第六章悬架设计1

1、1 概述概述一、悬架组成与功用一、悬架组成与功用传递除垂直力外的其它力和全部力矩，传递除垂直力外的其它力和全部力矩，使车轮按最佳轨迹相对车身运动使车轮按最佳轨迹相对车身运动限制弹簧最大变形限制弹簧最大变形传递垂直力传递垂直力缓和冲击缓和冲击减振减振悬架的功用弹性元件弹性元件导向元件导向元件阻尼元件阻尼元件缓冲块缓冲块防止车身发生过大横向倾斜防止车身发生过大横向倾斜横向稳定器横向稳定器返回u二、驱动桥的设计要求二、驱动桥的设计要求v1. 保证汽车具有良好的行使平顺性保证汽车具有良好的行使平顺性振动频率低一点好，振动加速度符合振动频率低一点好，振动加速度符合ISO2631-1:1997(E)三个极

2、限：舒适性降低界限工效降低极限疲劳暴露极限.3.2.1v2. 具有合适的衰减振动能力具有合适的衰减振动能力振动衰减快振幅小v3.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21:不足转向运动协调，不出现摆振导向机构返回E无无“点头点头”、“后仰后仰”现象现象v4. 制动、加速时要保证车身稳定，减制动、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少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适v5. 有良好的隔声能力有良好的隔声能力v6. 结构紧凑、占用空间尺寸要小结构紧凑、占用空间尺寸要小v7. 可靠传递车身与车轮之间的各种力可靠传递车身与车轮之间的各种力和力矩，零部件质量轻且有足

3、够的强度和力矩，零部件质量轻且有足够的强度和寿命和寿命返回2 悬架结构型式分析悬架结构型式分析分类：分类：F金属的：金属的：空气弹簧，橡胶弹簧，油气弹簧空气弹簧，橡胶弹簧，油气弹簧单位质量的储能量（单位质量的储能量（E/m）F非金属的：非金属的：钢板弹簧，扭杆弹簧，螺旋弹簧钢板弹簧，扭杆弹簧，螺旋弹簧弹性元件弹性元件评价指标：评价指标：弹性元件E/m弹性元件E/m钢板弹簧圆柱螺旋弹簧76115Nm/kg178280Nm/kg扭杆弹簧橡胶弹簧空气弹簧(氮)254380Nm/kg5081016Nm/kg3.3105Nm/kgv 弹性元件型式分析板簧螺旋弹簧扭杆弹簧空气弹簧油气弹簧橡胶弹簧多片 少片

4、（E/m）质量非簧载质量悬架弹性特性结构维修与保养寿命制造要求布置车身高度最少重重线性简单方便短不高容易轻较轻较轻轻较轻复杂较长高较低较轻轻长高最高轻困难困难可调高较轻较轻较高轻轻易获得非线性特性易获得非线性特性 非线性密封要好易老化缓冲块缓冲块衰减车身和车轴之间振动，衰减车身和车轴之间振动，减少乘客疲劳和货物损伤减少乘客疲劳和货物损伤防止转向行驶时，车身侧倾过大防止转向行驶时，车身侧倾过大横向稳定器横向稳定器限制弹簧最大变形限制弹簧最大变形导向机构导向机构减振器减振器非独立悬架非独立悬架结构简单结构简单,成本低成本低,维修保养方便；维修保养方便；离地间隙离地间隙小小,非簧载质量大非簧载质量大

5、,用于前悬架则车轮高速时用于前悬架则车轮高速时上下跳动使主销前倾角改变上下跳动使主销前倾角改变,导致前轮摆振导致前轮摆振F特点：特点：独立悬架独立悬架F特点：特点：非簧载质量小非簧载质量小冲击载荷小冲击载荷小 振动频率振动频率平平顺性易保证，质心顺性易保证，质心，稳定性，稳定性，左右轮相，左右轮相互影响小，车身侧倾减小，振动减小；互影响小，车身侧倾减小，振动减小；结结构复杂，维修较困难，成本高构复杂，维修较困难，成本高u一、悬架类型一、悬架类型示示意意图图（a）非独立悬架非独立悬架（b）独立悬架独立悬架特特点点左右车轮由一整体式车桥相左右车轮由一整体式车桥相连接连接两侧车轮各自通过悬架与车身两

6、侧车轮各自通过悬架与车身连接且可独立运动连接且可独立运动u二、二、前、后悬架方案的选择：前、后悬架方案的选择：返回u 独立悬架结构型式分析（独立悬架结构型式分析（1）导向机构形式导向机构形式双横臂式双横臂式单横臂式单横臂式单单纵臂式纵臂式 示意图示意图特特 性性评评 价价侧倾中心高度侧倾中心高度比较低比较低比较高比较高比较低比较低车轮相对车身跳车轮相对车身跳动时车轮定位参动时车轮定位参数的变化数的变化车轮外倾角与主车轮外倾角与主销内倾角均有变销内倾角均有变化化车轮外倾角与主销内车轮外倾角与主销内倾角变化大倾角变化大主销后倾角变化主销后倾角变化大大轮距轮距变化小，故轮胎变化小，故轮胎磨损速度慢磨

7、损速度慢变化大，故轮胎磨损变化大，故轮胎磨损速度快速度快不变不变悬架侧倾角刚度悬架侧倾角刚度 较小，需要用横较小，需要用横向稳定器向稳定器较大，可不装横向稳较大，可不装横向稳定器定器较小，需要用横较小，需要用横向稳定器向稳定器横向刚度横向刚度 横向刚度大横向刚度大横向刚度小横向刚度小占用的空间尺寸占用的空间尺寸 占用较多的空间占用较多的空间 占用较少的空间占用较少的空间不占用高度空间不占用高度空间其它其它结构稍复杂，前结构稍复杂，前悬架用得较多悬架用得较多结构简单、成本低，结构简单、成本低，前悬架少用前悬架少用结构简单、成本结构简单、成本低低u 独立悬架结构型式分析（独立悬架结构型式分析（2）

8、导向机构形式导向机构形式单斜臂式单斜臂式麦弗逊式麦弗逊式扭转梁随动臂式扭转梁随动臂式 示意图示意图特特 性性评评 价价侧倾中心高度侧倾中心高度居居单横臂式和单单横臂式和单纵臂式之间纵臂式之间比较高比较高比较低比较低车轮相对车身跳车轮相对车身跳动时车轮定位参动时车轮定位参数的变化数的变化有变化有变化变化小变化小左、右同时跳动时不左、右同时跳动时不变变轮距轮距变化不大变化不大变化很小变化很小不变不变悬架侧倾角刚度悬架侧倾角刚度 居单横臂式和单居单横臂式和单纵臂式之间纵臂式之间较大，可不装横向稳定器较大，可不装横向稳定器横向刚度横向刚度横向刚度小横向刚度小横向刚度大横向刚度大占用的空间尺寸占用的空间

9、尺寸 几乎不占用高度空间几乎不占用高度空间占用的空间少占用的空间少其它其它结构简单、成本结构简单、成本低低结构简单、紧凑，结构简单、紧凑，轿车上用得较多轿车上用得较多结构简单，用于结构简单，用于FF布置的轿车后悬架布置的轿车后悬架3 悬架主要参数的确定悬架主要参数的确定u一、一、悬架偏频悬架偏频n、静挠度、静挠度fc、动挠度、动挠度fd的确定的确定偏频偏频v1.静挠度静挠度fc定义：定义：从空载开始加载到满载时，车从空载开始加载到满载时，车轮中心相对车架的垂直位移轮中心相对车架的垂直位移静挠度静挠度确定方法确定方法前后部分车身的振动频率前后部分车身的振动频率) 17( 2121222111mc

10、nmcn结论：频率与刚度成正比！结论：频率与刚度成正比！)27( 222111cgmfcgmfcc结论：结论：挠度与刚度成反比！挠度与刚度成反比！) 37( 552211ccfnfn频率与挠度成反比！频率与挠度成反比！返回F悬架设计考虑悬架设计考虑根据行驶平顺性要求确定根据行驶平顺性要求确定n1、n2舒适性高，舒适性高，n取下限，振动加速度取下限，振动加速度，冲击，路面附着性冲击，路面附着性表明：表明：推荐：推荐：实测货车实测货车由（由（7-3）确定）确定fc1、fc2选选n原则原则车型n（Hz）车型n（Hz）轿车货车0.81.61.52.2大客越野1.31.81.42.0工况n1（Hz）工况

11、n2（Hz）满载空载1.72.31.82.4满载空载1.82.42.44.0空载时振动严重空载时振动严重共振当纵向角振动差别大时与、当前后振动频率不一样2121nnnn返回F研究表明：研究表明：车辆高速越障时，车辆高速越障时，n1/n21时小时小推荐：推荐： 悬架、弹性元件的静挠度悬架、弹性元件的静挠度121nn要求：2121 155 ccccffff由：轿车fc2=(0.80.9) fc1货车fc2=(0.60.8) fc1分次/ 300 )( 5ccf nHzfnfc:cm返回 fc，可，可n,平顺性平顺性,但悬架刚度但悬架刚度c ,会经常碰缓冲块会经常碰缓冲块v2.动挠度动挠度fd定义：

12、定义：悬架从满载位置开始压缩到结构允许的最大悬架从满载位置开始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变形时，车轮中心相对车架的垂直位移影响因数影响因数fc,c,在制动在制动(加速加速)、转弯时会、转弯时会“点头点头”、“后仰后仰”或侧倾较或侧倾较大大fc，就要，就要板簧长度（货），布置困难，质量板簧长度（货），布置困难，质量推荐：推荐：车型n（Hz）f c (cm)f d (cm)轿车货车大客越野0.81.6 1.52.21.31.8 1.42.01030511715613796958713路面好，路面好，fd / fc小一些小一些路面差，路面差，fd / fc大一些大一些选选

13、fd/fc原则：原则：返回u悬架偏频悬架偏频n、静挠度、静挠度fc、动挠度、动挠度fd的确定的确定nHzfccmfdcm前悬前悬n1后悬后悬n2前悬前悬fc1后悬后悬fc2前悬前悬fd1后悬后悬fd2定义定义悬架与其簧载质量组悬架与其簧载质量组成的振动系统的固有成的振动系统的固有频率频率汽车满载静止时悬汽车满载静止时悬架上的载荷架上的载荷FW 与此与此时悬架的刚度时悬架的刚度C 之之比比从从满载平衡位置开始至悬满载平衡位置开始至悬架压缩到结构允许的最大架压缩到结构允许的最大变形时，车轮中心相对车变形时，车轮中心相对车架（身）的垂直位移架（身）的垂直位移意义意义影响行驶平顺性影响行驶平顺性影响影

14、响n影响对缓冲块的碰撞冲击影响对缓冲块的碰撞冲击经经验验值值货车货车1.52.11.72轿车车普通普通1.01.451.171.5862410188111011高级高级0.80.150.981.3202515268111014大客车大客车1.31.871558越野车越野车1.42.0613713返回u二、二、n、fc、fd的相互关系的相互关系公公 式式 其中：其中：C、m 分别表示刚度和簧载质量分别表示刚度和簧载质量 参数参数车型车型n1n2fc2fc1fcfd轿轿车车微型微型1改善后座舒适性改善后座舒适性10.50.7中、高级中、高级 0.550.95（空（空 满载

15、）满载） 车身角振动车身角振动0.80.9货车货车0.60.80.71.0大客车大客车稍小于稍小于10.71.0越野车越野车稍小于稍小于11cmgfmcnc2cfn5返回u三、悬架的弹性特性三、悬架的弹性特性定义：在铅垂方向所受载荷定义：在铅垂方向所受载荷F 与变形与变形 f 之间的关系曲线之间的关系曲线弹性特性弹性特性刚度刚度C若簧载若簧载质量变化质量变化偏频偏频n行驶平顺性行驶平顺性钢板弹簧悬架钢板弹簧悬架线性线性 不变不变变变差差(带副簧的板簧、带副簧的板簧、空气弹簧、油空气弹簧、油气弹簧气弹簧)悬架悬架非线性非线性(如下图如下图) 变变基本基本不变不变较好较好Ff12345678O说明

16、：说明： 1、缓冲块复原点；、缓冲块复原点； 8、额定载荷、额定载荷 2、复原行程缓冲块脱离支架、复原行程缓冲块脱离支架 3、主弹簧弹性特性曲线、主弹簧弹性特性曲线 4、复原行程；、复原行程； 5、压缩行程、压缩行程 6、缓冲块压缩期悬架弹性特性曲线、缓冲块压缩期悬架弹性特性曲线 7、缓冲块压缩时开始接触弹性支架、缓冲块压缩时开始接触弹性支架 fFOu四、货车后悬架主簧刚度四、货车后悬架主簧刚度C Ca a 及副簧刚度及副簧刚度C Cm m的分配的分配货车板簧为货车板簧为主、副簧结构的弹性特性主、副簧结构的弹性特性载荷挠度fOfkf0F0FkfafcK 结构型式：结构型式：弹性特性弹性特性v1

17、.基本原则：基本原则：在空载在空载n0到满载到满载nc内内n的变化应尽量地小的变化应尽量地小副簧起作用前副簧起作用前nb与起作用与起作用后后na相近，即相近，即n突变不要太大突变不要太大返回故：故：只有主簧工作时只有主簧工作时,F，c不不变变,n,变化规律如图变化规律如图副簧参加工作时，副簧参加工作时，c 突变，突变，n亦变亦变cFffFc v2.具体方法：nFOn0nanbncF0FkFc使使)( 20中点ckFFF时悬架频率相等与220ckkFFFF并让并让)(22 0amckmkccFFcFF即：cccckcmaFFFFFFFFFFFFFcc00000003222 0FFc令：满、空载比

18、满、空载比322 macc刚度比： 5fn cbaffff0 00amccmkbmamkaccFfcFfcFfccFf又0k FFFc为比例中项为比例中项1 macc刚度比：从从n0、nc、nb、na相差不相差不大出发，让大出发，让cbannnn0nFOn0nanbncF0FkFc返回u货车后悬架主簧刚度货车后悬架主簧刚度C Ca a 及副簧刚度及副簧刚度C Cm m的分配比较的分配比较方法一方法一方法二方法二效效果果空满载范空满载范围内频率围内频率变化变化大大不大不大副簧接触副簧接触托架前后托架前后频率变化频率变化不大不大大大 应用应用经常处于半经常处于半载运输状态载运输状态或或 值值 较小

19、较小的车辆的车辆运输部门运输部门使用的货使用的货车车maCC1322FoFc空载时悬架载荷满载时悬架载荷v3. 方法比较：用方法一确定的用方法一确定的Fk，会使会使nb、na突变小些，但突变小些，但却会使全部载荷变化范却会使全部载荷变化范围内的频率差变化大。围内的频率差变化大。适用于经常半载或适用于经常半载或 值较值较小的车辆小的车辆用方法二使空、满载范用方法二使空、满载范围内悬架系统振动频率变围内悬架系统振动频率变化不大，但副簧接触托架化不大，但副簧接触托架前后的前后的nb、na突变较大。突变较大。适用于经常满载的运输部适用于经常满载的运输部门车辆门车辆v4.主、副簧应力校核：由材力：由材力

20、： 4 ; 4WnLFnWLFmmaa式中：式中：Fa、Fm 满载时主、副簧分配到的载荷满载时主、副簧分配到的载荷n、n主、副簧总片数主、副簧总片数L、L主、副簧工作长度主、副簧工作长度W、W单片主、副簧抗弯截面模量单片主、副簧抗弯截面模量 a=450550N/mm2 m=200250N/mm2 考虑动挠度后，考虑动挠度后， max 1000N/mm2返回u五、悬架侧倾角刚度五、悬架侧倾角刚度C及其在前后轴上的分配及其在前后轴上的分配( (C C11、C C22) ) C 定义定义 讨讨 论论 结结 论论簧簧上上质量质量产生单位产生单位侧倾角时侧倾角时悬架给车悬架给车身的弹性身的弹性恢复力矩：

21、恢复力矩：当侧向力为当侧向力为0.4倍车重倍车重轿轿车车2.52.54 4 货货车车(6 (6 7 7 ) )（2）在在0.4g的侧向加速度下的侧向加速度下 C与悬架结构型式、布置尺寸和弹性元件刚度的关系，详见与悬架结构型式、布置尺寸和弹性元件刚度的关系，详见汽车理论汽车理论ddMC C1 C2 前轴轮胎侧偏角前轴轮胎侧偏角1后轴的后轴的2满足汽车稍有不足转向的要求满足汽车稍有不足转向的要求)31 (21oo4 弹性元件的计算弹性元件的计算分类与应用：分类与应用：弹性元件的选择弹性元件的选择钢板弹簧钢板弹簧广泛用于载货汽车广泛用于载货汽车扭杆弹簧扭杆弹簧微型、轻型汽车及微型、轻型汽车及88越野

22、汽车越野汽车螺旋弹簧螺旋弹簧现代轻型以下汽车，特别是轿车现代轻型以下汽车，特别是轿车空气弹簧空气弹簧各类大型客车、无轨电车、高级轿车、各类大型客车、无轨电车、高级轿车、长途重型货车和挂车长途重型货车和挂车油气弹簧油气弹簧重型自卸车重型自卸车返回u一、钢板弹簧的计算一、钢板弹簧的计算（一）（一） 钢板弹簧布置方案确定钢板弹簧布置方案确定类类 型型 特特 点点应应 用用纵纵置置对称式对称式结构简单、能传结构简单、能传递各种力和力矩递各种力和力矩广广 泛泛不对称式不对称式由于整车布置的原因，由于整车布置的原因，板簧安装位置不动，板簧安装位置不动，但要改变轴距但要改变轴距横横 置置结构复杂，需导结构复

23、杂，需导向机构向机构少数轻、微型车少数轻、微型车返回u（二）（二） 钢板弹簧主要参数的确定钢板弹簧主要参数的确定 1、首先和总体设计人员协商确定下列参数、首先和总体设计人员协商确定下列参数1材料材料55SiMnVB，60Si2Mn2每副弹簧上每副弹簧上的载荷的载荷FwN由总体设计确定（参见表由总体设计确定（参见表7-2）3弹簧主片长弹簧主片长度度 Lmm4静静挠度挠度fc动挠度动挠度fdmm5满载弧高满载弧高 fa （1020）mm已知整车布置已知整车布置轴距轴距L0L轿车轿车（0.40.55） L0货货车车前悬前悬（0.40.55） L0后悬后悬（0.40.55） L0根据行使平根据行使平顺

24、性确定顺性确定nfcfd2)2(ngfc并参考并参考推荐值推荐值讨讨论：论：刚度刚度c 给定后，给定后，L, 及应力幅度及应力幅度C L2，要求，要求L长长F 强度：强度： L 的影响：的影响：F 纵向角刚度纵向角刚度C ：42CLMCF L受总布置限制，不宜取长受总布置限制，不宜取长 悬架类型悬架类型双横臂，螺旋弹簧，中央制动器双横臂，螺旋弹簧，中央制动器87%6.714.9%De Dion桥，螺旋弹簧，中央制动器桥，螺旋弹簧，中央制动器85 %5.717.6%双横臂，螺旋弹簧双横臂，螺旋弹簧82 %4.622.0%纵臂，螺旋弹簧纵臂，螺旋弹簧82 %4.622.0 %De Dion桥，螺旋

25、弹簧桥，螺旋弹簧80 %4.025.0 %整体刚性桥，导向机构，螺旋弹簧整体刚性桥，导向机构，螺旋弹簧78 %3.528.2 %整体刚性桥，钢板弹簧整体刚性桥，钢板弹簧74 %2.835.1 %)(nssmmmnsmmsnmm几种典型悬架簧载质量几种典型悬架簧载质量mS 与非簧载质量与非簧载质量mn的比例关系的比例关系u2、初算板簧总惯矩、初算板簧总惯矩J0由材料的弹性由材料的弹性模量模量EMPa参考同类型车参考同类型车确定确定U形螺栓中形螺栓中心距心距Smm无效长度系数无效长度系数k刚性夹紧刚性夹紧挠性夹紧挠性夹紧0.50板簧刚度板簧刚度CN/mmC=Fw/fc参考同类型车，并据经验估计参考

26、同类型车，并据经验估计与与主片等长的重叠片数主片等长的重叠片数n114总片数总片数n0614挠度增大系数挠度增大系数J001nn)5 . 01 (04. 1/5 . 1EcksLJ48)(30返回u3.应力计算应力计算（静应力） 4)(2)(200cWWcWksLFWksLF 许用应力值许用应力值 c：板簧板簧 c（N/mm2）前簧前簧350450后簧后簧主簧主簧450550副簧副簧220250平衡弹簧平衡弹簧350450材料：材料：55SiMnVB，60Si2Mn（表面喷丸处理）表面喷丸处理）返回u4、弹簧平均厚度、弹簧平均厚度hp步骤：步骤： 选定选定 c定义：定义： 弹簧单位变形的应力称

27、为比应力弹簧单位变形的应力称为比应力4)( 0cWL-ksFW002 JhWp由：ccWcpEfksLEFcksLWJh6)(6)(2 2200u5、比应力、比应力著影响对板簧的疲劳寿命有显 230)(6)(488)(4)(ksLEhcksLEhksLcfWksLFfppcWcc推荐：推荐：从从货车前、后簧4555（MPa/cm）副簧7585 （MPa/cm）平衡悬架6580 （MPa/cm）u（三）（三） 钢板弹簧的断面尺寸及片数钢板弹簧的断面尺寸及片数 1、宽度、宽度bu6、最大应力、最大应力 max (对应最大动行程对应最大动行程)22max/1000900)()(6mmNksLffEh

28、dcp借助：借助：)(maxdcff b太大太大，侧向力使车倾斜时，弹簧的扭曲应力侧向力使车倾斜时，弹簧的扭曲应力影响因数影响因数b太小太小,势必势必片数片数, 弹簧总厚度弹簧总厚度,弹簧片间摩擦弹簧片间摩擦30)(48ksLEJC12 30nbhJ 而：推荐：推荐：106phb由安装尺寸初由安装尺寸初定片宽定片宽b根据我国型材根据我国型材规格规格确定确定b平均片厚平均片厚hp板簧总截面系数板簧总截面系数W0弯曲应力弯曲应力cif 见表见表7-3cc n0 J0比应力比应力If 见表见表7-3)(maxcdff fd极限应力极限应力max)1000900(maxccfYes(No)106(10

29、bhp(Yes)END(Yes)phJW00204)(WksLFwc(No)(No)方法方法1方法方法2返回u2、厚度、厚度h的选择的选择后后 主主 簧簧4505504.55.5前前 悬悬350450平衡悬架平衡悬架6.58.0后后 弹弹 簧簧2202507.58.5MPacmmMPa注：注：表表73(1)通常各片厚度相等：通常各片厚度相等：hi= hp 若各片厚度不等，则有若各片厚度不等，则有hp=hi/n ,且且hmax/hmin6分，0.2mm表面抛光表面抛光maxN11009008000.2340.0890.14u二、扭杆弹簧计算二、扭杆弹簧计算1. 扭杆弹簧型式扭杆弹簧型式型式型式优

30、优 点点缺缺 点点圆形圆形结构简单，制造方便，使用广结构简单，制造方便，使用广材料利用不合理，耗材多材料利用不合理，耗材多管形管形材料利用合理材料利用合理与圆形相比制造复杂与圆形相比制造复杂片形片形弹性好，扭较大，可靠性弹性好，扭较大，可靠性较好（断一片不致失效）较好（断一片不致失效）材料利用不好材料利用不好组合形组合形材料利用合理，长度可缩材料利用合理，长度可缩短，便于安装布置短，便于安装布置返回 断面形状及相关参数断面形状及相关参数断面形状断面形状（a)圆形圆形(b)管形管形片形片形材料利用系数材料利用系数 1 1+（d/D)2见表见表75极极惯矩惯矩Jp抗扭截面模量抗扭截面模量WnJp

31、Wn截面积截面积A324d)(1 1644DdD12)(3nhb163d)(1 1643DdD6)(2nhb2d2D2nh42d()422dD nbhb/h11. 52346810表表75. 618. 540. 529. 542. 567. 598. 614. 6262. 扭杆悬架的刚度扭杆悬架的刚度式中：式中：22sintan)(1 RLcGJCPnG=7.7104MPa扭杆弹簧与臂扭杆弹簧与臂F3. 扭杆主要尺寸扭杆主要尺寸式中：式中：Mmax扭杆承受的最大扭矩扭杆承受的最大扭矩扭杆直径扭杆直径d3max16Md 扭转剪切应力，可取允许扭转剪切应力代入计算扭转剪切应力，可取允许扭转剪切应力

32、代入计算扭杆的有效长度扭杆的有效长度LnCGdL324式中：式中：Cn扭杆的扭转刚度扭杆的扭转刚度返回4. 设计中应注意的几个问题设计中应注意的几个问题头部形状、尺寸头部形状、尺寸过渡段尺寸过渡段尺寸 =15类型类型花键花键六边形六边形矩形矩形说明说明夹角为夹角为90的三角花键的三角花键 4 . 12 . 1扭杆直径边长BDL1Lgdr; ) 3 . 12 . 1 (dD DL)3 . 16 . 0(1键长：tan2)(dDLgdr) 5 . 12 . 1 (材料：材料：材料材料45CrNiMoVA；40Cr；42CrMo；50CrV；60CrA；60Si2Mn处理方法处理方法淬火后经喷丸并预

33、扭淬火后经喷丸并预扭淬火后经喷丸淬火后经喷丸淬火后稍预扭淬火后稍预扭 （Mpa）10001250750800800G（Mpa）7.41047.81047.8104u三、螺旋弹簧计算三、螺旋弹簧计算1. 静应力静应力38dDFWc438GdiDFfWcs静挠度：2iDGdfcsc式中：式中：i 弹簧工作圈数弹簧工作圈数 c=500MPa2. 动应力动应力2ddsdiDGdf d=8001000MPa返回3. 螺旋弹簧的设计计算螺旋弹簧的设计计算1）、根据总体设计确定每副悬架上的载荷）、根据总体设计确定每副悬架上的载荷Fw；2）、根据行使平顺性要求选取偏频）、根据行使平顺性要求选取偏频n ；3）、

34、由）、由1、2算出弹簧刚度算出弹簧刚度5）、参考同类型车初选弹簧中径）、参考同类型车初选弹簧中径Dm，钢丝直径，钢丝直径d及及端部结构型式；端部结构型式；4）、根据总布置要求及悬架的具体结构型式；）、根据总布置要求及悬架的具体结构型式；6）、确定所用材料，并查出许用拉应力）、确定所用材料，并查出许用拉应力；7）、由）、由 解出弹簧工作圈数解出弹簧工作圈数i ， 并由下表求出并由下表求出HsgnFCws2)2(iDGdCms348返回螺旋弹簧不同端部结构时的总圈数螺旋弹簧不同端部结构时的总圈数n及并紧高度及并紧高度HsnHs端部结构端部结构两端碾细两端碾细i+21.01d(n-1)+2t (a)

35、 端部碾细端部碾细(b)端部切断端部切断 端部内弯端部内弯两端切断两端切断i+1.331.01d(n+1)两端内弯两端内弯i+1.501.01d(n-1.25)一端碾细，一端碾细，一端切断一端切断i+1.671.01dn+t一端碾细，一端碾细，一端内弯一端内弯i+1.751.01d(n-1)+t一端切断，一端切断，一端内弯一端内弯i+1.421.01dnt端部碾细时的末端厚度端部碾细时的末端厚度8）、参考相关标准确定台架试验时伸张及压缩极）、参考相关标准确定台架试验时伸张及压缩极限位置限位置 相对于设计载荷位置的弹簧变形量相对于设计载荷位置的弹簧变形量f1、f2；并确定要并确定要 达到的寿命达

36、到的寿命nc（循环次数）（循环次数）9）、求出弹簧在完全压紧时的载荷）、求出弹簧在完全压紧时的载荷Fs，台架试验，台架试验伸张和压缩极限位置对应伸张和压缩极限位置对应F1、F2及工作压缩极限位及工作压缩极限位置的载荷置的载荷FmFs= Fw + Cs （Hi+Hs ）F1= Fw Cs f1F2= Fw Cs f2Fm= Fw Cs （HiHm ）返回11)、校核、校核 max0.63， 不成立则返回第不成立则返回第5步重选步重选d； 若余量很大，则视第若余量很大，则视第11步寿命校核结果来步寿命校核结果来决定是否重新取较小些的决定是否重新取较小些的d； 求出载荷求出载荷F1、F2、Fs 以及

37、以及Fm 所对应的剪切应力所对应的剪切应力 1、 2、 3 、 max；dDCm28dFckKCCCK615. 04414公式公式参数说明参数说明C含义含义弹簧指数弹簧指数曲度系数曲度系数公式公式返回12）、校核台架试验条件下的寿命：）、校核台架试验条件下的寿命：若算出的若算出的nc小于预期的台架寿命，则返回第小于预期的台架寿命，则返回第5步重选步重选d；若有较大余量，则与第若有较大余量，则与第10步的结果综合考虑是否选择更小的步的结果综合考虑是否选择更小的d；13.01)808.1(eckn )(48. 1)(74. 01212ek13）、确定弹簧自由高度）、确定弹簧自由高度H0和最小工作高

38、度和最小工作高度HnswiCFHH0isndHH14）、校核稳定性，若失稳则返回第）、校核稳定性，若失稳则返回第5步重新选取步重新选取Dm或弹簧两端的支撑方式。或弹簧两端的支撑方式。5 独立悬架导向机构的设计独立悬架导向机构的设计前轮独立悬架导向机构的要求前轮独立悬架导向机构的要求后轮独立悬架导向机构的要求后轮独立悬架导向机构的要求（1）车轮跳动时，轮距变化不超过）车轮跳动时，轮距变化不超过 4.0mm，以防轮胎早期磨损；以防轮胎早期磨损；（2）车轮跳动时，前轮定位参数要车轮跳动时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应产生有合理的变化特性，车轮不应产生纵向加速度；纵向加速度；（3）转弯时，

39、应使车身侧倾角小，）转弯时，应使车身侧倾角小，并保证车轮与车身同向倾斜，以增并保证车轮与车身同向倾斜，以增强不足转向效应；强不足转向效应；（4）制动时，应使车身有抗前俯作）制动时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后仰作用。用；加速时，有抗后仰作用。（1）悬架上载荷变化时，轮）悬架上载荷变化时，轮 距无显著变化；距无显著变化；（2）转弯时，应使车身侧倾）转弯时，应使车身侧倾 角小，并使车轮与车身角小，并使车轮与车身 反向倾斜，以减少过多反向倾斜，以减少过多 转向效应。转向效应。均有足够的强度，并可靠地传递除垂直力以外的各种力和力矩均有足够的强度，并可靠地传递除垂直力以外的各种力和力矩u二、导向

40、机构的布置参数二、导向机构的布置参数1. 侧倾中心侧倾中心W及侧倾中心高度及侧倾中心高度hw定义：定义：在侧向力作用下，车身在通过左、右车轮中心的横向在侧向力作用下，车身在通过左、右车轮中心的横向平面内发生侧倾时，相对于地面的瞬时摆动中心平面内发生侧倾时，相对于地面的瞬时摆动中心求解方法：求解方法：图解法图解法要求：让侧倾中心接近质心，要求：让侧倾中心接近质心，侧倾力矩侧倾力矩双横臂式和纵横臂式双横臂式和纵横臂式悬架侧倾中心悬架侧倾中心普通规格的麦弗逊式普通规格的麦弗逊式悬架侧倾中心悬架侧倾中心2. 侧倾中心高度侧倾中心高度hw的计算的计算（1）双横臂式悬架）双横臂式悬架 和纵横臂式悬架和纵横

41、臂式悬架（2）普通规格的）普通规格的 麦弗逊式悬架麦弗逊式悬架Hw参数参数说明说明 设计设计步骤步骤第一步：确定第一步：确定hw前悬架前悬架=（0120）mm第二步：确定第二步：确定hw后悬架后悬架=（80150）mm要求要求 使侧倾轴线大致与地面平行，以使得在曲线行驶时前、后轴使侧倾轴线大致与地面平行，以使得在曲线行驶时前、后轴上的轴荷变化接近相等，保证曲线行驶时的中性转向特性；上的轴荷变化接近相等，保证曲线行驶时的中性转向特性； hw大些使车身的侧倾角限制在允许范围内。大些使车身的侧倾角限制在允许范围内。2tancosvsbrdkpsvrdkpbtancos2dkpsin)sin()90sin(0 ckdkpsin)sin(ock返回3. 纵倾中心纵倾中心双横臂式悬架的纵倾中心双横臂式悬架的纵倾中心滑柱摆臂式悬滑柱摆臂式悬架的纵倾中心架的纵倾中心图解法图解法4. 抗制动纵倾性抗制动纵倾性5. 抗驱动纵倾性抗驱动纵倾性要求：要求：纵倾中