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矿用越野车悬架系统的设计【6张图/18700字】【优秀机械毕业设计论文】

资源目录

矿用越野车悬架系统的设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

图纸

A0-前悬架.dwg

A0-后悬架.dwg

A1-上横臂.dwg

A1-下横臂.dwg

A1-板簧.dwg

A1-螺旋弹簧.dwg

设计说明书

过程材料

王萌-过程管理封皮.doc---(点击预览)

王萌-开题报告.doc---(点击预览)

王萌-任务书.doc---(点击预览)

王萌-2011届毕业设计（论文）答辩相关材料.doc---(点击预览)

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关键词：: 越野车悬架系统设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。43页。18700字左右。
任务书一份。
开题报告一份。

图纸共6张，如下所示
A0-前悬架.dwg
A0-后悬架.dwg
A1-上横臂.dwg
A1-下横臂.dwg
A1-板簧.dwg
A1-螺旋弹簧.dwg

摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ
第1绪论 ………………………………………………………………………………1
1.1课题的背景和意义…………………………………………………………1
1.2国内外研究现状…………………………………………………………………1
1.3课题研究的目的和内容………………………………………………………2
第2章悬架结构形式的设计及主要参数的确定………………………………3
2.1悬架的概念………………………………………………………………………3
2.2独立悬架和非独立独立悬架的特点……………………………………………3
2.3前后悬架方案的选择…………………………………………………………4
2.4悬架主要参数的的确定…………………………………………………………6
2.5 本章小结………………………………………………………………………7
第3章前后悬架弹性元件的设计…………………………………………………8
3.1前悬架弹性元件的设计…………………………………………………………8
3.1.1前悬架螺旋弹簧的计算……………………………………………………8
3.1.2前悬架螺旋弹簧的校核…………………………………………………10
3.1.3前悬架减振器的匹配……………………………………………………11
3.2后悬架弹性元件的设计………………………………………………………16
3.2.1后悬架钢板弹簧的计算…………………………………………………16
3.2.2后悬架钢板弹簧的校核…………………………………………………23
3.2.3后悬架减振器的匹配……………………………………………………27
3.3本章小结…………………………………………………………………………29
第4章悬架导向机构的设计………………………………………………………30
4.1 导向机构的设计要求……………………………………………………………30
4.2导向机构的布置参数……………………………………………………………30
4.3导向机构的设计…………………………………………………………………32
4.3.1纵向平面内上、下横臂的布置方案……………………………………32
4.3.2水平面内上、下横臂的布置方案………………………………………33
4.3.3上、下横臂长度的确定…………………………………………………34
4.4本章小结…………………………………………………………………34
结论…………………………………………………………………………………35
参考文献…………………………………………………………………………36
致谢…………………………………………………………………………………37
附录…………………………………………………………………………………38

摘要

矿用防爆越野车是矿藏开采行业迫切需要的生产设备之一。从2008年4月起，国家安全监督局已下文明令禁止井下使用非防爆车辆。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。其主要任务是传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，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。
本文设计的主要内容有：(1)阐述了前后悬架的特点，确定了前后悬架为双横臂独立悬架后悬架为钢板弹簧非独立悬架的设计方案，确定悬架的结构形式及主要参数。(2)对前后悬架的弹簧进行设计计算，对主要零部件进行相应的校核，完成前后悬架减震器的匹配，对减振器的主要参数进行计算及其相关的校核。(3)对悬架的导向机构的设计，完成悬架导向机构的设计方案，确定了悬架导向机构的布置参数，完成了前悬架上下横臂在纵向平面和在横向平面上的布置方案，确定上下横臂的长度。

关键词：双横臂独立悬架；钢板弹簧；非独立悬架；导向机构的布置参数；减震器；上下横臂

ABSTRACT

Mining SUV explosion－Proof vehicles is one of urgently needed Production equipment in Coal mining industry.Sinee04.2008 the national security agency has banned the use of underground un－explosion－proof vehicles.Modern automobile suspension is one of the important assembly on the frame, it (or body) and axle (or wheel) elastic ground joined up.Its main task is to transfer function and frame (or in the wheels of the body) all force and torque between; Ease road to frame (or body), ensure the impact load of car ride comfort and sex; Ensure the wheels and the load changes in pavement uneven has ideal motion characteristics.
The main content of this design：(1)Expounds the characteristics of before and after suspension, Sure the front suspension for double wishbone suspension for steel plate after suspension spring to the independent suspension design scheme, sure suspension structure form and main parameters(2)Before the spring of suspension design calculation of main components, make corresponding road-line; suspension damper before and after the match, the main parameters of shock absorber is calculated and related dynamicrigidity.(3)The steering mechanism for suspension, complete suspension of design, the design of steering mechanism of suspension steering mechanism to determine the layout parameters, completed the front suspension fluctuation wishbone in the longitudinal plane and transverse plane arrangement plan, determine the length of the arm up and down.

Key words: Double Wishbone Suspension;Leaf Spring;To the;Independent Suspension;
Steering Mechanism Decorate Parameters;Shock absorber;Fluctuation
Wishbone
题目名称矿用越野车悬架系统的设计
一、设计（论文）目的、意义
　矿用越野车在我国应用较广，其中悬架是矿用越野车的的主要部件，其设计的成功与否决定着车辆的行驶平顺性和操纵稳定性、舒适性等多方面的设计要求。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的悬架系统，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展。所以本题设计一款结构优良的矿用越野车悬架系统具有一定的实际意义。

二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
（一）设计内容
本设计参考车型为SMV矿用越野车的技术参数，参数如下
总长x总宽x总高(mm) 5500x1800x2100 轴距(mm) 3300
整车整备质量(kg) 4700 满载质量(kg) 7800
空载前桥轴荷(kg) 2320 满载前桥轴荷(kg) 2380
空载后桥轴荷(kg) 2380 满载后拼轴荷(kg) 5420
前簧中心距(mm) 770 前轮距(mm) 1575
后簧中心距(mm) 1000 后轮距(mm) 1575
最高车速(km／h) ≤50 满载质心高(mm) 1000
确定悬架总体结构，弹性元件设计，导向机构设计，减振器结构设计，主要参数的确定,对主要参数进行强度校核，验证设计的合理性。
（二）研究方法

1、参考相关资料，对比各种悬架优缺点，初步确定设计方案。
2、实地考察相关类型的车，为最终设计方案提供依据。
3、利用Autocad软件建立矿用越野车悬架二维图纸。

三、设计（论文）完成后应提交的成果
（一）计算说明部分
完成设计说明书1.5万字。其中包括悬架总体结构设计，尺寸设计，强度校和部分。
（二）图纸部分
前后悬架总装配图及零件图一套。
四、设计（论文）进度安排
（1）调研、查阅相关资料、完成开题报告第1～2周（2月28日～3月13日）（2）确定总体方案第3～4周（3月14日～3月27日）
（3）前悬架设计第5周（3月28日～3月3日）（4）后悬架设计第6周（3月4日～4月10日）（5）零件参数设计第7～8周（4月11日～4月24日）（6）悬架主要零件强度校核第9～10周（4月25日～ 5月15日）（7）书写设计说明书第11～13周（5月16日～5月29日）（8）设计审核、修改设计说明书第14～16周（5月31日～6月19日）
（9）毕业设计答辩准备及答辩第17周（6月20日～6月26日）
五、主要参考资料
[1]龚曙光.ANSYS在应力分析设计中的应用.CAD/CAM计算机辅助设计与制造.2001,(7):70-80
[2]工程中的有限元方法(第3版)．机械工业出版社，2004
[3]黄天泽，黄金陵．汽车车身结构与设计．机械工业出版社，2000
[4]孙桓主编.机械设计.机械工业出版社出版
[5]余志生．汽车理论[M]，机械工业出版社，1987
[6]陈家瑞主编.汽车构造.人民交通出版社出版
[7]吴镇著.理论力学.上海:上海交通大学出版社,1997
[8]吕慧瑛.机械设计基础.北京:清华大学出版社,2002

矿用越野车悬架系统的设计[汽车]

内容简介：: 本科学生毕业设计矿用越野车悬架系统的设计系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程学生姓名：王萌指导教师：王永梅职称：讲师黑龙江工程学院二一一年六月 s 011黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘要矿用防爆越野车是矿藏开采行业迫切需要的生产设备之一。从 2008 年 4 月起，国家安全监督局已下文明令禁止井下使用非防爆车辆。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。其主要任务是传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，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。本文设计的主要内容有： (1)阐述了前后悬架的特点，确定了前后悬架为双横臂独立悬架后悬架为钢板弹簧非独立悬架的设计方案，确定悬架的结构形式及主要参数。 (2)对前后悬架的弹簧进行设计计算，对主要零部件进行相应的校核，完成前后悬架减震器的匹配，对减振器的主要参数进行计算及其相关的校核。 (3)对悬架的导向机构的设计，完成悬架导向机构的设计方案，确定了悬架导向机构的布置参数，完成了前悬架上下横臂在纵向平面和在横向平面上的布置方案，确定上下横臂的长度。关键词：双横臂独立悬架；钢板弹簧；非独立悬架；导向机构的布置参数；减震器；上下横臂黑龙江工程学院本科生毕业设计 UV is of of is of on or or is to or in of to or of in of (1)of to )of of of is 3)of of of to in of up o 黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要第 1 绪论 1 题的背景和意义 1 内外研究现状 1 题研究的目的和内容 2 第 2 章悬架结构形式的设计及主要参数的确定 3 架的概念 3 立悬架和非独立独立悬架的特点 3 后悬架方案的选择 4 架主要参数的的确定 6 章小结 7 第 3 章前后悬架弹性元件的设计 8 悬架弹性元件的设计 8 悬架螺旋弹簧的计算 8 悬架螺旋弹簧的校核 10 悬架减振器的匹配 11 悬架弹性元件的设计 16 悬架钢板弹簧的计算 16 悬架钢板弹簧的校核 23 悬架减振器的匹配 27 章小结 29 第 4 章悬架导向机构的设计 30 向机构的设计要求 30 向机构的布置参数 30 向机构的设计 32 向平面内上、下横臂的布置方案 32 平面内上、下横臂的布置方案 33 黑龙江工程学院本科生毕业设计、下横臂长度的确定 34 章小结 34 结论 35 参考文献 36 致谢 37 附录 38 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章绪论题的背景和意义目前，矿用防爆车是矿藏开采行业迫切需要的生产设备之一，国内大型矿藏井下运输车辆 (包括人员运送车、货运车辆 )主要为 4爆车辆，还有 3000 辆以上非防爆车辆。从 2008 年 4 月起，国家安全监督局己下文明令禁止井下使用非防爆车辆。由于井下道路状况较差，形同越野路面，矿用越野防爆车对于提高井下劳动效率，改善工人的劳动条件和减轻劳动强度显得尤为重要。我国目前尚未有此类产品，在用矿用越野车均为进口产品，因此设计该款车在替代进口，结束国外公司的垄断，研发具有自主知识产权的矿用越野车等方面具有重要的意义。国内矿用井下越野车辆基本为澳大利亚的德国的断，购买和维护费用高昂，制约其大量推广使用，自主开发一款适合中国国情的，具有自主知识产权的矿用越野车显得迫在眉睫。本论文研究的特种防爆矿用越野车国产化程度高，无论在购买成本和使用成本等方面都将大大低于进口产品，设计针对性较强，在性能上将更加适应我国井下作业，针对井下作业车这一细分市场其前景非常看好。虽然国内学者对普通汽车悬架的设计己经进行了大量的研究工作，如多连杆独立悬架、双横臂独立悬架等。但对一些特种车辆的悬架设计研究很少，如该矿用作业越野防爆车的多连杆非独立悬架。如果把普通汽车的悬架设计经验套加在此特种汽车悬架设计的研究上，是不合适的。因此，有必要将其作为特殊对象来加以研究。该特种矿用作业车是应我国某矿生产现场人员的强烈要求，为提高工作效率、减少安全事故专门开发的 4爆车辆。内外研究现状在国外，汽车悬架运动学的研究起步较早，几乎是随着独立悬架的诞生就开始了，而汽车悬架弹性运动学的研究是在上世纪 80 年代兴起的。德耶尔森车底盘基础对车轮定位参数做了准确的定义，着重分析了车桥运动学和弹性运动学时轴距、轮距、侧倾轴线和前轮定位参数的变化对悬架性能的影响以及对整车操纵稳定性的影响。阿达姆措莫托著的汽车行驶性能和安培正人著的汽车的运动与操纵介绍了悬架运动学对汽车行驶性能的影响，并对悬架弹性运动学对汽车操纵稳定性的影响进行了较为系统的分析。德国写的车辆悬黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 架从悬架的理论建模、橡胶支撑的模型出发对悬架弹性运动学特性的理论分析作了较为深入的研究。在悬架运动学分析中，将悬架简化成多连杆机构，用图解法来分析轮胎的跳动所引起的悬架变形 ;在悬架弹性运动学分析中，则对悬架模型作了受力分析，推导出变形与力的关系，并将橡胶衬套铰接的处理简化成三根两两垂直的弹簧。在国内，近几十年来才逐步开展对汽车悬架运动学的研究。中国工程院院士郭孔辉所著汽车操纵稳定性对悬架运动学作了最为系统的分析，并且在国内首次提出了从侧向力、纵向力转向的角度研究悬架运动学。吉林大学的林逸教授等人在 90 年代也先后在各报刊发表文章阐述了橡胶元件的基本性能，着重分析了独立悬架中橡胶元件对汽车操纵稳定性的和平顺性的影响，并提出了处理弹性运动学问题的一般思路和方法。吉林大学工学博士杨树凯发表博士论文橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究，重点分析了影响悬架弹性运动的因素及本质原因 (橡胶衬套变形 )。在分析悬架橡胶衬套工况特点和传统衬套模型不足的基础上，基于有限元与模态综合理论建立了面向结构的橡胶衬套柔性体模型，并进行了试验研究。题研究的目的和内容矿用越野车在我国应用较广，其中悬架是矿用越野车的的主要部件，其设计的成功与否决定着车辆的行驶平顺性和操纵稳定性、舒适性等多方面的设计要求。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的悬架系统，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展。所以本题设计一款结构优良的矿用越野车悬架系统具有一定的实际意义。本课题主要研究内容包括 : (l)悬架系统的总体方案设计，它包括对悬架系统结构形式设计和系统各零部件的总体布置设计。 (2)悬架系统的弹簧元件性能设计和导向机构布置设计，根据整车总体布置方案对平顺性提出的要求确定悬架系统弹性元件的刚度 ;根据行驶路面的状况来确定悬架系统的动挠度 ;根据整车行驶的姿态和要求来确定弹性元件的自由长度等 ;根据悬架导向机构设计要求确定导向机构布置参数 ;根据悬架总体布置方案来确定悬架导向机构在汽车纵向平面、横向平面以及水平面内布置方案。黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 第 2 章悬架结构形式的设计及主要参数的确定架的概论悬架的形式根据其是用于可转向的前桥，还是后桥，是用于驱动桥，还是非驱动桥而有所不同。按照导向机构的形式不同，悬架基本上可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。属于后者的有双横臂式悬架、麦弗逊式悬架、纵臂式悬架以及斜置单臂式悬架等。在所有非独立悬架中，车桥在整个弹簧行程范围内运动，为此必须提供车桥上方的空间。对于后桥来说，这就要减小行李箱空间，并使备胎布置困难 ;而对于前桥来说，车桥要布置在发动机下方，为了获得足够的弹簧压缩行程，即不可避免地要抬高发动机或者是把它后移。由于这个原因，非独立悬架用于前桥常常是在载货汽车以及全轮驱动的多用途轿车中汽车悬架包括弹性元件，减振器和传力装置等三部分，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。从轿车上来讲，弹性元件多指螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。减振器指液力减振器，是为了加速衰减车身的振动，它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。传力装置是指车架的上下摆臂等叉形刚架、转向节等元件，用来传递纵向力，侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架 (或车身 )有确定的相对运动规律。立悬架和非独立悬架的特点双横臂独立悬架的特点是在汽车的每一侧均有两根横臂，横臂外端通过球铰与转向节轴连接。两横臂可使车轮的上下跳动符合所需的运动学特性，并由横臂传力给车身。但是侧向力会产生一个附加力矩，使得曲线行驶时汽车车身的侧倾度增大，这是一个缺点。摆臂需用支座支承，这些支座会在载荷下变形，并影响悬架刚度；由于支座中的橡胶件的扭转使得刚度增大，或是由于部件之间的相互滑动增大了摩擦。因此，要尽可能的减小曲线行驶时车身的侧倾。通过采用较硬的弹簧，附加横向稳定杆或是增大侧倾中心的高度可以达到这一目的。不等臂双横臂上臂比下臂短。当汽车车轮上下运动时，上臂比下臂运动弧度小。这将使轮胎上部轻微地内外移动，而底部影响很小。这种结构有利于减少轮胎磨损，提高汽车行驶平顺性和方向稳定性，如图示。黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 图横臂式独立悬架示意图非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根刚性整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架的下面。其主要优点是 :(l)结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠 ;(2)车轮同向跳动时，轮距、前束和外倾角没有变化，从而使得轮胎磨损小和具有良好的转向安全性 ;(3)弯道行驶时车身侧倾后也没有车轮外倾角变化 (忽略车轴的弹性变形 )，即可保持轮胎传递侧向力的能力不变 ;(4)侧向力产生的力矩通过一根可布置在合适高度的横臂来承受，并由此影响侧向力引起的不足转向或过多转向性能。其主要缺点是 :(1)纵向板簧式非独立悬架由于其纵向长度的限制，使之刚度较大，影响平顺性 ;簧下质量大 ;(2)在不平路面上行驶时，左、右车轮相互影响，并使车轴 (桥 )和车身侧斜 ;(3)当两侧车轮不同步跳动时，车轮会左、右摇摆，影响汽车操纵稳定性 ;(4)前轮跳动时，悬架容易与转向传动机构产生运动干涉 ;(5)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，或者一侧车轮跳动时，会产生轴转向特性，影响操纵稳定性。后悬架方案的选择本设计参考车型为用越野车的技术参数，参数如下表用越野车参数总长 5500距 (3300 整车整备质量 (4700 满载质量 (7800 空载前桥轴荷 (2320 满载前桥轴荷 (2380 空载后桥轴荷 (2380 满载后拼轴荷 (5420 车轮外倾 ( ) 1 主销内倾 ( ) 8 前轮距 (1575 后轮距 (1575 最高车速 (h) 50 满载质心高 ( 1000 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 图形图由于矿井下的路面环境恶劣，为了提高驾驶员的舒适性，前悬架采用上下不等长的双横臂独立悬架。如图示。后悬架的轴载荷比较大，采用钢板弹簧的非独立悬架。图横臂独立悬架黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 架主要参数的确定悬架静挠度指汽车满载静止时悬架上的载荷此时悬架刚度 k 之比，即 w k 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。且汽车前、后部分车身的固有频率 (也称偏频 ) 1n =f ; 2n =25 用途不同的汽车，对平顺性要求亦不同。以运送人为主的乘用车，对平顺性的要求最高，客车次之，货车更次之。货车满载时，前悬架偏频要求在后悬架则要求在定偏频以后便可以计算悬架的静挠度，且希望前、后悬架的静挠度接近的同时，后悬架的静挠度比前悬架的静挠度小一些，从而有利于防止车身产生较大的纵向角振动。考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，取前悬架的静挠度值大于后悬架的静挠度值，推荐 2(1 根据整车总体设计要求，取前、后悬偏频 1n = 2n =2偏频代入上述公式，即可算得该车前悬静挠度 1静挠度值为 82悬静挠度2静挠度值为 63 悬架的动挠度是指从满载静止平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形时，车轮中心相对车架的垂直位移。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 58货车 69 本设计 80 悬架受到的垂直外力 F 与由此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。本文所选螺旋弹簧为线性螺旋簧，在动挠度行程内，其弹簧刚度为线性。黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 悬架侧倾角刚度是指簧上质量产生单位侧倾角时，悬架给车身的弹性恢复力矩。侧倾角过大或过小都不好。一般要求，当汽车弯道行驶时，在侧向加速度作用下，货车车身侧倾角不超过 6 7 ，轿车的车身侧倾角在 4 。前、后悬架侧倾角刚度的分配会影响前、后轮的侧偏角的大小，从而影响车辆的操纵稳定性。为满足汽车稍有不足转向特性要求，汽车在曲线行驶中，一般应使前轴的轮胎侧偏角略大于后轴的轮胎侧偏角。为此，应使前悬架具有的侧倾角刚度略大于后悬架的侧倾角刚度。另外，汽车设计上常常采用较硬的弹簧，附加横向稳定杆或增大侧倾中心的高度，减小曲线行驶时车身的侧倾。因整车布置的原因，后轴轴荷较大，必须布置大刚度后悬弹簧，因此引起后悬侧倾角刚度过大，造成前后悬侧倾角刚度失配。由于悬架的侧倾角刚度同时受悬架导向机构结构参数、刚度参数和弹性元件刚度、簧距的影响，所以可以通过设计合理的导向机构来避免前、后悬架侧倾角刚度比例不合理。本文所研究的特种车后悬导向结构采用独特的交叉纵臂结构，当车身倾斜时，不提供附加侧倾刚度 ;前悬导向结构采用两个具有合适角度的斜置纵臂，当车身倾斜时，提供较大的附加侧倾刚度，实现前、后轴悬架侧倾角刚度的合理分配。章小结本章介绍了了悬架的基本结构，介绍了独立悬架与非独立悬架的特点，进而根据该车的工作环境以及整车的总布置要求完成了该特种车的悬架系统的总体设计，根据前后轴荷的分配及其大小确定了前后悬架的结构形式和总体布置方案。并且根据给定的参数确定了前后悬架的静挠度和动挠度，了解前后悬架的弹性特性，了解悬架的侧倾角刚度及其再在前后悬架的分配。黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 第 3 章前后悬架弹性元件的设计悬架弹性元件的设计弹性元件作为悬架的重要组成部分，对悬架的各项性能影响很大。为了满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适范围，并尽可能低。悬架螺旋弹簧的计算由第知 :前悬静挠度 182桥轴空载质量 2320 前桥满载质量2380轮距 1575 选择弹簧的类型为冷卷压缩弹簧，材料为 60 C 类初选弹簧钢丝直径 5= 初选旋绕比 6=c 弹簧中经 = = 625 = 初选工作行程 = aC= （式中：弹簧最大工作载荷；弹簧最小工作载荷。 72 3 2 0 8 0( =aC= 式中： D 弹簧中经 mm d 弹簧钢丝直径 mm i 弹簧工作圈数黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 G 弹簧材料的剪切弹性模量，取 410 i =471508 44 = 8=i 数查机械设计手册 ln=i+2=8+2=10 1H = 1H = 7 2 0 =（ 2 3 8 02 = （式中：极限工作载荷取 7 8 =+=+=30 b+=（式中： 3H 弹簧压并时的变形量，根据弹簧的工作区应在全变形的 20% 80%。取黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 32 H =0 =+=+=根据机械设计手册查得 0H= = = = K =（ K = +38 l= （ 2 01 38 （ 8 01 前悬架螺旋弹簧的校核圆柱螺旋弹簧按所受载荷分三类，本设计选第二类，载荷作用次数在 310 610 次范围内。黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 髙径比 b 较大的压缩弹簧，当轴向载荷达到一定值时就会产生侧向弯曲而失去稳定性。为了保证使用稳定，髙径比应满足要求。本设计为弹簧两端回转，应满足 b b= = 符合设计要求悬架减震器的匹配黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击，在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，单弹簧自身还有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。悬架用得最多的减震器是内部冲有液体的液力减震器。汽车车身和车轮振动时，减震器的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了动阻力将震动能量转变为热能，并散发到周围的空气中去，达到迅速衰减震动的作用。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程，就把这种减震器称为单向作用式减震器，反之称为双向作用式减震器。本设计选用的是双向作用式减震器。根据结构形式的不同，减震器分为摇臂式和筒式两种，筒式又分为单筒式，双筒式和充气式三种。本设计选用的是双筒式减震器。本设计选用的双向作用筒式液压减振器，一般都具有四个阀，即压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀。流通阀和补偿阀是一般的单向阀，其弹簧很弱，当阀上的油压作用力与弹簧力同向时，阀处于关闭状态，完全不流通液流；而当油压作用力与弹簧力反向时，只要有很小的油压，阀便能开启。压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较强，预紧力较大，只有当油压增高到一定程度时，阀才能开启；而当油压减低到一定程度时，阀即自行关闭。双向作用筒式减振器的基本结构如图示双向作用筒式减振器的作用原理是当车架与车桥作往复相对运动时，减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动，则减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦便形成对振动的阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，而被油液和减振器壳体所吸收，然后散到大气中。减振器阻尼力的大小随车架与车桥（或车轮）的相对速度的增减而增减，并且与油液黏度有关。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，油液流经流通阀流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞杆占去了一部分空间，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，流回贮油缸。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。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀关闭，上腔内的油液推开伸张阀流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 图向作用筒式减振器基本结构 1 压缩阀 2 储油缸 3 伸张阀活塞 4 油封 5 与车架 (身 )相连 6防尘罩 7 导向座 8 流通阀 9 工作缸 10 补偿阀 11 与车桥相连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。 (1) 在压缩行程（车桥和车架相互靠近），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。 (2) 在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。 (3) 当车桥（或车轮）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。由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。在减振器卸荷阀打开之前，其中的阻力黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 = (式中：减振器阻尼系数汽车悬架在有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数的大小来评定振动衰减的快慢程度。的表达式为 =)2( 式中 : c 悬架系统的垂直刚度簧上质量相对阻尼系数的物理意义是：减振器的阻尼作用在不同刚度 c 和不同簧上质量产生不同的阻尼效果。值大，振动能迅速衰减，同时又能将较大的路面冲击力传到车身。值小则反之。通常情况下将压缩行程时的相对阻尼系数 y 取小些，伸张行程时的相对阻尼系数 s 取大些，两者保持有 y=（ s 的关系。设计时，先选取 s 的平均值。对于无内摩擦的弹性元件 (螺旋弹簧 )悬架，取 =于有内摩擦的弹性元件 (扭杆弹簧 )悬架，值取小些。对于行驶路面条件较差的汽车，值应取大些，一般取 s避免悬架碰撞车架，取 y=s。本设计取 =(+y = s= 的确定前悬架系统固有振动频率 ( =减振器的阻尼系数 = 2 )222 式中： a 减振器下横臂上的连接点到下横臂在车身上的交接点之间的距离；黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 n 双横臂悬架下横臂长；减振器轴线与铅垂线之间的夹角。本设计取 2= =0 = 6 4 = 同理可求拉伸行程的阻尼系数为求出减振器的最大卸荷力 0F ，先求出当减振器打开卸荷阀时活塞的速度，即卸荷速度。式中：一般在 A 车身振幅，取 40 =xv - =伸张时的最大卸荷力 0F=s 3 8 7 = 的确定根据伸张行程的最大卸荷力计算工作刚直径公式为： D=)P420F （式中： P 工作缸最大许用压力，取 3 4设计取 4 连杆直径与缸筒直径之比。双筒式减振器取设计取 =D 根据 491 1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件中规定的工作缸直径径系列为： 203040 45 5065几种。连杆直径 d= D，储油筒直径 D，壁厚取为 3料可选 20黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 钢。本设计取 D=50 活塞杆直径 = 贮油筒直径 = D 取 .1=悬架弹性元件的设计后悬架参数：满载后桥载质量为 5420下载重为 542026%=个弹簧载荷距为 3300悬架的静挠度23挠度0选钢板弹簧材料为 60查机械设计手册可知 372=， 568=；弹簧的弯曲应力为 441 490满载弧高取5板弹簧长度取 L=距， L=300=1320U 型螺栓中心距取S= 悬架钢板弹簧的计算 J )48()-( 30 （式中： S k 性夹紧取 k=性夹紧取 k=0） c 钢板弹簧的垂直刚度（ c =cw )(31263 65 2 挠度增大系数，查机械设计手册取材料的弹性模量， E=610 0J = 43 5 8 0 048 2) 2 0( 度和数目的计算本设计取叶片数 n=8，而且 8片叶片的厚度相同。黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 主叶片厚度 h； = （式中：主片长度许用弯曲应力，取 450h 5 8 0 06 取 h=13片的宽度 b 6 12 取 10 3 0131010 = 表片长度计算片号片厚 1+ +1331)( =+31)(1( =+)1 下一排的 1 13 2 13 13 13 13 13 13 13 0 0 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 - 3 1)4()8(=+3 1)9(31)10(10( 1=/际长度之半 / 660 660 660 60 50 83 20 52 15 2 4 70 注：（ 1）如片端经压延时，第（ 5）项方括号内数值要计入（此外方括号内数值没计入）。（ 2） 21有效长度（即减去 21 =根据计算所得的板簧长度）； 21=根据计算所得的理论长度，再考虑结构要求最后确定长度）； S = 叶片末端形状系数。 116+= （中：修正系数，取。黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 1131 )-(+见表 13 1 )-(+的计算片号 k 111 - + = kk 11 /1- +) a 1 66 2 66 0 3 55 11 331 42 24 3824 17 49 17649 6 87496 39387 81784 38604 弹簧的检验刚度 116+= =+ =2285N/配刚度 3 8 6 0 42 3 5 6 8 3 2 0 5 8 0 0 0 + =20 =P 2325N/自由状态下弧高 H H=0H+ + 式中：一般取 =（ =工制造的板簧取 = 0H 一般为 12 1.2 钢板弹簧在预压缩时的挠度，（ h 钢板弹簧最厚片厚度， A 材料系数，对于铬钢与硅钢 A=800。 L 钢板弹簧伸直长度。 =0H+ + H=由状态下钢板弹簧的曲率半径 3 28220 =钢板弹簧的所有叶片通常冲压成不同的曲率半径。组装时，用中心螺栓或簧箍将叶片夹紧在一起，致使所有叶片的曲率半径均发生变化。由于组装夹紧时各叶片曲率半径的变化，使各叶片在未受外载荷作用之前就产生了预应力。叶片为矩形截面，则 )1 00 （式中 :0R 第第片在自由状态下的曲率半径。黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 当各叶片的预应力值给定后，便可以求出叶片在自由状态下的曲率半径在预定预应力时，应使主板的预应力为负值，而使短板的预应力值为正值，其他叶片取中间值。根据资料指出，对于等厚度叶片的板弹簧，设计时一般取第一二主叶片的预应力为 -（ 80 150 ）后几片预应力值为 +（ 20 60 ）于不等厚叶片的板弹簧，为了保证各叶片有相近的使用寿命，组装预应力的选择应按疲劳曲线确定。在确定预应力时，对于矩形叶片还应满足下述条件 0 2022022101 =+ kk （在满足上式的情况下，试行分配确定各叶片中的预应力，然后按下式求出各叶片在自由状态下的曲率半径曲率半径 = （弧高（预应力分配见表应力分配表片号 1 2 3 4 5 6 7 8 预应力/90 45 0 40 65 90 片厚 /3 13 13 13 13 13 13 13 20 10985 2535 1690 6760 10985 15210 20 15210690+6760+10985+15210=规定 0 20 =kk 346451690=5% 在允许范围内。黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 第一片叶片：曲率半径 5 8)90-(212101011+=+= 1R =527高 =第二片叶片：曲率半径 6-(212102022+=+= 2R =高 =第三片叶片：曲率半径 4 5(212103033+=+= 3R=高 =第四片叶片：曲率半径 1-(212104044+=+= 4R =高 =第五片叶片：曲率半径 =+= 5R=龙江工程学院本科生毕业设计 23 弧高 =第六片叶片：曲率半径 =+= 6R=高 =第七片叶片：曲率半径 =+= 7R=高 =第八片叶片：曲率半径 =+= 8R=高 =表后悬架钢板弹簧的校核 += 0（式中：叶片预应力， 2/ 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 由2/ 式中：主片的端面模数，h = 分配到各叶片上的弯矩，；式中：满载静负荷的最大弯矩，； cc （式中： q 板簧每端满载静负荷， N；板簧的有效长度之半，表片号 4 )6(2)4(2=/1(22)14(2)4(=/ 1 6 4356 287496 6 4356 287496 5 3025 166375 2 1764 74088 7 289 4913 龙江工程学院本科生毕业设计 25 -)8(-)7(H/)2( )1( )9()10(=/11 1)11 11)-(=/(2 2 0 1 0 1 ：第当第上一叶片的弧高增大的数值，第 k 片叶片贴合后弹簧的弧高（即装配后的弧高），括叶片本身的厚度，表中其他符号同表式中：主片的端面模数，h =龙江工程学院本科生毕业设计 26 分配到各叶片上的弯矩，；式中：满载静负荷的最大弯矩，； cc （式中： q 板簧每端满载静负荷， N；板簧的有效长度之半，第一片叶片： 11011+=+=第二片叶片： 22022+=+=第三片叶片： 33033+=+=第四片叶片： 2 9 2 651 44044+=+=第五片叶片： 55055+=+=15643 2第六片叶片： 2 9 2 640 66066+=+=黑龙江工程学院本科生毕业设计 27 第七片叶片： 17077+=+=第八片叶片： 88088+=+=叶片的实际应力均小于 60%5680060%=94080 2 故安全。对钢板弹簧销，要校核验算钢板弹簧受静载荷时它收到的挤压力 )(（式中：满载静止时钢板弹簧端部载荷； b 卷耳处叶片厚； d 钢板弹簧销直径。 M P =本设计钢板弹簧销材料为 40钢经液体碳氮共渗处理，弹簧销的许用挤压应力 4 z ，符合要求。悬架减振器的匹配后悬架的减振器仍选双向筒式减振器。取（ + 求得 y = s= 的确定后悬架系统固有振动频率黑龙江工程学院本科生毕业设计 28 2 =压缩行程减震器的阻尼系数 c o 222222 35= 可求 5(2 =同理可求拉伸时的阻尼系数 0= x/c = 伸张是的最大卸荷力 = 的确定 P 取取贮油筒直径材料为 20钢，壁厚取 2 = 取 D=65 油筒直径 =活塞杆直径 = 黑龙江工程学院本科生毕业设计 29 章小结本章根据给定的参数对前悬架的螺旋弹簧及后悬架的钢板弹簧等弹性元件进行了设计。对螺旋弹簧的自由高度和并紧高度，弹簧的节距，弹簧的螺旋角，弹簧的曲度系数以及弹簧的最小切应力和最大切应力等参数进行了设计计算，计算了弹簧在最小工作载荷和最大工作载荷以及极限载荷下的变形量。对钢板弹簧的总惯性矩，叶片的长度、宽度、数目和厚度，钢板弹簧的刚度、自由状态下的弧高及曲率半径等参数进行了设计计算。完成了前后悬架弹簧的校核。对前后悬架的减振器进行了匹配及其相关的计算。黑龙江工程学院本科生毕业设计 30 第 4 章悬架导向机构的设计向机构的设计要求导向机构的主要作用是当车轮相对于车架和车身跳动时，使车轮的运动轨迹符合一定的要求，承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务。对该特种车辆前后悬架导向机构的要求是：（ 1）该车作业环境恶劣，工作载荷大，导向机构应具有足够的强度，并能可靠的的传送除垂直力以外的各种力和力矩。（ 2）根据整车总体布置对整车车长，车宽，车高的要求，设计悬架的导向机构的结构尺寸。（ 3）汽车弯道行驶时，应使车身侧倾角小，减小过多转向效毕业设计指导教师评分表学生姓名王萌院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程导教师姓名王永梅职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称矿用越野车悬架系统的设计序号评价项目满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 20 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 10 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、的使用等） 5 8 科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度 10 得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日注：毕业设计（论文）评阅可以采用 2 名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。毕业设计评阅人评分表学生姓名王萌专业班级车辆工程导教师姓名王永梅职称讲师题目矿用越野车悬架系统的设计评阅组或预答辩组成员姓名出席人数序号评价项目满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度

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