汽車設(shè)計(jì)懸架

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)附件2內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書課程名稱： 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 學(xué)院： 能動學(xué)院 班級： 車輛工程11-1班 學(xué)生姓名： 宋鵬成 學(xué)號： 201120306055 _ 指導(dǎo)教師： 劉占峰、宋力 一、題目重型載貨汽車后懸架設(shè)計(jì)二、目的與意義1.為綜合應(yīng)用相關(guān)課程的專業(yè)知識打下良好基礎(chǔ)。2.學(xué)習(xí)查閱和應(yīng)用國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。3.掌握汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法、特點(diǎn)和一般步驟，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。 三、要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求、圖紙量、工作量要求等） 1.工作參數(shù)：見附件三 重型載貨汽車設(shè)計(jì)參數(shù)2.設(shè)計(jì)要求：確定懸架結(jié)構(gòu)形式，對主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算

2、；完成至少6000字的設(shè)計(jì)說明書，并繪制總成裝配圖及主要零件圖。四、工作內(nèi)容、進(jìn)度安排 第20周：查閱文獻(xiàn)資料，熟悉重型載貨汽車后懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)計(jì)算；第21周：撰寫設(shè)計(jì)說明書，繪制總成示意及主要零件圖，提交設(shè)計(jì)說明書及圖紙。五、主要參考文獻(xiàn)1.王望予.汽車設(shè)計(jì).第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004。2.王國權(quán). 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 第1版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010。3.汽車工程手冊編輯委員會.汽車工程手冊（設(shè)計(jì)篇）.第1版. 北京：人民交通出版社. 2001。審核意見同意系（教研室）主任（簽字） 指導(dǎo)教師下達(dá)時間 2014 年 12 月 30 日指導(dǎo)教師簽字：_中型載貨汽車

3、設(shè)計(jì)參數(shù)表參數(shù)名稱參數(shù)值備注整車尺寸（長×寬×高）(mm)11976×2395×3750軸數(shù)/軸距（mm）4/(1950+4550+1350)輪距（前/后）（mm）前1950/1950 后1847/1847前懸/后懸（mm）1350/2576整備質(zhì)量（kg）12000允許總質(zhì)量（kg）31000軸荷（滿載/空載）第一軸20%，第二軸30%，第三軸30%。第四軸20%/第一軸34%，第二軸22%，第三軸22%。第四軸22%驅(qū)動方式后輪驅(qū)動乘員人數(shù)（含駕駛員）3最高車速（km/h）100發(fā)動機(jī)最大功率 KW/(r/min)200/2200發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 N&

4、#180;m/(r/min)1050/1400變速器型式手動10/2擋變速器15擋傳動比12.961、9.693、7.370、5.540、3.846變速器610擋傳動比3.370、2.520、1.196、1.440、1.000變速器12倒擋傳動比12.938、11.301主減速器傳動比4.875輪胎數(shù)12（前4后8）輪胎規(guī)格11R20最大爬坡度30°最小轉(zhuǎn)彎直徑（m）17最小離地間隙（m）300接近角38°離去角26°縱向通過半徑（m）3.5 學(xué)校代碼： 10128學(xué) 號： 201120306055· 本科課程設(shè)計(jì)說明書（題 目：重型載貨汽車后懸架設(shè)計(jì)學(xué)

5、生姓名：宋鵬成學(xué) 院：能源與動力工程學(xué)院系 別：交通運(yùn)輸系專 業(yè)：車輛工程班 級：車輛11-1指導(dǎo)教師：劉占峰 宋力老師二 15 年 1 月目錄第一章 懸架參數(shù)的確定11.1設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)11.2懸架主要參數(shù)的確定2第二章 彈性元件參數(shù)確定32.1鋼板彈簧的布置方式42.2鋼板彈簧主要參數(shù)的確定52.4鋼板總成的弧高及半徑92.5鋼板主片的強(qiáng)度計(jì)算112.6彈簧銷的強(qiáng)度計(jì)算12第七章 減震器13 參考文獻(xiàn)14致謝15第一章 懸架參數(shù)的確定1.1設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù) 總質(zhì)量：31000kg 整備量：12000kg 空車時： 后軸負(fù)荷：5280kg 滿載時： 后軸負(fù)荷：15500kg 尺 寸： 總 長：

6、11976 總 寬：2395 軸 距：5225 前 輪 距 ：1950/1950 后 輪 距：1847/1847 滿載重心高度：11801.2懸架主要參數(shù)的確定1.2.1 懸架的靜撓度 懸架的靜擾度 是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷f與此時懸架剛度c 之比，即 貨車的懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。因汽車的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于1，因此貨車車軸上方車身兩點(diǎn)的振動不存在聯(lián)系。貨車的車身的固有頻率n,可用下式來表示： n= 式中，c為懸架的剛度（N/m）,m為懸架的簧上質(zhì)量（kg）又靜撓度可表示為： g：重力加速度（10N/kg）,代入上式得到： n=5/

7、 n: hz: cm 分析上式可知：懸架的靜撓度直接影響車身的振動頻率，因此欲保證汽車有良好的行駛平順性，就必須正確選擇懸架的靜撓度。 又因?yàn)椴煌钠噷ζ巾樞缘囊蟛幌嗤?，貨車的后懸架要求?.702.17hz之間，因?yàn)樨涇囍饕暂d貨為主，所以選取頻率為：1.9hz.。1.2.2 懸架的靜撓度懸架的動撓度是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)容許的最大變形時，車輪中心相對車架的垂直位移。通常貨車的動撓度的選擇范圍在69cm.。本設(shè)計(jì)選擇： 1.2.3 懸架的彈性特性 懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性兩種。由于貨車在空載和滿載時簧上質(zhì)量變化大，為了減少振動頻率和車身高度的變化，因此

8、選用剛度可變的非線性懸架。= 單個鋼板彈簧空載載時簧上質(zhì)量：n=1.9hz , m=7075kg,代入公式： n= 可得 C=10083N/cm =7.02cm第二章 彈性元件的設(shè)計(jì)2.1 鋼板彈簧的布置方案選擇 布置形式為對稱縱置式鋼板彈簧。2.2 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 已知滿載靜止時負(fù)荷=15500kg?；上虏糠趾芍兀纱丝捎?jì)算出單個鋼板彈簧的載荷：。由前面選定的參數(shù)知： 2.2.1滿載弧高 滿載弧高是指鋼板彈簧裝到車軸上，汽車滿載時鋼板彈簧主片上表面與兩端連線間的高度差。常取=1020mm.在此?。?2.2.2鋼板彈簧長度L的確定（1） 選擇原則：鋼板彈簧長度是彈簧伸直后兩卷耳中心之間

9、的距離。轎車L=(0.400.55)軸距；貨車前懸架：L=(0.260.35)軸距，后懸架：L=(0.350.45)軸距。（2） 鋼板彈簧長度的初步選定：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)L = 0.35軸距，并結(jié)合國內(nèi)外貨車資料，初步選定主簧主片的長度為1850mm , 2.2.3鋼板彈簧斷面尺寸的確定（1） 鋼板彈簧斷面寬度b的確定：有關(guān)鋼板彈簧的剛度，強(qiáng)度可按等截面的簡支梁計(jì)算，引入撓度增大系數(shù)加以修正。因此，可根據(jù)修正后的簡支梁公式計(jì)算鋼板彈簧所需的總慣性距。對于對稱式鋼板彈簧 式中： SU形螺栓中心距（mm） kU形螺栓夾緊(剛性夾緊，k取0.5)； c鋼板彈簧垂直剛度（N/mm）,c=; 為撓度增大系數(shù)。撓

10、度增大系數(shù)的確定：先確定與主片等長的重疊片數(shù)，再估計(jì)一個總片數(shù)，求得，然后=1.5/，初定。 對于主簧： L=1850mm k=0.5 S=200mm =2 =18 =1.5/=1.5/=1.37 E=2.1N/將上述數(shù)據(jù)代入以上公式得=734×103計(jì)算彈簧總截面系數(shù)： 式中為許用彎曲應(yīng)力。的選?。汉笾骰蔀?50550N/，后副簧為220250 N/。=70750NL=1850mm k=0.5 S=200mm =500 N/.將上面數(shù)據(jù)代入公式，得：=61.9×103再計(jì)算主簧平均厚度：=20mm有了以后，再選鋼板彈簧的片寬b。推薦片寬和片厚的比值在610范圍內(nèi)選取。 b

11、 = 150mm （2）鋼板彈簧片厚h的選取:本設(shè)計(jì)主簧和副簧均采用等厚片，片厚為20mm。通過查手冊可得鋼板截面尺寸b和h符合國產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。（3）鋼板斷截面形狀的選擇：本設(shè)計(jì)選取矩形截面。（4） 鋼板彈簧片數(shù)的選擇： 片數(shù)n少些有利于制造和裝配，并可以降低片與片之間的干摩擦，改善汽車的行駛平順性。但片數(shù)少了將使鋼板彈簧與等強(qiáng)度梁的差別增大，材料的利用率變壞。多片鋼板彈簧一般片數(shù)在614片之間選取，重型貨車可達(dá)20片。用變截面少片彈簧時，片數(shù)在14選取。 根據(jù)貨車的載荷并結(jié)合國內(nèi)外資料初步選取本貨車主簧的片數(shù)為18片，2.2.4 鋼板彈簧各片長度的確定 先將各片的厚度的立方值按同一比例尺沿

12、縱坐標(biāo)繪制在圖上，再沿橫坐標(biāo)量出主片長度的一半L/2和U型螺栓中心距的一半s/2，得到A,B兩點(diǎn)，連接A，B兩點(diǎn)就得到三角形的鋼板彈簧展開圖。AB線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片的長度。如果存在與主片等長的重疊片，就從B點(diǎn)到最后一個重疊片的上側(cè)邊斷點(diǎn)連一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片長度。各片實(shí)，際長度尺寸需經(jīng)圓整后確定。由圖1確定主簧各片長度：圖1 確定主簧各片長度圖主簧各片鋼板的長度如表1： 123456789長度（mm）1850185017521655.81558.71461.61364.51267.41170.3序號1011121314 15 16 17 18長度（mm）1073.

13、2976.1879781.9684.8587.7490.6393.5296.4表1 主簧各片鋼板的長度 2.2.5 鋼板彈簧剛度的驗(yàn)算 在此之前，有關(guān)撓度增大系數(shù)，總慣性矩，片長和葉片端部的形狀都不夠準(zhǔn)確，所以有必要驗(yàn)算剛度。用共同曲率法計(jì)算剛度，剛度的驗(yàn)算公式為：C= 其中， ； ；。式中，a為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，取0.900.94，E為材料彈性模量； 為主片和第（k+1）片的一般長度。公式中主片的一半，如果用中心螺栓到卷耳中心間的距離代入，求的剛度值為鋼板彈簧總成自由剛度；如果用有效長度，即代入上式，求得的剛度值為鋼板彈簧總成的夾緊剛度。（1）主簧剛度的驗(yàn)算：K1234567=(cm)04.85

14、9.7114.619.424.329.1K891011121314=(cm)3438.843.748.553.458.263.1 K151617=(cm)68.072.877.6由公式(mm-4)，得：Y1=6.8×10-5 Y2=4.15×10-5 Y3=2.1×10-5 Y4=1.575×10-5Y5=1.26×10-5 Y6=1.05×10-5 Y7=0.9×10-5 Y10=0.63×10-5 Y11=0.573 ×10-5 Y12=0.545×10-5 Y13=0.485 ×

15、10-5 Y14=0.45×10-5 將上述數(shù)據(jù)代入公式，得總成自由剛度： =10182/cm將上述數(shù)據(jù)代入公式有效長度，即，代入到公式所求得的是鋼板彈簧總成的夾緊剛度 =10253N/cm與設(shè)計(jì)值=10083N/cm相差不大，基本滿足主簧剛度要求。2.3 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算2.3.1鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高，用下式計(jì)算： 式中，為靜撓度；為滿載弧高；為鋼板彈簧總成用U型螺栓夾緊后引起的弧高變化，；S為U型螺栓的中心距。L為鋼板彈簧主片長度。下面分別計(jì)算主簧和副簧總成在自由狀態(tài)下的弧高：主簧： 由： = 則=70.5+15

16、+13.3=98.9mm （2）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑的確定：主簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑：=4326mm.2.3.2鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定 矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定 式中，為第i片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm），在自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm）（N/）；E為材料的彈性模量N/，取E為 N/；i片的彈簧厚度（mm）。在已知計(jì)算出各片鋼板彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑Ri。對于片厚相同的鋼板彈簧，各片彈簧的預(yù)應(yīng)力值應(yīng)不宜選取過大；推薦主片在根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊和后的合成應(yīng)力應(yīng)在300350N/內(nèi)選取。14片長片疊加負(fù)的預(yù)應(yīng)力，短片疊加正的預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)

17、力從長片由負(fù)值逐漸遞增為正值。 在確定各片預(yù)應(yīng)力時，理論上應(yīng)滿足各片彈簧在根部處的預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩： 或 下面分別計(jì)算主簧和副簧的各片在自由狀態(tài)下曲率半徑的確定：主簧：表3各片的預(yù)應(yīng)力 i1234567891011121314-5.6-4.6-3.6-2.6-1.600.511.522.533.54 E= N/ =12mm然后用上述公式計(jì)算主簧各片在自由狀態(tài)下曲率半徑，結(jié)果見表4：表4 主簧各片在自由狀態(tài)下曲率半徑i12345678910(mm)4312.94311.34309.84312.84313.943114312.543124312.54312i1112131415161718(mm

18、)4299.543554312.542994355434543214312 2.3.3主簧總成和副簧總成各片在自由狀態(tài)下弧高的計(jì)算如果第i片的片長為，則第i 片彈簧的弧高為： 主簧：將各片長度和曲率半徑代入上式，得主簧總成各片在自由狀態(tài)下弧高如表7： 表7 主簧總成各片在自由狀態(tài)下弧高 i123456789(mm)999089797061.853.946.539.6i101112131415161718(mm)3327.622.317.713.6106.94.482.542.3.4 鋼板彈簧總成弧高的核算 根據(jù)最小勢能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈

19、簧的 1/= 式中，第i片長度。鋼板彈簧的總成弧高為 H上式計(jì)算的結(jié)果應(yīng)與計(jì)算的設(shè)計(jì)結(jié)果相近。如果相差太多，可重新選擇各片預(yù)應(yīng)力再行核算。先對主簧的總成弧高核算將主簧各片的長度和曲率半徑代入上述公式可得： 然后再代入H=。原設(shè)計(jì)值為H0=98.9mm，相差不大，符合要求。2.3.5鋼板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算當(dāng)貨車牽引驅(qū)動時，貨車的后鋼板彈簧承受的載荷最大，在它的前半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力用下式計(jì)算 =+ 式中，為作用在后輪上的垂直靜載荷，為制動時后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)；轎車：=1.251.30；貨車：=1.11.2；為道路附著系數(shù)；b為鋼板彈簧片寬；為鋼板彈簧主片厚度。許用應(yīng)力取為1000N/mm。對于具有副簧的懸

20、架，驗(yàn)算強(qiáng)度時應(yīng)按主、副簧所受的實(shí)際載荷計(jì)算，主、副簧的參數(shù)應(yīng)取驗(yàn)算后的實(shí)際值，剛度應(yīng)取夾緊剛度。滿載靜止時有： 由上式驗(yàn)算主簧強(qiáng)度：其中牽引驅(qū)動時，主簧載荷為 G= =1.15 =0.8 主簧強(qiáng)度在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，符合強(qiáng)度要求。驗(yàn)算汽車在不平路面上鋼板彈簧的強(qiáng)度。不平路面上時，應(yīng)按鋼板彈簧的極限變形即動撓度fd計(jì)算載荷。主簧的極限載荷按下式計(jì)算：不平路面上主簧符合強(qiáng)度要求。2.4鋼板彈簧主片的強(qiáng)度的核算鋼板彈簧主片應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成，即： 其中 為沿彈簧縱向作用力在主片中心線上的力； 卷耳厚度；D為卷耳內(nèi)徑；b為鋼板彈簧寬度。許用應(yīng)力取為350MPa。代入上式得：主片符合強(qiáng)度要求。2.5鋼板彈簧彈簧銷的強(qiáng)度的核算對鋼板彈簧銷要驗(yàn)算鋼板彈簧受靜載荷時鋼板彈簧銷受到的擠壓應(yīng)力。其中為滿載靜止時鋼板彈簧端部的載荷，b為主片葉片寬；d為鋼板彈簧直徑。用20鋼或20Cr鋼經(jīng)滲碳處理或用45鋼