主要参数选择和详细设计 ,有时重复交叉。因为许多车辆悬架的参数影响的特点 ,和其他涉及装配布局 ,因此普遍认为总体布局。 架的主要特性 架的垂直弹性特性 汽车悬架的垂直弹性特性表示作 用在悬架上的垂直载荷与在轮轴上方的变形之间的关系。 9 图 2架弹性特性曲线 弹住特性上任意点的悬架刚度 c，为 ： (2当簧下质量固定不动时，而又无减震器时，簧上质量的自由振动偏频0212 00 (2振器的特性 减振器阻力 P 与其活塞位移速度 y 之间的关系。 经常用的是双向作用的，具有非对称特性及卸荷阀的减振器。在现有的减振器中，复原阻力系数比压缩阻力系数要大 2 6 倍。 减震器的 外特性 主要指的是 阻力 10，特性图如下图 。 图 2震器的 外特性 10 3 钢板弹簧的设计 板断面宽度 b 的确定 有关钢板弹簧 的刚度、强度等，可按等截面简支梁的计算公式计算，但需引入挠度增大系数加以修正。因此，可根据修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需要的总惯性矩0J。对于 对称钢板弹簧： 30 48J L k s c E 式中， 形螺栓中心距（ 形螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数（如刚性夹紧，取 k=性夹紧，取 k=0）； c 为钢板弹簧垂直刚度（ N/ / f；为挠度增大系数（先确定与主片等长的重叠片数1n，再估计一个总片数0n,求得10n n ，然后用 1 . 5 1 . 0 4 1 0 . 5 初定） ， 其中，)，取 11n ，将其代入求得40 ； )4/(0 = 31 2 3 2 0)4504/(1 1 2 01 9 8 0 0 ； 初取 p 3400 ，取 b=850片宽 增加卷耳强度，但当车身受侧向力作用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。 影响转向轮的最大转角。片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的摩擦弹簧的总厚 b/10范围内选取。本设计中取 b=60板弹簧片厚 h 的选择 根据1230 得： 3 0 ； 片厚 11 1） h，可以减少片数 n 2） 望尽可能采用前者但因为主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷耳，也常将主片加厚，其余各片厚度稍薄。此时，要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三组。 3.）为使各片寿命接近又要求最厚片与最薄片厚度之比应小于 4.）钢板断面尺寸 b和 查表确定 b 和 h 的值，使其符合国产型材规格尺寸，又因为 厚度一般不超过 取 b=70 h=9 钢板弹簧图如下： 板断面形状 钢板断面形状 矩形断面结构简单，制造容易，变截面少片钢板弹簧多采用矩 形断面结构 板弹簧片数 n 片数 可以降低片间的干摩擦，改 善汽车行驶平顺性。但片数少了将使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料利用率变坏。多片钢板弹簧一般片数在6 14片之间选取，重型 货 车可达 20片。用变截面少片簧时，片数 在 1 4片之间选取。 n=3 板弹簧端部的支承型式 以板簧端部的支承型式而言，可以大致分为卷耳和滑板两大类。滑板型式多见 于两极式主副簧悬架中副簧的支承和平衡悬架中板簧的支承。卷耳根据其相对板簧上平面的位置可以分为上卷耳、平卷耳和下卷耳三类。本设计中采用上卷耳。 定各片钢板长度 钢板弹簧长度 L 是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离 ,在总布置可能的条件下，应尽可能将钢板弹簧取长些。 12 在下列范围内选用钢板弹簧的长度： 轿车： L=（ 距； 货车 :前悬架： L=（ 距； 后悬架： L=（ 距。 钢板弹簧应采取尽可能长。原因如下 : 1,增加钢板弹簧的长度 L 可以显著降低弹簧压力 ,提高使用寿命 ,降低弹簧刚度 ,提高车辆的乘坐舒适性。 2,在给定条件下的垂直刚度 C,纵向角钢板弹簧的刚度可以明显增加。 3、纵向角刚度的刚性板弹簧的纵向力矩是钢板弹簧时 ,钢板弹簧。 4,增加纵向角刚度钢板弹簧可以减少弹簧的变形引起的车轮的扭矩。 本设计中 L= 300180设主簧片长为 1l ，按钢板叠放顺序他们的长度依次 1l 、 2l 、3l10l，则由于 1l =2l ，且各簧片等厚，其长度成等差数列，即 2(2 ， 10,0i 。其中 10，将1 80,70 2 代入得 37091 1 10 ， 58010 ，则各板长度为：1l =16002l =14003l = 4l = 5l = 6l = 板弹簧刚度验算 )(61 13 1 nk ，其中 ),(211111 中， 56)5634()8()3423()7()23712()6()7122()5()2512()4()5123()3()34()2()46(81)(33333333331131 装配刚度时 X=9a，代入数据可求得装配刚度 c=217 9419800; 检验刚度时 X= 1l ,代入数据可求得检验刚度 c=192 . 4 悬架对汽车主要性能的影响 13 悬架型式、导向杆系的布置以及悬架参数的选择等对汽车性能的影响，并不是孤立的，而是存在着一定的内在联系。为此从不同角度去分析汽车各种性能的影响 。 架对汽车平顺性的影响 好车驾驶光滑性不仅可以保证乘员舒适和运输货物的完好无损 ,但也可以提高汽车运输生产率 ,降低燃料消耗 ,延长零件的使用寿命和提高工作可靠性的部分。 目前主要是根据国际标准 员疲劳减少轴承效率极限价值函数变化的频率振动加速度均方根。垂直振动而言 ,人体是最敏感的振动 4 - 8赫兹 ,所 以这个频段的阈值是最低的。为了让身体承受振动不超过规定的限制 ,主要依靠悬挂来减少车身振动加速度均方根值。在随机路面不平度输入下 ,身体的加速度均方根值的大小 ,取决于车身加速度在路上不是 g 的幅频特征粗糙度 / g,“ 悬架振动固有频率和身体的 N,非周期系数和非弹簧负载质量大小有关。从图可以看出 ,当身体低固有频率曲线的下半身 ,均方根加速度很小。 图 3频特性曲线 架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 1 车身固有振动频率 11 13 若不考虑轮胎和减震器的影响，则车身固有频率 0n = 20w = 21 (3式中 0w 固有角振动频率， s C 悬架刚度， N/m M 簧载质量， 于在静载荷作用下悬架的静挠度 cf= 14 则 0n=21 当以每秒振动次数表示时， 0n= (3式中静挠度， 指汽车满载静止时悬架上的载荷 从上述公式中可见，车身振动的固有频率 、悬架刚度 c 或由悬架静挠度 由试验得知，为了保持汽车具有良好的平顺性，车身振动的固有频率应接近人体所习惯的步行时的身体上、下运动的频率 1 0 85 次 /振动的加速度的极限允许值为 从保持所运货物完整性的观点出发，车身振动加速度也不能过大，如果车身加速度达到1g，则未经固定的货物可能离开车厢底板。因此为保证所运货物完整无损，振动加速度的极限值不应超过 悬架的动挠度通常指缓冲块压缩到其自由高度的 1 2或 2 3)时，车轮中心相对车架 (或车身 )的垂直位移。 从图 3知，车身固有频率0 8身加速度的均方根值越小。但在悬架设计时，0主要是0架的动挠度布置上若不能保证足够大小的限位行程，就会使限位块撞击的概率增加。另外，0架设计不选取一定措施，就会增大制动“点头“角和转弯侧倾角，使空、满载是车身高度的变化过大。各种车型车身固有频率0车 2行客车 级轿车 1 2 弹性特性 在悬架设计中，通常把力和变形的关系的关系曲线，即车轮受到的垂直外力与由此所引起的车轮中心相对于车身位移的关系曲线，称为悬架的弹性特性曲线，曲线的斜率为悬架的刚度。 a、线性弹性特性 线性弹性特性，即悬架变形与所受载荷成比例地 变化。其刚度 般钢板弹簧悬架即属此类。 具有线性弹性特性的汽车，在使用中其车身振动的固有频率将随装载的多少而改变，尤其是后悬架载荷变化很大的货车和大客车，这种变化会使汽车前后悬架的频率相差过大，结果导致汽车车身的猛烈颠簸 (纵向角振动 )，因而使汽车行驶平顺性变坏。 15 图 3性特性曲线 a 线性弹性弹性 b 非线性弹性特性 b、非线性弹性特性 非线性弹性特性的悬架，即悬架的刚度可随载荷的改变而变化，也称变刚度悬架。由于刚度 以使得在载荷变化时，保持车身振动的固有频率不 变，从而获得良好的汽车行驶平顺性。这时，在曲线上任意点 M，必须满足 P f=数 (3式中 P 特性曲线上任意点 任意点 M 的悬架刚度； f 求刚度 的次切矩 (不是悬架从原点的变形 )，也有人称 f 为悬架的折算静挠度； 在静载荷汽车获得较为良好平顺性所要求的悬架静挠度。 因为 可将上式改写成 积分得 =A (3因为当 f=P=cp 所以 A= (3因此 P=管载荷如何变，为保持车身固有频率不变，当载荷 P 等于大于架的特性应该是按指数函数的规律变化。然而，这种较为理想的弹性特性的悬架是难于实现的。 16 目前，在悬架设计中，只不过是力求减小固有频率随载荷而变化的幅度 (或范围 )，从而不同程度地改善汽车行驶平顺性。 非线性的悬架掸性特性可以采用适当的悬架结构 (导向机构 )或弹性元件 (如加辅助弹簧、调节弹簧、空气弹簧等 )来实现。 架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 减震器起衰减振动的作用 14 16，对汽车平顺性有影响，其主要参数为阻尼系数，阻尼系数的选取要根据具体汽车的型号来选取。下图是减振器阻尼对车身振动衰减的曲线示图 图 3震器阻尼对振动的衰减作用 a振动完全没有衰减的曲线，车身按悬架的固有振动频率不断振动； b有衰减的情况，车身振动的振幅逐渐减小。 c减振器的衰减能力很强的情况，车身没有振动，车身的位移很快恢复到原位。 为了衰减车身由路面反馈来的自由振动和抑制车身、车轮、车架等的共振，以减小车身的垂直振动所引起的加速度和车轮垂直方向振动的振幅 (减小车轮对地面压力的变化，防止车轮过于跳离地面 )，悬架系统中应具有适当的阻尼。 当 增大时，动挠度的幅频特性q 在高、低两个共振区幅值均显著下降，在两个共振区幅值之间变化很小。 随阻尼比 增大，在低频共振区幅频特性 ,2z/,q 峰值下降， 车身加速度均方根值，提高平顺性。 下图示出了车身加速度、车轮相对动载荷和弹簧行程与阻尼比 (相对阻尼系数 )之间的关系。 17 图 3, 阻尼比的关系 图中曲线走向表示，只是弹簧行程 (线是随阻尼比单调变化，阻尼比愈大，所要求的弹簧行程愈小，相反，对于车身加速度和车轮动载而言，可找到一个最佳阻尼比值。然面对车身加速度和车轮动载的最佳阻尼比值也是不同的，前者为 者为 0 4以上，故设计人员只能从中采取拆衷方案。 簧载质量对汽车行驶平顺性的影响 由悬架支承的部件、总成等称为簧载质量 (或悬挂质量 )，不是由悬架支承的部分称为非簧载质量 (或非悬挂质量 )。减小非悬挂质量，使悬挂质量与非悬挂质量的比值较大，可以减小高频共振区车身振 动加速度和减少车轮离开地面的机率。因此，在汽车设计中，为提高汽车行驶平顺性，采用非簧载质量较小的独立是架更为有利 。 善平顺性的主要措施 (1) 增大悬架静挠度 (降低固有频率 )。使其频率接近 人体所习惯的步行时的身体上、下运动的频率。 (2) 尽量减少非簧载质量。由频率公式得到减少非簧载质量，进而增大了簧载质量，同样有降低汽车固有频率的效果，从而也有使频率接近人体习惯的运动频率。 (3)配合适当的阻尼和限位行程。通过减震器来吸收路面传到车上的振动能量，使汽车振动得到衰减。 架与汽车操纵稳定性 所谓的汽车操纵稳定性，是指汽车能正确地按照驾驶员通过操纵转向系所确定的方向行驶，且在外力干扰下，能保持稳定或经过干扰后在一定时间内恢复稳态工况的性能。影响操纵稳定性的主要参数是车轮偏离角、前轮定位角、导向杆系与转向杆系的运动协调性。 18 当汽车曲线行驶时，在离心力的作用下，由于轮胎的横向弹性和前、后悬架导向机构特性，一般会使转弯半径发生变化。在离心力的作用下，使转弯半径变大的特性称为不足转向，反之，称为过度转向。 车的侧倾 1 车身侧倾轴线 车身相对地面转动时的瞬时轴线称为车身侧倾轴线。该轴线通 过车身在前、后轴处横断面上的瞬时转动中心，这两个瞬时中心称为侧倾中心。 侧倾中心到地面的距离称为侧倾中心高度。侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，可使侧向力臂及侧倾力矩小些，车身的侧倾角也会减小。但侧倾中心过高会使车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎的磨损。 2 悬架的侧倾角刚度 悬架的侧倾角刚度是指侧倾时 (车轮保持在地面上 )，单位车身转角时，悬架系统给车身总的弹性恢复力偶矩。 若令 r 为车身转角，则悬架的侧倾角刚度为K= 可以通过悬架的线刚度来计算侧倾角刚度。 (1) 悬架的线刚度 17 18 悬架的线刚度指的是车轮保持在地面上 ,车身作垂直运动时，单位车身位移时，悬架系统给车身的总弹性恢复力。 a 非独立悬架 具有非独立悬架的汽车车身作垂直位移时所受到的弹性恢复力，就是弹簧直接作用于车身的弹性力。所以，悬架的线刚度就等于两个弹簧线刚度之和。若一个弹簧的线刚度为 悬架的线刚度为 ： K=2 (3图 3b 独立悬架 具有独立悬架的汽车车身作垂直位移时，在垂直方向上车身受到的随位移而变的力包括两部分： 弹簧直接作用于车身的弹性力在垂直方向的分量和导向杆系约束反力在垂直方向的分量。 19 若能求出车身作垂直位移 就可以求出悬架的线刚度。即： (2) 悬架的侧倾角刚度 19 车身侧倾时受到悬架的弹性恢复力偶矩，可以用等效弹簧的概念来进行分析。车身上一侧受到的弹性恢复力，相当于一个上端固定于车身，下端固定于轮胎接地点且垂直于地面，具有悬架线刚度的螺旋弹簧施加于车身的弹性力。这个相当的弹簧称为等效弹簧。 图 3效弹簧 参照上图 3车厢发生小侧倾角 时，等效弹簧的变形量为 2,故车厢受到的弹性恢复力偶矩为 dT=d r 悬架侧倾角刚度为 K= 21 1 (3式中 1k 一侧悬架的线刚度； B 为轮距。 若已知悬架的线刚度，即可算出该悬架的侧倾角刚度。例如，单横臂独立 悬架的侧倾角刚度为 K=21 )( 应该指出，上面的计算只适用于小倾角，而且在分析中没有考虑导向杆系中铰接点处弹性 村套的影响。实际轿车的前侧倾角刚度为 300 0），后侧倾角刚度为 180 0） 倾时垂直载荷对稳态响应的影响 在正常条件下 ,汽车 ,车轮垂直载荷是大致相等的。但开车时曲线 ,倾覆力矩 , 20 前后车轴上左和右轮垂直反应部队 ,将固定垂直造成的反应力和辊垂直的反应力和动量。这将使垂直轮加载在左和右车轮不等于 (外车轮垂直反力力增加 ,在车轮内侧的减少垂直反作用力 ),会影响轮胎转弯特性 ,导致车辆稳态响应的变化。甚至有一个汽车转向不足和转向过度。 垂直载荷的变化对轮胎侧偏特性有显著影响 20 22。如下图 3 图 3直载荷对轮胎侧偏特性的影响 垂直载荷增大后，侧偏刚度随垂直载荷的增加而加大；但垂直载荷过大时，轮胎与地面接触区的压力变得极不均匀，使轮胎侧偏刚度反而有所减小。 无侧向力作用时，令0车轮的垂直载荷，0有侧向力作用时，设左、右车轮垂直载荷没有发生变化，则相应的侧偏角0为 0=02 (3实际上，在侧向力作用下，左、右车轮垂直载荷均发生变化。内侧车轮减少 W，外侧车轮增加 W，两个车轮的侧偏刚度随之变为 1k 、 由于左、右车轮的侧偏角相等，故有 1k + (3或 =1(3- 1 6 ) 若令 0k=21 ， 0k 为垂直载荷重新分配后每个车轮的平均侧偏刚度，则两个车轮的侧偏角为 =02 (3 21 图 3右车轮垂直载荷再分配时侧偏刚度 由上图 3知，平均侧偏刚度 0线 高度。显然0k 0k，即 0。进一步分析可知，左、右车轮垂直载荷差别越大，平均侧偏刚度越小。 由此可知，在侧向力作用下，若汽车前轴左、右 车轮垂直载荷变动量较大，汽车趋向于增加不足转向量；若后铀左、右车轮垂直载荷变动量较大，汽车趋于减少不足转向量一般应使汽车有适度的不足转向特性。 汽车前轴及后轴左、右车轮载荷变动量决定于：前、后悬架的侧倾角刚度、悬挂质量、非悬挂质量、质心位置以及前、后悬架侧倾中心位置等一系列参数的数值。 垂直载荷 W 侧偏刚度K 0k0k 1k 2 结 论 时间过得真快啊，转眼间 四 年时间都过去了，在这 四 年中，我学到了许多专业知识，就拿这次的毕业设计来说吧，我查阅了 机械设计手册 ， 汽车悬架结构 设计，使我充分掌握了 重型汽车悬架系统 的设计方法和 步骤，更重要的复习所学专业的知识，以前总认为学这些专业知识没用，那是我太天真了，当这次的毕业设计，它帮了我不少的忙，特别是 机械设计 这课对我的毕业设计帮助特别大，都怪上课没认真听讲，导致做毕业设计时要问比我学的好的同学，通过这次做毕业设计让我认识到学习不是个坏事，是为了自己的，还有学习这些知识精通的话对我们找个好工作有大大的帮助，总之我除了感谢我的老师和帮助过我的同学外更要感谢自己的。 总之，这次毕业设计让我受益良多，以后更加努力把工作做好。 23 致 谢 当我写到这里的时候， 我心里是别提有多么的开心，不管前面的对与错，总之，我觉得自己做到这里已不错了，感谢老师和帮助我的同学一起到图书馆查资料的那些同学们，要不是你们恐怕我现在真不知道自己能做到哪里，首先您不仅在学习学业上对我以精心的指导，同时还在我改写论文时给我鼓励和支持，从这点看出老师当初选你当我的老师我是明智的，而且，通过这次写论文我知道遇到什么事总要靠别人来完成，现在我觉得这种想法是我错啦，也许自己做的比那些人做的会更好，同时，我要把这种态度放到工作当中，我相信我自己一定可以比别人做的出色。说实话，我从开始认真做毕业设计的 时候，才领悟到知识确实是种强大的工具，我现在想来前面失去的，我想在通过在工作中补回来，想到这里自己说了句 “ 呵呵 ” ，但是话说回来，这次的毕业设计我花了挺大的功夫，虽然是苦，但心里挺开心的，我想如果大学这 四 年我好好来利用它的话，我的毕业设计不谈在班里第一个交，最少也在前十个人之前交，最后在这里衷心的对所有关心我帮助我的表达我由衷敬意，谢谢各位同学的帮助。 24 参考文献 1 张华 机械设备 设计 北京：科学出版社， 2 李念 重型汽车悬架系统概述 北京：机械工业出版社， 3 张栋 重型汽车悬架系统的创新设计 4 姜继海，宋锦春，高常识 . 重型汽车悬架系统工作原理 5 张春林，曲继方，张美麟 机械工业出版社， 6 钱平 机械工业出版社， 7 张辽远 . 重型汽车悬架系统的设计与实现 . 机械工业出版社， 8 基恩士传感器选 择手册 2010版本 9 黄长艺，严普强 机械工业出版社， 10 张桓，陈作模 高等教育出版社， 11 王昆，何小柏，汪信远 . 重型汽车悬架系统原理 12 徐锦康 高等教育出版社， 13 邓星钟 华中科技大学出版社， 14 刘延俊 机械工业出版社， 15 章宏甲，黄谊，王积伟 . 重型汽车悬架系统的逆向设计 出版社，16 胡泓，姚伯威 北京：国防工业出版社， 17 陈铁鸣 重型汽车悬架系统的创新 . 高等教育出版社， 18 孙靖民 机械工业出版社， 19 of a 本科毕业设计（论文） 重型汽车悬架系统的设计 学 院 机械工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 2016年 月 日 华南理工大学广州学院 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 2016 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解华南理工大学广州学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照有关要求提交学位论文的印刷本和电子版本；华南理工大学广州学院图书馆有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用复印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利 为目的的前提下，可以公布论文的部分或全部内容。 学位论文作者签名： 日期： 2016 年 月 日 指导教师签名： 日期： 2016 年 月 日 作者联系电话： 电子邮箱： I 摘 要 悬架是重型汽车的重要组成部分之一，也是作为连接车架和车轴的关键连接件，在汽车行驶过程中，因为有了悬架，汽车才能在凹凸不平的里面上面行驶，而没有过多的振动。可以说，悬架是缓冲汽车行驶过程中的冲击载荷的必要元件，因为有了它，才能保证汽车的平稳行驶而没有振动剧烈的感觉。 本次设计的重型汽车悬架系统主要是由横摆臂、压缩弹簧、转向节、减震器等部分组成，通过设计出重型汽车悬架系统，对其中主要组成部件例如弹簧、横摆臂进行强度校核，才能够设计出满足汽车行走工况的悬架系统。 关键词： 悬架 振动 横摆臂 减震器 he is of an of as as in of in It be is to in of of to of of of is by a of of of as a a in to to of 录 1 绪论 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题研究的内容 . 1 型汽车悬架系统概述 . 错误 !未定义书签。 型汽车悬架系统的作用 . 错误 !未定义书签。 2 重型汽车悬架系统总体结构的设计 . 4 架基本概念 . 6 架概念 . 6 架最主要的功能 . 7 架基本组成 . 8 架类型 . 10 架系统研究与设计的领域 . 11 架设计要求 . 11 架的主要特性 . 12 架的垂直弹性特性 . 13 振器的特性 . 14 3 钢板弹簧的设计 . 13 板断面宽度 b 的确定 . 13 板弹簧片厚 h 的选择 . 13 板断面形状 . 13 板弹簧片数 n . 13 板弹簧端部的支承型式 . 13 定各片钢板长度 . 13 板弹簧刚度验算 . 13 4 悬架对汽车主要性能的影响 . 13 架对汽车平顺性的影响 . 13 架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 . 13 架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 . 22 簧载质量对汽车行驶平顺性的影响 . 23 善平顺性的主要措施 . 24 架与汽车操纵稳定性 . 25 车的侧倾 . 26 论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 1 1 绪论 题的来源与研究的目的和意义 本论文主要重型汽车悬架系统进行设计。通过重型汽车悬 架系统进行设计，来了解重型汽车悬架系统的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。 我国生产的重型汽车悬架系统结构简陋，稳定系数始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的重型汽车悬架系统的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，重型汽车悬架系统的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的重型汽车悬架系统势在必行！本文运用大学所学的知识，提出了重型汽车悬架系统的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算 和相关强度校验，构建了重型汽车悬架系统总的指导思想，从而得出了该重型汽车悬架系统的优点是高效，经济，并且校正质量高，运行平稳的结论。 通过设计重型汽车悬架系统，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解机械原理，机械设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用绘图软件重型汽车悬架系统进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应用水平和设计能力。 相信此种重型汽车悬架系统的出现将会大大提高重型汽车悬架系统的稳定性和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种 程度上推进了汽车工业的不断发展。 课题研究的内容 本次设计主要针 重型汽车悬架系统 进行设计，从 重型汽车悬架系统 的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： （ 1）通过网络和图书馆查找各种关于 重型汽车悬架系统 的相关资料， 重型汽车悬架系统 进行方案的比较和预定。 （ 2）分析 重型汽车悬架系统 的结构与参数 （ 3）确定设计总体方案 （ 4）确定具体设计方案 （ 5） 重型汽车悬架系统图纸 的绘制。 2 （ 6）说明书的整理 型汽车悬架系统概述 悬架系统是指车身、车架 和车轮之间的一个连接系统，而这种结构体系包括悬架系统、车身、车架和车轮，而结构系统包含减震器、悬架弹簧、防卷杆、悬架侧梁、纵向杆、转向节臂、橡胶衬套和杆件。当汽车在路面上由于受振动和冲击的变化，所产生的冲击强度会被轮胎所吸收，但大部分都是依靠轮胎与车身之间的悬挂装置来吸收的。减震器、弹簧、防倾杆、悬架副车架，手臂的控制下，纵杆、转向节臂、橡胶衬套和连杆组件。当汽车在路面上由于受振动和冲击的变化，所产生的冲击强度会被轮胎所吸收，但大部分都是依靠轮胎与车身之间的悬挂装置来吸收的。 型汽车悬架系统的作用 悬架是汽车的重要总成之一 ,它是身体和车轮柔性连接在一起。悬架的主要功能是传递函数的轮子和身体之间的力和力矩 ,比如支持力量 ,刹车力和驱动力 ,并减轻由不平路面传递给身体的冲击载荷 ,衰减引起的振动、保证乘员舒适 ,减少货物和车辆动载荷。汽车悬架和各种性能 ,以满足这些性能 ,悬架系统必须能满足性能需求 :首先 ,悬架系统 ,以确保汽车具有良好的行驶舒适为主要目的的载人的车 ,车的主人在振动加速度不能超过国家标准的边界值。其次 ,暂停 ,以确保身体和车轮在共振区域的小振幅 ,振动衰减快。再一次 ,以确保汽车具有良好的处理和稳定 ,一方面 ,暂停 ,以确保车轮 ,车轮定位参数不发生巨大的变化和其他方面为了减少车轮动态轮加载和跳动。是确保车辆制动 ,转向 ,加速和稳定 ,减少身体俯仰和滚。最后 ,为了确保悬架系统的可靠性 ,有足够的刚度、强度和寿命。因此 ,汽车悬架是一个重要组成部分 ,确保运行舒适感。同时 ,汽车悬架之间连接力量传输部分的框架 (或主体 )与车轴 (或车轮 ),是保证行车安全的一个重要组成部分。 因此 ,汽车悬架往往列为重要组成部分的汽车的技术规格表 ,作为衡量汽车的质量 ,指标之一。汽车悬架包括三个部分 ,如弹性元件、减振器和力传动装置。三个部 分分别垫、振动和力传播。垂直力是通过弹性元件 ,冲击和振动引起的路面粗糙度是缓解。在车里 ,弹性元件指的螺旋弹簧 ,它只承受竖向荷载 ,凹凸不平的道路面对身体的放松和抑制的影响 ,小空间的优势占领 ,低质量 ,不需要润滑 , 3 但因为没有摩擦和阻尼效应。振动阻尼器是指液压减振器 ,是加速身体的振动的衰减 ,这是最精确和复杂的悬架的机械零件。力传动装置框架下臂叉架 ,转向节元素 ,用于传递纵向力、横向力和力矩 ,保证车轮对确定的相对运动帧 (或身体 )。现代汽车悬架一般用于小质量、稳定和可靠的汽缸减震器的性能。当路上的汽车并不顺利 ,身体会振动 ,振动阻尼器可以快速减弱身体的振动 ,使用油流的流动阻力消耗振动能量。框架和轴相对运动时 ,减震器油将通过一些狭窄的孔和裂缝通道重复从一室流向另一个室 ,当孔壁之间的摩擦力和流体摩擦和石油液体的分子间形成车身振动阻力。这种阻力工程阻尼力说。车辆的振动能量的身体可以被转换成热能 ,并吸收石油和壳牌。 人们为了更好地意识到车车的稳定性和安全性 ,阻尼系数不固定在一个特定的值 ,但可以用汽车运行状态变化 ,悬架的性能总是附近的最优状态。因此 ,一些汽车的振动阻尼可调阻尼被分成两个或三个 ,根据传感器信号来自动选择所需的阻尼 水平。为了提高汽车的舒适 ,现代汽车悬架的垂直刚度设计值很低 ,与普通词汇是一个 “ 软 ”, 因此 ,尽管舒适性 ,但汽车转弯时 ,由于离心力的作用会产生更大的身体的倾斜角度 ,直接影响的稳定控制。为了提高状态 ,许多汽车的前后悬架添加横向稳定性杆 ,当身体倾斜 ,两岸的悬架变形不均 ,横向稳定极点将发挥类似的杠杆 ,这左右两边的弹簧变形密切协议 ,以减少身体的倾斜和振动 ,提高汽车行驶稳定性的外表看似简单的悬挂 ,包含各种各样的合作 ,决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性 ,是现代汽车的一个关键部分。 目前市面上的汽车悬架产品图如下图 1,2,3所 示： 4 图 1 5 图 2 图 3 6 2 重型汽车悬架系统总体结构的设计 架基本概念 架概念 保证车轮或车桥与汽车承载系统 (车架或承载式车身 )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。 架最主要的功能 悬架的主要功能是传递车轮和框架的作用 (或主体 )之间的力和力矩 ,并缓和汽车驶过不平路面时生成的影响 ,轴承系统的振动引起的衰减 ,以确保车辆的平顺性。必须和车轮之间的帧或身体提供灵活的耦合 ,依靠弹性元件传输轮之间的负载 或轴和帧或身体 ,和依赖于变形吸收能量 ,缓冲。使用弹性联轴器 ,汽车可以作为振动系统由簧载质量 ,非簧载质量 (即。非簧载质量 )和弹簧 (弹性元件 ),遭受不平的路面 ,气动力和电力传输和发动机激励。为了迅速衰减不必要的振动 ,悬挂也必须包括阻尼元件 ,即减震器。此外 ,确保悬架和车轮之间的帧或身体所有的力和力矩的可靠传输和决定车轮相对于连接装置框架的位移或身体的特征被称为指导机制。面向决策的机构在车轮弹跳轨迹和前轮定位参数的变化 ,和汽车前后辊中心和垂直倾向于中心位置 ,因此在很大程度上影响了车辆处理和稳定性和抗剪能力。 架基本组成 悬架主要由弹性元件、导向机制和减震器。 弹性组件受到冲击时 ,可以生成连续的振动 ,所以骑是不合适的 ,因此 ,减震器的阻尼器提供快速衰减振动 ,振幅迅速降低。引导机制是用来确定车轮的运动帧或身体 ,和传输各种力量和时刻的力和力矩。为了减少直接影响轴的框架或身体 ,一些车辆悬架系统提供一个缓冲块 ,这是限制将中风。水平稳定器的作用是减少当滚动体 ,并改善轮胎的附着在地面上。 7 架类型 根据导向机构的结构特点，汽车悬架可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。 (1) 非独立悬架是左、右车轮之间由一刚性梁 或非断开式车桥联接，当单边车轮驶过凸起时，会直接影响另一侧车轮。 (2) 独立悬架中没有这样的刚性梁，左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥，按结构特点又可细分为横臂式、纵臂式、斜臂式等等。 2 按照弹性元件的种类， 钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架、空气悬架以及油气悬架等。 架系统研究与设计的领域 汽车悬架系统的研究和设计是主要提高操纵稳定性和行驶舒适的汽车。车辆悬架系统的研究和设计相应的分为两个部分 :汽车行驶舒适的悬挂特性产生重大影响 ;另一个是悬架车辆操纵稳定性产生主 要影响的特征。 第一部分主要是悬架的弹性元件和阻尼元件特征开始工作 ,主要是路面、轮胎、非弹簧负载质量 ,悬挂 ,弹簧质量的研究和设计作为一个整体 ,因为它的主要研究路面激励的反应力 ,影响汽车行驶舒适弹性元件和阻尼元件的力学性能因此可以称为悬架系统动力学研究。 后悬架的部分主要是指导机制主要是在车轮和车身相对运动 ,悬架的运动指导机制如何引导和限制车轮 ,车轮的位置和旋转运动的影响悬架参数的运动学特征研究。这部分的研究称为悬架的运动学。考虑弹性衬套和其他关节的影响悬架的性能 ,悬架运动学是悬架弹性运动学。悬架弹性运动学的 解释主要悬挂参数的变化特征 ,如力和转矩引起的轮胎和路面。悬架的运动学系统包括两个方面的悬架运动学和弹性运动学。 架设计要求 如前所述 ,悬架弹簧质量 ,非弹簧质量构成振动系统 ,振动系统的特性 ,在很大程度上决定了汽车行驶舒适 ,并进一步影响到汽车行驶速度、燃油经济性和经济的操作。振动系统也决定了车辆系统和驱动系统的动态负载的许多地方 ,从而 8 影响零件的使用寿命。此外 ,悬架车辆的操纵稳定性 ,但在抗俯仰能力也起着决定性的作用。因此在悬架的设计必须考虑以下几方面的需求。 1通过合理设计悬架的弹性和阻尼特性保证汽车具有 良好的行驶舒适 ,较低的振动频率、振动加速度和合适的减振性能 ,并且可以避免暂停压缩拉伸行程极限点硬的影响 ,但也确保轮胎有足够的能力 ; 2为了确保引导机制的合理设计和车轮之间的帧或身体力量和可靠传递。 3指导的运动机制应与转向连杆运动协调 ,避免发生干涉 ,否则可能会导致方向盘振动 ; 4辊中心距中心位置正确 ,汽车转向反辊能力、制动和加速身体的能保持稳定 ,避免汽车在制动和加速身体的纵向坡度 (所谓的 “ 点头 ” 和 “ 落后 ”); 5悬挂质量的成员尤其是小簧下质量部分必须尽可能小 ; 6容易安排 7所有组件应该有足够的强度和使用寿 命 ; 8低制造成本 ; 9易于维修和保养。 悬架设计大致可以分为两个阶段 ,结构类型和主要参数选择和详细设计 ,有时重复交叉。因为许多车辆悬架的参数影响的特点 ,和其他涉及装配布局 ,因此普遍认为总体布局。 架的主要特性 架的垂直弹性特性 汽车悬架的垂直弹性特性表示作用在悬架上的垂直载荷与在轮轴上方的变形之间的关系。 9 图 2架弹性特性曲线 弹住特性上任意点的悬架刚度 c，为 ： (2当簧下质量固定不动时，而又无减震器时，簧上质量的自由振动偏频0212 00 (2振器的特性 减振器阻力 P 与其活塞位移速度 y 之间的关系。 经常用的是双向作用的，具有非对称特性及卸荷阀的减振器。在现有的减振器中，复原阻力系数比压缩阻力系数要大 2 6 倍。 减震器的 外特性 主要指的是 阻力 10，特性图如下图 。 图 2震器的 外特性 10 3 钢板弹簧的设计 板断面宽度 b 的确定 有关钢板弹簧 的刚度、强度等，可按等截面简支梁的计算公式计算，但需引入挠度增大系数加以修正。因此，可根据修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需要的总惯性矩0J。对于对称钢板弹簧： 30 48J L k s c E 式中， 形螺栓中心距（ 形螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数（如刚性夹紧，取 k=性夹紧，取 k=0）； c 为钢板弹簧垂直刚度（ N/ / f；为挠度增大系数（先确定与主片等长的重叠片数1n，再估计一个总片数0n,求得10n n ，然后用 1 . 5 1 . 0 4 1 0 . 5 初定） ， 其中，)，取 11n ，将其代入求得40 ； )4/(0 = 31 2 3 2 0)4504/(1 1 2 01 9 8 0 0 ； 初取 p 3400 ，取 b=850片宽 增加卷耳强度，但当车身受侧向力作用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。 影响转向轮的最大转角。片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的摩擦弹 簧的总厚 b/10范围内选取。本设计中取 b=60板弹簧片厚 h 的选择 根据1230 得： 3 0 ； 片厚 11 1） h，可以减少片数 n 2） 望尽可能采用前者但因为主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷耳，也常将主片加厚，其余各片厚度稍薄。此时，要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三 组。 3.）为使各片寿命接近又要求最厚片与最薄片厚度之比应小于 4.）钢板断面尺寸 b和 查表确定 b 和 h 的值，使其符合国产型材规格尺寸，又因为 厚度一般不超过 取 b=70 h=9 钢板弹簧图如下： 板断面形状 钢板断面形状 矩形断面结构简单，制造容易，变截面少片钢板弹簧多采用矩 形断面结构 板弹簧片数 n 片数 可以降低片间的干摩擦，改 善汽车行驶 平顺性。但片数少了将使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料利用率变坏。多片钢板弹簧一般片数在6 14片之间选取，重型 货 车可达 20片。用变截面少片簧时，片数 在 1 4片之间选取。 n=3 板弹簧端部的支承型式 以板簧端部的支承型式而言，可以大致分为卷耳和滑板两大类。滑板型式多见于两极式主副簧悬架中副簧的支承和平衡悬架中板簧的支承。卷耳根据其相对板簧上平面的位置可以分为上卷耳、平卷耳和下卷耳三类。本设计中采用上卷耳。 定各片钢板长度 钢板弹簧长度 L 是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离 ,在总布置可能的条 件下，应尽可能将钢板弹簧取长些。 12 在下列范围内选用钢板弹簧的长度： 轿车： L=（ 距； 货车 :前悬架： L=（ 距； 后悬架： L=（ 距。 钢板弹簧应采取尽可能长。原因如下 : 1,增加钢板弹簧的长度 L 可以显著降低弹簧压力 ,提高使用寿命 ,降低弹簧刚度 ,提高车辆的乘坐舒适性。 2,在给定条件下的垂直刚度 C,纵向角钢板弹簧的刚度可以明显增加。 3、纵向角刚度的刚性板弹簧的纵向力矩是钢板弹簧时 ,钢板弹簧。 4,增加纵向角刚度钢板弹簧 可以减少弹簧的变形引起的车轮的扭矩。 本设计中 L= 300180设主簧片长为 1l ，按钢板叠放顺序他们的长度依次 1l 、 2l 、3l10l，则由于 1l = 2l ，且各簧片等厚，其长度成等差数列 ，即 2(2 ， 10,0i 。其中 10，将1 80,70 2 代入得 37091 1 10 ， 58010 ，则各板长度为：1l =16002l =14003l = 4l = 5l = 6l = 板弹簧刚度验算 )(61 13 1 nk ，其中 ),(211111 中， 56)5634()8()3423()7()23712()6()7122()5()2512()4()5123()3()34()2()46(81)(33333333331131 装配刚度时 X=9a，代入数据可求得装配刚度 c=217 9419800; 检验刚度时 X= 1l ,代入数据可求得检验刚度 c=192 . 4 悬架对汽车主要性能的影响 13 悬架型式、导向杆系的布置以及悬架参数的选择等对汽车性能的影响，并不是孤立的，而是存在着一定的内在联系。为此从不同角度去分析汽车各种性能的影响 。 架对汽车平顺性的影响 好车驾驶光滑性不仅可以保证 乘员舒适和运输货物的完好无损 ,但也可以提高汽车运输生产率 ,降低燃料消耗 ,延长零件的使用寿命和提高工作可靠性的部分。 目前主要是根据国际标准 员疲劳减少轴承效率极限价值函数变化的频率振动加速度均方根。垂直振动而言 ,人体是最敏感的振动 4 - 8赫兹 ,所以这个频段的阈值是最低的。为了让身体承受振动不超过规定的限制 ,主要依靠悬挂来减少车身振动加速度均方根值。在随机路面不平度输入下 ,身体的加速度均方根值的大小 ,取决于车身加速度在路上不是 g 的幅频特征粗糙度 / g,“ 悬架振动固有频率和身体 的 N,非周期系数和非弹簧负载质量大小有关。从图可以看出 ,当身体低固有频率曲线的下半身 ,均方根加速度很小。 图 3频特性曲线 架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 1 车身固有振动频率 11 13 若不考虑轮胎和减震器的影响，则车身固有频率 0n = 20w = 21 (3式中 0w 固有角振动频率， s C 悬架刚度， N/m M 簧载质量， 于在静载荷作用下悬架的静挠度 cf= 14 则 0n=21 当以每秒振动次数表示时， 0n= (3式中静挠度， 指汽车满载静止时悬架上的载荷 时的悬架刚度 从上述公式中可见，车身振动的固有频率 、悬架刚度 c 或由悬架静挠度 由试验得知，为了保持汽车具有良好的平顺性，车身振动的固有频率应接近人体所习惯的步行时的身体上、下运动的频率 1 0 85 次 /振动的加速度的极限允许值为 从保持所运货物完整性的观点出发，车身振动加速度也不能过大，如果车身加速度达到1g，则未经固定的货物可能离开车厢底板。 因此为保证所运货物完整无损，振动加速度的极限值不应超过 悬架的动挠度通常指缓冲块压缩到其自由高度的 1 2或 2 3)时，车轮中心相对车架 (或车身 )的垂直位移。 从图 3知，车身固有频率0 8身加速度的均方根值越小。但在悬架设计时，0主要是0架的动挠度布置上若不能保证足够大小的限位行程，就会使限位块撞击的概率增加。另外，0架设计不选取一定措施，就会增大制动“点头“角和转弯侧倾角，使空、满载是车身高度的变化过大。各种车型车身固有频率0车 2行客车 级轿车 1 2 弹性特性 在悬架设计中，通常把力和变形的关系的关系曲线，即车轮受到的垂直外力与由此所引起的车轮中心相对于车身位移的关系曲线，称为悬架的弹性特性曲线，曲线的斜率为悬架的刚度。 a、线性弹性特性 线性弹性特性，即悬架变形与所受载荷成比例地变化。其刚度 般钢板弹簧悬架即属此类。 具有线性弹性特性的汽车，在使用中其车身振动的固有频率将随装载的多少而改变，尤其是后悬架载荷变化很大的货车和大客车，这种变化会使汽车前后悬架的频率相差过大，结果导致汽车车身的猛烈颠簸 (纵向角振动 )，因而使汽车行驶平顺性变坏。 15 图 3性特性曲线 a 线性弹性弹性 b 非线性弹性特性 b、非线性弹性特性 非线性弹性特性的悬架，即悬架的刚度可随载荷的改变而变化，也称变刚度悬架。由于刚度 以使得在载荷变化时，保持车身振动的固有频率不变，从而获得良好的汽车行驶平顺性。这时，在曲线上任意点 M，必须满足 P f=数 (3式中 P 特性曲线上任意点 任意点 f 求刚度 的次切矩 (不是悬架从原点的变形 )，也有人称 f 为悬架的折算静挠度； 在静载荷汽车获得较为良好平顺性所要求的悬架静挠度。 因为 可将上式改写成 积分得 =A (3因为当 f=P=cp 所以 A= (3因此 P=管载荷如何变，为保持车身固有频率不变，当载荷 P 等于大于架的特性应该是按指数函数的规律变化。 然而，这种较为理想的弹性特性的悬架是难于实现的。 16 目前，在悬架设计中，只不过是力求减小固有频率随载荷而变化的幅度 (或范围 )，从而不同程度地改善汽车行驶平顺性。 非线性的悬架掸性特性可以采用适当的悬架结构 (导向机构 )或弹性元件 (如加辅助弹簧、调节弹簧、空气弹簧等 )来实现。 架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 减震器起衰减振动的作用 14 16，对汽车平顺性有影响，其主要参数为阻尼系数，阻尼系数的选取要根据具体汽车的型号来选取。下图是减振器阻尼对车身振动衰减的曲线示图 图 3震器 阻尼对振动的衰减作用 a振动完全没有衰减的曲线，车身按悬架的固有振动频率不断振动； b有衰减的情况，车身振动的振幅逐渐减小。 c减振器的衰减能力很强的情况，车身没有振动，车身的位移很快恢复到原位。 为了衰减车身由路面反馈来的自由振动和抑制车身、车轮、车架等的共振，以减小车身的垂直振动所引起的加速度和车轮垂直方向振动的振幅 (减小车轮对地面压力的变化，防止车轮过于跳离地面 )，悬架系统中应具有适当的阻尼。 当 增大时，动挠度的幅频特性q 在高、低两个共振区幅值均显著下降，在两个共振区幅值之间变化很小。 随阻尼比 增大，在低频共振区幅频特性 ,2z/,q 峰值下降， 车身加速度均方根值，提高平顺性。 下图示出了车身加速度、车轮相对动载荷和弹簧行程与阻尼比 (相对阻尼系数 )之间的关系。 17 图 3, 阻尼比的关系 图中曲线走向表示，只是弹簧行程 (线是随阻尼比单调变化，阻尼比愈大，所要求的弹簧行程愈小，相反，对于车身加速度和车轮动载而言，可找到一个最佳阻尼比值。然面对车身加速度和车轮动载的最佳阻尼比值也是不同的，前者为 者为 0 4以上，故设计人员只能从中采取拆衷方案。 簧载质量对汽车行驶平顺性的影响 由悬架支承的部件、总成等称为簧载质量 (或悬挂质量 )，不是由悬架支承的部分称为非簧载质量 (或非悬挂质量 )。减小非悬挂质量，使悬挂质量与非悬挂质量的比值较大，可以减小高频共振区车身振动加速度和减少车轮离开地面的机率。因此，在汽车设计中，为提高汽车行驶平顺性，采用非簧载质量较小的独立是架更为有利 。 善平顺性的主要措施 (1) 增大悬架静挠度 (降低固有频率 )。使其频率接近 人体所习惯的步行时的身体上、下运 动的频率。 (2) 尽量减少非簧载质量。由频率公式得到减少非簧载质量，进而增大了簧载质量，同样有降低汽车固有频率的效果，从而也有使频率接近人体习惯的运动频率。 (3)配合适当的阻尼和限位行程。通过减震器来吸收路面传到车上的振动能量，使汽车振动得到衰减。 架与汽车操纵稳定性 所谓的汽车操纵稳定性，是指汽车能正确地按照驾驶员通过操纵转向系所确定的方向行驶，且在外力干扰下，能保持稳定或经过干扰后在一定时间内恢复稳态工况的性能。影响操纵稳定性的主要参数是车轮偏离角、前轮定位角、导向杆系与转向杆系的运动协调性 。 18 当汽车曲线行驶时，在离心力的作用下，由于轮胎的横向弹性和前、后悬架导向机构特性，一般会使转弯半径发生变化。在离心力的作用下，使转弯半径变大的特性称为不足转向，反之，称为过度转向。 车的侧倾 1 车身侧倾轴线 车身相对地面转动时的瞬时轴线称为车身侧倾轴线。该轴线通过车身在前、后轴处横断面上的瞬时转动中心，这两个瞬时中心称为侧倾中心。 侧倾中心到地面的距离称为侧倾中心高度。侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，可使侧向力臂及侧倾力矩小些，车身的侧倾角也会减小。但侧倾中心过高会使车身倾斜时轮距 变化大，加速轮胎的磨损。 2 悬架的侧倾角刚度 悬架的侧倾角刚度是指侧倾时 (车轮保持在地面上 )，单位车身转角时，悬架系统给车身总的弹性恢复力偶矩。 若令 r 为车身转角，则悬架的侧倾角刚度为K=
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号