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英文原文 y of of of by a is if t s to as as 005 he of a is to to to of In well re of is in 1 f a no t be of a Its to s of A in to up to of on a or a ca.r a as it an an of s is to in In a of is a of to in of at an a is to is of to of in to a in 1) s to a )s to be in to to s of 2. he of a is of of s 1) s in by )to ) by of or o is of in in its to at of 3 s on of 1)is of in a an to of 2)of of of to as a on an on 3)of a ar to is of a is to i5 to a a to a is to to to as in 950s 960s. 4)of a of s of to is a be an a in 930s. on on a it to 4 he is of an is as of is as a a is to to or as on be by on a to is a to t a at so at as to do 5 a is a it a at an to at of it is an an an an or a a as of by of To its to a to A is an of of to to In a of of is to a in is to a in in a is as is as a in to of is to to as up in a of in in as in as of in A or in of s to to to of in a 6 is a a a a t at is in a so to do of a be to to s to as as as or to a An is a of at up to a In it of a on as it as if re it to at to of a of s to of a 3in so as to is in of an ow it a at in of a to in a is of of is by in As a at a in s be so of of s at of a of t be 009 it be on or to on 中文译文 汽车悬架如何工作 人们考虑汽车性能的时候，他们通常认为是马力，扭知和零到 60 的加速时。但是，如果司机无法控制汽车，由一个活塞发动机产生的功率都是无用的。这就是为什么汽车的工程师开始将注意力转向悬挂系统，尽快为他们几乎已经掌握了四冲程内燃机。 双横臂独立悬架的本田雅阁轿跑车 2005年 汽车悬架的工作是尽量在轮胎和路而之间提供良好的操纵稳定性，并确保乘客的舒适度。在这篇文章中，我们将探讨汽车悬架如何的工作，他们已经逐渐发展起来，这些年来，那里的悬架设计在未来的发展方向。 1、车辆动力学 如果道路是完全平坦，没有违规行为，就没有必要停牌。但远离道路平坦，即使是刚铺好的公路有细微的缺陷，与汽车的车轮相联系的。它的这些缺陷聚焦于车轮。根据牛顿运动定律，所有部件都大小和方向。一个在路上碰到导致车轮向上和向下移动到垂直路面。当然大小，取决于是否是惊人的一个巨大的车轮碰撞或一点点。无 论哪种方式，车轮垂直加速度的经验，因为它传递了一个缺陷。 如果没有中间结构，所有车轮的垂直能量转移到车架，这在同一方向移动。在这种情况下，车轮与路面可以完全失去联系。接着，在向下的重力，车轮可以大满贯回路面。你需要的是一个系统，将吸收的能量垂直加速轮，使画面和身体不受干扰，而车轮按照道路颠簸。 对在工作力量上开动的汽车上被称为车辆动力学研究，你需要了解其中一些概念，以明白为什么暂停把必要摆在首位。大多数汽车工程师从两个角度考虑的一个移动的汽车的动态 : 1）乘坐一汽车的能力，理顺了不平坦的 道路 2）处理一汽车的能力，安全地加速，刹车和角落 这两个特点可以进一步说明在三个重要的原则一道路隔离，进路控股和转弯。下表描述了这些原则和工程师如何尝试解决每一个独特的挑战。 汽车的悬挂其各个组成部分，提供了解决方案，所有描述。 2、底盘系统 一辆汽车的悬挂，其实就是在底盘，其中包括对汽车底下找到了所有重要系统的一部分。 图 2这些制度包括 : 1）框架一结构，承载组件，支持汽车的引擎和身体，这反过来又受到暂停支持。 2） 悬挂系统一安装支持重量，吸收冲击和削弱，并帮助维持轮胎接触。 3）转向系统一底盘，使驾驶者和直接指导的车辆。 4）轮胎和轮子一部件的抓地力，使汽车运动的可能和途径或与路而摩擦力。 因此，暂停只是在任何车辆的主要系统之一。 考虑到这一大画面的概述，它的时间来看看三个基本组成部分的任何中止，弹簧，减震器和防摇杆。 3、弹簧 1）线圈弹簧一这是弹簧的最常见的类型，而且在本质上是重型扭杆围绕一个轴圈。线 圈弹簧压缩和扩展，吸收了车轮的方案。 2）钢板弹簧一这个弹簧型的多层次金属称为“叶”联系 在一起，作为一个独立的单元包括。钢板弹簧被首次应用于马车，以及对最符合美国的汽车，直到 1985 年。他们今大仍在使用的最卡车和重型车辆。 3）扭杆一扭杆使用一种扭钢筋的性能提供线圈弹簧般的表现。这是他们的工作：一个是最后一个栏固定在车架。另一端是连接到一个叉骨，它就像一个杠杆，移动垂直扭杆行为。当点击一个车轮撞，垂直运动，是转移到叉骨，然后通过撬起行动，扭杆。扭杆然后沿其轴线曲折提供弹簧力。欧洲汽车制造商广泛使用这个系统一样，在美国惠普和克莱斯勒在 20世纪 50年代和 60年代通过。 4）空气弹簧 一空气弹簧，其中一间的轮子和汽车的空气圆柱腔体的位置组成，利用空气的压缩品质吸收车轮的震动。这个概念其实有一个多世纪的历史，可以对马拉儿童车找到。从这个时代却是从空气弹簧充气，皮革隔膜，就像一个波纹管，他们是在 20世纪 30年代模压橡胶空气弹簧取代。 基于在弹簧位于上车一即车轮之间的框架一工程师常常感到方便谈谈簧载质量和簧下质量。 4、弹簧和簧下质量 跳跃质量是对弹簧支撑的汽车质量，而簧下质量是松散的之间的道跻和悬架弹簧质量定义。弹簧刚度的影响如何回应，而簧载质量正在驾驶汽车。松散的弹簧汽车， 如豪华轿车 (认为林肯城市车 )，可以吞下振动，并提供一个超级平稳，但是，这样的车很容易潜水和制动和加速并趋于身体晃动转弯。紧紧弹簧车，如跑车 (认为马自达 上 )，在颠簸的道路，但他们尽量减少身体的方案很好，这意味着他们可以更积极推动各地角落。 因此，虽然自己看起来简单的弹簧装置，设计和实施他们的汽车乘客舒适度的平衡与处理是一项复杂的任务。而为了让事情更加复杂，弹簧不能单独提供一个完美的平稳运行。由于弹簧在吸收能量是巨大的，但它不是在散热良好。其他构筑物，如阻尼器众所周知，必须这样做。 5、减震器 除了 控制结构是现在用的，汽车弹簧将扩大和失控的速度释放的能量是从一肿块吸收。弹簧将继续反弹，直到所有的能量在其自然频率最初投入到 完。建立一个单独的弹簧悬架会使乘坐一个非常有弹性，并根据地形，难以控制汽车。 输入减震器和缓冲器，一个装置，通过控制作为一个过程称为抑制有害弹簧的方案。减震器慢下来，减少转化为热能，可以通过液压油消退了悬架运动动能的振动运动的幅度。要理解这是如何工作，最好找一个减震器内看到它的结构和功能。 一个减震器基本上是安装在车轮架和车轮之间的油泵。上部安装的冲击连接到帧 (即弹簧的重量 )，而较低的安装连接到轴，靠近轮 (即没有装弹簧的重量 )。在双管设计，对减震器，上部安装连接到活塞杆，而这又是连接到一个活塞，从而在一个充满液压油与管坐在最常见的类型之一。内管被称为压力管，外管，是已知的储备管。超额准备金管店液压油。 当汽车车轮在路上遇到碰撞，造成对线圈弹簧的伤害，弹簧的能量转移到减震器上安装通过，穿越活塞杆和活塞进入。口穿孔的活塞，使液体泄漏，活塞上下移动，通过在压力管。由于孔比较小，只有少量的液体承受很大的压力，经过。这将降低活塞，从而减慢弹簧。 减震器工作在两个周期一压缩循环和周期延长。 压缩周期内发生的活塞向下移动，在下面的压缩腔活塞液压油。延长周期发生作为朝着压力管项部的活塞动作，压在上面的活塞腔液。一个典型的汽车或轻型卡车将其压缩比在其循环周期延长更多的阻力。考虑到这一点，压缩周期控制车辆的簧下重量方案，而延长控制重，弹簧的重量。 所有现代的减震器是速度敏感一悬浮移动的速度就越快，越阻力减震器规定。这使得冲击，以适应道路条件和控制可能出现不需要的方案在行驶的车辆，包括弹跳，摇摆，刹车和加速。 6、 另一种常见的阻尼结构是支撑 基本上是一个减震器安装在一个弹簧。它 的执行两项工作：他们提供这样一个减震器阻尼作用，并为他们提供车辆悬挂的支撑结构。这意味着提供一个减震器，不支持车重一点 他们只控制在哪是在一辆汽车的重量转移的速度，而不是本身的重量。 图 6由于冲击有这么多跟一辆汽车的处理，他们可以被认为是关键的安全功能。磨损冲击可以让过多的车辆从一侧重量转移到一边，从前到后。这降低了轮胎的抓地力能力的道路，以及处理和制动性能。 7、防摇杆 防摇杆 (也称为防侧倾杆 )是用于减震器一起给一个移动的汽车额外的稳定。一种防摇杆是一个金属棒，跨越整 个桥和有效地加入每一个暂停方共同努力。当在一个车轮悬架向上和向下移动，防摇杆转让转移到其他车轮。这将创建一个更公平的平顺性和减少汽车摇摆。特别是，它斗争的一项关于暂停其汽车滚装船，因为它的角落。基于这个原因，今天几乎所有的汽车都作为标准配置防摇装置的杆机构，但如果他们没有，包可以很容易地女装在任何时候的杆机构。 8、未来的汽车悬架 虽然有增强和改善了弹簧和减震器，但汽车悬架的基本设计经过多年来的没有一个显着的变化。但是这要改变一个品牌，新的恳挂设计构思的 有 己知的介绍。一些专家甚至说， 图 8它是如何工作的， 每个系统使用一个传统的冲击和弹簧安装轮子代替线性电磁与达 。放大器提供电力，在这样一个权力与每个系统的压缩再生方式的发动机。该发动机的主要好处是，它们不是由传统的惯性流体的阻尼器同有的限制。作为一个结果， 可扩展和压缩在一个更大的速度，几乎消除了所有客舱震动。该轮的议案能够如此精细的控制，该车体保持水平，不论是什么在方向盘的情况。在 议案，而加速，刹车和转弯，使司机的控制更大的责任感。 不幸的是，这种模式暂停将无法使用，直到 2009年，将在一个或多个高档豪华车提供。在此之前，司机必须依靠可靠的真实的经得起百年考验的悬挂。 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 摘 要 本课题 结合生产实际，在 农用运输车的基础 上 对低速载货汽车车架及悬架系统进行了 设计。 设计内容主要包括： 参与总体设计；车架、悬架结构型式分析和主要参数的确定；车架、悬架结构设计。 整个设计过程遵循以下原则 和技术标准 ： 规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理；保证整车良好的平顺性能。工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；尽量使用通用件，以便降低制造成本；在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。 低速 载货汽车上用得 比较广泛的是边梁式车架 和非独立悬架 ，因为边梁式车架 和非独立悬架 结构简单，比较经济 实 用 ，便于维修和改装 。 考虑到车架和悬架在整车设计中的作用， 首 先进行了 车架 、悬架 的总 体 设计， 然后对车架 、悬架结构 进行 了设计 ， 最后对车架、悬架的结构进行 了受力 综合分析，在次基础上确定了它们的 主要参数。 关键词 ： 低速货车 ， 车架 ， 悬架 ， 设计 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） on of of of of of of of of as as in to of is as as on of in of is on of on of of in 目 录 第 1 章 前言 . 1 第 2 章 总体方案论证 . 2 2 1 设计选型原则 . 2 2 2 设计内容 . 3 第 3 章 主要尺寸参数的选定 . 3 3 1 外廓尺寸 . 3 3 2 质量参数 . 3 第 4 章 车架总成设计 . 4 4 1 车架的结构设计 . 4 4 2 车架的技术要求 . 5 第 5 章 车架的设计计算 . 6 5 1车架的计算 . 6 5 2 车架载荷分析 . 8 5 3 车架弯曲强度的计算 . 8 5 4 车架扭转应力的计算 . 11 第 6 章 悬架的总成设计 . 14 6 1悬架的设计要求 . 14 6 2悬架的两种形式 . 14 6 3悬架主要参数的确定 . 17 6 4钢板弹簧的设计 . 20 结论 . 23 参 考 文 献 . 24 致 谢 . 25 附 录 . 26 本科生 毕业设计 （论文） 1 摘 要 本课题 结合生产实际，在农用运输车的基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。设计内容主要包括：参与总体设计；车架、悬架结构型式分析和主要参数的确定；车架、悬架结构设计。 整个设计过程遵循以下原则和技术标准： 规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理；保证整车良好的平顺性能。工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；尽量使用通用件，以便降低制造成本；在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。 低速载货汽车上用得 比较广泛的是边梁式车架和非独立悬架，因为边梁式车架和非独立悬架结构简单，比较经济实 用，便于维修和改装。考虑到车架和悬架在整车设计中的作用，首先进行了车架、悬架的总体设计，然后对车架、悬架结构进行了设计，最后对车架、悬架的结构进行了受力综合分析，在次基础上确定了它们的主要参数。 关键词 ： 低速货车 ， 车架 ， 悬架 ， 设计 本科生毕业设计 （论文） 2 on of of of of of of of of as as in to of is as as on of in of is on of on of of in 科生 毕业设计 （论文） 3 目 录 第 1 章 前言 . 1 第 2 章 总体方案论证 . 2 2 1 设计选型原则 . 2 2 2 设计内容 . 3 第 3 章 主要尺寸参数的选定 . 3 3 1 外廓尺寸 . 3 3 2 质量参数 . 3 第 4 章 车架总成设计 . 4 4 1 车架的结构设计 . 4 4 2 车架的技术要求 . 5 第 5 章 车架的设计计算 . 6 5 1 车架的计算 . 6 5 2 车架载 荷分析 . 8 5 3 车架弯曲强度的计算 . 8 5 4 车架扭转应力的计算 . 11 第 6 章 悬架的总成设计 . 14 6 1 悬架的设计要求 . 14 6 2 悬架的两种形式 . 14 6 3 悬架主要参数的确定 . 17 6 4 钢板弹簧的设计 . 20 结论 . 23 参 考 文 献 . 24 致 谢 . 25 附 录 . 26 本科生毕业设计 （论文） 4 车架 和 悬架系统 是汽车设计的重要 部分 ，因为它 们 的好坏直接关系到 汽 车 各个方面 （操控、性能、安全、舒适 ）性能。 现代汽车绝大多数都具有作为整车 骨架的车架。汽车绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的，如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内、外的各种载荷， 所以在车辆总体设计中车架要有足够的强度和刚度，以使装在其上面的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小，车 架的刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。过去对车辆车架的设计与计算主要考虑静强度。当今，对车辆轻量化和降低成本的要求越来越高，于是对车架的结构形式设计有高的要求。 首先要满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多边的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；车架布置的离地面近一些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。 1 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽 车的正常行驶。在进行设计时，要满足以下几点要求： a规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理。 b保证整车良好的平顺性能。 c工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。 d尽量使用通用件，以便降低制造成本。 e在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。 f其它有关 产 品技术规范 和标准。 2 目前 ， 农 用运输车 不能满足 “三农 ”市场需求，突出表现为一般产品生产能力过剩，技术水平低，质量和维修服务水平差， 价格较高， 而市场急需的 高质量经济型产品不能满足需求。 结合生产实际 ，在农用运输车基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。 本科生 毕业设计 （论文） 5 第 2 章 总体方案论证 计选型原则 架的设计方案 根据纵梁的结构特点，车架可分为以下几种方案： a周边式车架，用于中级以上的轿车； b X 形车架，为一些轿车所采用； c梯形车架，梯形 车架是由两根相互平行的纵梁和若干根横梁组成。其弯曲刚度较大，而当承受扭矩时，各部分同时产生弯曲和扭转。其优点是便于安装车身、车箱和布置其他总成，易于汽车的改装和变型，因此被广泛地用在载货汽车、越野汽车、特种车辆和用货车底盘改装的大客车上； d计量式车架； e综合式车架； 结合生产实际及设计要求，选用方案 c。 3 架的设计方案 a前轮和后轮均采用非独立悬架； b前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架； c前后轮均采用独立悬架； 非独立悬架的结构特 点是，左右车轮用一根整体轴连接再经过悬架与车架（或车身）连接；独立悬架的结构特点是左右车轮通过各自的悬架与车架（车身）连接。 结合生产实际及设计要求，选用方案 a。 由于是载货汽车，前后悬架均采用纵置半椭圆形钢板弹簧，当采用纵置钢板弹簧作弹性元件时，它兼起导向装置作用。缓冲块用来减轻车轴对车架（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。 3 体设计方案 综合上述两方案确定了整体设计方案： 梯形车架和前后悬架均采用纵置半椭圆形钢板弹簧非独立悬架。 2 2 设计内容 a参与总体设计； b车架、悬架结构型式分析和主要参数的确定； 本科生毕业设计 （论文） 6 c车架、悬架结构设计。 第 3 章 主要尺寸参数的选定 廓尺寸 我国对低速载货汽车的限制尺寸是：总高不大于 ；总宽不大于 2 米；总长不大于 6 米。 量参数 载质量500 整备质量0m / 0m 称为汽车的整备质量利用系数 0m 。它表明单位汽车整备质量所承受的汽车装载质量。参考国内外同类型同级别的汽车整备质量利用系数和查汽车设计表 2以： 1 8 7 5 0 在轻型载货汽车之列 ,所以满足设计要求取0m 3 载质量a 3 5 0 00 架宽度 车架宽度是指左右纵梁腹板外侧面之间的宽度。在总体设计中，整车宽度确定后，车架前后部分宽度就可以根据前轮最大转向角、轮距、钢板弹簧片宽、装在车架内侧的发动机外廓宽度及悬置等尺寸确定。从提高整车的横向稳定性以及减小车架纵梁外侧装置件的悬伸长度来看，车架尽量宽些，同时前后部分宽度 应相等。以便简化制造工艺和避免纵梁宽度变化处产生应力集中。由（汽车设计）表 2 25取的车架宽 860 距 L 由总体设计取轴距 2800 本科生 毕业设计 （论文） 7 第 4 章 车架总成设计 4 1 车架的结构设计 车架是支撑、连接汽车备总成的零部件，并承受来自车内外的各种载荷的基础构件。传统的梯形车架由于其所起到的缓冲、隔振、降低噪声、延长车身使用寿命等特点及生产上的继承性、工艺性等原因仍广泛应用在大型挂车上。货车车架应具有足够的强度和适当的刚度。同时要求其质量尽可能小。此外，车架应布置得离地面近一些， 以降低整车重心位置，有利于提高汽车行驶的稳定性。 图 4架结构示 意 图 梁形式的确定 纵梁是车架的主要承载部件，在汽车行驶中受较大的弯曲应力。车架纵梁根据截面形状分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有强度高、工艺简单等特点，因此在载货汽车设计中选用槽形梁结构。另外为了满足低速载货汽车使用性能的要求，纵梁采用直线形结构。这样既可降低纵梁的高度，减轻整车自身重量，降低成本，亦可保证强度。 材料选用 1616塑性 ,可焊性方面能较好地满足刚结构，是应用最广泛的低合金钢，综合机械性能良好 ,正火可提高塑性，韧性及冷压成型性能 。 梁形式的确定 横梁是车架中用来连接左、右纵梁，构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能的好坏及其分布，直接影响着纵梁的内应力大小及其分布 合理设计横梁，可以保本科生毕业设计 （论文） 8 证车架具有足够的扭转刚度。 从早期通过试验所得出的一些结论可以看出，若加大横梁的扭转刚度，可以提高整个车架的扭转刚度，但与该横梁连接处的纵梁的扭转应力会加大；如果不加大横梁，而是在两根横梁间再增加横梁，其结果是增加了车架的扭转刚度，同时还降低了与 横梁连接处的纵梁扭转应力 在横梁上往往要安装汽车上的一些主要部件和总成，所以横梁形状以及在纵梁上的位置应满足安装上的需要。横、纵梁的断面形状、横梁的数量以及两者之间的连接方式，对车机架的扭转刚度有大的影响。 纵、横梁材料的选用有以下 三种：车架 A：箱型纵梁、管型横梁，横、纵梁间采用焊接连接，扭转刚度最大。车架 B：槽型纵梁、 槽 型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度适中。车架 C：槽型纵梁、工字型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度最小。 从以上三种车架的对比可以看出： 低速载货汽车应该选用车架 B。 本设计共有六 根横梁，有前横梁，第二横梁，第三横梁，第四横梁，第五横梁，第六横梁 。 梁与横梁的连接 轿车车架的纵、横梁采用焊接方式连接，而货车则多以铆钉连接（见下图）。铆钉连接具有一定弹性，有利于消除峰值应力，改善应力状况，这对于要求有一定扭转弹性的货车车架有重要意义。 图 4架 铆接 示 意 图 铆接设计注意事项： d； 铆钉交错排列； 8 4 2 车架的技术要求 60 02 ， 而在车架前横梁及转向器范围内应为860 。 本科生 毕业设计 （论文） 9 不平度在全长上不大于 在转向器固定处，该表面与纵梁侧面的垂直度应不大于 驶室后支点与前支点高度差为 10 。 右对 称的前后钢板弹簧支架及吊耳支架其销孔中心线应在同一直线上，且与车架中心线垂直，偏差不大于 1000： 右对称支架的相对位置尺寸应符合要求。 接面的直径应不小于铆钉直径的 具有正确形状不允许有倾斜，呲牙等缺陷，铆接后的铆钉头和铆钉中心线的不同轴度应不大于 后零件上不得有裂缝，若有裂缝须更换重铆。 g. 车架总成车架第二横梁连接的螺母应装置于车架的内部。 第 5 章 车架的设计计算 架的计算： 梁弯曲应力 弯矩 M 可用弯矩差法或多边形法求得。对于载重汽车，可假定空车簧上重量 重 布在车箱中，空车时簧上负荷 4车可取 3/03 本科生毕业设计 （论文） 10 图 5由上图得： 22 2 （ 5 )(4 s )(4)( 212222 e )( 222221 （ 5 /2 1 （ 5 a=625b=800l =2800L=42252002 ， 4001 ，600 。 将已知量代入上式得： 0 543/ 0 02 = x = 3/ 0 02 M) 0 06 2 2222 )222 =科生 毕业设计 （论文） 11 部扭转应力 相邻两横梁如果都同纵梁翼缘连接 ,扭矩 则在开口断面梁中扇性应力可按下式 计算： (5式中 扇性惯性矩； W 扇性坐标； 对于槽形断面 )6(2/)3( (5 由材料力学表 查得 h=80mm,b=43mm,d=t= 3680(2/)43380(4380 W 对于工字形断面 4/ 架扭转时纵梁应力 如横梁同纵梁翼缘相连，则在节点附近，纵梁的扇性应力： (5式中 E 弹性模量，对低碳钢和 16： E=； 车架轴间扭角； L 轴距； l 节点间距； a 系数，当 时， a=6； 2 时， a= 车架扭转时，纵梁还将出现弯曲应力，须和w相加。 3 架载荷分析 汽车静止时，车架上只承受弹簧以上部分的载荷称为静载荷。汽 车在行驶过程中，随行驶条件 (车速和路面情况 )的变化，车架将主要承受对称的垂直动载荷和斜对称的动载荷。 称的垂直动载荷 这种载荷是当汽车在平坦道路上以较高车速行驶时产生的，其值取决于作用在车架上的静载荷及其在车架上的分布，还取决于静载荷作用处的垂直加速度之值。这种动载荷会使车架产生弯曲变形。 对称的动载荷 本科生毕业设计 （论文） 12 当汽车在不平道路上行驶时，汽车的前后几个车轮可能不在同一平面上，从而使车架连同车身一起歪斜，其值取决于道路不平坦的程度以及车身、车架和悬架的刚度。这种动载荷将会使车架产生扭转变形 。 由于汽车的结构复杂，使用工况多变，除了上述两种主要载荷的作用外，汽车车架上还承受其他的一些载荷。如汽车加速或制动时会导致车架前后载荷的重新分配；汽车转向时，惯性力将使车架受到侧向力的作用。一般来说，车架主要损坏的疲劳裂纹起源于纵梁和横梁边缘处，然后向垂直于边缘的方向扩展。在纵梁上的裂纹将迅速发展乃至全部断裂，而横梁上出现的裂纹则往往不再继续发展或扩展得很缓慢。根据统计资料可知，车架的使用寿命主要取决于纵梁抗疲劳损伤的强度。因此，在评价车架的载荷性能时，主要应着眼于纵梁 。 5 3 车架弯曲强度的计算 由于 结构的限制，车架必须满足强度要求和结构设计要求。 力分析 为简化计算，设计时做以下几点假设： a纵梁为支撑在前后轴上的简支梁 b空车时簧载质量均布在左、右纵梁的全长上 c所有作用力均通过截面的弯心 (局部扭转的影响忽略不计 ) 其中 1l =4132l =910l =9064l =8855l =835806 所以 2 2 5l 654321 矩的计算 总体设计中又知：车载质量为 1500簧上整备质量 0m 2000 A所以均布载荷集度 6543210 / 2 8 08 3 58 8 59 0 69 1 04 1 3/2 0 0 01 5 0 0 500 图 5架载荷示图 B求支反力 由平衡方程 02 本科生 毕业设计 （论文） 13 0 02 8 0 08 0 02 8 0 02/6 2 52 8 0 02 F 得： 7 0 6 2 0 01 5 0 0201 把车架纵梁分为六段。如图 5 图 5梁分段受力示图 当 10 时： 剪力 弯 矩 221 当43211 时： 剪力 弯矩 22111 7 0 52/ 当654321 时： 剪力 3 3 5211 弯矩 226543211 a. 变载面处的剪力和弯矩： 当 131 时： 522 4 2 1 当 3 2 39 1 04 1 321 时： 4 91 3 2 7 0 7 0 5 本科生毕业设计 （论文） 14 22 1 3 2 2 7 0 7 0 5 6 8 0 74 当 2 2 9906910413321 时： 1 62 2 2 7 0 7 0 5 22 2 2 2 32 2 2 7 0 7 0 5 当 1148859069104134321 时： 1 13 1 1 7 0 7 0 5 22 3 1 1 1 7 0 7 0 5 5 3 5 11 当 225 时： 04 2 2 54 2 2 2 2 b. 求最大弯矩： 因为 ，所以当 Q=0时， 弯矩最大 即 6 9 时， 弯矩最大 22m a x 7 0 7 0 5 度验算 实 验表明，当车速约 40 车在对称的垂直动载工况下，其最大弯矩为静载荷下的 3(卵石路 ) 村土路 )倍，同时，考虑到动载荷作用下，车架处于受疲劳应力状态，如取疲劳安全系数为 求得动载荷下的最大弯矩： 76m a xm a x 可用下式来校核纵梁的弯曲强度： 本科生 毕业设计 （论文） 15 M /m (5式中： 纵梁的弯曲强度 抗弯模量 M P 7 如图可知区域载面形状和载面特性，即抗弯截面系数为： (512 ， 2 (5 3433 0388043 x 比较车架全长上受力分析可知： 最大受力可能发生在最大弯矩处或变载面处，求两点的受力值加以比较求出安全系数： /(5其中s为材料的屈服应力，取其值为 345 M P x 46m a xm a x 0/3 4 5/ m a x 综上所述：车架发生最大受力时，静载安全系数不小于 按上式求得的弯曲应力不超过纵梁材料的疲劳极限 201 。 7 5 4 车架扭转应力的计算 力分析 简化设计计算，假设牵引横梁为一根前悬架梁，共有七根主横梁，分别为前端横梁，工具箱横梁，三根方形横梁， 一根矩形横梁和后端横梁，间距分别为 413910906885 835280载荷均匀分布在纵 图 5架在反对称 载荷作用下的受扭情况简图 16为横梁； a图 5用在车架上的四个力 论文） 16 于前后车轮轴线所在的横向铅垂平面内。 3 最大扭矩 这时各横梁的扭转角相等。此外，纵横梁单位长度的扭转角亦相等。由于扭转角 与扭矩 T，扭转刚度 在以下关系： (5式中： T 车架元件所受的扭矩， N 车架元件的长度， 材料的剪切弹性模量， 车架元件横断面的极惯性矩， 4因此，作用在车架元件上的扭矩 该元件的扭转刚度 正比，故有4721721 : 式中： , 21 横梁 1， 2，所受的扭矩 ； , 21 J 横梁 1， 2，横断面的极惯性矩 ； , 21 纵梁在 1， 2和 1， 2，横梁间所受的扭矩 ； , 21 J 纵梁在 1， 2和 1， 2，横梁间横断面的极惯性矩 ； 如果将车架由对称平面处切开见图 切掉的一半对尚存的一半的作用相当于在切口横断面上作用着扭矩 621 , 和横向力 621 , 。对最右边的横梁 1 取力矩的平衡方程式，则有 图 5架在反对称载荷作用下的受力简图 432654321 065 (5由 (5得：1212；1313； 11 ；11 ； 本科生 毕业设计 （论文） 17 111 22 C 112 22； 将上式代入 (5经整理后得 : 7111 2 (5式中： n 横梁数为 6； M 两横梁之间的纵梁区段数为 5； C 车架宽为 860 L 前后桥的距离为 2800 a求极惯性矩 1233 和抗扭截面系数 33 ； 3 第 6章 悬架的总成设计 a 保证汽车有良好的行驶平顺性和良好的操纵稳定性。 b具有合适的衰减振动的能力。 本科生毕业设计 （论文） 18 c汽车制动或加速时，保证车身稳定，减少车身侧倾，转弯时车身侧倾角要合适。 d有良好的隔声能力。 e结构紧凑、占用空间小。 f 可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足另部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。 4 非独立悬架和独立悬架 A 非独立悬架如图 (a)所示。其两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上。 B 独立悬架如图 (b)所示，其两侧车轮安装于断开式车桥上，两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮。 6 图 6 1非独立悬架和独立悬架 C. 钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。如 下图 所示。钢板弹簧 3的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳 1，内装青铜或塑料或橡胶。粉沫冶金、制成的衬套，用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作铰链连接。钢板弹簧的中间用 U 形螺栓与车桥固定。中心螺栓 4 用来连接各弹簧片，并保证各片的装配时的相对位置。中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等，也可以不相等。为了增加主片卷耳的强度，将第二片末端也弯成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有较大的间隙，使得弹簧在变形时，各片间有相对滑动的可能。钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。各片间的干摩擦，车轮将所受冲击力传递给车架，且增大了各片的摩损。所以在装合时，各片间涂上较稠的润滑剂（石墨润滑脂），并应定期保养。 本科生 毕业设计 （论文） 19 图 6 2钢板弹簧 示意图 1. 卷耳； 2. 弹簧夹； 3. 钢板弹簧； 4. 中心螺栓； 钢板弹簧 可分为对称式钢板弹簧和非对称式钢板弹簧，对称式钢板弹簧其中心螺栓到两端卷耳中心的距离相等，不等的则为非对称式钢板弹簧。 我们设计的是 对称式钢板弹簧 ， 钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减，起到减振器的作用钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，可不必单设导 向装置，使结构简化，并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定减振作用。 4 D 悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器，为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到 大气中。在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增减，并与油液粘度有关。 减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。 a 桥和车架相互靠近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。 b 桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。 c 车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动 加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。 在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器，且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器，还有采用新式减振器，它包括充气式减振器和阻力可调式减振器。 本科生毕业设计 （论文） 20 图 6 3 双向作用筒式减振器工作原理 图 双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞 3 向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀 8 流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞杆 1 占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下 腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀 6，流回贮油缸 5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。
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