载货汽车后悬架毕业设计实例【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 一、设计的主要数据 载质量： 6000整备量： 5000载货汽车后悬架设计实例 空车时：前轴负荷： 2500 后轴负荷： 2500满载时：前轴负荷： 3350 后轴负荷： 7650尺 寸： 总 长： 8470 总 宽： 2470 轴 距： 4700 前 轮 距 ： 1900 后 轮 距： 1800 满载重心高度： 1180 二、悬架主要参数的确定 1 悬架的静挠度 架的静扰度 是指汽车满载静止时悬架上的载荷 f c 与此时悬架刚度 c 之比，即 f c c 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= c / m / 2 式中， c 为悬架的刚度（ N/m） ,m 为悬架的簧上质量（ 又静挠度可表示为： f c c g：重力加速度（ 10N/,代入上式得 到： n= fc n: 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，货车的后悬架要求在 间，因为货车主要 以载货为主，所以选取频率为： 2 悬架的动挠度 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。通常货车的动挠度的选择范围在 6 9本设计 选择： 3 悬架的弹性特性 悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。由于货车在空载和满载时簧上质量变化大， 为了减少振动频率和车身高度的变化，因此选用刚度可变的非线性悬架。 4 悬架主，副簧刚度的分配 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 1 货车主、副簧为钢板弹簧结构的弹性特性 如何确定副簧开始参加工作的载荷 主，副簧之间刚度的分配，受悬架的弹性特性和主，副簧上 载荷分配的影响，原则上要求车身从空载到满载时的振动频率变化要小，以保证汽车有良好的 平顺性，还 要求副簧参加工作前后的悬架振动频率不大。这两项要求不能同时满足。由于货经常处于满载状态，采用 如下方法来确定。 使副簧开始起作用时的悬架挠度 于汽车空载时悬架的挠度 而使副簧开始起作用前一瞬间的挠 度 于满载时悬架的挠度 于是可求 W 式中 W 分别为空载和满载时的悬架的载荷。副簧，主簧的刚度之比为： 1 ， 中， 副簧的刚度， 主簧的刚度。 单个钢板弹簧 满载载荷： 2 2 （ 4 式中 副簧簧上质量， 主簧簧上质量。 单个钢板弹簧空载载时簧上质量： 2 2 n= m=3604入公式： n= c / m / 2 可得 C=5137N/10290 1=有上面的二式，可联立方程组： c 5137N / （ 1） （ 2） 由（ 1），（ 2）两式可得： 2390N/ , 2747N/2 又 F / 后桥重 簧重 轮重 2 F = g 10 36040N 满载时 ： G 后桥重 簧重 轮重 2 F g 10 10290 N 36040 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 副簧起作用后，近似认为变形相同，从副簧开始起作用到满载的变形为 f W =又： f f ，得： f = ( /( 5137 = f 2390N / 7815N W a C m 2747 C a 2390 三、弹性元件的设计 1 钢板弹簧的布置方案选择 布置形式为对称纵置式钢板弹簧。 2 钢板弹簧主要参数的确定 已知满载静止时负荷 G 2 =7650下部分荷重 G 442由此可计算出单个钢板 弹簧的载荷： G 2 G 2 Z 2 g 7650 442 2 10 36040 N 。 由前面选定的参数知： f d 载弧高 ： 满载弧高 指钢板弹簧装到车轴上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端连线间的高度差。常 取 10 f a 15板弹簧长度 L 的确定： （ 1） 选择原则： 钢板 弹簧长度是弹簧伸直 后两卷耳中心之间的 距离。轿车 L=(距；货车前悬架 ： L=(距，后悬架： L=(距。 （ 2） 钢板弹簧长度的初步选定： 根据经验 L = 轴距，并结合国内外货车资料，初步选定主簧主片的长度为 1650 副簧 主片的长度为 1180 板弹簧断面尺寸的确定： （ 1） 钢板弹簧断面宽度 b 的确定： 有关钢板弹簧的刚度，强度可按等截面的简支梁计算，引入挠度增大系数 加以修正。因此，可根据 36040 F F f C =36040N 8225N F m 主簧 ： f = = =F 7815 副簧 ： f = = =买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需的 总惯性距 J 0 。对于对称式钢板弹簧 J 0 ( L c / 48E 式中： S U 形螺栓中心距（ k U 形螺栓夹紧 (刚性夹紧， k 取 c 钢板弹簧垂直刚度（ N/,c= f c 为挠度增大系数。 挠度增大系数 的确定： ; 先 确 定 与 主 片 等 长 的 重 叠 片 数 = ，初定 。 对于主簧： 再 估 计 一 个 总 片 数 求 得 / n 0 ， 然 后 L=1650 k= S=200 2 =14 14 = )=E=10 N/ 上述数据代入以上公式得 3 4 14 ) =计算主簧总截面系数 J 0 =137 10 0 L W 2 2 式中 w 为许用弯曲应力。 w 的选取：后主簧为 450 550N/ 后副簧为 220 250 N/ 。 28225N L=1650 k= S=200 w =500 N/ 将上面数据代入公式，得： 再计算主簧平均厚度： 0 =10 2 3 2 w =126Ef 了 h p 以后，再选钢板弹簧的片宽 b。推荐片宽和片厚的比值在 6 10 范围内选取。 b = 110 对于副簧： L=1180 k= S=200 n 1 1 1 5 1 5 5 2 5 ) (L 3 5 4 (1 3 (1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 E= 0 N / 将上述数据代入公式，得 J 0 4010 4 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 计算副簧总截面系数 L / 4 W 2 7815N L=1180 k= S=200 w =245 N/ 将上面数据代入，得： 再计算副簧平均厚度： 10 2 h p 2J 0 / (L 6 ca w =10b = 110（ 2）钢板弹簧片厚 h 的选取 : 本设计主簧和副簧均采用等厚片，片厚分别为 1210 通过查手册可得钢板截面尺寸 b 和 h 符合国产型材规格尺寸。 （ 3）钢板断截面形状的选择： 本设计选取矩形截面。 （ 4） 钢板弹簧片数的选择： 片数 n 少些有利于制造和装配，并可以降低片与片之间的干摩擦，改善汽车的行驶平顺性。但片数少 了将使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料的利用率变坏。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。用变截面少片弹簧时，片数在 1 4 选取。 根据货车的载荷并结合国内外资料初步选取本货车主簧的片数为 14 片，副簧的片数为 5 片。 板弹簧各片长度的确定 先将各片的厚度 立方值 按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上，再沿横坐标量出主片长度的一半 L/2 和 U 型螺栓中心距的一半 s/2，得到 A,B 两点，连接 A， B 两点就得到三角形的钢板弹簧展开图。 与各片上侧边的交点即为各片的长度。如果存在与主片等长的 重叠片，就从 B 点到最后一个重叠片的上侧 边断点连一直线，此直线与各片上侧边的交点即为各片长度。各片实，际长度尺寸需经圆整后确定。由图 2 确定主簧各片长度： 3 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 主簧各片钢板的长度如表 1： 图 2 确定主簧各片长度图 序号 长度（ 序号 1 1650 10 2 1650 11 表 1 主簧各片钢板的长度 3 4 5 6 7 8 1427 1204 12 13 14 9 长度（ 由图 3 确定副簧各片长度； 序号 长度（ 1 1180 图 3 确定副簧各片长度图 表 2 副簧各片钢板的长度 2 3 984 788 4 592 5 396 3 钢板弹簧刚度的验算 在此之前，有关挠度增大系数 ，总惯性矩 J 0 ，片长和叶片端部的形状都不够准确，所以有必要验算 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 刚度。用共同曲率法计算刚度，刚度的验算公式为： i 1 k 3 (Y k1 K 1 其中， a k1 ( ) ； Y K 1/ i1 J i ； Y K1 1/ i 1 J i 。 式中， 为经验修正系数，取 E 为材料弹性模量； l l k1 为主片和第（ k+1）片的一般长度。 公式中主片的一半 1 ，如果用中心螺栓到卷耳中心间的距离代入，求的刚度值为钢板弹簧总成自由刚度 c j ； 如果用有效长度，即 (l 1 代入上式，求得的刚度值为钢板弹簧总成的夹紧刚度 c z 。 （ 1）主簧刚度的验算： a a K k1 = k1 = 1 1 ( ( 1 0 8 2 9 3 10 4 11 5 12 6 13 7 由公式 1/ i 1 J i (，得： 5 1=10 2=10 3=10 4=10 5 10 10 10 10 将上述数据代入公式，得总成自由刚度 C 10 10 10 10 将上述数据代入公式有效长度，即 l 1 代入到公式所求得的是钢板弹簧总成的夹紧刚度 C 2844N/与设计值 2747N/差不大，基本满足主簧刚度要求。 （ 2）副簧刚度的验算： k 1 k1 1 k1 196 3 294 4 392 由公式 Y K 1/ i1 J i (，得： 4 4 10 10 10 10 10 将上述数据代入公式，得 总成自由刚度 C C 2504N/ 如果用有效长度，即 代入公式所求得的是钢板弹簧总成的夹紧刚度 2554N/n C= 6E / a ) k 5 2821N/8 k 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 与设计值 2390N/差不大 ,基本满足副簧刚度要求。 4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 1）钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 H 0 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 H 0 ，用下式计算： H 0 ( f c f a f ) 式 中， f c 为 静挠 度； f a 为 满载 弧 高； f 为 钢板 弹簧 总 成用 U 型螺 栓夹 紧 后引 起的 弧 高变 化 ， f S (3 L S )( f 2L a f c ) ； U 型螺栓的中心距。 L 为钢板弹簧主片长度。 下面分别计算主簧和副簧总成在自由状态下的弧高 H 主簧： 由： 102 f a 15 S (3L S )( 0 ： 2 f 2L = 20031650 20015/2 1650 H 0 ( f f a f ) =5+副簧： 2 L a f = 200 31180 20015 21180 H 0 ( f f a f ) =5+ （ 2）钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径的确定： 主簧总成在自由状态下的曲率半径： L / 8H 0 = 2 =2459 副簧总成在自由状态下的曲率半径： L 2 / 8H 0 82945 （ 3）钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定 1( 20i / 式中， 第 i 片弹簧自由状态下的曲率半径（ 在自由状态下的曲率半径 （ 0i 为各片钢板弹簧预应力 （ N/ ）； E 为材料的弹性模量 N/ ，取 E 为 10 N/ ； i 片的弹簧厚度（ 在已知 0以用式 1 (20i / 计 算出各片钢板弹 簧 自由状态下的曲率半径 对于片厚相同的钢板弹簧，各片弹簧 的预应力值应不宜选取过大；推荐主片在根部的工作应力与预应 力叠和后的合成应力应在 300 350N/ 内选取。 1 4 片长片叠加负的预应力，短片叠加正的预应力。 预应力从长片由负值逐渐递增为正值。 在 确 定 各 片 预 应 力 时 ， 理 论 上 应 满 足 各 片 弹 簧 在 根 部 处 的 预 应 力 所 造 成 的 弯 矩 M i 之代数和等于零，即 ： 2 2 S (3 L S )( f f 2 2 1650 2 1180 = 2 2 5 2 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 i1 n M i 0 或 i 1 0i 0 下面分别计 算主簧和副簧的各片在自由状态下曲率半径的确定： 主簧： 表 3 各片的预应力 i 0i 1 2 3 5 0 7 1 9 0 2 11 2 3 13 14 4 2459 E= 0 N/ 12然后用上述公式计算主簧各片在自由状态下 曲率半径，结果见表 4： 表 4 主簧各片在自由状态下曲率半径 i i 1 11 2 12 2480 3 13 4 14 2475 5 6 2459 7 8 2490 9 10 2485 副簧如表 5： 表 5 副簧各片的预应力 i 0i 1 2 3 0 4 1 5 2 R 0 2945 E= 10 N/ h i =10然后用上述公式计算副簧各片在自由状态下曲率半径，结果见表 6： 表 6 副簧各片在自由状态下曲率半径 i R i ( 1 2 3 2945 4 5 （ 4） 成各片在自由状态下弧高的计算： 如果第 i 片的片长为 则第 i 片弹簧的弧高为： H i ： 将各片长度和曲率半径代入上式，得主簧总成各片在自由状态下弧高如表 7： 表 7 主簧总成各片在自由状态下弧高 i H i ( 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 03 8 1 n 5 5 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 重复上面的过程，得副簧总成各片在自由状态下弧高 表 8 副簧总成各片在自由状态下弧高 i H i ( 1 2 3 4 5 5 钢板弹簧总成弧高的核算 根据最小势能原理，钢板弹簧总成的稳定平衡状态是各片势能总和最小状态，由此可求得等厚叶片弹簧 的 1/ ( / Li i 1 i1 式中， 钢板弹簧 第 i 片长度。 钢板弹簧的总成弧高为 H L / 8式计算的结果应与 H 0 ( f ) 计算的设计结果相近。如果相差太多，可重新选择各片预 应力再行核算。 先对主簧的总成弧高核算 将主簧各片的长度和曲率半径代入上述公式可得： 2478 82478 原设计值为 差不大，符合要求。 再对副簧的总成弧高核算 将副簧各片的长度和曲率半径代入公式： 1/ ( ) / 可得： i1 i 1 294082940 原设计值为 差不大，符合要求。 算 四、钢板弹簧强度验算 当货车牵引驱动时，货车的后钢板弹簧承受的载荷最大，在它的前半段出现的最大应力 下式计 G 2 m 2 l 2 (c)/( l 2 ) w 0 +G 2 式中， G 2 为作用在后轮上的垂直静载荷， m 2 为制动时后轴负荷转移系数；轿车： m 2 =车： m 2 = 为 道路附着系 数； b 2 为钢板 弹簧片宽； h 1 为钢 板弹簧主片厚 度。许用应 力 取 为 1000N/ 对于具有副簧的悬架，验算强度时应按主、副簧所受的实际载荷计算，主、副簧的参数应取验算后的 实际值，刚度应取夹紧刚度。 i 12 13 14 H i ( n n 2 2 1650 然后再代入 H L / 8R = 2 2 1180 副簧总成弧高H L / 8R = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 满载静止时有： 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 f f f 2 k 36040 19257. 5 25542844 3 主 f 2844 28102 N f 2554 7943 N 由上式验算主簧强度： (0 中牵 32312 825 825 36040 825 810 6 36040 1012 2 737 引驱动时，主簧载荷为 G=(G F )m (36040