第六章悬架设计.ppt

1、1,第六章悬架设计,第一节 概述 第二节 悬架结构型式分析 第三节 悬架主要性能参数的确定 第四节 弹性元件的计算 第五节 独立悬架导向机构设计 第六节 减振器,2,第一节概述,一、悬架功用： 1.传递力 2.缓和动载荷,3,第一节概述,二、要求： 1.保证良好的行驶平顺性 2.保证良好的操纵稳定性 3.有合适的减振性能 4.制动、加速行驶时无“点头”和“后仰”现象,4,第一节 概述,二、要求： 5.强度高、寿命长、成本低，能可靠传递力和力矩 6.良好隔声 7.结构紧凑，占用空间小,5,第二节 悬架结构型式分析,一、组成： 弹性元件：传递垂直载荷、缓和冲击与振动，保证平顺性 导向装置：决定车轮

2、运动规律、传递力和力矩 减振装置：衰减车轮、车身的振动 横向稳定杆：防止转向时侧倾过大 缓冲块：限制弹簧过大变形,6,二导向机构结构分析,1、非独立悬架： 结构简单、制造成本低、维修方便； 非簧载质量大，平顺性差； 左右车轮互相影响； 前悬架易发生摆振； 易产生轴转向特性； 用途：主要用于货车、大客车的前后悬架,7,二导向机构结构分析,2、独立悬架： 非簧载质量小；摆头易控制；采用小刚度弹簧平顺性好； 提高稳定性；占用空间小；减少侧倾和振动；左右车轮互不影响；结构复杂、成本高维修困难 用途：主要用于轿车、部分轻微型货车、客车及越野车,8,3、独立悬架的结构型式分析：,二导向机构结构分析,9,3

3、、独立悬架的结构型式分析：,二导向机构结构分析,10,三前后悬架方案的选择,1.前后悬都采用非独立悬架 2.前悬独立、后悬非独立悬架 3.前后悬都独立悬架,11,四辅助元件,1.横向稳定器 2.缓冲块 3.弹性元件,12,3、弹性元件,13,3、弹性元件,14,第三节 悬架主要性能参数确定,一、前后悬架静挠度fc、动挠度fd： 1. 静挠度fc 定义：汽车满载静止时悬架上的载荷FW与此时悬架刚度c的比值 前、后车身部分的振动频率称为偏频n。,15,一、前后悬架静挠度fc、动挠度fd,货车实测值： n1:满载1.72.3Hz 空载1.22.4Hz n2:满载1.82.4Hz 空载2.44.0Hz

4、,16,一、前后悬架静挠度fc、动挠度fd,若n1与n2差别大，导致纵向角振动 若n1=n2导致共振 高速、越障汽车n1/n21时小 故要求n1/n21，即fc2fc1，一般取 轿车fc2=( 0.80.9) fc1 货车 fc2=(0.60.8) fc1,17,一、前后悬架静挠度fc、动挠度fd,悬架静挠度与弹性元件静挠度关系： 非独立悬架f悬=f弹 独立悬架 f悬f弹,18,一、前后悬架静挠度fc、动挠度fd,2.动挠度fd 定义：悬架从满载位置开始，压缩到结构允许的最大变形（碰缓冲块并压缩12或23时），车轮中心相对车架（身）的垂直位移。 要求动挠度足够大,19,一、前后悬架静挠度fc、

5、动挠度fd,2.动挠度fd 动挠度取值： 轿车 69cm 大客车 79cm 货车 58cm,20,一、前后悬架静挠度fc、动挠度fd,2.动挠度fd 静挠度的影响： （1）fc可n，平顺性，但悬架刚度C ，会经常碰撞缓冲块 （2）fc使C ，制动、加速、转弯行驶时，汽车会“点头”、“后仰”，或车身侧倾较大 （3） 要使fc ，则要增大板簧长度，布置困难，质量,21,二、悬架的弹性特性,1.定义：汽车悬架所受的垂直载荷F与在车轴上方测得的悬架变形值f之间的关系曲线 2.分析： (1)线性特性悬架n，m变化则n变化,22,(2)非线性悬架 曲线上某点刚度应当是该切点与水平坐标轴夹角正切值，即该点斜

6、率,二、悬架的弹性特性,23,动容量：悬架从满载静载荷位置起到结构允许的最大变形止消耗的功,可变刚度的悬架弹性曲线,二、悬架的弹性特性,24,1、基本原则：使空载n0，满载nc；副簧起作用前nb，起作用na相近,三、后悬架主、副簧刚度分配,25,（1）只有主簧工作时，c不变，F，n （2）副簧参与工作时,c,n,再F, n,三、后悬架主、副簧刚度分配,26,2、具体方法： （1）Fk=1/2(F0+Fc)，让1/2(F0+Fk)与1/2(Fk+Fc)对应悬架频率相等（f1=f2） 所以,三、后悬架主、副簧刚度分配,27,（2）从n0，nc，nb，na相差不大出发,三、后悬架主、副簧刚度分配,2

7、8,（2）从n0，nc，nb，na相差不大出发,三、后悬架主、副簧刚度分配,29,第四节弹性元件的计算,一、板簧计算 （一）板簧主要参数 1.弹簧上的载荷FW：总体给定轴荷非簧载质量产生载荷（板簧取12，传动轴取12） 2.板簧长度L：两吊耳之间的间距（板簧伸直后）,30,一、板簧计算,（一）板簧主要参数 2.板簧长度L影响： （1）强度，L大些好h主片厚度 （2）纵向角刚度Cr：L大些好,31,一、板簧计算,（一）板簧主要参数 2.板簧长度L影响： （3）L受总布置限制，不宜取长 轿车: 后悬 L=(0.400.55)L轴距 货车：前悬L=(0.260.35) L轴距 后悬L= (0.260

8、.35) L轴距,32,一、板簧计算,（一）板簧主要参数 3.静挠度fc 、动挠度fd 4.满载弧高fa 经验值fa =1030mm,33,一、板簧计算,（二）计算板簧应力 总惯性矩（式713） 挠度增大系数 （式714） 应力计算公式： （式715） 弹簧平均厚度hp ： （式716）,34,一、板簧计算,（三）板簧的断面尺寸及片数 1.宽度b 2.厚度 （1）宜采用同一种厚度，h在（10.1）hp内选取，不同厚度的簧片不宜超过三组； （2）,35,一、板簧计算,（三）板簧的断面尺寸及片数 3.片数n 多片614 少片14,36,一、板簧计算,（四）钢板弹簧各片长度的确定 （五）钢板弹簧刚度

9、验算 （六）钢板弹簧总成在自由状态的弧高及曲率半径计算 （七）钢板弹簧强度验算（p167) （八）断面形状 （九）少片弹簧 （十）板簧寿命,37,二、扭杆弹簧,1.扭杆弹簧型式：圆形、管形、片形、组合式 2.扭杆悬架刚度： 3.扭杆弹簧的设计： （1）扭杆断面面积的计算,38,（2）摆臂长R和扭杆长L,二、扭杆弹簧,39,二、扭杆弹簧,4.设计中应注意的问题 （1）头部形状尺寸 形状：花键、方形 尺寸：花键长、端头直径 （2）过渡段尺寸 （3）材料,40,三、空气弹簧,1.工作原理 外层耐油橡胶，内层气密橡胶，节与节之间有钢质腰环 2.刚度和偏频,41,第五节独立悬架导向机构设计,一、设计要求

10、 1.对前轮 2.对后轮 二、导向机构的布置参数 车轮外倾角的变化要求：在规定的车轮跳动范围内，变化量在1以内，车轮侧倾，外倾角增大；车轮跳动，外倾角减小。,42,2.侧倾中心：在侧向力的作用下，车身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 （1）希望侧倾中心接近车质心的位置 （2）不希望太高，太高则侧滑大，轮距变化大，磨损快,二、导向机构的布置参数,43,三、双横臂式独立悬架导向机构设计,1.纵向平面内上、下横臂的布置方案 2.横向平面内上、下横臂的布置方案 3.水平平面内上、下横臂摆动轴线的布置方案 4.上、下横臂长度的确定,44,第六节减 振 器,一、分类 1.摇臂式 2.筒式：应用广泛 单筒式、双筒式（轿车用）、充气筒式,45,第六节减 振 器,二、相对阻尼系数 减振器的阻尼作用在不同的刚度c和不同的簧上质量ms的悬架相匹配时，会产生不同的阻尼效果，用