ZY1160货车底盘总体及悬架设计【含CAD图纸+文档】
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ZY1160
货车
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机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: ZY1160底盘总体及悬架设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 20xx 年 4月 15 日目次1背景1 1.1汽车工业发展现状1 1.2悬架发展现状及趋势12汽车底盘总体2 2.1 汽车的分类2 2.2汽车形式的选择3 2.3 汽车主要尺寸的确定43悬架5 3.1悬架结构形式6 3.2前后悬架的选择74论证结果75参考资料7 1背景1.1汽车工业发展现状在汽车发展的短短一百多年的历史，出现了三次革命。第一次革命是19世纪末发生在欧洲的汽车手工制作革命。随着蒸汽机、汽油机、柴油机等动力机械的出现，人们开始将这些机械装在马车上，就诞生了各种各样的汽车。那时的汽车都是一件一件的用手工制作，在一个作坊里或一个小车间里，就可以生产一部汽车。 汽车的第二次工业革命是汽车的大规模生产。1914年，亨利.福特发明了生产线，流水线大大地降低了汽车的安装时间和成本。福特汽车公司生产出价廉物美的T型车，这是汽车走向大众的起点。流水线的发明不仅是汽车历史上的一次革命，也给人类带来了工业历史上的一次革命。汽车的第三次革命是20世纪70年代发生在日本的精益生产。20世纪60年代，日本实现了,经济腾飞，汽车行业也随之发展。到70年代，日本一下子自成为世界上第二汽车生产大国。80年代，其产量还一度超越美国。 汽车是国民经济的支柱产业。汽车带动着很多行业的发展，如加油站、公路等。汽车发展到今天，己经不再是简单的交通运输工具，而且成为一种时尚。公路上奔驰着各中各样的汽车。车展上厂家不断推出独具特色的款式。现在汽车发展的格局变换非常快。全球汽车公司不断更新汽车款式、提高汽车性能.不断将生产和采购向发展中国家转移，以降低成木，追求利润。汽车界正在萌发一场关于新能源的革命。无疑的谁走在这场浪潮的前沿，谁就将傲立于世界汽车之林。1.2悬架发展现状及趋势随着国民经济的高速发展，我国公路运输需求将在一段较长时间内保持持续增长。重型载货汽车品种多、应用广泛，在国民经济建设中发挥巨大作用。由于重型汽车工作条件比较恶劣、弯道多、坡路多、转弯半径小，车辆频繁转向与制动，并长期在满载、振动与冲击载荷下工作，振动都比较强烈。为保证车辆具有良好的高速行驶平顺性，实现质量高运输，并减小对路面的破坏程度，先进的车辆悬架技术在重型卡车上被广泛研究和采用。 钢板弹簧悬架(简称板簧悬架)又分为少片变截面钢板悬架与等截面多片板簧悬架。目前国内95%以上的重卡悬架系统是以钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架，其主要优点是结构简单，制造容易，维修方便，工艺成熟，工作可靠。缺点是汽车平顺性、舒适性较差；簧下质量大，无法适应重卡轻量化的发展，并且不能同时兼顾重卡的舒适性与操纵稳定性。为了适应汽车产业的自主开发道路，对钢板弹簧悬架进行详细的设计计算并进行推广交流显得尤为重要。2汽车底盘总体2.1 汽车的分类汽车有很多分类方法，可以按照发动机排量、乘客座位数、汽车总质量、汽车总长、车身或驾驶室的特点等来分类，也可以取上述特性中的两个指标作为分类的依据。国标BG/T3730.12001将汽车分为乘用车和商用车。乘用车是指在设计和技术特性上主要用于载运乘客及随身行李和临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。商用车时指在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车。商用车又有客车、半牵引车、货车之分。货车按照汽车最大总质量的分类如下：载货汽车类轻型微型重型1.81.8-66-14中型厂定最大总质量14 图 1-1 货车按照装载质量分类 本次设计的汽车属于重型载货汽车。2.2汽车形式的选择不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上有区别。2.2.1 轴数 汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响轴数的主要因素有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的机构等。随着设计汽车的乘员增多或装载质量增加，汽车的整备质量和总质量也增大。在汽车轴数不变的情况下汽车总质量增加以后，使公路承受的负荷增加。当这种负荷超过了公路设计的承载能力以后，公路会被破坏，使用寿命也将缩短。为了保护公路，有关部门制定了道路法规，对汽车的轴载质量加以限制。汽车总质量小于19t的公路运输车辆均采用，结构简单、制造较成本低廉的两轴方案。2.2.2 驱动形式 汽车的驱动形式有42、44、62、64、66、84、88等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的机构越复杂，整备质量和制造成本也随之增加，同时也使汽车的总体布置工作变的困难。此次设计，采用机构简单、制造成本低的42驱动形式。2.2.3 布置形式 汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点而言。汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外，其布置形式对使用性能也有重要影响。货车的布置形式可以按照驾驶室与发动机相对位置的不同，可以分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。货车又可以根据发动机位置不同，分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。平头式货车相对于以上两种车型，发动机可以布置在座椅下后部，此时中间座椅处没有很高的凸起，可以布置三人座椅，故得到广泛应用。平头式货车的主要优点如下：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能好，不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车的整备质量减小；驾驶员的视野得到明显改善；采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；汽车货箱与整车的俯视面积之比称为面积利用率，平头车的该指标比较高。因此，对于要求结构简单的低速货车来说，采用平头式比较合适。发动机前置后桥驱动货车 主要优点：可以采用直列、v型活卧式发动机；发现故障容易；发动机的接近性良好，维修方便；离合器、变速器等操纵机构结构简单，容易布置；货箱地板高度低。本次设计采用平头式，发动机前置后轮驱动。2.3 汽车主要尺寸的确定汽车的主要尺寸参数有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬等。2.3.1 外廓尺寸汽车的长、宽、高称为汽车外廓尺寸，受有关法规限制不能随意确定，货车还要受装载质量的影响。汽车尺寸小些不仅可以行使期间需要占用的道路长度小，同时还可以增加车流密度，在停车时占用的停车场面积也小。除此之外，汽车的整备质量相应减少，这对提高比功率、比转矩和燃油经济性有利。每个国家对公路运输车辆的外廓尺寸均有法规限制。这是为了使汽车的外廓尺寸适合本国的公路桥梁、涵洞和铁路运输的标准及保证行驶的安全性。我国对公路车辆的极限尺寸规定如下： 车辆类型车长车宽车高汽车三轮汽车460016002000货车及半挂牵引车最高设计车速小于70km/h的四轮货车600020002500二轴最大设计总质量3500kg600025004000 最大设计总质量 3500kg，且8000kg7000最大设计总质量 8000kg,且12000kg8000最大设计总质量 12000kg9000三轴最大设计总质量20000kg11000图 1-2 汽车及挂车外廓尺寸的最大限值GB1589-2004.4.1.2.1中限定的汽车外廓尺寸如上表所示，后视镜等单侧外伸量不得超出最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。此次设计采用外廓尺寸为长*宽*高*=9000mm*2500mm*2870mm2.3.2轴距L轴距L对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。当轴距短时，上述各指标减小。此外，轴距还对轴荷分配、传动轴夹角有影响。轴距过短会使车厢长度不足或后悬过长；汽车上坡时制动或加速时轴荷转移过大，使汽车制动性或操纵稳定性变坏；车身纵向角震动增大，对平顺行不利；万向节传动轴的夹角增大。轴距选为5000mm。2.3.3 前轮距和后轮距 改变汽车轮距B会影响车厢或驾驶室内宽度、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化.增大轮距则车厢内宽随之增加,并有利于增加侧倾刚度,汽车横向稳定性好;但是汽车的总宽和总质量及最小转弯直径等增加,并导致汽车的比功率、比转距指标下降,机动性变坏。前轮距为1920mm，后轮距为1800mm。2.3.4前悬和后悬前悬处要布置发动机、水箱、风扇、弹簧前支架、车身前部或驾驶室的前支点、保险杠、转向器等，要有足够的纵向布置空间。其长度与汽车的类型、驱动型式、发动机的布置型式和驾驶室的型式及布置密切相关。汽车的前悬不宜过长，以免使汽车的接近角过小而影响通过性。汽车的后悬长度主要与货厢长度、轴距及轴荷分配有关。后悬也不宜过长，以免使汽车的离去角过小而引起上下坡时刮地，同时转弯也不灵活。城市大客车的后悬一般不大于其轴距的60，其长度不大于3.5m。轻型及以上的载货汽车的后悬一般为1.22.2m。长轴距、特长货厢的汽车，其后悬可长达约2.6m。参考同类型货车，本次设计前悬取1430mm，后悬2570mm。3悬架悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性地连接起来。其主要任务是专递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车行驶平顺性；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、导向元件、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递除弹性元件专递的垂直力以外飞各种力和力矩。当纵置钢板弹簧作弹性元件时，它兼起导向装置作用。缓冲块用来减轻车抽对车架（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。对悬架提出的设计要求有：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）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。3.1悬架结构形式为适应不同车型和不同类型车桥的需要，悬架有不同的结构形式。3.1.1非独立悬架非独立悬架是相对与独立悬架的车轮结构。非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架或车身的下面。非独立悬架具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点，但由于其舒适性及操纵稳定性都较差，在现代轿车中基本上已不再使用，多用在货车和大客车上。非独立式悬架的两侧车轮安装于一根整体式车桥上，车桥通过悬挂与车架相连。这种悬挂结构简单，传力可靠，但两轮受冲击震动时互相影响。而且由于非悬挂质量较重，悬挂的缓冲性能较差，行驶时汽车振动，冲击较大。该悬挂一般多用于载重汽车、普通客车和一些其他车辆上。钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它兼起导向机构的作用，使得悬架系统大为简化。这种悬架广泛用于货车的前、后悬架中。它中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。悬架前端为固定铰链，也叫死吊耳。它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳与吊耳架相连，后端可以自由摆动，形成活动吊耳。当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。3.1.2独立悬架独立悬架的车轴分成两段，每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架(或车身)下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受波及，汽车的平稳性和舒适性好。但这种悬架构造较复杂，承载力小。现代轿车前后悬架大都采用了独立悬架，并已成为一种发展趋势。独立悬架的结构可分有烛式、麦弗逊式、连杆式等多种，其中烛式和麦克弗逊式形状相似，两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起，但因结构不同又有重大区别。烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬架形式，形状似烛形而得名。特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化，有利于汽车的操纵性和稳定性。麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，这点与独立悬架正好相反。这种悬架构造简单，布置紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。所以，目前轿车使用最多的独立悬架是麦弗逊式悬架。3.2前后悬架的选择（1）前轮和后轮均采用非独立悬架；（2）前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；（3）前后均采用独立悬架；结合生产实际和设计要求，选用方案（1）。由于是重型载货汽车，前悬架多采用纵置钢板弹簧做弹性元件，它兼起导向装置的作用。后悬架多采用主副簧结构的弹簧做弹性元件。4论证结果通过论证ZY1160货车采用二轴式，42驱动形式，布置形式为平头式、发动机前置后轮驱动。前悬架采用以纵置钢板弹簧为弹性元件兼做导向装置非独立悬架，后悬架采用以主副簧结构的钢板弹簧为弹性元件兼做导向装置的非独立悬架。参考文献1刘惟信.汽车设计.第
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