悬架系统设计计算书.xls

编号 CH11 新 产 品 开 发 项 目 设 计 说 明 书 第第一一分分册册 设设计计总总方方案案与与功功能能定定义义 项目名称 中气 车 项目代码 CH11 编 制 日 期 校 对 日 期 审 核 日 期 批 准 日 期 上海同济同捷科技股份有限公司 2009年1月 c236683fe50e3a228018230bdda7a081 xls 设设计计说说明明书书版版本本 版版本本日日期期作作者者更更改改记记录录批批准准 V12009 1但世群起草 V2 V3 V4 V5 V6 V7 c236683fe50e3a228018230bdda7a081 xls 目目 录录 1 中气C级车设计原则 2 中气C级车整车主要性能参数及尺寸参数 3 整车配置表 4 底盘法规及标准 5 底盘设计方案与功能定义 6 底盘悬架设计计算分析 7 底盘制动设计计算分析 8 底盘转向设计计算分析 9 底盘设计开发模式 c236683fe50e3a228018230bdda7a081 xls 中中气气C C级级车车设设计计原原则则 1 概述 中气C级车前悬采用四连杆式前桥 具有较好的几何形状和运动学特性 后悬采用紧凑的四连杆式后桥 具有三个摆臂和一个纵臂 每个车轮有一个横拉杆 能独立区分纵向和横向的动力传递 在与前悬完美配 合下 使整车具有良好的平稳性和驾驶舒适性 悬架几何结构可产生中性或略带不足转向 有利于转向稳 定 2 设计原则 2 1 遵循 以 正向开发设计 为主 参考部分一定要忠实样车设计 但回避知识产权 改动部分尽量应用 成熟结构 的原则进行开发 2 2 本产品的目标用户为购车人群中的中低等收入家庭 因而在设计方面应把成本控制放在重要的位置 各 专业设计部门应在充分考虑可靠性的同时尽量降低成本 在主要总成的选型和开发中 应贯彻多方案比较的原 则 引入竞争机制 以便好中选优 有效地降低产品成本 提高产品质量 2 3 为了将C级车型尽快投放市场 产品开发从项目启动到SOP周期为26个月 开发周期尽力缩短 2 4 设计过程中需要对底盘系统进行匹配 动力总成为上汽 K4 1 8T发动机 手动 自动变速器 前后悬架硬 点均根据设计开发需要并由吉林大学分析确认后 完成结构型式正向开发 前悬采用四连杆式独立悬架 后悬 也是采用四连杆独立悬架 其它底盘及动力总成附件除选型件外均自主开发 2 5 在零部件选用方面应与零部件配套企业密切配合 考虑现生产车型零部件的通用性 尽量采用长丰现有 的配套零部件和国内成熟车型的零部件 以减小开发风险 降低开发现有资源费用 以降低制造成本 提高整 车的市场竞争力 2 6 该车型应满足国家产品定型标准 国家强制性法规标准 出口车型应满足欧 排放标准 国内销售车型应 满足欧 排放标准 2 7 设计中应尽量减少非标准件的使用 增加标准件和借用件的使用 降低产品的成本 提高产品的互换性 c236683fe50e3a228018230bdda7a081 xls 和通用性 2 8 C级车目标保修期为3年6万公里 耐久性能10年20万公里 c236683fe50e3a228018230bdda7a081 xls 中中气气 项项目目优优化化后后的的参参数数 分分类类 项项 目目单单 位位同同捷捷初初步步参参数数吉吉大大优优化化参参数数参参考考车车型型 基 本 参 数 总长 mm 5020A6 半载 5003 总宽 mm 1860A6 空载 1846 总高 空载 mm 1490A6 空载 1487 轮胎型号 7 5J x 16 ET 45 锻造铝车轮 225 55 R16 7 5J x 16 ET 45 A6 锻造铝车轮 225 55 R16 轴距 mm 2950A6 空2935 半2936 满2941 前悬 mm 1000A6 空996 半991 满994 后悬 mm 1070A6 空1078 半1076 满1073 前轮距 mm 1620A6 空1586 半1586 满1587 后轮距 mm 1620A6 空1593 半1594 满1598 通 过 性 最小离地间隙 mm半载150A6 满载 130 接近角 20 30A6 满载 16 9 离去角 15 22A6 满载 16 1 纵向通过角 A6 满载 7 最小转弯直径m 12A6 11 7 四 轮 定 位 前轮外倾 0 9330 0691 前轮前束 0 0610 0959 主销内倾 4 0284 44 主销后倾 3 7975 1 主销后托距 mm26 00132 33 主销偏移距 mm 7 773 11 3 后轮外倾 1 5580 6516 后轮前束 0 2420 0245 质 量 特 性 整备质量 整车整备质量 kg 1500A6 1791 前轴荷 kg 915A6 1032 后轴荷 kg 585A6 759 前轴荷所占比例 61 A6 57 65 后轴荷所占比例 39 A6 42 35 半载质量 半载质量 kg 1725A6 1994 半载前轴荷 kg 996A6 1123 半载后轴荷 kg 729A6 871 前轴荷所占比例 58 A6 56 32 后轴荷所占比例 42 2 A6 43 68 满载质量 满载质量 kg 1875A6 2167 满载前轴荷 kg 1022A6 1140 满载后轴荷 kg 853A6 1027 前轴荷所占比例 54 5 A6 52 63 后轴荷所占比例 45 5 A6 47 37 非簧载质量 前悬 双侧 kg 112 00A6 112 29 后悬 双侧 kg 96 00速腾 96 质心位置 空载质心高度 mm 573A6 573 半载质心高度 mm 561A6 561 满载质心高度 mm 553A6 553 空载质心到前轴距离 mm 1150 5A6 1224 半载质心到前轴距离 mm 1246 7A6 1283 满载质心到前轴距离 mm 1342 1A6 1392 四 轮 定 位 悬悬 架架 前前悬悬架架 前悬偏频 Hz 空载Hz1 461 45 半载Hz1 391 39 满载Hz1 371 37 前悬架垂向刚度N mm33 7133 55 前悬架挠度 静挠度 满载 mm132 26132 91 半载mm128 48129 11 空载mm116 71117 28 前悬架上极限跳动量 满载起上跳 mm89 22 前悬架下极限跳动量 空载起下跳 mm90 前悬架动挠度mm89 22 前悬架垂向变 形量 以半载即 设计状态为基 准 前悬架 空载位置垂向变形量mm11 77A6 8 48 前悬架 半载位置垂向变形量mm0A6 0 前悬架 满载位置垂向变形量mm3 78A6 5 77 前悬架 极限位置垂向变形量mm93A6 104 8 前悬架 反跳位置垂向变形量mm101 77A6 95 276 半载时前减振器上端离缓冲块下端的距离 mm14 前减振器上端刚好碰到缓冲块下端时车轮从半载 起上跳的距离 mm20 前悬架侧倾角刚度N mm rad45245788 552 52E 07 前悬架侧倾中心高度mm76 9376 93 前弹簧 前弹簧刚度N mm34 0446 12A6 60 62 前弹簧线径mm1314A6 15 5 前弹簧中径mm115A6 118 4 前弹簧有效圈数5 5 前弹簧总圈数7A6 7 前弹簧半载时安装长度mm221 前弹簧自由长度mm393A6 336 前弹簧预紧长度mmA6 300 前弹簧压并长度mm 前减振器 前减振器平均相对阻尼系数0 3 前减振器阻力系数 0 3m s 0 6m s 0 9m s Ns m 前减振器行程mm185A6 160 工作缸直径mm 贮油筒直径mm 提供减振器特性曲线 阻力 位 移曲线和阻力 速度曲线 上前摆臂橡胶 衬套 刚度 径向N mmx 2250 y 518 4 轴向N mm450 轴向旋转Nm deg2 15 阻尼 径向 轴向 轴向旋转 上后摆臂橡胶 衬套 刚度 径向N mm 轴向N mm 轴向旋转Nm deg 阻尼 径向 轴向 轴向旋转 下前摆臂橡胶 衬套 刚度 径向N mm 轴向N mm 轴向旋转Nm deg4 7 阻尼 径向 轴向 轴向旋转 下后摆臂橡胶 衬套 刚度 径向N mm 轴向N mm 悬悬 架架 前弹簧 轴向旋转Nm deg15 阻尼 径向 轴向 轴向旋转 前减振器缓冲块长度mm94A6 94 前稳定杆 前稳定杆的外径mm3030A6 31 前稳定杆的内径mm20 前稳定杆扭转刚度Nmm rad1064567 432 前稳定杆刚度Nmm rad13561080 7 后后悬悬架架 后悬偏频 空载Hz1 821 82 半载Hz1 61 6 满载Hz1 461 46 后悬架垂向刚度N mm31 8531 95 后悬架挠度 静挠度 满载 mm116 46116 1 半载mm97 3897 08 空载mm75 2275 后悬架上极限跳动量 满载起上跳 mm76 93 后悬架下极限跳动量 空载起下跳 mm73 47 后悬架动挠度mm76 93 后悬架垂向变 形量 以半载即 设计状态为基 准 后悬架 空载位置垂向变形量mm22 16速腾 21 5 后悬架 半载位置垂向变形量mm0速腾 0 后悬架 满载位置垂向变形量mm19 08速腾 30 后悬架 极限位置垂向变形量mm96速腾 96 后悬架 反跳位置垂向变形量mm95 63速腾 84 5 半载时后减振器上端离缓冲块下端的距离 mm36 63 后减振器上端刚好碰到缓冲块下端时车轮从半载 起上跳的距离 mm36 后悬架侧倾角刚度N mm rad36132821 573 01E 07 悬悬 架架 下后摆臂橡胶 衬套 刚度 后悬架侧倾中心高度mm221 12221 12 后弹簧 后弹簧刚度N mm34 3934 45速腾 30 4 后弹簧线径mm1313速腾 13 后弹簧中径mm107速腾 107 后弹簧有效圈数6 后弹簧总圈数7 5 后弹簧半载时安装长度mm216 后弹簧自由长度mm355速腾 364 后弹簧预紧长度mm 后弹簧压并长度mm 后减振器 后减振器平均相对阻尼系数0 3 后减振器阻力系数 0 3m s 0 6m s 0 9m s Ns m 后减振器行程mm225速腾 213 工作缸直径mm 贮油筒直径mm 提供减振器特性曲线 阻力 位 移曲线和阻力 速度曲线 纵臂衬套 刚度 径向N mmx 301 5 y 2400 轴向N mm337 5 轴向旋转Nm deg4 5 阻尼 径向 轴向 轴向旋转 上摆臂外侧衬 套 刚度 径向N mm 轴向N mm 轴向旋转Nm deg6 5 阻尼 径向 悬悬 架架 轴向 轴向旋转 上摆臂内侧衬 套 刚度 径向N mm 轴向N mm 轴向旋转Nm deg6 5 阻尼 径向 轴向 轴向旋转 下前摆臂外侧 衬套 刚度 径向N mm 轴向N mm 轴向旋转Nm deg2 8 阻尼 径向 轴向 轴向旋转 下前摆臂内侧 衬套 刚度 径向N mm 轴向N mm 轴向旋转Nm deg2 8 阻尼 径向 轴向 轴向旋转 下后摆臂外侧 衬套 刚度 径向N mm 轴向N mm 轴向旋转Nm deg6 9 阻尼 径向 轴向 轴向旋转 下后摆臂内侧 衬套 刚度 径向N mm 轴向N mm 轴向旋转Nm deg6 9 阻尼 径向 轴向 悬悬 架架 上摆臂外侧衬 套 阻尼 轴向旋转 后减振器缓冲块长度mm118 后稳定杆 后稳定杆的直径mm1818速腾 18 后稳定杆扭转刚度Nmm rad9651 688662 后稳定杆刚度Nmm rad1048941 333 另 提供各橡胶衬套和橡胶件的刚度曲线 包括前后悬架摆臂 稳定杆 前副车架 前后减振器和前后减振器缓冲块等的衬套和相关橡胶件 转转 向向 外侧转向轮最大转角 29 4 内侧转向轮最大转角 35 2338 转向器齿条行程mm183 5 转向器线角传动比mm r57 3 转向器断开点处球头拉杆最大摆角 35 转向节臂处横拉杆球头销最大摆角 35 转向器额定输出力N10000 转向器额定工作压力MPa12 5 转向油泵工作转速范围r min800 6000 转向油泵限制转速r min1200 1300 转向油泵排量ml r8 5 转向油泵最小流量L min6 8 转向油泵最大流量L min10 5 油泵最大工作压力MPa12 5 转向油罐总容积L0 65 转向油罐最大贮油量L0 55 转向油罐最小贮油量L暂未定 转向油罐最大允许通过流量L min11 转向油罐绝对过滤精度 m25 转向油泵吸油管内径mm14 转向高压油管内径mm8 转向油罐回油管内径mm10 另 提供内 外侧转向轮转角关系曲线和转向油泵工作特性曲线 悬悬 架架 下后摆臂内侧 衬套 阻尼 制制 动动 参参 数数 前制动器总成的轮缸缸径mm57 后制动器总成的轮缸缸径mm41 前制动制动半径mm135 后制动制动半径mm129 5 主缸缸径mm26 99 主缸总行程mm36 主缸第一活塞行程mm17 2 主缸第二活塞行程mm18 8 真空助力比5 5 踏板杠杆比4 踏板最大行程mm144 制动管路压力MPa8 最大踏板力N197 贮液罐最大工作容积L暂未定 贮液罐最小工作容积L暂未定 备备注注 A6参数为 A6L 3 2 中中气气 项项目目优优化化后后的的参参数数 A6 空2935 半2936 满2941 A6 空1078 半1076 满1073 A6 空1586 半1586 满1587 A6 空1593 半1594 满1598 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 总布置输入 参照A6 参照A6 参照A6 缓冲块压缩1 2 半载起上跳93 根据吉大提供的弹簧刚度计算为14 吉大提供半载时弹簧轴向受力 7270N 根据吉大提供的弹簧刚度和半载时弹簧 轴向受力计算 393 前前悬悬架架 供应商提供 非线性见附件 非线性见附件 未设计 非线性见附件 非线性见附件 供应商提供 非线性见附件 非线性见附件 供应商提供 侧倾角刚度 缓冲块压缩1 2 半载起上跳96 速腾 轮心Z向坐标值82 5 速腾 轮心Z向坐标值104 速腾 轮心Z向坐标值134 速腾 轮心Z向坐标值200 速腾 轮心Z向坐标值19 5 后后悬悬架架 根据吉大提供的弹簧刚度计算也是13 吉大提供半载时弹簧轴向受力 4336N 根据吉大提供的弹簧刚度和半载时弹簧 轴向受力计算 355 供应商提供 非线性见附件 非线性见附件 供应商提供 与上摆臂外侧衬套一样 非线性见附件 非线性见附件 供应商提供 与下前摆臂外侧衬套一样 非线性见附件 非线性见附件 供应商提供 与下后摆臂外侧衬套一样 侧倾角刚度 另 提供各橡胶衬套和橡胶件的刚度曲线 包括前后悬架摆臂 稳定杆 前副车架 前后减振器和前后减振器缓冲块等的衬套和相关橡胶件 另 提供内 外侧转向轮转角关系曲线和转向油泵工作特性曲线 1 前后悬架计算说明书 2 前后悬架KC特性图 3 前后悬架硬点报告 4 前后悬架BOM清单 悬悬架架系系统统设设计计计计算算书书 悬悬架架系系统统设设计计的的输输入入条条件件 项目参数值 质心位置 空载质心高 mm 475 半载质心高 mm 460 满载质心高 mm 452 空载质心到前轴距离 mm 819 15 半载质心到前轴距离 mm 857 96 满载质心到前轴距离 mm 950 34 前轮距 mm 900 后轮距 mm 900 轴 距 mm 1905 整车整备质量 kg 200 最大总质量 kg 300 前轴荷 kg 空载114 半载147 2928 满载150 33 后轴荷 kg 空载86 半载120 7072 满载149 67 单侧前悬架非簧载质量 kg 9 单侧后悬架非簧载质量 kg 10 前悬侧倾心高 mm10 69 后悬侧倾心高 mm57 45 1 悬架刚度 偏频和静挠度的计算 1 1 前悬架刚度 偏频和静挠度的计算 1 前悬架的刚度计算 满载偏频前悬满载簧载质量前悬架的刚度 nmK N mm 1 466 1655 11969541 2 前悬架的偏频计算 空载半载 n Hz1 6436963181 416348179 3 前悬架静挠度的计算 空载半载 前悬架垂向变形量 mm 91 88046599123 7446116 1 2 后悬架刚度 偏频和静挠度的计算 1 后悬架的刚度计算 满载偏频后悬满载簧载质量 后悬架的刚度 N mm 1 564 8355 759062199 2 后悬架的偏频计算 项目空载半载 n Hz2 1025147621 702083104 3 后悬架静挠度的计算 空载半载 前悬架垂向变形量 mm 56 1549760885 68500616 2 弹簧刚度计算 2 1 前悬架弹簧刚度计算 bnl 255 7255 73803 9 弹簧与下摆臂垂线的夹角 空间 a rad13 20 230383457 弹簧的刚度 N mm5 731991004 5 731991004 考虑在悬架系统中衬套的刚度约为悬架刚度的15 30 共有衬套2个 这里取值为15 所以前弹簧的刚度Csf N mm4 872192353 4 872192353 前前悬悬架架弹弹簧簧钢钢丝丝直直径径计计算算 根据刘惟信主编的 汽车设计 P489 弹簧的刚度计算公式 弹簧材料的剪切弹性模量 这里由于弹簧的材料为合金弹簧钢丝 所以 取为80000 MPa 弹簧工作圈数 初取6 0圈 弹簧中径 初取130mm 弹簧钢丝直径 mm 由公式 5 可以得的计算公式如下 吉大仿真 前弹簧的 刚度 N mm 80000 6 130 8 952131093 iD Gd C m s 3 4 8 G G i m D d 4 3 8 G CDi d sm d G i m D d 弹簧钢丝直径为 10 mm 2 2 后悬架弹簧刚度计算 bnl 327 2350 5350 5 弹簧与与下摆臂垂线的夹角 空间 a rad1 60 027925268 弹簧的刚度 N mm6 609857394 6 609857394 考虑在悬架系统中衬套的刚度约为悬架刚度的15 30 这里取值为15 所以后弹簧的刚度Csr N mm4 957393046 4 957393046 后后悬悬架架弹弹簧簧钢钢丝丝直直径径计计算算 同样根据下面的公式 吉大仿真 后弹簧的 刚度 N mm 80000 6 110 7 932236692 d G i m D d 4 3 8 G CDi d sm d 弹簧钢丝直径为 8 0mm 3 侧倾计算 3 13 1 整整车车侧侧倾倾角角刚刚度度 侧倾刚度是指在侧倾角不大的饿情况下 车身倾斜单位角度所必需的力矩 根据汽车工程手册P796 侧向加速度为0 5g时 整车的侧倾角2 o 5o的范围内 这里我们取侧向 加速度为0 5g时 车身的侧向角为2 5o来计算悬架的刚度 整车的侧倾示意图如下 如上图所示 簧上质量质心所在横向平面内的侧倾轴到地面的高度为h 前后悬架的侧倾角刚度分别为 整车质心高度为H 整车侧倾角刚度为 前悬架的侧倾中 心高度为h1 后悬架的侧倾中心高度为h2 簧上质量为m 侧向加速度为 质心到前后轴的距离为 1 2则 h1h2 10 6957 45 12 21 1 1 hh LL L hh d 簧上质量质心所在横向平面内的侧倾轴到 地面的高度 h mm31 74942761 绕侧倾轴的力矩平衡为 由于这里侧倾角 很小 所以上述方程可 以简化为 而整车的侧倾角刚度为前后悬架的侧倾角刚度之和 即 满载簧载质量262 侧 向 加 速 度 g 为 重 力 加 速 度 取g 9 8m s2 0 4g m s24 9 侧倾角度 rad0 043633231 满载整车簧上质量质心高度H mm452 整车的侧倾角刚度 N mm rad 13443870 11 3 23 2 前前后后悬悬架架侧侧倾倾角角刚刚度度 1 1 前前悬悬架架螺螺旋旋弹弹簧簧作作用用的的侧侧倾倾角角刚刚度度 F K q qqqm FF sin cos rf KKhHGhHm qqm FF rf KKhHGhHm q qm F hHGhHm K rf KKK FFF 弹簧中心线与下控制臂的垂线的夹角degrad a 13 20 230383457 参数lp 3803 93918 6 前悬架的侧倾角刚度 N mm rad1762455 145 考虑衬套扭转时的刚度有约为15 20 的影响 2 2 前前横横向向稳稳定定杆杆刚刚度度计计算算 前悬架横向稳定杆的机构简图如下 横向稳定杆自身的角刚度计算可根据下面的公式 具体参数可由横向稳定杆简图得出 式中 E 材料的弹性模量 N mm2 206000 稳定杆的截面惯性矩 1198 42247 d 稳定杆的直径 这里初步取 12 5 其余参数由上图可得 L1 mm108 8 2 cos 2 1 a F n lb p B CK ss sfF K I 4 4 64 mm d I F cbLba L aL LEI K bf 2 2 233 1 2 4 2 2 3 L 2 mm 69 1 L mm475 6 a mm 84 b mm38 c mm 115 8 横向稳定杆自身的角刚度 N mm rad 11679023 12 由于连接处橡胶件的变形 稳定杆的侧倾角刚度会减小约15 30 这里取20 因此 横向稳定杆作用的侧倾角刚度 9343218 495 该车前悬架的横向稳定杆连接在下横臂上 所以侧倾角刚度与车轮处的等效侧倾角刚度存在如下的杠杆比关系 式中 车轮处等效的侧倾角刚度 横向稳定杆的侧倾角刚度 横向稳定杆铰接点至下前横臂与副车架铰接点距离与下前横臂两铰接点距离比值 如图 0 57 所以与之等效的车轮处侧倾角刚度为 bf KF bfKF w b bf af f f KK F j af KF w b f f bfKj w b f f w b bf af f f KK F j af KF N mm rad5325634 542 3 3 前前悬悬架架侧侧倾倾角角刚刚度度 前悬架的侧倾角刚度由两部分起作用即弹簧与横向稳定杆 即 前悬架的侧倾角刚度 N mm rad7088089 687 3 3 后后悬悬架架的的侧侧倾倾角角刚刚度度 1 1 后后悬悬架架螺螺旋旋弹弹簧簧作作用用的的侧侧倾倾角角刚刚度度 弹簧中心线与下控制臂的垂线的夹角degrad a 7 8160 136414932 参数lp 1907 4561891 333 后悬架的侧倾角刚度 N mm rad414406 3367 2 cos 2 1 a F n lb p B CK sr srF K afsff KK FFF K f KF af KF 考虑衬套扭转时的刚度有约为15 20 的影响 2 2 后后横横向向稳稳定定杆杆刚刚度度计计算算 整车的侧倾角刚度为前后悬架的侧倾角刚度之和 既 其中 前悬架的侧倾角刚度 N mm rad7088089 687 后悬架横向稳定杆车轮处等效的侧倾角刚 度为 N mm rad5941374 083 横向稳定杆作用在纵向摆臂上 所以侧倾角刚度与车轮处的等效侧倾角刚度存在如下的杠杆比关系 式中 车轮处等效的侧倾角刚 度 横向稳定杆的侧倾角刚 度 横向稳定杆铰接点至纵臂和纵臂安装支架架铰接点距离与纵臂安装支架架铰接点与车轮中心距离比值 如图 0 708686969 rf KKK FFF f KF bfsff KK FFF K brsrr KK FFF K w b br ar f f KK F j ar KF brKj w b f f w b f f ar KF srfar KKKK FFFF 所以 横向稳定杆的侧倾角刚度为 N mm rad8383636 7 由于连接处橡胶件的变形 稳定杆自身的角刚度会增加约15 30 这里取20 因此 横向稳定杆自身的角刚度为 N mm rad 10898727 71 3 3 后后横横向向稳稳定定杆杆直直径径 后悬架横向稳定杆的机构简图如下 根据上图所示的结构和侧倾角刚度 可以由一以下公司求得后悬架横向稳定杆的直径 式中 E 材料的弹性模量 N mm2 206000 稳定杆的直径 mm L mm 1185 33 L1 mm 166 39 L2 mm 109 64 mm 125 16 b mm65 27 c m 393 28 I 后悬架横向稳定杆的直径 mm12 39715355 前角刚度 N mm rad7088089 687 d F cbLba L aL LE I K r b r 2 2 233 1 2 4 2 2 3 Br KF d 4 2 2 2 33 1 2 4 23 128 F cbLba L aL EL K d b p brKj br KF 后角刚度 N mm rad6355780 419 前后总角刚度 N mm rad13443870 11 前后角刚度比1 11521941 3 43 4 整整车车的的的的纵纵倾倾角角刚刚度度 在制动强度z 0 5时 当车辆发生纵倾时 前后悬架的受力的变化量相当于轴荷转移量 G 式中 z 制动强度 0 5 m 满载簧载质量Kg 262 hg 簧上质心高mm 满载 452 L 轴距mm 1905 g 重力加速度 m s29 8 轴荷转移量 N304 607664 前后悬架单边变形由公式S G 2C C为弹簧刚度 可得出 前悬架单边变形S1 mm31 25981508 后悬架单边变形S2 mm30 72256539 L mzgh G g D GD L SS 21 整车纵倾角为 rad0 032536683 纵倾角刚度为 N mm rad17834565 56 3 4 2 抗点头率 与 抗上浮率 的计算 C1137 905 C2200 r16420 468 r21154 625 f10 76 f20 24 L1905 h452 抗点头率 0 068799212 抗上浮率 0 175209167 3 53 5 前前后后悬悬架架阻阻尼尼计计算算 1 1 相相对对阻阻尼尼系系数数 的的选选择择 q q LsCsC K srsf x 21 d h sf h L SS 21 参考同类型车 取前悬平均相对阻尼系数 f 0 3 取后悬平均相对阻尼系数 r 0 3 这里根据 0 25 0 5 前悬取 0 4 后悬取 0 5 则前后悬架相对阻尼系数为 项目前悬架后悬架 压缩相对阻尼阻尼系数 0 170 2 伸张相对阻尼阻尼系数 0 430 4 平均相对阻尼阻尼系数 0 30 3 2 2 减减振振器器阻阻尼尼系系数数 的的确确定定 减振器的阻尼系数 为 式中 C 为悬架刚度 N mm m 满载簧载质量 kg 为悬架固有 圆 频率 rad s 在悬架中减振器轴线与垂直线成一定的夹角 时 如下图 减振器阻尼系数为 式中 i 杠杆比 i n a 减振器安装角 为悬架固有 圆 频率 m 满载单侧簧载质量 kg 根据前后悬架减振器的布置形式简化为双横臂的形式 以下各参数取值如下 c y r y r y r y c y c y c y r y y wyydmmc22 mc w a vy d 2 2 cos 2im a 前悬架后悬架 M kg 满载单侧 66 16564 835 悬架刚度 N mm 5 119695415 759062199 n 次 分 6678 i11 19 a 6 21 6 a rad 0 1082104120 027925268 悬架固有 圆 频率 8 796459429 42477795 前减振器压缩阻尼系数 N m s 200 221385 前减振器伸张阻尼系数 N m s 506 4423269 前减振器平均阻尼系数 N m s 353 331856 后减振器压缩阻尼系数 N m s 346 3963219 后减振器伸张阻尼系数 N m s 692 7926439 后减振器平均阻尼系数 N m s 519 5944829 3 3 最最大大卸卸荷荷力力F F0 0的的确确定定 为减少传到车身的冲击力 当减振器活塞振动速度达到一定值时 减振器的卸荷阀便被打开 减振器不再提供阻尼力 以限制减振器所提供的最大阻尼力 此时的活塞速度称为卸荷速度 即 式中 A 车身振幅 40mm Vx 卸荷速度 取0 15 0 3m s 悬架固有 圆 频率 如果知道伸张行程时的阻尼系数 0 最大卸荷力为 这里取卸荷速度为 0 20 2 前悬架减振器的最大卸荷力为 N101 2884654 后悬架减振器的最大卸荷力为 N138 5585288 c d r d d c d r d d i AVx a w cos x VF 00 d f F0 r F0 工作缸直径 D57 31754744 缸筒直径与连杆直径之比0 5 缸内容许最大压力33 4MPa 弹簧刚度 前弹簧 G8300083000 d1610 D118118 i712 96037768 59 118577294 872192353 后弹簧 G8300083000 d136 D106110 i6 52 037800659 Dd l l p 4 3 8 G CDi d sm sm CD dG i 3 4 8 r F0 38 276353974 957393046 螺旋弹簧设计计算 1 根据总布置要求及悬架的具体机构形式求出需要的弹簧刚度 设计载荷时弹簧的受力 及弹簧高度 悬架在压缩行程极限位置时弹簧的高度 前悬后悬 4 8721923534 957393046 633 53472493 46528 168180 103110 2 初步选择弹簧中径 端部结构型式及所用材料 前悬后悬 130110 端部结构型式两端内弯两端内弯 材料 3 参考相关标准确定台架实验时伸张及压缩极限位置相对于设计载荷位置的弹簧变形量f1 f2 并确定想要达到的寿命 循环次数 前悬后悬 f160 11666 349 f260 48655 981 4 初选钢丝直径d 并由相关材料标准查处许用应力 前悬后悬 d97 5 5 由右边的公式解出 i 用刘维信 汽车设计 p491表13 10中的公式求出完全并紧时的高度 s C m H s C i P i H m H m D m D c n s s 前悬后悬 G8000080000 有效圈数 i6 1293660014 795276399 总圈数 n7 6293660016 295276399 57 9884369538 21796872 6 由 及 可以求出弹簧完全压紧时的的载荷 台架实验伸张 压缩极限位置对应的载荷 以及工作压缩极限位置的载荷 分别为 前悬后悬 1169 5322161196 334536 340 6380045164 5472088 928 2341467770 9851001 950 227223840 4827932 7 按弹簧指数 及 的表达式 如右下 求得 并用右下公式分别求得载荷 所对应的剪切力 前悬后悬 C14 4444444414 66666667 1 0132082011 012946231 计算出的 但 是悬架工作时弹簧实际对应的最大剪应力 对应悬架的极限压缩状态 8 校核 是否小于 若不成立 则返回第4步 重新选择钢丝直径d 若余量很大 则视第9步寿命校核结果是否重新选取较小的直径d 9 校核台架实验条件下的寿命 给定实验条件下的循环次数 可以按下公式估算 前悬后悬 s H s H i Pi H s C s P m P 11 fCPP si 22 fCPP si dDC m K K 1 t 2 t s t max t s t max tmax t ma x t 63 0st c n 48 1 74 0 12 12 tts tt e K K misim HHCPP sisis HHCPP 若算出的 小于预期的台架寿命 则返回第4步重新选择d 若有较大的余量 则与第8步的结果综合考虑是否选择更小的钢丝直径 以节约材料 减小质量 10 得到合适的d后 可以进一步确定弹簧的自由高度 和最小工作高度 前悬后悬 式中 与弹簧指数 有关的系数 11 稳定性校核 又细又高的弹簧在大载荷作用下会失稳 失稳的临界载荷不仅与高度对直径之比 有关 还与弹簧两端的支撑方式有关 对于钢丝截面为圆形的螺旋弹簧 其相对变形量 必须小于如下临界值 前悬后悬 螺旋升角前悬后悬 p5056 D130110 a8 1272909646 11687444 弹簧自由长度计算 前悬后悬 刚度 N mm4 8721923534 957393046 吉大仿真 N mm33 530 234 满载单侧簧载质量 kg66 16564 835 半载单侧簧载质量 kg64 646450 3536 13 0 1 808 1 e c K n c n 0 H n H sii CPHH 0 diHH sn d ddDC m m Df 89 611 811 0 20 l C D f cr m 空载单侧簧载质量 kg4833 弹簧与悬架的夹角 空间 deg13 21 6 弹簧与悬架的夹角 空间 rad0 2303834570 027925268 满载时弹簧所受的轴向力 N631 285112635 1352737 满载时弹簧的变形量 mm129 5690043128 1188052 18 844331721 00731871 满载时弹簧的长度 mm168165 自由长度297 5690043293 1188052 186 8443317186 0073187 半载时弹簧所受的轴向力 N629 3837124503 3396789 半载时弹簧的变形量 mm129 1787489101 5331393 半载时弹簧的长度 mm168180 297 1787489281 5331393 空载时弹簧所受的轴向力 N467 3178738329 871338 空载时弹簧的变形量 mm95 9153169566 54129195 空载时弹簧的长度 mm201 6220 自由长度297 5153169286 541292 弹簧的长度 mm前悬后悬 空载201 6220 半载168180 满载168165 上极限103110 下极限281 427296 884 自由长度306303 4 8721923534 957393046 39 56220191989 0550477956 7768578 4 788975308119 724382730 31941587 悬悬架架参参数数汇汇总总 项目参数值 空载前偏频H z1 64 空载后偏频H z2 10 空载前后偏频比0 78 满载前偏频H z1 40 满载后偏频H z1 50 满载前后偏频比0 93 半载前偏频H z1 42 半载后偏频H z1 70 半载载前后偏频比0 83 前悬弹簧刚度N mm4 87 后悬弹簧刚度N mm4 96 前悬刚度N mm5 12 后悬刚度N mm5 76 整车侧倾角刚度 前悬压缩阻尼系数N m s 200 22 前悬伸张阻尼系数N m s 506 44 后悬压缩阻尼系数N m s 346 40 后悬伸张苏你系数N m s 692 79 前悬平均相对阻尼系数0 30 后悬平均相对阻尼系数0 30 前减震器平均阻尼系数353 33 后减震器平均阻尼系数519 59 0 悬架几何参数汇总 项目参数值 前轮外倾角 静态 0 车轮外倾角变化范围 50mm 0 17 0 9 前轮前束 静态 0 前轮前束变化范围 50mm 0 8 0 01 主销内倾角 静态 8 9 主销内倾角变化范围 50mm 7 7 9 2 主销后倾角 静态 3 19 主销后倾角变化范围 50mm 2 92 3 52 主销偏距 静态 43 38mm 主销拖距 静态 27 7mm 前悬侧倾中心高度10 69mm 前轮距偏移量0 6m 前轮跳动行程 设计状态 55 70 后轮跳动行程 设计状态 60 70 后轮轴距变化0 7 5 后轮外倾角 静态 0 后轮前束 静态 0 备注 设计参数 设计参数 设计参数 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 总体提供 设计参数 设计参数 设计参数 设计参数 fff mnK 2 2 p 悬悬架架系系统统设设计计计计算算书书 满载 1 4 满载 静挠度f 126 6514798 满载 1 5 满载 静挠度f 110 3275113 f f f m K n p2 1 rr mnK r 2 2 p r r r m K n p2 1 Kmgf Km gf 后悬架的刚度 N mm fff mnK 2 2 p 1001986 02 972657 23 1 119596098 p 3918 6 855 35416218 791074 14416 4 872192353 8 952131093 2 cos alb pn KC fsf 22 cos sffCK Plnba 考虑在悬架系统中衬套的刚度约为悬架刚度的15 30 共有衬套2个 这里取值为15 弹簧材料的剪切弹性模量 这里由于弹簧的材料为合金弹簧钢丝 所以 取为80000 MPa 1 147731552 122815 2 114683 6 0 999610115 p 350 4 856 4683012219 021075 488301 4 957393046 7 932236692 2 cos alb pn KC rsr 22 cos sffCK Plnba L1L2 857 961047 04 rF KfFK 侧倾刚度是指在侧倾角不大的饿情况下 车身倾斜单位角度所必需的力矩 根据汽车工程手册P796 侧向加速度为0 5g时 整车的侧倾角2 o 5o的范围内 这里我们取侧向 加速度为0 5g时 车身的侧向角为2 5o来计算悬架的刚度 整车的侧倾示意图如下 如上图所示 簧上质量质心所在横向平面内的侧倾轴到地面的高度为h 前后悬架的侧倾角刚度分别为 整车质心高度为H 整车侧倾角刚度为 前悬架的侧倾中 心高度为h1 后悬架的侧倾中心高度为h2 簧上质量为m 侧向加速度为 质心到前后轴的距离为 1 2则 7842257 5625601612 54 qqqm FF sin cos rf KKhHGhHm qqm FF rf KKhHGhHm q qm F hHGhHm K bn 255 7255 7 6 4 44 dDI p 横向稳定杆自身的角刚度计算可根据下面的公式 具体参数可由横向稳定杆简图得出 由于连接处橡胶件的变形 稳定杆的侧倾角刚度会减小约15 30 这里取20 因此 横向稳定杆作用的侧倾角刚度 该车前悬架的横向稳定杆连接在下横臂上 所以侧倾角刚度与车轮处的等效侧倾角刚度存在如下的杠杆比关系 横向稳定杆铰接点至下前横臂与副车架铰接点距离与下前横臂两铰接点距离比值 如图 7088089 687 0 527235806后悬架侧倾刚度须大于6355780 419 N mm rad bn 220 214484 305 afsff KK FFF K 0 13029463 77 横向稳定杆作用在纵向摆臂上 所以侧倾角刚度与车轮处的等效侧倾角刚度存在如下的杠杆比关系 横向稳定杆铰接点至纵臂和纵臂安装支架架铰接点距离与纵臂安装支架架铰接点与车轮中心距离比值 如图 rf KKK FFF bfsff KK FFF K brsrr KK FFF K srfar KKKK FFFF 0 206000 18 1185 33 166 39 109 64 125 16 65 27 393 28 5152 997262 48437074 06 0 0 d 由于连接处橡胶件的变形 稳定杆自身的角刚度会增加约15 30 这里取20 因此 横向稳定杆自身的角刚度为 根据上图所示的结构和侧倾角刚度 可以由一以下公司求得后悬架横向稳定杆的直径 F cbLba L aL LE I K r b r 2 2 233 1 2 4 2 2 3 13443870 11 13443870 11 0 在制动强度z 0 5时 当车辆发生纵倾时 前后悬架的受力的变化量相当于轴荷转移量 G 100 1 11 h r LfC dh 100 2 22 h r LfC sfh q q LsCsC K srsf x 21 参考同类型车 取前悬平均相对阻尼系数 f 0 3 取后悬平均相对阻尼系数 r 0 3 这里根据 0 25 0 5 前悬取 0 4 后悬取 0 5 则前后悬架相对阻尼系数为 为减少传到车身的冲击力 当减振器活塞振动速度达到一定值时 减振器的卸荷阀便被打开 减振器不再提供阻尼力 以限制减振器所提供的最大阻尼力 此时的活塞速度称为卸荷速度 即 如果知道伸张行程时的阻尼系数 0 最大卸荷力为 80000 8 952131093 130 6 4 872192353 80000 7 761551161 110 5 5 1 4 2 0 lp p F D 4 957393046 i P i H c n iD Gd C m s 3 4 8 s H 1 根据总布置要求及悬架的具体机构形式求出需要的弹簧刚度 设计载荷时弹簧的受力 及弹簧高度 悬架在压缩行程极限位置时弹簧的高度 3 参考相关标准确定台架实验时伸张及压缩极限位置相对于设计载荷位置的弹簧变形量f1 f2 并确定想要达到的寿命 循环次数 5 由右边的公式解出 i 用刘维信 汽车设计 p491表13 10中的公式求出完全并紧时的高度 sm CD dG i 3 4 8 25 1 01 1 ndHs 1 P 2 P 2 3 88 d PCK d KPDm pp t 1 P 2 P s P m P CC C K 615 0 44 14 6 由 及 可以求出弹簧完全压紧时的的载荷 台架实验伸张 压缩极限位置对应的载荷 7 按弹簧指数 及 的表达式 如右下 求得 并用右下公式分别求得载荷 计算出的 但 是悬架工作时弹簧实际对应的最大剪应力 对应悬架的极限压缩状态 8 校核 是否小于 若不成立 则返回第4步 重新选择钢丝直径d 若余量很大 9 校核台架实验条件下的寿命 给定实验条件下的循环次数 可以按下公式估算 mDH 0 l D p p a tan 1 若算出的 小于预期的台架寿命 则返回第4步重新选择d 若有较大的余量 则与第8步的结果综合考虑是否选择更小的钢丝直径 11 稳定性校核 又细又高的弹簧在大载荷作用下会失稳 失稳的临界载荷不仅与高度对直径之比 有关 还与弹簧两端的支撑方式有关 对于钢丝截面为圆形的螺旋弹簧 其相对变形量 必须小于如下临界值 m Df 自由长度 前后 309 0690043305 6188052 199 8443317198 5073187 216 317 5331393 243 625 310 166292 956 7768578 30 31941587 38 27107431 1 212776635