YC1041货车悬架设计【10张CAD图纸】【优秀】

YC1041货车悬架设计

26页 12000字数+说明书+10张CAD图纸【详情如下】

CGH底盘布置图.dwg

YC1041货车悬架设计说明书.doc

YC1041车身布置图.dwg

万向传动装置.dwg

半轴.dwg

半轴套筒.dwg

封面.doc

差速器装配图.dwg

轮毂.dwg

驱动桥装配图.dwg

前悬架装配图A0.dwg

后悬架装配图A0.dwg

　摘要:悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架与车轴弹性地连接起来。其主要任务是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；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、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。

　　　 悬架能很好的增加驾驶员的舒适性，减轻汽车震动，使汽车能够平顺行驶。

关键字：悬架 振动。                                            

　　　目  录

　　　1 前言1

　　　2 总体方案论证3

　　　2.1 独立悬架3

　　　2.2 悬架选择的方案确定3

　　　3 前后悬架系统的主要参数的确定5

　　　3.1 悬架静挠度5

　　　3.2 悬架的动挠度5

　　　3.3 悬架弹性特性6

　　　3.4 前悬架主销侧倾角与后倾角7

　　　4 弹性元件的计算9

　　　4.1 前悬架少片弹簧的设计9

　　　4.2.1 后悬架钢板弹簧的布置方案9

　　　4.2.2 后悬架钢板弹簧主要参数的确定9

　　　4.2.3 后悬架钢板弹簧各片长度的确定12

　　　4.2.4 后悬架钢板许用静弯曲应力验算13

　　　4.2.5 后悬架钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算14

　　　4.2.6 后悬架钢板弹簧总成弧高的核算15

　　　4.2.7 后悬架钢板弹簧强度验算16

　　　5 减振器机构类型及主要参数的选择计算18

　　　5.1 减振器的分类18

　　　5.2 相对阻尼系数18

　　　5.3 减振器阻尼系数的确定19

　　　5.4 最大卸荷力的确定20

　　　5.5 简式减振器工作缸直径D的确定20

　　　6 结论21

　　　参 考 文 献23

　　　致 谢24

　　　附 录25

1前言

　　　悬架是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。

　　　悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并缓和汽车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，以保证汽车的行驶平顺性。为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。采用弹性联接后，汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(即非簧载质量)和弹簧 (弹性元件)组成的振动系统，承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。此外，悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。

　　　尽管一百多年来汽车悬架从结构型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，麦克弗逊悬架(McPherson strut suspension，或称滑柱摆臂式独立悬架)中的减振器柱兼起减振器及部分导向机构的作用。

　　　根据导向机构的结构特点，汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的鲜明特色是左、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。独立悬架左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥。麦克弗逊悬架为独立悬架,钢板弹簧为非独立悬架。

　　　鉴于YC1041轻型货车的特点，综合悬架的各自特性以及成本等方面，故将汽车的前悬设计为少片弹簧悬架，后悬设计为钢板弹簧悬架。

　　　如前所述，汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统，该振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性，并进一步影响到汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性。该振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多零部件的动载，并进而影响到这些零件的使用寿命。此外，悬架对整车操纵稳定性、抗纵倾能力也起着决定性作用。因而在设计悬架时必须考虑以下几个方面的要求：

　　　a、通过合理设计悬架的弹性特征及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，既具有较低的振动频率、较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩或伸张行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力；

　　　b、合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递，保证车轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求；

　　　c、导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调，避免发生运动干涉，否则可能引发转向轮摆振；

　　　d、侧倾中心及纵倾中心位置恰当，汽车转向时具有抗侧倾能力，汽车制动和加速时能保持车身的稳定，避免发生汽车在制动和加速时的车身纵倾（即所谓“点头”和“后仰”）；

　　　e、悬架构件的质量要小尤其是其非悬挂部分的质量要尽量小；

　　　f、便于布置，在轿车设计中特别要考虑给发动机及行李箱留出足够的空间；

　　　g、所有零部件应具有足够的强度和使用寿命；

　　　h、制造成本低；

　　　i、便于维修、保养。

　　　2.1独立悬架

　　与非独立悬架比,独立悬架具有如下优点:

非悬挂质量小,悬架所受到并传给车身的冲击载荷小,有利用于提高汽车的行驶平顺性及轮胎的接地性能;

左右车轮的跳动没有直接的相互影响,可减少车身的倾斜和振动;

占有横向空间少,便于发动机布置,可以降低发动机的安装位置,从而降低汽车质心位置,有利于提高汽车的行驶稳定性;

易于实现驱动轮转向。

非独立悬架有多种结构型式,主要有:

双横臂式独立悬架特点:设计灵活,能有良好的行驶稳定性;

麦克弗逊悬架  特点可将导向机构及减振装置集合到一起,将多个零件集合在一个单元里。这样一来,它不仅简化了结构,减少了质量,还节省了空间,降低了制造成本,并且几乎不占用横向空间,有利于结构简单,有利于车身前部地板的构造和发动机布置;

滑柱摆臂式后悬架 特点:节省悬架对横向空间的占有,有利于布置宽敞的行李箱;

纵臂式后独立悬架与斜臂式后独立悬架  特点:常用于前驱车的后悬架

单横臂式独立悬架  特点:结构简单,侧倾中心较高,有较强的抗侧倾能力,但当车轮跳动时会使主销内倾角和车轮外倾交变化大,故不宜用着前悬架。

2.2悬架选择的方案确定

　　目前汽车的前后悬架采用的方案有：前轮和后轮均采用非独立悬架；前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；前轮与后轮均采用独立悬架等几种。

　　　前、后悬架均采用非纵置钢板弹簧非独立悬架的汽车转向行驶时，内侧悬架处于减载而外侧悬架处于加载状态，于是内侧悬架受到拉伸,外侧悬架受到压缩，结果与悬架固定连接的车轴（桥）的轴线相对汽车纵向中心线偏转一个角度α。对前轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加；对后桥，则增加了汽车过多转向趋势。汽车将后悬架纵置钢板弹簧的前部吊耳位置布置得比后边吊耳高，于是悬架的瞬时运动中心位置降低，结果后桥轴线的偏离不再使汽车具有过多转向趋势。

　　　另外，前悬架采用非独立悬架时，因前轮容易发生摆振现象，不能保证汽车有良好的操纵稳定性，所以前悬架采用独立悬架。

　　　针对本课题(YC1041轻型货车的悬架)从经济性,结构布置的合理性等方面考虑前悬架采用少片弹簧悬架,后悬架采用钢板弹簧悬架。

3前后悬架系统的主要参数的确定及对整车性能的影响

3.1悬架静挠度

   悬架静挠度是指汽车满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度c之比，即。

　　　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，汽车前、后部分的车身的固有频率和 (亦称偏频)可用下式表示

式中，、为前、后悬架的刚度(N／cm)；、为前、后悬架的簧上质量(kg)。

当采用弹性特性为线性变化的悬架时，前、后悬架的静挠度可用下式表示

式中，g为重力加速度(g＝9.81m／)。

　　　将、代人式(3-1)到

　　　分析上式可知：悬架的静挠度直接影响车身振动的偏频n。因此，欲保证汽车有良好的行驶平顺性，必须正确选取悬架的静挠度。

　　　在选取前、后悬架的静挠度值和时，使之接近，并且后悬架的静挠度比前悬架的静挠度小些，这有利于防止车身产生较大的纵向角振动。理论分析证明：若汽车以较高车速驶过单个路障，/＜1时的车身纵向角振动要比/＞1时小，故推荐取＝（0.8～0.9）。考虑到车后排乘客的乘坐舒适性，取后悬架的偏频接近前悬架的偏频。

　　　用途不同的汽车，对平顺性要求不一样。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，前悬架偏频要求在1.00～1.45Hz，后悬架则要求在1.17～1.58Hz。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0.80～1.15Hz，后悬架则要求在0.98～1.30Hz。货车满载时，前悬架偏频要求在1.50～2.10Hz，而后悬架则要求在1.70～2.17Hz。取=1.5Hz，=1.7Hz。代入（3-3）得=13.532cm, 取=13cm，=11cm 。

3.2悬架的动挠度

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允许的最大变形　　　悬架主要是针对YC1041轻型货车而设计的。悬架的主要创新点在于前悬采用了少片钢板弹簧式悬架，可将导向机构及减振器装置集合在一起,可将多个零件集成在一个单元里。这样一来,相对于双横摆臂悬架而言,他不仅简化了结构,减小了质量,还节省了空间,降低了制造成本,并且几乎不占用横向空间,有利于车身前部地板的构造和发动机布置。另外,当车轮跳动时,其轮距和前束及车轮外倾角等均改变不大,减轻了轮胎的磨损,也使汽车具有良好的行驶稳定性。前悬架采用独立悬架,后悬架采用独立悬架。这样保证汽车有一定稳定性的同时还具有一定的刚度。不足的是,后悬架采用的是钢板弹簧降低了乘坐的舒适性。

　　　悬架设计中由于考虑成本与安装复杂性问题,采用了纯机械结构。在以后可以改进为用一个有自身能源的动力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器的主动悬架,这样可以在不同的路面及行驶条件下显著地提高车辆性能。　　　　　　　　　　　　　　　

参 考 文 献

[1] 刘惟信. 汽车设计 [M].北京：清华大学出版社，2001.

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[4] 王望予. 汽车设计 [M].北京：机械工业出版社，2000.

[5] 《汽车工程手册》编辑委员会. 汽车工程手册 [M].北京：人民交通出版社，2001.

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[9] 冯国胜.汽车车架结构参数的优化设计.[J]. COMPUTATIONAL STRUCTURAL MECHANICS AND APPLICATIONS,1994.

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