第7章 行驶系设计

1、1 第七章第七章 行驶系设计行驶系设计 一、功用一、功用 1. 1. 将传动系统的转矩转化为驱动力将传动系统的转矩转化为驱动力 2. 2. 支承整车，传递且承受各种反力及力矩支承整车，传递且承受各种反力及力矩 3. 3. 缓冲、减振缓冲、减振, ,保证汽车行驶的平顺性保证汽车行驶的平顺性 4. 4. 配合转向系统，控制汽车的行驶方向，并保证汽车配合转向系统，控制汽车的行驶方向，并保证汽车 的操纵稳定性的操纵稳定性 5. 5. 配合制动系统，保证汽车的制动性配合制动系统，保证汽车的制动性 二、分类二、分类 三、组成三、组成 6-1 概概 述述 2 四、对行驶系的要求四、对行驶系的要求 1、乘用车

2、、乘用车 2、商用客车、商用客车 3、商用载货汽车、商用载货汽车 4、重型商用车、重型商用车 5、越野车、越野车 第六章第六章 行驶系设计行驶系设计 3 6-2 车架的设计车架的设计 一、功用一、功用 1. 支承和连接汽车各零部件支承和连接汽车各零部件 2. 承受车内外的各种载荷（承受车内外的各种载荷（静载荷与动载荷静载荷与动载荷） 二、要求二、要求 1. 足够的强度、刚度、适当的扭转刚度足够的强度、刚度、适当的扭转刚度 2. 结构简单、质量轻结构简单、质量轻 3. 形状有利于减低重心、增大转向角形状有利于减低重心、增大转向角 三、类型三、类型 1. 边梁式边梁式 2. 中梁式（脊骨式中梁式（

3、脊骨式 ） 3. 综合式综合式 第六章第六章 行驶系设计行驶系设计 4 四、车架形式的确定四、车架形式的确定 1、宽度、宽度 前部宽度、后部宽度、整车宽度前部宽度、后部宽度、整车宽度 2、纵梁形式、纵梁形式 3、横梁形式、横梁形式 商用货车横梁商用货车横梁4-6根，乘用车或轻型商用货车采用根，乘用车或轻型商用货车采用X形形 4、纵梁与横梁连接方式、纵梁与横梁连接方式 乘用车：焊接乘用车：焊接 货货 车：铆钉连接车：铆钉连接 第六章第六章 行驶系设计行驶系设计 5 五、车架的受载分析五、车架的受载分析 （1）静载荷）静载荷 （2）对称的垂直动载荷）对称的垂直动载荷 平坦道路上以较高车速行驶时产生

4、，与垂直振平坦道路上以较高车速行驶时产生，与垂直振 动加速度有关，使车架产生弯曲变形动加速度有关，使车架产生弯曲变形 （3）斜对称的动载荷）斜对称的动载荷 崎岖不平的道路上产生，使车架产生扭转变形崎岖不平的道路上产生，使车架产生扭转变形 （4）其他载荷）其他载荷 侧向力、惯性力等侧向力、惯性力等 第六章第六章 行驶系设计行驶系设计 6 1 概概 述述 2 悬架结构形式分析悬架结构形式分析 3 悬架主要参数的确定悬架主要参数的确定 4 弹性元件的计算弹性元件的计算 5 独立悬架导向机构的设计独立悬架导向机构的设计 6 减振器减振器 6-3 悬架设计悬架设计 第六章第六章 行驶系设计行驶系设计 7

5、 概概 述述 一一 、主要作用、主要作用 F传递车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；传递车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩； F缓和、抑制路面对车身的冲击和振动（平顺性）；缓和、抑制路面对车身的冲击和振动（平顺性）； F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车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性 （操稳性）（操稳性） 悬架：悬架：车架（或车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接车架（或车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接 装置的总称装置的总称 8 二、组成二、组成 弹性元件弹性元件 缓和冲击缓和冲击 减振器减振器减振，使振动迅速衰减减振，使振动迅速衰减 横向稳定器横

6、向稳定器防止车身产生过大侧倾防止车身产生过大侧倾 导向装置导向装置传递各种力和力矩，导向传递各种力和力矩，导向 缓冲块缓冲块减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞 9 三、对悬架提出的设计要求三、对悬架提出的设计要求 1）保证汽车有良好的行驶平顺性）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）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）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）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾 5）汽车转弯时，车身的侧倾角要合适）汽车转弯时，车身的侧倾角要合适 10 悬架结

7、构形式分析悬架结构形式分析 一、非独立悬架和独立悬架一、非独立悬架和独立悬架 悬架悬架 非独立悬架非独立悬架 独立悬架独立悬架 左、右车轮用一根整体轴连接，再经过左、右车轮用一根整体轴连接，再经过 悬架与车架（或车身）连接悬架与车架（或车身）连接 左、右车轮通过各自的悬架与车架（或左、右车轮通过各自的悬架与车架（或 车身）连接车身）连接 11 1、非独立悬架非独立悬架 J车轮跳动时，轮距、前束变化小，故轮胎磨损小车轮跳动时，轮距、前束变化小，故轮胎磨损小 J转向时，车身侧倾后车轮外倾角不变，故承受侧向力的转向时，车身侧倾后车轮外倾角不变，故承受侧向力的 能力不变能力不变 J侧倾中心位置高，有利

8、于减小转向时车身的侧倾角侧倾中心位置高，有利于减小转向时车身的侧倾角 L汽车平顺性较差（非悬挂质量大）汽车平顺性较差（非悬挂质量大） L高速行驶时操稳性差（轮胎接地性差）高速行驶时操稳性差（轮胎接地性差） L乘用车不利于发动机、行李舱的布置乘用车不利于发动机、行李舱的布置 应用应用 ：商用车的前、后悬架以及某些乘用车的后悬架：商用车的前、后悬架以及某些乘用车的后悬架 12 2、独立悬架独立悬架 J平顺性好平顺性好 J质心高度下降，质心高度下降，行驶稳定性行驶稳定性 J车身倾斜和振动车身倾斜和振动，地面附着能力，地面附着能力 J悬架占用空间小悬架占用空间小 L结构复杂、维修困难结构复杂、维修困难

9、 L成本较高成本较高 L轮距变化大，轮胎磨损严重轮距变化大，轮胎磨损严重 应用应用 ：乘用车和部分轻型商用车：乘用车和部分轻型商用车 13 二、独立悬架结构形式分析二、独立悬架结构形式分析 不同悬架基本特性的评价角度不同悬架基本特性的评价角度： 1）侧倾中心高度侧倾中心高度 h；hB轮胎磨损轮胎磨损 2）车轮定位参数的变化车轮定位参数的变化（ 、 、 、 ） 转向轮产生摆振；转向轮产生摆振； 影响汽车直线行驶稳定性，影响汽车直线行驶稳定性， 且且B轮胎磨损轮胎磨损 3）悬架侧倾角刚度悬架侧倾角刚度 4）横向刚度横向刚度 5）占用的空间尺寸占用的空间尺寸 c平顺性平顺性； c乘员安全与稳定乘员安

10、全与稳定 影响操稳性；影响操稳性； 刚度刚度转向轮摆振转向轮摆振 发动机的布置与拆装发动机的布置与拆装 14 双横臂式（双叉式）独立悬架双横臂式（双叉式）独立悬架 J侧倾中心高侧倾中心高度度低低 J轮距变化小，轮胎磨损速度慢轮距变化小，轮胎磨损速度慢 J横向刚度大横向刚度大 L车轮外倾角与主销内倾角均有车轮外倾角与主销内倾角均有 变化变化 L悬架侧倾角刚度较小，需用横悬架侧倾角刚度较小，需用横 向稳定器向稳定器 L空间尺寸占用较多空间尺寸占用较多 L结构复杂结构复杂，前悬架用得较多前悬架用得较多 15 单横臂式独立悬架单横臂式独立悬架 J侧倾中心高侧倾中心高度度比较比较高高 J悬架侧倾角刚度较

11、大，可不需横向稳定器悬架侧倾角刚度较大，可不需横向稳定器 J横向刚度大横向刚度大 J空间尺寸占用较少空间尺寸占用较少 J结构简单，成本低结构简单，成本低 L车轮外倾角与主销内倾角变化车轮外倾角与主销内倾角变化大大 L轮距变化轮距变化大大，轮胎磨损速度，轮胎磨损速度快快 16 单纵臂式独立悬架单纵臂式独立悬架 J轮距轮距不变不变 J几乎不几乎不占用占用高度高度空间空间 J结构结构简单，成本低简单，成本低 L侧倾中心高度比较低侧倾中心高度比较低 L主销后倾角变化大主销后倾角变化大 L悬架侧倾角刚度较小，需横向稳定器悬架侧倾角刚度较小，需横向稳定器 L横向刚度小横向刚度小 17 斜臂式独立悬架斜臂式

12、独立悬架 J几乎不占用高度空间几乎不占用高度空间 J结构简单，成本低结构简单，成本低 J轮距变化不大轮距变化不大 v侧倾中心高度介于单横臂与单纵臂侧倾中心高度介于单横臂与单纵臂 之间之间 v悬架侧倾角刚度悬架侧倾角刚度介于单横臂与单纵介于单横臂与单纵 臂之间臂之间 L横向刚度横向刚度较小较小 L主销定位参数有变化主销定位参数有变化 18 麦弗逊式麦弗逊式 v侧倾中心高侧倾中心高度度比较比较高高 v车轮定位参数的变化车轮定位参数的变化小小 v轮距变化轮距变化很小很小 v悬架侧倾角刚度较悬架侧倾角刚度较大，可不大，可不需需 横向稳定器横向稳定器 v横向刚度大横向刚度大 v空间尺寸占用较空间尺寸占用

13、较少少 v结构结构简单，紧凑，乘用车用得简单，紧凑，乘用车用得 较多较多 19 扭转梁随动臂式独立悬架扭转梁随动臂式独立悬架 L侧倾中心高侧倾中心高度度比较比较低低 J车轮定位参数在左右轮同时跳动时不变车轮定位参数在左右轮同时跳动时不变 J轮距轮距不变不变 J悬架侧倾角刚度较悬架侧倾角刚度较大，不大，不需横向稳定器需横向稳定器 J横向刚度横向刚度大大 J占用空间占用空间小小 J结构结构简单，用于简单，用于FFFF乘用车的后悬架乘用车的后悬架 20 三、前、后悬架方案的选择三、前、后悬架方案的选择 采用的方案采用的方案 前轮和后轮均采用非独立悬架前轮和后轮均采用非独立悬架 前轮采用独立悬架，后轮

14、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前轮与后轮均采用独立悬架 1.前轮和后轮均采用非独立悬架前轮和后轮均采用非独立悬架 汽车的轴转向效应汽车的轴转向效应 F对前轴，这种偏转使汽车不足对前轴，这种偏转使汽车不足 转向趋势增加转向趋势增加 F对后桥，则增加了汽车过多转对后桥，则增加了汽车过多转 向趋势向趋势 21 改善措施：改善措施： 减小汽车的轴转向效应减小汽车的轴转向效应 此外，采用纵置钢板弹簧非独立悬架时，因前轮容易发生摆此外，采用纵置钢板弹簧非独立悬架时，因前轮容易发生摆 振现象，影响操稳性，故乘用车多采用独立悬架振现象，影响操稳性，故乘用车多采用独

15、立悬架 22 2.前后轮均采用独立悬架前后轮均采用独立悬架 FF型乘用车多采用麦弗逊式前悬架和扭转梁随动臂式后悬架型乘用车多采用麦弗逊式前悬架和扭转梁随动臂式后悬架 J结构紧凑结构紧凑 J制动稳定性好制动稳定性好 （负主销偏移距）（负主销偏移距） 前悬架前悬架 23 传统橡胶衬套及其产生的轴转向效应传统橡胶衬套及其产生的轴转向效应 24 在有侧向力作用下时，在有侧向力作用下时， 能使纵向刚度和总扭转能使纵向刚度和总扭转 刚度增大，减轻了轴转刚度增大，减轻了轴转 向效应，具有更好的操向效应，具有更好的操 纵稳定性。纵稳定性。 扭转梁随动臂式悬架用橡胶衬套扭转梁随动臂式悬架用橡胶衬套 25 2.缓

16、冲块缓冲块 1.横向稳定器横向稳定器 c可可n，但，但cc 乘员不舒乘员不舒 适，没有安全感适，没有安全感横向稳定器横向稳定器 四、辅助元件四、辅助元件 起限制悬架最大行程的作用起限制悬架最大行程的作用 c Fz 应使应使c 1 c 2 k 11u1urr11 s s1 / )(BhFKh L b FF yyZ 2u2u2rr22 s s2 / )(BhFKh L a FF yyZ IHiHi，好久不，好久不 见，大家还记得见，大家还记得 我吗？我吗？ J 26 悬架主要参数的确定 一、前后悬架的静挠度、动挠度的选择一、前后悬架的静挠度、动挠度的选择 fc=Fw/c 1、概念概念 1)静挠度静

17、挠度 2)动挠度动挠度fd 1 1）使悬架系统有较低的固有频率）使悬架系统有较低的固有频率 2、选择要求及方法选择要求及方法 2 2）n1与与n2的匹配要合适的匹配要合适 3 3）f fd d要合适要合适, ,根据不同的车型和不同路面条件选择根据不同的车型和不同路面条件选择 27 2/2/ 222111 mcnmcn 汽车前、后部分的固有频率汽车前、后部分的固有频率n1和和n2（亦称偏频）（亦称偏频） 1 1）悬架系统的固有频率）悬架系统的固有频率 naz平顺性平顺性 当悬架弹性特性为线性时当悬架弹性特性为线性时 fc1=m1g/c1 fc2=m2g/c2 则则 fcn平顺性平顺性，但，但fc

18、c经常撞击缓冲块，且俯仰角、经常撞击缓冲块，且俯仰角、 侧倾角侧倾角 11 /76.15 c fn 22 /76.15 c fn 28 fc1与与fc2要接近，但不能相等（防止共振）要接近，但不能相等（防止共振） fc1fc2 (防止车身产生较大纵向角振动）防止车身产生较大纵向角振动） 2） n1与与n2的匹配（即的匹配（即fc1与与fc2的匹配）的匹配） Ffc2=（0.80.9）fc1 F货车：货车：fc2=（0.60.8）fc1 F有时为了有时为了乘用车后排乘客的乘坐舒适性，乘用车后排乘客的乘坐舒适性，fc1 c 2 乘用车乘用车c 1/c 2 =1.42.6 35 弹性元件的计算弹性元

19、件的计算 一、钢板弹簧的计算一、钢板弹簧的计算 （一）钢板弹簧的布置（一）钢板弹簧的布置 布置的方案布置的方案 横置横置 纵置纵置 对称式对称式 非对称式非对称式 （改变轴距以改善轴（改变轴距以改善轴 荷分配）荷分配） （结构复杂、质量大）（结构复杂、质量大） 36 （二）钢板弹簧主要参数的确定（二）钢板弹簧主要参数的确定 F满载静止时前后轴负荷满载静止时前后轴负荷G1、G2、簧下载重、簧下载重Gu1、Gu2 单个钢板弹簧的载荷单个钢板弹簧的载荷 Fw1=(G1-Gu1)/2，Fw2=(G2-Gu2)/2 Ffc，fd，U型螺栓中心距型螺栓中心距s F轴距轴距La 计算所需的已知条件计算所需的

20、已知条件 1、满载弧高、满载弧高fa 影响车身高度影响车身高度 F为获得足够的动挠度，为获得足够的动挠度， 常取常取fa=1020mm 37 2、钢板弹簧长度钢板弹簧长度L的确定的确定 F指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离 FL影响的因素：影响的因素： Lc 使用寿命使用寿命( ) Lc 平顺性平顺性 L纵向角刚度纵向角刚度Cr 弹簧变形弹簧变形( ) L 布置困难布置困难 原则上在总布置可能的条件下，应尽可能将钢板弹簧取长一些原则上在总布置可能的条件下，应尽可能将钢板弹簧取长一些 2 )( 6 ksL Ehfc c 4 2 cL Cr 乘乘 用用 车车: L=(

21、0.400.55)轴距轴距 商用货车：前悬商用货车：前悬L=(0.260.35) 轴距轴距 后悬后悬L= (0.350.45) 轴距轴距 38 3、钢板断面尺寸及片数的确定钢板断面尺寸及片数的确定 1）钢板断面宽度钢板断面宽度b的确定的确定 （1）根据简支梁公式计算钢板弹簧所需要的总惯性矩根据简支梁公式计算钢板弹簧所需要的总惯性矩J0 J0=（L-ks）3c/48E （2）钢板弹簧总截面系数）钢板弹簧总截面系数W0 W0=FW（L-ks）/4W c W p Ef ksL WJh 6 )( /2 2 00 （3）计算钢板弹簧的平均厚度）计算钢板弹簧的平均厚度hp （4）根据）根据hp，选钢板弹簧

22、的片宽，选钢板弹簧的片宽b 推荐推荐b/hp=610 b卷耳强度卷耳强度但车身侧倾时但车身侧倾时扭 扭；前悬架，影响 ；前悬架，影响max b需需n摩擦摩擦、 i h 39 2）钢板弹簧片厚钢板弹簧片厚h的选择的选择 12 3 0 / )(nbhJ 3 0 48)/()(KSLEJC 40 3）钢板弹簧片数）钢板弹簧片数n n制造和装配、制造和装配、干摩擦、干摩擦、平顺性；平顺性； 但但n与等强度梁的差别与等强度梁的差别、材料利用率、材料利用率 多片钢板弹簧：多片钢板弹簧：n=614 少片弹簧：少片弹簧： n=14 （三）钢板弹簧各片长度的确定（三）钢板弹簧各片长度的确定 41 将各片厚度将各

23、片厚度hi的立方值的立方值hi3按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上；按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上； 沿横坐标量出主片长度的一半沿横坐标量出主片长度的一半L/2和和U形螺栓中心距的一半形螺栓中心距的一半s/2， 得到得到A、B两点，连接两点，连接A、B即得到三角形的钢板弹簧展开图；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，就从长的重叠片，就从B点到最后一个重叠片的上侧边端点一直线，此点到最后一个重叠片的上侧边端点一直线，此 直线与各片上侧边的交点即为各片长度；直线与各片上侧边的交点即为各

24、片长度； 各片实际长度尺寸需经圆整后确定。各片实际长度尺寸需经圆整后确定。 作图法：作图法： A B 42 为什么用为什么用hi3作图？作图？ 剪开前等应力梁的惯性矩剪开前等应力梁的惯性矩 剪开后叠放的多片板簧惯性矩不变剪开后叠放的多片板簧惯性矩不变 即即B=bn 若各片厚度不等，有三组若各片厚度不等，有三组(h1、h2、h3)，每组各有，每组各有n1、n2、n3 片，则片，则 3 12 1 BhJ 3 12 1 bnhJ 43 可见：可见：B和和h1/h、h2/h、h3/h是三次方关系是三次方关系 宽度宽度B是不等厚板簧的换算宽度，所以要用换算后的宽度是不等厚板簧的换算宽度，所以要用换算后的

25、宽度B去去 作图作图 h 为为h1、h2、h3的平均厚度的平均厚度 所以所以 )()()( 321 3 3 3 2 3 1 h h n h h n h h nbB )( )( 3 33 3 22 3 1112 1 3 12 1 3 33 3 22 3 1112 1 3 3312 1 3 3 2212 1 2 3 1112 1 1 hnhnhnbBh hnhnhnbJ hbnJ hbnJ hbnJ 44 （四）钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算（四）钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 1）钢板弹簧）钢板弹簧总成总成在自由状态下的弧高在自由状态下的弧高H0 及曲率半径及曲率半径

26、R0 H0：钢板弹簧各片装配后，在预压缩和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两端（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差 H0=（fc+fa+f） fc为静挠度；为静挠度； fa为满载弧高；为满载弧高； f为钢板弹簧总成用为钢板弹簧总成用U形形 螺栓夹紧后引起的弧高变化。螺栓夹紧后引起的弧高变化。 2 2 )(3( L ffsLs f ca R0 ：装配后总成主片的曲率半径装配后总成主片的曲率半径R0=（L-Ls)2/8H0 Ls-弹簧无效长度，弹簧无效长度，Ls=ks 45 2）钢板弹簧各片）钢板

27、弹簧各片自由状态自由状态下曲率半径下曲率半径Ri的确定的确定 将各片弹簧自由曲率半径做成不等的目的：将各片弹簧自由曲率半径做成不等的目的： 使各片钢板弹簧装配后能很好地贴紧，减少主片的工作应使各片钢板弹簧装配后能很好地贴紧，减少主片的工作应 力，使各片寿命接近力，使各片寿命接近 46 矩形断面钢板弹簧在装配前各片曲率半径：矩形断面钢板弹簧在装配前各片曲率半径： Ri=R0/1+(20iR0)/Ehi 各片弹簧预应力各片弹簧预应力0i怎么选取？怎么选取？ （a）保证装配前各片弹簧片间间隙相差不大，且装配后各片能很好）保证装配前各片弹簧片间间隙相差不大，且装配后各片能很好 贴和；贴和； （b）为保

28、证主片及与其相邻的长片有足够的使用寿命，应适当降低）为保证主片及与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。主片及与其相邻的长片的应力。 （c）满足各片弹簧在根部处预应力所造成的弯矩的代数和等于零。）满足各片弹簧在根部处预应力所造成的弯矩的代数和等于零。 0 1 n i i M 0 1 0 i n i iW 3）自由状态下各片的弧高）自由状态下各片的弧高Hi的确定的确定 HiLi2/8Ri 47 （五）钢板弹簧总成弧高的核算（五）钢板弹簧总成弧高的核算 核算钢板弹簧总成的弧高的目的：核算钢板弹簧总成的弧高的目的： 由于钢板弹簧叶片在自由状态下的曲率半径是经选取预应力

29、后计算的，由于钢板弹簧叶片在自由状态下的曲率半径是经选取预应力后计算的， 装配后钢板弹簧总成的弧高与之前计算的结果会不同。装配后钢板弹簧总成的弧高与之前计算的结果会不同。 等厚叶片弹簧的曲率半径等厚叶片弹簧的曲率半径R0的计算的计算 n i i i n i i L RL R 1 1 0 )/( 1 0 2 8R L H 钢板弹簧总成弧高钢板弹簧总成弧高 注意：注意：用上式与用式用上式与用式H0=（fc+fa+f）计算的结果应相近，如相差较）计算的结果应相近，如相差较 多，可经重新选用各片预应力再行核算。多，可经重新选用各片预应力再行核算。 48 （六）钢板弹簧刚度验算（六）钢板弹簧刚度验算 其

30、中其中 式中，式中，为经验修正系数，为经验修正系数，=0.900.94； E为材料弹性模量；为材料弹性模量； l1、lk+1为主片、第（为主片、第（k+1）片的一半长度）片的一半长度 3 11 1 6/() n kkk k cEaYY )( 111 kk lla k i ik JY 1 /1 1 1 1 /1 k i ik JY 共共 同同 曲曲 率率 法法 假设：假设：1）同一截面各片曲率半径变化值相同）同一截面各片曲率半径变化值相同 2）各片承受的弯矩正比于其惯性矩）各片承受的弯矩正比于其惯性矩 3）截面上各片的弯矩和等于外力所引起的力矩）截面上各片的弯矩和等于外力所引起的力矩 49 （七

31、）钢板弹簧强度验算（分两种工况）（七）钢板弹簧强度验算（分两种工况） 1、紧急制动时、紧急制动时 前钢板弹簧承受的载荷最大，其后半段出现最大应力前钢板弹簧承受的载荷最大，其后半段出现最大应力 max=G1m1l2（l1+c） / （l1+l2）W0 50 max=G2m2l1（l2+c） / （l1+l2）W0+G2m2/bh1 2、汽车驱动时、汽车驱动时 后钢板弹簧承受的载荷最大，在其前半段出现最大应力后钢板弹簧承受的载荷最大，在其前半段出现最大应力 51 3、钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算、钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算 （1）卷耳强度计算）卷耳强度计算 卷耳所受应力卷耳所受应力由弯曲应力

32、和拉由弯曲应力和拉 （压）应力合成（压）应力合成 =3Fx（D+h1） / bh12 + Fx/bh1 钢板弹簧主片卷耳受力钢板弹簧主片卷耳受力 （2）钢板弹簧销的强度计算）钢板弹簧销的强度计算 钢板弹簧销受到挤压应力钢板弹簧销受到挤压应力 z=Fs/bd 其中，其中，Fs满载静止时钢板弹簧端部的载荷；满载静止时钢板弹簧端部的载荷； d钢板弹簧销直径钢板弹簧销直径 52 （八）少片弹簧（八）少片弹簧 特点：特点：1）片数）片数n少，少，1n3 2）等长，等宽，变厚）等长，等宽，变厚 3）质量比多片少）质量比多片少20% 40% 4）BC段可按抛物线、线性变化段可按抛物线、线性变化 53 二、扭

33、杆弹簧二、扭杆弹簧 特点：特点：单位质量储能量大，且质量小单位质量储能量大，且质量小 1.分类：分类： 按断面形状不同：圆形、管型、片型按断面形状不同：圆形、管型、片型 按弹性元件数量：单杆式、组合式按弹性元件数量：单杆式、组合式 2.设计要点：设计要点： 1）直径）直径d 2）有效长度）有效长度L 3 max 16/()dM 4 ()/(32) n Ld Gc dcn平顺性变差；平顺性变差； L cn平顺性平顺性，但，但 L 布置困难布置困难 54 三、空气弹簧三、空气弹簧 1.分类：分类： 囊式、膜式、复合式囊式、膜式、复合式 2.空气弹簧特点：空气弹簧特点： J拥有较理想的非线性弹性特性

34、：拥有较理想的非线性弹性特性：fcn平顺性平顺性； 满载附近满载附近c，有冲击载荷时，有冲击载荷时c碰撞车架的机会碰撞车架的机会 J单位质量储能大，质量小，无噪声，寿命长单位质量储能大，质量小，无噪声，寿命长 L结构复杂、密封要求高、成本高结构复杂、密封要求高、成本高 3.空气弹簧悬架：空气弹簧悬架： 高度可根据载荷、路面状况调节高度可根据载荷、路面状况调节 55 独立悬架导向机构的设计独立悬架导向机构的设计 载荷变化时，载荷变化时，B;转向时，转向时，；制动、加速时俯仰角；制动、加速时俯仰角 一、设计要求一、设计要求 二、布置参数二、布置参数 1.侧倾中心侧倾中心 56 57 2.侧倾轴线侧

35、倾轴线 要求：要求：大致与地面平行大致与地面平行曲线行驶时前、后轴上轴荷变化曲线行驶时前、后轴上轴荷变化 相等，避免过多转向相等，避免过多转向 离地尽可能高离地尽可能高侧倾角小侧倾角小 前悬架前悬架0120mm 后悬架后悬架80150mm 58 3.纵倾中心纵倾中心 双横臂式双横臂式 麦弗逊式麦弗逊式 59 4抗制动纵倾性抗制动纵倾性(抗制动前俯角抗制动前俯角) F可减小制动时汽车车头的下沉量和车尾的抬高量可减小制动时汽车车头的下沉量和车尾的抬高量 F只有当前后悬架的纵倾中心位于两车轴之间时才可实现只有当前后悬架的纵倾中心位于两车轴之间时才可实现 不考虑汽车静止时受到的重力作用 前后轮的负荷增

36、减量前后轮的负荷增减量G=Fjh/L；总制动力总制动力FB=Fj jB jBB FF FFF )1 ( 2 1 Fj引起前簧压缩引起前簧压缩f1，后簧伸长，后簧伸长f2 附加力附加力F1=C1f1 F2= C2f2 60 由对瞬心由对瞬心O1、O2的力矩平衡条件：的力矩平衡条件： 0)( 11111 eFdGfC B 0)( 22222 eFdGfC B 111 11 () j F h fde C dL 222 22 (1) j F h fde C dL 得得 f1主要取决于纵倾中心位置，主要取决于纵倾中心位置，e1（f1）前俯角）前俯角 当前俯角当前俯角=0时时 即0 11 ed L hg

37、L h d e g 1 1 表征抗制动前俯的指标表征抗制动前俯的指标抗前俯率抗前俯率d 1 1 100% d eL d h 乘用车乘用车d 5070 61 5抗驱动纵倾性（后仰）抗驱动纵倾性（后仰） F单桥驱动才有抗驱动纵倾作用单桥驱动才有抗驱动纵倾作用 F对于独立悬架，纵倾中心位置应高于驱动桥车轮中心对于独立悬架，纵倾中心位置应高于驱动桥车轮中心 6悬架横臂定位角悬架横臂定位角 摆臂轴水平斜置角摆臂轴水平斜置角 悬架抗前俯角悬架抗前俯角 悬架斜置初始角悬架斜置初始角 62 三、车轮定位参数的变化三、车轮定位参数的变化 1、前束、前束 影响：影响： ?直线行驶稳定性直线行驶稳定性 ?稳态响应特性稳态响应特性 63 2、前轮外倾角、前轮外倾角 64 3、轮距、轮距 4、主销内倾角、主销后倾角、主销内倾角、主销后倾角 在车轮跳动时变化均应较小，否则会增加轮胎与路面间阻力，在车轮跳动时变化均应较小，否则会增加轮胎与路面间阻力， 造成转向沉重。造成转向沉重。 现代汽车车速提高，胎压降低，有时具有负的主销后倾角。现代汽车车速提高，胎压