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要求：货车的参数你自己找一个吧 轻型货车 建议用1.75t货车前后悬架尽量是板簧 字数8000-10000毕业设计(论文)任务书题 目(包括副标题)轻型货车非独立悬架设计教师姓名职 称教学单位学生姓名专 业班 级学 号任务下达时间成果形式A毕业设计 B毕业论文 C实做 1毕业设计（论文）课题任务的内容和要求：（阐明通过毕业设计（论文）解决（研究）的主要问题及解决（研究）问题的方法要求。）悬架是影响汽车乘坐舒适性的主要因素，悬架性能好坏同时对车辆的操纵稳定性也有重要影响。作为悬架的基本功能包括：支承、减振、传力、导向等。非独立悬架的特点是左、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。汽车悬架型式多种多用，其中，钢板弹簧或螺旋弹簧与筒式减振器在载货汽车中是应用最为广泛的型式，对其进行设计研究对于提高车辆性能具有重要的工程意义。课题主要研究内容：1、熟悉该毕业设计的目的、内容和意义，确定研究手段规划自己的设计进程，有针对性的学习相关知识。2、搜集并分析汽车悬架系统的相关文献，认真学习汽车非独立悬架的结构和工作原理。3、基于给定的低速货车相关参数，选择合适的前后悬架结构类型，确定具体的设计方案，4、完成前后悬架设计，包括：参数选择、弹性元件设计、减振器的设计等。完成相关校核计算。5、完成三维或二维工程图的设计工作。2毕业设计（论文）工作进度要求：周 次计划工作内容早进入阶段确定课题研究内容，查阅资料；撰写开题报告。学习汽车设计相关知识。第一周至第三周认真学习汽车非独立悬架的结构和工作原理，基于给定的低速货车相关参数，选择合适的前后悬架结构类型，确定设计方案。第四周至第六周完成各部分具体设计计算工作。第七周至第九周完成重要零部件的强度校核计算，绘制工程图。第十至十二周对设计进行反复修改和完善，撰写设计说明书，准备毕业答辩。（注：表格不够可另行加页）系（教研室）主任签字： 摘 要悬架是车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。本次设计的内容是1.75吨轻型货车前悬架的设计。设计过程中，首先根据悬架设计的主要技术参数，确定悬架的结构形式，设计钢板弹簧的主要尺寸；其次对极限工况下的钢板弹簧进行强度校核，以及对钢板弹簧卷耳和弹簧销进行强度核算；最后对减振器的参数进行设计计算。此次设计的重点是对钢板弹簧和减振器进行设计，并调整结构尺寸来满足所需的应力、强度要求。关键词：轻型货车，悬架系统，钢板弹簧ABSTRACTAutomotive vehicle suspension is the summarization of all transmissing and connecting devices between the frame and axle or the wheel , and its role is to transfer the force and moment between the wheel and frame , and buffer the impact of the frame or body from the rough pavement,and absorb the shock, to ensure the vehicle can travel smoothly. The content of this design is the front suspension of 1.75 tons of Light goods vehicles. During the design process ,Firstly,determine the suspension structure form and design the main sizes of the leaf springs and the shock absorbers based on the main technical parameters of suspension design; Secondly, make a strength check on leaf spring under the limited conditions, the same with leaf spring shackles and spring pins; Finally, design and calculate the main dimensions of shock absorberThe key pionts of this design are the improvements of the design of leaf springs and shock absorbers,and to adjust the structure size to match the stress and strength which are needed.KEY WORDS: Light goods vehicles,Suspension system,Leaf Springs目 录摘 要1ABSTRACT2第1章 绪论31.1 课题研究的意义31.2悬架的分类41.3悬架的功用51.4设计参数及要求5第2章 悬架的总体设计72.1 自振频率72.2挠度的确定72.3质量比例82.4弹性特性82.5主要特性参数8第3章 钢板弹簧的设计计算93.1布置方案的确定93.2主要参数的确定93.3 断面尺寸及片数的确定113.4各片长度的确定143.5 刚度的验算153.6 自由状态下的弧高及曲率半径计算163.7 强度的校核19第4章 其他零部件的选择计算214.1 钢板弹簧衬套的选择214.2 U形螺栓的选择214.3 减振器的选择与计算22总 结24参考文献25致 谢2627第1章 绪论1.1 课题研究的意义悬架是现代各种汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与半轴（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之间的力和力矩；缓冲路面传给车架或车身的冲击载荷，衰减由此引起的振动，保证汽车能平顺地行驶。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，汽车悬架性能直接影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度。因此，研究汽车振动，设计高性能悬架系统，将振动控制到最低水平是提高现代汽车质量的重要措施。悬架与汽车的多种使用性能有关，在本次1.75T轻型货车悬架系统设计中应满足这些性能的要求，其要点如下：1）保证汽车有良好的行驶平顺性；2）具有合适的衰减振动的能力；3）保证汽车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（即所谓“点头”或“后仰”）的可能性，转弯时车身侧倾角要合适；5）有良好的隔振能力；6）机构紧凑、占用空间尺寸要小；7）可靠的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。衡量悬架性能好坏的主要指标是汽车行驶的平顺性和操纵稳定性，但这两个方面是相互排斥的性能要求，往往不能同时满足。怎样在二者之间取得合理的平衡以达到最好的效果，一直是研究悬架系统的热门课题。 平顺性一般通过车体或车身某个部位(如车底板、驾驶员座椅处)的加速度响应来评价，操纵稳定性则可以通过车轮的动载来度量。例如，若降低弹簧的刚度，则车体加速度减少使平顺性变好，但同时会导致车体位移的增加。由此产生车体重心的变动将引起轮胎负荷变化的增加，对操纵稳定性产生不良影响；另一方面，增加弹簧刚度会提高操纵稳定性，但硬的弹簧将导致汽车对路面不平度很敏感，使平顺性降低。所以，理想的悬架应该在不同的使用条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼，既能满足平顺性要求又能满足操纵稳定性要求。1.2悬架的分类1.2.1悬架的组成（1）弹性元件具有传递垂直力和缓和冲击的作用。常见的弹性元件有：钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧。（2）阻尼元件具有衰减振动的作用。常见的阻尼元件有：筒式液力减振器、摇臂式液力减振器、充气式减振器、阻力可调式减振器。（3）导向机构 其作用是传递除垂直力外的其它力和全部力矩，保证车轮按照最佳的轨迹相对于车身运动。常见的导向机构有：斜置单臂式、单横臂式、双横臂式、双纵臂式、麦弗逊式等。1.2.2悬架的分类汽车的悬架系统分为非独立悬架和独立悬架两种，非独立悬架的车轮装在一根整体车轴的两端，当一边车轮跳动时，另一侧车轮也相应跳动，使整个车身振动或倾斜；独立悬架的车轴分成两段，每只车轮由螺旋弹簧独立安装在车架下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受影响，两边的车轮可以独立运动，提高了汽车的平稳性和舒适性。（如图1）图1 悬架的结构形式简图非独立悬架以纵置式钢板弹簧为弹性元件兼起导向装置，其主要特点是：结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。缺点是：由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差；簧下质量大；在不平路面上行驶时，左、右车轮相互影响，并使车轴和车身倾斜；当两侧车轮不同步跳动时，车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振。当轮跳动时，悬架易于转向传动机构产生运动干涉；当汽车直线行驶在凹凸不平的路段上时，由于左右两侧车轮反向跳动或只有一侧车轮跳动时，不仅车轮外倾角有变化，还会产生不利的轴转向特性；汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向性；所以汽车高速行驶时操作稳定性差。非独立悬架常用在货车，大客车的前，后悬架以及某些轿车的后悬架。独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接。与非独立悬架相反，独立悬架很少用钢板弹簧作为弹性元件，而多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧作为弹性元件，因而具有导向机构。与非独立悬架相比，独立悬架具有更多优点：悬架弹性元件的变形在一定的范围内，两侧车轮可以单独运动而互不影响，这样可减少车架和车身在不平道路上行驶时的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的现象；减轻了汽车上非簧载质量，从而减小了悬架所受到的冲击载荷，可以提高汽车的平均行驶速度；由于采用断开式车桥，发动机位置可降低和前移并使汽车重心下降，有利于提高汽车行驶的稳定性。同时能给予车轮较大的上下运动空间，悬架刚度可设计得较小，使车身振动频率降低，以改善行驶平顺性；可保证汽车在不平道路上行驶时，车轮与路面有良好的接触，增大了驱动力；具有特殊要求的某些越野汽车采用独立悬架后，可增大汽车的离地间隙，提高了汽车的通过性能。独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。这种悬架主要用于乘用车和部分轻型货车，客车以及越野车。独立悬架按其结构形式的不同又分为横臂式、纵臂式、多连杆式、单斜臂式、麦弗逊式和扭转梁随动臂式等。1.3悬架的功用汽车悬架是将车架（或车身）与车桥（或直接与车轮）之间的一切传力连接装置的总称。其主要功用如下：（1）缓和、抑制由于不平路面所引起的振动或冲击以保证汽车具有良好的平顺性。（2）迅速衰减车身和车桥（或车轮）的振动。（3）传递作用在车轮和车架（车身）之间的各种力（垂直力，纵向力，横向力）和力矩（制动力矩和反作用力矩）。（4）保证汽车行驶所必要的稳定性。1.4设计参数及要求1.4.1设计要求产品应具有良好的使用经济性。产品设计应符合国家有关标准，在满足实用性能的前提下各总成及零部件应尽可能采用国内技术相接近或成熟产品，保证产品的通用化和系列化。（1）保证汽车有良好的行驶平顺性。（2）具有合适的衰减振动的能力。（2）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。1.4.2设计基础参数本设计是基于1.75T轻型货车的基本参数机械设计，悬架的类型选取为钢板弹簧为弹性元件的非独立悬架，而且纵置的钢板弹簧兼有导向作用，因此悬架系统中可省去导向机构，也简化了悬架结构，降低了生产成本。主要结构参数如下：簧上质量：1390簧下质量：150 轴距：3200 钢板弹簧长度：1000第2章 悬架的总体设计2.1 自振频率 汽车前、后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 , 因现代汽车的质量分配系数近似等于1，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。因此，汽车车身的固有频率可用下式表示 （Hz） （2.1）式中为前悬架的刚度（N/）；为前悬架的簧上质量（）。以运送人为主的轿车对平顺性的要求最高，大客车次之，载货车更次之。对普通级以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求1.001.45Hz,后悬架则要求在1.171.58Hz。原则上轿车的级别越高，悬架的偏频越小。对高级轿车满载的情况，前悬架偏频要求在0.801.15Hz，后悬架则要求在0.98Hz1.30Hz。货车满载时，前悬架偏频要求在1.502.10Hz，而后悬架则要求在1.702.17Hz。悬架固有频率的选取主要依据ISO 2631-1:1997(E)人体承受全身振动评价-第一部分：一般要求，目前固有频率与人体步行时身体上下运动的频率相同。初选=1.85Hz。即带入数据得，=187619 N/2.2挠度的确定2.2.1静挠度静挠度：汽车满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度之比 那么代入数据=73 （2.2） 即=73，符合轻型货车的静挠度取值范围=70150。2.2.2动挠度动挠度：从满载静平衡位置开始，悬架压缩到结构允许的最大变形（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。要求悬架应有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。对乘用车，取79; 对客车，取58；对货车，取69本设计这里取=8. 2.3质量比例 = （2.3）带入数据：=1390, =150, 得=9.272.4弹性特性悬架受到的垂直外力F与由此所引起的车轮中心相对于车身位移f(即悬架的变形)的关系曲线称为悬架的弹性特性。其切线的斜率是悬架的刚度。悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。当悬架变形f与所受垂直外力F之间呈固定比例变化时，弹性特性为一直线，称为线性弹性特性，此时悬架刚度为常数。当悬架变形f与所受垂直外力F之间不呈固定比例变化时，弹性特性如图所示。此时，悬架刚度是变化的，其特点是在满载位置(图2-1中点8)附近，刚度小且曲线变化平缓，因而平顺性良好；距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大。这样可在有限的动挠度范围内，得到比线性悬架更多的动容量。悬架的动容量系指悬架从静载荷的位置起，变形到结构允许的最大变形为止消耗的功。悬架的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小。空载与满载时簧上质量变化大的货车和客车，为了减少振动频率和车身高度的变化，应当选用刚度可变的非线性悬架。乘用车簧上质量在使用中虽然变化不大，但为了减少车轴对车架的撞击，减少转弯行驶时的侧倾与制动时的前俯角和加速时的后仰角，也应当采用刚度可变的非线性悬架。钢板弹簧非独立悬架的弹性特性可视为线性的，而带有副簧的钢板弹簧、空气弹簧、油气弹簧等，均为刚度可变的非线性弹性特性悬架。2.5主要特性参数表2-1 悬架各特征值的选定结果悬架系统特征特征值悬架系统特征特征值自振频率（Hz）1.85前束变化外/50静挠度（）73外倾变化-+/50动挠度（）8转向主销倾角（取小）悬架刚度（N/m）187619侧倾刚度换算为侧倾率相对阻尼比0.25主销后倾角第3章 钢板弹簧的设计计算3.1布置方案的确定 本次设计采用非独立悬架，其优点在于：结构简单，价格便宜，性能可靠；车轮上下跳动时车轮相对地面垂直变化小，故可降低轮胎磨损；簧下质量小，另外，钢板弹簧兼起导向作用，可省去导向机构。其缺点在于：乘坐舒适度差，左右同时运动，容易产生横向运动。 钢板弹簧的布置方案：目前钢板弹簧在汽车上可以纵置或者横置。后者因为要传递纵向力，必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂、质量加大，所以只在少数轻、微型车上应用。纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。纵置钢板弹簧又有对称式与不对称式之分。钢板弹簧中部在车轴(桥)上的固定中心至钢板弹簧两端卷耳中心之间的距离若相等，则为对称式钢板弹簧；若不相等，则称为不对称式钢板弹簧。多数情况下汽车采用对称式钢板弹簧。由于整车布置上的原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又要改变轴距或者通过变化轴距达到改善轴荷分配的目的时，采用不对称式钢板弹簧。为简化结构，本车采用对称式钢板弹簧。3.2主要参数的确定在进行钢板弹簧计算之前，应当知道下列初始条件：满载静止时汽车前、后轴(桥)负荷、和簧下部分荷重、，并据此计算出单个钢板弹簧的载荷：和，悬架的静挠度和动挠度，汽车的轴距等。对于前悬架单个钢板弹簧的载荷： (3.1)式中：-簧上质量；-簧下质量。代入数据，得，=6082N另外，已知货车的轴距为3200，悬架的静挠度=73，悬架的动挠度=83.2.1满载弧高满载弧高是指钢板弹簧装到车轴(桥)上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端(不包括卷耳孔半径)连线间的最大高度差(图3-1)。用来保证汽车具有给定的高度。当0时，钢板弹簧在对称位置上工作。为了在车架高度已限定时能得到足够的动挠度值，常取1020。为了降低车身高度，相对提高驾驶室人员的乘坐舒适度，本次设计取=10。图3-1 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高3.2.2 钢板弹簧长度L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。在下列范围内选用钢板弹簧的长度：轿车：L=（0.400.55）轴距；货车:前悬架：L=（0.260.35）轴距； 后悬架：L=（0.350.45）轴距。应尽可能将钢板弹簧取长些,原因如下：1） 增加钢板弹簧长度L能显著降低弹簧应力，提高使用寿命降低弹簧刚度，改善汽车平顺性。2） 在垂直刚度c给定的条件下，又能明显增加钢板弹簧的纵向角刚度。3） 刚板弹簧的纵向角刚度系指钢板弹簧产生单位纵向转角时，作用到钢板弹簧上的纵向力矩值。4） 增大钢板弹簧纵向角刚度的同时，能减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形。本设计中已给出钢板弹簧长度数据为1000，满足前悬架：L=（0.260.35）轴距=（8321120）。3.3 断面尺寸及片数的确定 3.3.1 弹簧宽度b 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。对于对称钢板弹簧： (3.2)式中，为U形螺栓中心距（）；为考虑U形螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数（如刚性夹紧，取=0.5，挠性夹紧，取=0）；为钢板弹簧垂直刚度（N/），；为挠度增大系数（先确定与主片等长的重叠片数，再估计一个总片数,求得，然后用初定）；E为材料的弹性模量。本轻型货车的钢板弹簧刚性夹紧，k=0.5，初选与主片等长的重叠片数为0片，估计总片6片，得0，=1.442，U形螺栓的中心距初选80；钢板弹簧的材料根据材料的性质和成本可选55SiMnTi，采用表面喷丸处理减少表面脱层深度来提高材料的强度，其弹性模量E=。代入数据，得： =186.79N/ (3.3)总惯性矩 =24101 (3.4)钢板弹簧总截面系数用下式计算 (3.5)式中，为许用弯曲应力。对于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面经喷丸处理后，推荐在下列范围内选取；前弹簧和平衡悬架弹簧为350450；后副簧为220250。对于55SiMnTi材料，前弹簧平衡悬架取350550。这里取=450,所以=7272.48将式（3.5）计算结果代入下式计算钢板弹簧的平均厚度: =6.63 (3.6)有了以后，再选钢板弹簧的片宽b片宽b对汽车性能的影响： 增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向力作用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。 前悬架用宽的弹簧片，会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。 推荐片宽与片厚的比值b/在610范围内选。本设计中取8，得片宽b=86.63=53.02,取整b=60。3.3.2钢板弹簧片厚h矩形断面等厚钢板弹簧的总惯性矩用下式计算 (3.7)式中，n为钢板弹簧片数,取n=6所以可得到=9.3片厚h选择的要求：增加片厚h，可以减少片数n 钢板弹簧各片厚度可能有相同和不同两种情况，希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。 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1.5。钢板断面尺寸b和h应符合国产型材规格尺寸。 本设计中取主片和第二片的厚度为12，第三到第六片为10。3.3.3 断面结构 图3-2 叶片断面形状a)矩形断面 b)T形断面c)单面有抛物线边缘断面 d)单面有双槽的断面钢板断面形状中矩形断面结构简单，制造容易，变截面少片钢板弹簧多采用矩形断面结构。矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面的对称位置上(图3-2a)。工作时，一面受拉应力，另一面受压应力作用，而且上、下表面的名义拉应力和压应力的绝对值相等。因材料抗拉性能低于抗压性能，所以在受拉应力作用的一面首先产生疲劳断犁。除矩形断面以外的其它断面形状的叶片(图3-2b、c、d)，其中性轴均上移，使受拉应力作用的一面的拉应力绝对值减小，而受压应力作用的一面的压应力绝对值增大，从而改善了应力在断面上的分布状况，提高了钢板弹簧的疲劳强度和节约近10的材料。为了兼顾成本和使用效能，本次设计中采用叶片断面为矩形的钢板弹簧，如图（3-2a）所示。3.3.4钢板弹簧片数n 片数n少些有利于制造和装配，并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614片之间选取，重型货车可达20片。用变截面少片簧时，片数在14片之间选取。考虑本次设计对象为1.75T轻型货车，载荷不大，故初选片数为n=6。3.3.5 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。3.4各片长度的确定片厚不变宽度连续变化的单片钢板弹簧是等强度梁，形状为菱形(两个三角形)。将由两个三角形钢板组成的钢板弹簧分割成宽度相同的若干片，然后按照长度大小不同依次排列、叠放到一起，就形成接近实用价值的钢板弹簧。实际上的钢板弹簧不可能是三角形，因为为了将钢板弹簧中部固定到车轴(桥)上和使两卷耳处能可靠地传递力，必须使它们有一定的宽度，因此应该用中部为矩形的双梯形钢板弹簧(图3-3)替代三角形钢板弹簧才有真正的实用意义。这种钢板弹簧各片具有相同的宽度，但长度不同。钢板弹簧各片长度就是基于实际钢板各片展开图接近梯形梁的形状这一原则来作图的。首先假设各片厚度不同，则具体进行步骤如下： 先将各片厚度的立方值按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上(图3-4)，再沿横坐标量出主片长度的一半L2和U形螺栓中心距的一半s/2，得到A、B两点，连接A、B即得到三角形的钢板弹簧展开图。AB线与各叶片上侧边的交点即为各片长度。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端点连一直线，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。图3-3 双梯形钢板弹簧图3-4 确定钢板弹簧各片长度的作图法由上图，各片钢板弹簧的实际长度经过整理后汇总见表3-1表3-1 前悬架钢板弹簧各片长度序号断面（厚度宽度）钢板长度L（）1（主片）1260100021260787310605744106045151060327610602043.5 刚度的验算在此之前，有关挠度增大系数、总惯性矩、片长和叶片端部形状等的确定都不够准确，所以有必要验算刚度。用共同曲率法计算刚度的前提是，假定同一截面上各片曲率变化值相同，各片所承受的弯矩正比于其惯性矩，同时该截面上各片的弯矩和等于外力所引起的弯矩。刚度验算公式为 (3.8)其中，； ； 。式中，为经验修正系数，0.900.94；取=0.92 ；E为材料弹性模量，取2.06；、为主片和第k+1片的一半长度。计算得， =106.5, =213, =274.5, =336.5, =398.=0.000116, =0.000058, =0.000045, =0.000036, =0.000031, =0.000027.将数据代入，得钢板弹簧的检验刚:C=374.7N/,符合要求。3.6 自由状态下的弧高及曲率半径计算3.6.1 自由状态下的弧高的计算钢板弹簧各片装配后，在预压缩和U形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差（如图3-5），称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高用下式计算： （3.9）式中，为静挠度，根据式（2.3） ，=73； 为满载弧高,根据3.2.1节 ，=10；为钢板弹簧总成用U形螺栓夹紧后引起的弧高变化。 （3.10）式中，s为U形螺栓中心距；L为钢板弹簧主片长度。代入数据计算得，=9.69所以，=9.69+10+73=92.69钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径： =1348.58 （3.11）图3-5 钢板弹簧各片自由状态下的曲率半径3.6.2 自由状态下曲率半径的计算 因钢板弹簧各片在自由状态下和装配后的曲率半径不同，装配后各片产生预应力，其值确定了自由状态下的曲率半径。各片自由状态下做成不同曲率半径的目的是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地贴紧，减少主片工作应力，使各片寿命接近。矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定 （3.12）式中，为第i片弹簧自由状态下的曲率半径（）；为钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径（）；为各片弹簧的预应力（）；E为材料弹性模量（），为第i片的弹簧厚度（）。在已知钢板弹簧总成自由状态下曲率半径和各片弹簧预加应力的条件下，计算出各片弹簧自由状态下的曲率半径。选取各片弹簧预应力时，要求做到：装配前各片弹簧片间的间隙相差不大，且装配后各片能很好贴和；为保证主片及其相邻的长片有足够的使用寿命，应适当降低主片及与其相邻的长片的应力。为此，选取各片预应力时，可分为下列两种情况：对于片厚相同的钢板弹簧，各片预应力值不宜选取过大；对于片厚不相同的钢板弹簧，厚片预应力可取大些。推荐主片在根部的工作应力与预应力叠加后的合成应力在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。预应力从长片到短片由负值逐渐递增至正值。根据设计经验，从第一片到第六片，弹簧的预应力分别取为：-70，-65，40，45，50，55。这样用改变各片曲率半径的方法，调整各片的预应力值并使主片的预应力为负值，则不仅可使各片在组装后相互贴紧，使各片在弹簧工作过程中都参加工作，而且可使主片表面的正应力降下来，达到各片的工作应力相近及寿命大致相同的目的。在确定各片预应力时，理论上应满足各片弹簧在根部处预应力所造成的弯矩之代数和等于零，即 (3.13)或 (3.14)式中：为钢板弹簧第i片的截面系数，=； 为各片弹簧的预应力；=1440=1000初选弹簧预应力如表3-2：表3-2 弹簧初选预应力弹簧序号123456（MPa）-70-6540455055验算如下：=-701440-651440+401000+451000+501000+551000=-100800-93600+40000+45000+50000+550000经验算内力矩和约等于零，满足设计要求。所以钢板弹簧各片的曲率半径计算如下：=1460;=1452;=1281；=1274;=1266;=1257.如果第i片的片长为，则第i片弹簧的弧高为 (3.15)代入数据计算如下：=85.6; =53.3;=32.2; =20.0;=10.6; =4.1.3.7 强度的校核(1)紧急制动时，前钢板弹簧承受的载荷最大，在它的后半段出现的最大应力用下式计算 = （3.18)式中，为作用在前轮上的垂直静负荷；为制动时前轴负荷转移系数，轿车：1.21.4，货车：1.41.6，此设计为轻型货车取=1.4；、为钢板弹簧前、后段长度；为道路附着系数，取0.8；为钢板弹簧总截面系数得7272.5；c为弹簧固定点到路面的距离，取c =450 (图3-6)。 图3-6 汽车制动时钢板弹簧的受力图代入数据得，=1000满足设计要求。(2)汽车驱动时，后钢板弹簧承受的载荷最大，在它的前半段出现最大应力s用下式计算=s + = (3.19) 式中，为作用在后轮上的垂直静负荷；为驱动时后轴负荷转移系数，轿车：1.251.30，货车：1.11.2，这里取=1.1；为道路附着系数；b为钢板弹簧片宽；为钢板弹簧主片厚度。 带入数据得，=451.81000满足设计要求钢板弹簧的各片基本数据如下表3-3：表3-3 钢板弹簧各片基本数据弹簧片号曲率半径弧高1146085.62145253.33128132.24127420.05126610.6612574.1第4章 其他零部件的选择计算4.1 钢板弹簧衬套的选择衬套一般以金属、橡胶和塑料三种材料制造。金属衬套可以承受较大的挤压应力，弹簧销和卷耳孔径尺寸小，结构紧凑，可降低卷耳根部应力。但金属衬套需要良好的润滑，这种衬套大多用在重载货汽车上。塑料衬套一般采用尼龙或聚甲醛材料制造。由于塑料衬套本身有自润滑性质，因此对润滑要求较低。塑料的热膨胀系数比金属大，而其吸水后膨胀，因此衬套壁厚不宜过厚。确定衬套和卷耳孔径时，最好根据不同材料的性能，经试验后给出合理的过盈量，冰选择合适的弹簧销配合间隙。橡胶衬套主要靠橡胶变形使卷耳相对弹簧销产生运动，由于橡胶和金属表面没有相对移动，因此衬套不存在磨损问题。为减少衬套在扭转变形时产生过大剪应力，衬套一般做得比较大，所以衬套设计应该考虑卷耳的强度。橡胶衬套的主要优点是它靠橡胶的扭转变形来形成卷耳对弹簧销的转动，而橡胶和金属的接触面没有相对移动，因此工作中无磨损，无需润滑维护，简化了保养工作，而且无噪声，并能吸收汽车的高频振动，因此橡胶衬套在轿车以及轻型货车上得到广泛的应用。橡胶衬套结构可以分为硫化压结构和压装式两种，后者有有轴向压装和径向压制两种。综合考虑车型和悬架效能，本设计选取橡胶衬套。4.2 U形螺栓的选择参照同类车型U形螺栓的规格，选定其直径为16，中心距为80，拧紧螺母的拧紧力矩为1520。U型螺栓的技术要求（引自QC/T517-1999）：产品应符合本标准的要求，并安照规定程序批准的图样和技术文件制造(1) 性能要求：螺栓等于或高于8.8级，按照GB/T 3098.2-1982紧固件机械性能螺栓，螺钉和螺柱规定。螺母等于或高于8级，按照GB/T 3098.2-1982紧固件机械性能螺母规定。(2) 材料：螺栓推荐用45，45Cr,40MnB,45Mn2钢按GB669-65优质碳素结构钢 钢号和一般技术条件及GB/T 3077-1982合金结构技术条件规定。螺母推荐用35，45钢GB699-65规定。(3) 硬度：螺栓硬度按GB/T 3098.1-1982规定。螺母硬度按GB/T 3098.2-1982规定。(4) 螺纹精度：螺栓螺纹镀铬后，中等旋和长度为6h级。长旋和长度为6f级，按GB197-1981普通螺纹公差与配合规定。螺母螺纹镀铬后为6h级,按GB/T197-1981规定。螺栓螺纹牙底形状按GB/T197-1981规定。螺栓螺纹螺母不允许有毛刺，裂纹，乱扣，刀伤，碰伤等缺陷，但在不影响螺纹量规自由旋入的情况下，螺纹端部不多于两牙有机械加工的缺陷。(5) 表面处理：螺栓，螺母表面处理必须经防锈处理。螺栓表面处理按照主机厂要求，电镀层或化学处理按QC/T264-1999汽车电镀层和化学处理层规定；涂漆处理按照QC/T484-1999汽车油漆涂层规定。螺母表面处理按照主机厂要求。电镀层或化学处理层按照QC/T264-1999规定。螺栓表面采用镀锌处理，镀锌后必须做去氢处理。4.3 减振器的选择与计算4.3.1 减振器的分类减振器是车辆悬架系统中的重要部件，其性能的好坏对车辆的舒适性以及车辆及悬架系统的使用寿命等有较大影响。汽车在受到来自不平路面的冲击时，其悬架弹簧可以缓和这种冲击，但同时也激发出较长时间的振动，使乘坐不适。与弹性元件并联安装的减振器可很快衰减这种振动，改善汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。悬架中用得最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时，减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力，将振动能量转变为热能，并散发到周围空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称之为单向作用式减振器，反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。 根据结构形式不同，减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(1020)条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.55，但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点，在轿车上得到越来越多的应用。综合考虑，本设计中选用双向作用筒式减振器，工作压力为2.55。4.3.2 阻尼系数的确定 减振器阻尼系数.因悬架系统固有振动频率，所以理论上。实际上应根据减振器的布置特点确定减振器的阻尼系数.本设计采用（图4-1）所示结构，其阻尼系数 （4.1）取安装角度为=0=16.43；=5709.5；=7993.2；=2398.图 4-1 减振器的安装示意图4.3.3 工作缸直径的确定 筒式减振器工作缸直径D可由最大卸荷力和缸内允许压力p来近似求得： （4.2）式中，p为工作缸最大允许压力，一般为34，取3.5 ；为连杆直径与缸筒直径比，双筒式减振器=0.400.50，单筒式减振器=0.300.35，取=0.3.代入数据，得： =25.74根据QC/T491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件的规定，取减振器的工作直径D=30贮油筒直径=1.430=42，壁厚取为2，材料可选20钢。总 结毕业设计是我们大学生完成学业的标志性作业，是对我们学习成果的综合性总结和检阅，是我们大学生走向社会从事科学研究的一种最初亲身尝试。本次设计的对象是1.75T轻型货车前悬架，考虑到成本问题及总体结构与布置，采用了传统的钢板弹簧。设计中，主要依据悬架的载荷确定各片钢板弹簧的尺寸和悬架的各种性能参数，再对钢板弹簧和吊耳的刚度和强度进行验算，最后根据悬架载荷确定减振器的型号。本次设计基本满足了以下要求：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)结构紧凑、占用空间尺寸要小。6)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。经这几个月的的时间，我的毕业设计完成，其中包括说明书的详细记录，还有图纸的绘制，都让我学习到了很多东西，也感触颇深。此次设计完全是依据汽车整车状态，选择其中一个零部件进行设计，不仅仅能够应用在实际生活中，也将我从书本中学习到的理论知识与现实的实际生活紧密的联系在一起，真正的做到理论与实际相结