第6章懸架設(shè)計

1、汽車設(shè)計汽車設(shè)計1第六章第六章 懸架設(shè)計懸架設(shè)計6-1 概概 述述6-2 懸架結(jié)構(gòu)形式分析懸架結(jié)構(gòu)形式分析6-3 懸架主要參數(shù)的確定懸架主要參數(shù)的確定6-4 彈性元件的計算彈性元件的計算6-5 獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計6-6 減振器減振器汽車設(shè)計汽車設(shè)計26-16-1 概概 述述 什么是懸架？ 對于采用承載式車身的汽車（如轎車），懸架是承載式車身與車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱。 對于采用非承載式車身的汽車（如貨車），懸架是車架與車橋（車軸）之間的一切傳力連接裝置的總稱。汽車設(shè)計汽車設(shè)計3一一 懸架的功用懸架的功用 傳遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩；（傳力

2、） 緩和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車行駛平順性；（緩沖減振）利用懸架的某些傳力構(gòu)件使車輪按一定軌跡相對于車架或車身跳動，即起導(dǎo)向作用；（導(dǎo)向） 利用懸架中的輔助彈性元件橫向穩(wěn)定器，防止車身在轉(zhuǎn)向等行駛情況下發(fā)生過大側(cè)向傾斜。 （防止過大側(cè)傾）汽車設(shè)計汽車設(shè)計4二二 懸架的組成懸架的組成 （1）彈性元件）彈性元件起緩沖作用；起緩沖作用；（2）減振元件）減振元件起減振作用；起減振作用；（3）傳力機構(gòu)或稱導(dǎo)向機構(gòu)）傳力機構(gòu)或稱導(dǎo)向機構(gòu)起傳力和導(dǎo)起傳力和導(dǎo)向作用；向作用；（4）橫向穩(wěn)定器）橫向穩(wěn)定器防止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾防止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾 汽車設(shè)計汽車設(shè)計5三三

3、 對懸架提出的對懸架提出的設(shè)計要求設(shè)計要求 1）保證汽車有良好的行駛平順性。）保證汽車有良好的行駛平順性。2）具有合適的衰減振動的能力。）具有合適的衰減振動的能力。3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。4）汽車制動或加速時，要保證車身穩(wěn)定，減少車）汽車制動或加速時，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要合適。身縱傾；轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要合適。5）有良好的隔聲能力。）有良好的隔聲能力。6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。7）可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，）可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時，還

4、要保證有足夠的在滿足零部件質(zhì)量要小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命。強度和壽命。汽車設(shè)計汽車設(shè)計66-2 6-2 懸架結(jié)構(gòu)形式分析懸架結(jié)構(gòu)形式分析 一、非獨立懸架和獨立懸架一、非獨立懸架和獨立懸架 懸架懸架 非獨立懸架：非獨立懸架：獨立懸架：獨立懸架： 左、右車輪用一根整體軸連接，左、右車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過懸架與車架（或車身）再經(jīng)過懸架與車架（或車身）連接連接 左、右車輪通過各自的懸架與左、右車輪通過各自的懸架與車架（或車身）連接車架（或車身）連接 汽車設(shè)計汽車設(shè)計7 非獨立懸架非獨立懸架 獨立懸架獨立懸架汽車設(shè)計汽車設(shè)計81 1 非獨立懸架非獨立懸架 優(yōu)點優(yōu)點 以縱置鋼板彈簧為彈性

5、元件兼作導(dǎo)向裝置的非獨以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置的非獨立懸架立懸架 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單制造容易制造容易維修方便維修方便工作可靠工作可靠 缺點缺點 汽車平順性較差汽車平順性較差高速行駛時操穩(wěn)性差高速行駛時操穩(wěn)性差轎車不利于發(fā)動機、行轎車不利于發(fā)動機、行 李艙的布置李艙的布置應(yīng)用應(yīng)用 ：貨車、大客車的前、后懸架以及某些轎車：貨車、大客車的前、后懸架以及某些轎車的后懸架的后懸架汽車設(shè)計汽車設(shè)計92 獨立懸架獨立懸架 優(yōu)點優(yōu)點 簧下質(zhì)量??；簧下質(zhì)量?。粦壹苷加玫目臻g??；懸架占用的空間??；可以用剛度小的彈簧，改善了汽車行駛平順性；可以用剛度小的彈簧，改善了汽車行駛平順性；由于采用斷開式車軸，能降

6、低發(fā)動機的位置高度，由于采用斷開式車軸，能降低發(fā)動機的位置高度，使整車的質(zhì)心高度下降，改善了汽車行駛穩(wěn)定性；使整車的質(zhì)心高度下降，改善了汽車行駛穩(wěn)定性；左、右車輪各自獨立運動互不影響，可減少車身的左、右車輪各自獨立運動互不影響，可減少車身的傾斜和振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面傾斜和振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力。附著能力。 缺點缺點 結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本較高成本較高維修困難維修困難應(yīng)用應(yīng)用 ：轎車和部分輕型貨車、客車及越野車：轎車和部分輕型貨車、客車及越野車 汽車設(shè)計汽車設(shè)計10二、獨立懸架結(jié)構(gòu)形式分析二、獨立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 獨立懸架獨立懸架雙橫臂式雙橫臂式單橫臂

7、式、單橫臂式、雙縱臂式雙縱臂式單縱臂式單縱臂式單斜臂式單斜臂式麥弗遜式麥弗遜式扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式汽車設(shè)計汽車設(shè)計11雙橫臂式獨立懸架雙橫臂式獨立懸架*分類：分類：等長雙橫臂式、不等長雙橫臂式等長雙橫臂式、不等長雙橫臂式*等長雙橫臂式：等長雙橫臂式： 車輪上、下跳動時，可保持主銷傾角不變，但車輪上、下跳動時，可保持主銷傾角不變，但輪距有較大變化，輪胎磨損嚴(yán)重，已很少采用。輪距有較大變化，輪胎磨損嚴(yán)重，已很少采用。汽車設(shè)計汽車設(shè)計12汽車設(shè)計汽車設(shè)計13汽車設(shè)計汽車設(shè)計14汽車設(shè)計汽車設(shè)計15汽車設(shè)計汽車設(shè)計16汽車設(shè)計汽車設(shè)計171 1 評價指標(biāo)：評價指標(biāo)： 1）側(cè)傾中心高度）側(cè)傾中心

8、高度 側(cè)傾中心：側(cè)傾中心：汽車在側(cè)向力作用下，車身在通過汽車在側(cè)向力作用下，車身在通過左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時，左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時，相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心。相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心。 側(cè)傾中心高度：側(cè)傾中心高度：側(cè)傾中心到地面的距離。側(cè)傾中心到地面的距離。 側(cè)傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，側(cè)傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)傾力臂及側(cè)傾力矩小些，車身的側(cè)傾角也可使側(cè)傾力臂及側(cè)傾力矩小些，車身的側(cè)傾角也會減小。但側(cè)傾中心過高，會使車身傾斜時輪距會減小。但側(cè)傾中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大，加速輪胎的磨損。變化大，加速輪胎的磨損。汽車設(shè)

9、計汽車設(shè)計18 2）車輪定位參數(shù)的變化）車輪定位參數(shù)的變化 若主銷后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若主銷后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車輪外傾角變化大，會影響汽車直線行駛穩(wěn)定若車輪外傾角變化大，會影響汽車直線行駛穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。汽車設(shè)計汽車設(shè)計19主銷軸線和地面垂直線在汽車縱向平面內(nèi)的夾角主銷軸線和地面垂直線在汽車縱向平面內(nèi)的夾角汽車設(shè)計汽車設(shè)計20主銷軸線與地面垂直線在汽車的橫向平面內(nèi)的夾角主銷軸線與地面垂直線在汽車的橫向平面內(nèi)的夾角汽車設(shè)計汽車設(shè)計21通過車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂線

10、間夾角通過車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂線間夾角汽車設(shè)計汽車設(shè)計22汽車設(shè)計汽車設(shè)計23汽車設(shè)計汽車設(shè)計245）懸架占用的空間尺寸）懸架占用的空間尺寸 占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機的布置和從占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機的布置和從車上拆裝發(fā)動機的困難程度；車上拆裝發(fā)動機的困難程度； 占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。而且底部平整，布置油箱容易。 3）懸架側(cè)傾角剛度）懸架側(cè)傾角剛度 車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度大小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。大

11、小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。4）橫向剛度）橫向剛度 懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。擺振現(xiàn)象。懸架雙橫臂式單橫臂式單縱臂式單斜臂式麥弗遜式扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式側(cè)傾中心高比較低比較高比較低居單橫臂和單縱臂之間比較高比較低車輪定位參數(shù)的變化車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角均有變化車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大主銷后傾角變化大有變化變化小左、右輪同時跳動時不變輪距變化小，輪胎磨損速度慢變化大，輪胎磨損速度快不變變化不大變化很小不變懸架側(cè)傾角剛度較小，需用橫向穩(wěn)定器較

12、大，可不裝橫向穩(wěn)定器較小，需用橫向穩(wěn)定器居單橫臂式和單縱臂式之間較大，可不裝橫向穩(wěn)定器橫向剛度橫向剛度大橫向剛度小 橫向剛度較小橫向剛度大占用空間尺寸 占用較多占用較少幾乎不占用高度空間占用的空間小其它結(jié)構(gòu)復(fù)雜前懸架用得較多結(jié)構(gòu)簡單、成本低，前懸架上用得少結(jié)構(gòu)簡單、成本低結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，轎車上用得較多結(jié)構(gòu)簡單，用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動轎車后懸架汽車設(shè)計汽車設(shè)計26三、前、后懸架方案的選擇三、前、后懸架方案的選擇前輪和后輪均采用非獨立懸架；前輪和后輪均采用非獨立懸架；前輪采用獨立懸架，后輪采用非獨立懸架；前輪采用獨立懸架，后輪采用非獨立懸架；前輪與后輪均采用獨立懸架。前輪與后輪均采用獨立懸架。 汽

13、車設(shè)計汽車設(shè)計271 前輪和后輪均采用非獨立懸架前輪和后輪均采用非獨立懸架軸轉(zhuǎn)向效應(yīng)軸轉(zhuǎn)向效應(yīng)汽車設(shè)計汽車設(shè)計28對前軸，這種偏轉(zhuǎn)使汽車不足轉(zhuǎn)向趨勢增加對前軸，這種偏轉(zhuǎn)使汽車不足轉(zhuǎn)向趨勢增加對后橋，則增加了汽車過多轉(zhuǎn)向趨勢對后橋，則增加了汽車過多轉(zhuǎn)向趨勢 乘用車將后懸架縱置鋼板彈簧的乘用車將后懸架縱置鋼板彈簧的前部吊耳位置布置得比后部吊耳前部吊耳位置布置得比后部吊耳低，于是懸架的瞬時運動中心位低，于是懸架的瞬時運動中心位置降低，與懸架連接的車橋位置置降低，與懸架連接的車橋位置處的運動軌跡如處的運動軌跡如b所示，即處于所示，即處于外側(cè)懸架與車橋連接處的運動軌外側(cè)懸架與車橋連接處的運動軌跡是跡是o

14、a段，結(jié)果后橋軸線的偏段，結(jié)果后橋軸線的偏離不再使汽車具有過多轉(zhuǎn)向的趨離不再使汽車具有過多轉(zhuǎn)向的趨勢。勢。 汽車設(shè)計汽車設(shè)計291.橫向穩(wěn)定器橫向穩(wěn)定器（1）有了橫向穩(wěn)定器，可以在不增大懸架垂）有了橫向穩(wěn)定器，可以在不增大懸架垂直剛度直剛度C的條件下，增大懸架的側(cè)傾角剛度。的條件下，增大懸架的側(cè)傾角剛度。 （2）在汽車前懸架上設(shè)置橫向穩(wěn)定器，能增）在汽車前懸架上設(shè)置橫向穩(wěn)定器，能增大前懸架的側(cè)傾角剛度。大前懸架的側(cè)傾角剛度。四、輔助元件四、輔助元件汽車設(shè)計汽車設(shè)計30汽車設(shè)計汽車設(shè)計312.緩沖塊緩沖塊 橡膠制造，通過硫化橡膠制造，通過硫化將橡膠與鋼板連接為將橡膠與鋼板連接為一體，再經(jīng)焊在鋼板

15、一體，再經(jīng)焊在鋼板上的螺釘將緩沖塊固上的螺釘將緩沖塊固定到車架（車身）或定到車架（車身）或其它部位上，其它部位上，起到限起到限制懸架最大行程的作制懸架最大行程的作用用 多孔聚氨脂制成多孔聚氨脂制成 ，它兼有輔助彈，它兼有輔助彈性元件的作用。這種材料起泡時就性元件的作用。這種材料起泡時就形成了致密的耐磨外層，它保護內(nèi)形成了致密的耐磨外層，它保護內(nèi)部的發(fā)泡部分不受損傷。由于在該部的發(fā)泡部分不受損傷。由于在該材料中有封閉的氣泡，在載荷作用材料中有封閉的氣泡，在載荷作用下彈性元件被壓縮，但其外廓尺寸下彈性元件被壓縮，但其外廓尺寸增加卻不大，這點與橡膠不同。有增加卻不大，這點與橡膠不同。有些汽車的緩沖塊

16、裝在減振器上。些汽車的緩沖塊裝在減振器上。 汽車設(shè)計汽車設(shè)計32汽車設(shè)計汽車設(shè)計336-36-3 懸架主要參數(shù)的確定懸架主要參數(shù)的確定 一、懸架靜撓度一、懸架靜撓度1、概念、概念 懸架靜撓度懸架靜撓度fc是指是指汽車滿載靜止時懸架上的汽車滿載靜止時懸架上的載荷載荷Fw與此時懸架剛度與此時懸架剛度c之比，即之比，即fc=Fw/c。 2、選擇要求及方法、選擇要求及方法 汽車前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系汽車前、后懸架與其簧上質(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)之一數(shù)之一 ，懸架靜撓度，懸架靜撓度fc直接影響車身振動的固有直接影響

17、車身振動的固有頻率。頻率。汽車設(shè)計汽車設(shè)計34 現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于近似等于1，于是，于是汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系。汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系。汽車前、后部分車身的固有頻率汽車前、后部分車身的固有頻率n1和和n2（亦稱偏（亦稱偏頻）可表示為頻）可表示為)2/(/);2/(/222111mcnmcn式中，式中，c1、c2為前、后懸架的剛度（為前、后懸架的剛度（N/cm）；）；m1、m2為前、后懸架的簧上質(zhì)量（為前、后懸架的簧上質(zhì)量（kg）。）。汽車設(shè)計汽車設(shè)計35 當(dāng)懸架的彈性特性為線性時，前、后懸架的當(dāng)懸架的彈性特性為線性時，前、后

18、懸架的靜撓度可表示為靜撓度可表示為22c211c1/;/cgmfcgmf式中，式中， g為重力加速度，為重力加速度，g=981cm/s2）。）。將將fc1、fc2代入上式得到代入上式得到2211/5/5ccfnfn注意：撓度單位注意：撓度單位cm懸架靜撓度懸架靜撓度fc直接影響車身振動的固有頻率。直接影響車身振動的固有頻率。汽車設(shè)計汽車設(shè)計36前后懸架靜撓度的選擇要求：前后懸架靜撓度的選擇要求：fc1與與fc2要接近；要接近；希望希望fc1fc2 這樣有利于防止車身產(chǎn)生較大縱向角振動。這樣有利于防止車身產(chǎn)生較大縱向角振動。 理論分析證明：若汽車以較高車速駛過單個路理論分析證明：若汽車以較高車速

19、駛過單個路障，障，n1/n21時的車身縱向角振動要比時的車身縱向角振動要比n1/n21時時小，故推薦取小，故推薦取fc2=（0.80.9）fc1。汽車設(shè)計汽車設(shè)計37 偏頻根據(jù)汽車用途選取偏頻根據(jù)汽車用途選取以運送人為主的乘用車對平順性的要求最高，以運送人為主的乘用車對平順性的要求最高，大客車次之，載貨車更次之。大客車次之，載貨車更次之。對發(fā)動機排量在對發(fā)動機排量在1.6L以下乘用車，前懸架滿載以下乘用車，前懸架滿載偏頻要求在偏頻要求在1.001.45Hz，后懸架則要求在，后懸架則要求在1.171.58Hz。原則上，乘用車的發(fā)動機排量越大，懸架的偏原則上，乘用車的發(fā)動機排量越大，懸架的偏頻越小

20、，要求滿載前懸架偏頻在頻越小，要求滿載前懸架偏頻在0.801.15Hz，后懸架則要求在后懸架則要求在0.981.30Hz。貨車滿載時，前懸架偏頻要求在貨車滿載時，前懸架偏頻要求在1.502.10Hz，而后懸架則要求在而后懸架則要求在1.702.17Hz。選定偏頻以后，再利用上式即可計算出懸架的靜選定偏頻以后，再利用上式即可計算出懸架的靜撓度。撓度。 汽車設(shè)計汽車設(shè)計38二、懸架動撓度二、懸架動撓度1、概念、概念 指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的的1/2或或2/3）時

21、，車輪中心相對車架（或車身）時，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。的垂直位移。2、選擇要求及方法、選擇要求及方法 要求懸架應(yīng)有足夠大的動撓度，以防止在壞要求懸架應(yīng)有足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經(jīng)常碰撞緩沖塊。路面上行駛時經(jīng)常碰撞緩沖塊。對乘用車，對乘用車，fd取取79cm；對貨車，；對貨車，fd取取69cm。汽車設(shè)計汽車設(shè)計39三、懸架彈性特性三、懸架彈性特性 懸架受到垂直外力懸架受到垂直外力F與由此所引起的車輪中心與由此所引起的車輪中心相對于車身位移相對于車身位移f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線（即懸架的變形）的關(guān)系曲線 。1)線性彈性特性線性彈性特性定義定義: 懸架變形懸架變形f

22、與所受垂直外力與所受垂直外力F之間成固定比例之間成固定比例變化，彈性特性為一直線，懸架剛度為常數(shù)變化，彈性特性為一直線，懸架剛度為常數(shù) 。線性彈性特性、非線性彈性特性線性彈性特性、非線性彈性特性1、定義、定義2、分類、分類特點特點：隨載荷的變化，平順性變化隨載荷的變化，平順性變化汽車設(shè)計汽車設(shè)計402)非線性彈性特性非線性彈性特性定義定義：懸架變形懸架變形f與所受垂直外力與所受垂直外力F之間不成固定之間不成固定比例變化，懸架剛度是變化的。比例變化，懸架剛度是變化的。 1緩沖塊復(fù)原點緩沖塊復(fù)原點 2復(fù)原行程緩沖塊脫離支架復(fù)原行程緩沖塊脫離支架3主彈簧彈性特性曲線主彈簧彈性特性曲線 4復(fù)原行程復(fù)原

23、行程 5壓縮行程壓縮行程6緩沖塊壓縮期懸架彈性特性曲線緩沖塊壓縮期懸架彈性特性曲線 7緩沖塊壓縮時開始接觸彈性支架緩沖塊壓縮時開始接觸彈性支架8額定載荷額定載荷汽車設(shè)計汽車設(shè)計41特點特點在滿載位置（圖中點在滿載位置（圖中點8）附近，剛度小且曲線變）附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好化平緩，因而平順性良好 距滿載較遠(yuǎn)的兩端，曲線變陡，剛度增大距滿載較遠(yuǎn)的兩端，曲線變陡，剛度增大 作用作用在有限的動撓度在有限的動撓度fd范圍內(nèi)，得到比線性懸架更多范圍內(nèi)，得到比線性懸架更多的動容量的動容量 懸架的動容量系指懸架從靜載荷的位置起，變懸架的動容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變

24、形為止消耗的功形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止消耗的功 （懸架的（懸架的動容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小動容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小 ）汽車設(shè)計汽車設(shè)計42四、貨車后懸架主、副簧剛度的分配四、貨車后懸架主、副簧剛度的分配汽車設(shè)計汽車設(shè)計43四、貨車后懸架主、副簧剛度的分配四、貨車后懸架主、副簧剛度的分配分配原則：分配原則：車身從空載到滿載時的車身從空載到滿載時的振動頻率變化要小，以保振動頻率變化要小，以保證汽車有良好的平順性證汽車有良好的平順性 副簧參加工作前、后的副簧參加工作前、后的懸架振動頻率變化不大懸架振動頻率變化不大 兩項要求不能同時滿足。兩項要求不能同時滿足。汽車設(shè)計汽車設(shè)計4

25、4確定方法一確定方法一 使副簧開始起作用時的懸架撓度使副簧開始起作用時的懸架撓度fa等于汽車空載等于汽車空載時懸架撓度時懸架撓度f0，而使副簧開始起作用前一瞬間的撓，而使副簧開始起作用前一瞬間的撓度度fK等于滿載時懸架的撓度等于滿載時懸架的撓度fc 。副簧、主簧剛度比。副簧、主簧剛度比為為 0wma1/FFcc特點：特點：能保證在空載與滿載使用范圍內(nèi)懸架振動頻能保證在空載與滿載使用范圍內(nèi)懸架振動頻率變化不大，但副簧起作用前、后懸架振動頻率變率變化不大，但副簧起作用前、后懸架振動頻率變化較大?；^大。作業(yè)證明。作業(yè)證明。汽車設(shè)計汽車設(shè)計45確定方法二確定方法二 使副簧開始起作用時的載荷等于空載與

26、滿載時懸使副簧開始起作用時的載荷等于空載與滿載時懸架載荷的平均值，即架載荷的平均值，即 FK=0.5（F0+FW） 并使并使F0和和FK間平均載荷對應(yīng)的頻率與間平均載荷對應(yīng)的頻率與FK和和FW間平間平均載荷對應(yīng)的頻率相等，此時副簧與主簧的剛度比均載荷對應(yīng)的頻率相等，此時副簧與主簧的剛度比為為 ca/cm=（2-2）/（+3）特點：特點： 能保證副簧起作用前、后懸架振動頻率變化不大，能保證副簧起作用前、后懸架振動頻率變化不大，此方法適用于經(jīng)常處于半載運輸狀態(tài)的車輛。此方法適用于經(jīng)常處于半載運輸狀態(tài)的車輛。 汽車設(shè)計汽車設(shè)計46五、懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸的分配五、懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸

27、的分配 懸架側(cè)傾角剛度：指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時，懸架側(cè)傾角剛度：指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時，懸架給車身的彈性恢復(fù)力矩。懸架給車身的彈性恢復(fù)力矩。要求在側(cè)向慣性力等于要求在側(cè)向慣性力等于0.4倍車重時，乘用車車身倍車重時，乘用車車身側(cè)傾角側(cè)傾角2.5 4，貨車車身側(cè)傾角不超過，貨車車身側(cè)傾角不超過6 7。應(yīng)使前懸架具有的側(cè)傾角剛度略大于后懸架的側(cè)應(yīng)使前懸架具有的側(cè)傾角剛度略大于后懸架的側(cè)傾角剛度。對乘用車，前、后懸架側(cè)傾角剛度的比傾角剛度。對乘用車，前、后懸架側(cè)傾角剛度的比值一般為值一般為1.42.6。汽車設(shè)計汽車設(shè)計476-46-4 彈性元件的計算彈性元件的計算 一、鋼板彈簧的設(shè)計一、鋼板

28、彈簧的設(shè)計（一）鋼板彈簧的布置方案（一）鋼板彈簧的布置方案縱置：應(yīng)用廣泛縱置：應(yīng)用廣泛橫置：應(yīng)用極少橫置：應(yīng)用極少對稱式：應(yīng)用較多對稱式：應(yīng)用較多不對稱式不對稱式汽車設(shè)計汽車設(shè)計48（二）鋼板彈簧主要參數(shù)的確定（二）鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 計算之前應(yīng)知道下列初始參數(shù)：滿載靜止時的G1、G2、Gu1、Gu2G1 前軸（橋）負(fù)荷G2 后軸（橋）負(fù)荷Gu1前懸簧下部分荷重Gu2后懸簧下部分荷重 fc 懸架靜撓度 fd懸架動撓度 L軸距2/ )(2/ )(2u22w1u11wGGFGGF汽車設(shè)計汽車設(shè)計491）滿載弧高）滿載弧高fa 滿載弧高滿載弧高fa是指鋼板彈簧裝到車軸（橋）上，汽車是指鋼板彈簧裝

29、到車軸（橋）上，汽車滿載時鋼板彈簧主片上表面與兩端（不包括卷耳半滿載時鋼板彈簧主片上表面與兩端（不包括卷耳半徑）連線間的最大高度差徑）連線間的最大高度差 fa用來保證汽車具有給定的高度用來保證汽車具有給定的高度 為了在車架高度已限定時能得到足夠的動撓度值，為了在車架高度已限定時能得到足夠的動撓度值，常取常取fa=1020mm。汽車設(shè)計汽車設(shè)計502）鋼板彈簧長度）鋼板彈簧長度L的確定的確定鋼板彈簧長度鋼板彈簧長度L是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離距離在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些。長些。推薦在下列范圍內(nèi)選

30、用鋼板彈簧的長度：推薦在下列范圍內(nèi)選用鋼板彈簧的長度： 轎車：轎車：L=（0.400.55）軸距；）軸距； 貨車貨車:前懸架：前懸架：L=（0.260.35）軸距；）軸距； 后懸架：后懸架：L=（0.350.45）軸距。）軸距。汽車設(shè)計汽車設(shè)計51注：應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些的原因應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些的原因增加鋼板彈簧長度增加鋼板彈簧長度L能顯著降低彈簧應(yīng)力，提高能顯著降低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命；使用壽命；降低彈簧剛度，改善汽車平順性；降低彈簧剛度，改善汽車平順性； 在垂直剛度在垂直剛度c給定的條件下，又能明顯增加鋼板給定的條件下，又能明顯增加鋼板彈簧的縱向角剛度。彈簧的縱向角剛度。 鋼板

31、彈簧的縱向角剛度系指鋼板彈簧產(chǎn)生單位鋼板彈簧的縱向角剛度系指鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時，作用到鋼板彈簧上的縱向力矩值?？v向轉(zhuǎn)角時，作用到鋼板彈簧上的縱向力矩值。 增大鋼板彈簧縱向角剛度的同時，能減少車輪增大鋼板彈簧縱向角剛度的同時，能減少車輪扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈簧變形。扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈簧變形。 汽車設(shè)計汽車設(shè)計523）鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定）鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定a.鋼板斷面寬度鋼板斷面寬度b的確定的確定 有關(guān)鋼板彈簧的剛度、強度等，可按等截面簡支梁的計有關(guān)鋼板彈簧的剛度、強度等，可按等截面簡支梁的計算公式計算，但需引入撓度增大系數(shù)算公式計算，但需引入撓度增大系數(shù)加以修正。因此，可加以修正

32、。因此，可根據(jù)修正后的簡支梁公式計算鋼板彈簧所需要的總慣性矩根據(jù)修正后的簡支梁公式計算鋼板彈簧所需要的總慣性矩J0。對于對稱鋼板彈簧。對于對稱鋼板彈簧J0=（L-ks）3c/（48E）式中，式中，sU形螺栓中心距（形螺栓中心距（mm）；）；k考慮考慮U形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)（如剛性夾形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)（如剛性夾緊，取緊，取k=0.5，撓性夾緊，取，撓性夾緊，取k=0）；）；c鋼板彈簧垂直剛度（鋼板彈簧垂直剛度（N/mm），），c=FW/fc；汽車設(shè)計汽車設(shè)計53 鋼板彈簧由一對鋼板彈簧由一對U形螺栓夾緊安裝到車橋上時，形螺栓夾緊安裝到車橋上時，兩兩U形螺栓之間的板簧有一部分

33、不起彈簧作用，稱形螺栓之間的板簧有一部分不起彈簧作用，稱為非工作部分或無效長度，它由兩為非工作部分或無效長度，它由兩U形螺栓中心距形螺栓中心距s和夾緊方式?jīng)Q定，后者又用無效長度系數(shù)和夾緊方式?jīng)Q定，后者又用無效長度系數(shù)k來表來表述。述。汽車設(shè)計汽車設(shè)計54 鋼板彈簧總截面系數(shù)鋼板彈簧總截面系數(shù)W0 W0FW（L-ks）/（4W） 式中，式中，W為許用彎曲應(yīng)力。為許用彎曲應(yīng)力。 對于對于55SiMnVB或或60Si2Mn等材料，表面經(jīng)等材料，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦噴丸處理后，推薦W在下列范圍內(nèi)選?。呵皬椩谙铝蟹秶鷥?nèi)選取：前彈簧和平衡懸架彈簧為簧和平衡懸架彈簧為350-450MPa；后主簧為；后主簧

34、為450-550MPa，后，后副簧為副簧為220-250MPa。撓度增大系數(shù)（先確定與主片等長的重疊片撓度增大系數(shù)（先確定與主片等長的重疊片數(shù)數(shù)n1，再估計一個總片數(shù)，再估計一個總片數(shù)n0,求得求得=n1/n0，然，然后用后用=1.5/1.04（1+0.5）初定初定） E材料的彈性模量。材料的彈性模量。汽車設(shè)計汽車設(shè)計55 等臂式平衡懸架是三軸和四軸越野汽車上普遍采等臂式平衡懸架是三軸和四軸越野汽車上普遍采用的一種平衡懸架結(jié)構(gòu)形式。鋼板彈簧兩端自由地用的一種平衡懸架結(jié)構(gòu)形式。鋼板彈簧兩端自由地支承在中、后橋半軸套管上的滑板式支架內(nèi)。鋼板支承在中、后橋半軸套管上的滑板式支架內(nèi)。鋼板彈簧便相當(dāng)于一

35、根等臂平衡桿，它以懸架心軸為支彈簧便相當(dāng)于一根等臂平衡桿，它以懸架心軸為支點轉(zhuǎn)動，從點轉(zhuǎn)動，從而可保證汽而可保證汽車在不平道車在不平道路上行駛時，路上行駛時，各輪都能著各輪都能著地，且使中、地，且使中、后橋車輪的后橋車輪的垂直載荷平垂直載荷平均分配。均分配。汽車設(shè)計汽車設(shè)計56將式（將式（6-6）代入下式計算鋼板彈簧平均厚度）代入下式計算鋼板彈簧平均厚度hp有了有了hp以后，再選鋼板彈簧的片寬以后，再選鋼板彈簧的片寬b。cWpEfksLWJh6)(/2200片寬片寬b對汽車性能的影響對汽車性能的影響增大片寬，能增加卷耳強度，但當(dāng)車身受側(cè)向力作用增大片寬，能增加卷耳強度，但當(dāng)車身受側(cè)向力作用傾斜

36、時，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。傾斜時，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。 前懸架用寬的彈簧片，會影響轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角。片前懸架用寬的彈簧片，會影響轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角。片寬選取過窄，又得增加片數(shù)，從而增加片間的摩擦和彈寬選取過窄，又得增加片數(shù)，從而增加片間的摩擦和彈簧的總厚?；傻目偤?。 推薦片寬與片厚的比值推薦片寬與片厚的比值b/hp在在610范圍內(nèi)選取。范圍內(nèi)選取。 汽車設(shè)計汽車設(shè)計57b.鋼板彈簧片厚鋼板彈簧片厚h的選擇的選擇 矩形斷面等厚鋼板彈簧總慣性矩矩形斷面等厚鋼板彈簧總慣性矩J0 J0=nbh3/12 式中，式中，n為鋼板彈簧片數(shù)。為鋼板彈簧片數(shù)。說明：說明：1、改變片數(shù)、改變片數(shù)n、片寬、片寬b和片厚和

37、片厚h三者之一，都影響三者之一，都影響到總慣性矩到總慣性矩J0的變化；的變化；2、總慣性矩、總慣性矩J0的改變又會影響到鋼板彈簧垂直剛的改變又會影響到鋼板彈簧垂直剛度度c的變化，也就是影響汽車的平順性變化。其中，的變化，也就是影響汽車的平順性變化。其中，片厚片厚h變化對鋼板彈簧總慣性矩變化對鋼板彈簧總慣性矩J0影響最大。影響最大。 汽車設(shè)計汽車設(shè)計58片厚片厚h選擇的要求選擇的要求增加片厚增加片厚h，可以減少片數(shù)，可以減少片數(shù)n 鋼板彈簧各片厚度可能有相同和不同兩種情況，鋼板彈簧各片厚度可能有相同和不同兩種情況，希望盡可能采用前者希望盡可能采用前者 但因為主片工作條件惡劣，為了加強主片及卷耳，

38、但因為主片工作條件惡劣，為了加強主片及卷耳，也常將主片加厚，其余各片厚度稍薄。此時，要求也常將主片加厚，其余各片厚度稍薄。此時，要求一副鋼板彈簧的厚度不宜超過三組。一副鋼板彈簧的厚度不宜超過三組。 為使各片壽命接近又要求最厚片與最薄片厚度之為使各片壽命接近又要求最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于比應(yīng)小于1.5。鋼板斷面尺寸鋼板斷面尺寸b和和h應(yīng)符合國產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。應(yīng)符合國產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。 汽車設(shè)計汽車設(shè)計59C. 鋼板斷面形狀鋼板斷面形狀 見圖見圖6-12汽車設(shè)計汽車設(shè)計602、鋼板彈簧各片長度的確定、鋼板彈簧各片長度的確定 將各片厚度將各片厚度hi的立方值的立方值hi3按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪按同

39、一比例尺沿縱坐標(biāo)繪制在圖上制在圖上沿橫坐標(biāo)量出主片長度的一半沿橫坐標(biāo)量出主片長度的一半L/2和和U形螺栓中心形螺栓中心距的一半距的一半s/2，得到，得到A、B兩點，連接兩點，連接A、B即得到三即得到三角形的鋼板彈簧展開圖。角形的鋼板彈簧展開圖。AB線與各葉片上側(cè)邊的交點即為各片長度，如果存線與各葉片上側(cè)邊的交點即為各片長度，如果存在與主片等長的重疊片，就從在與主片等長的重疊片，就從B點到最后一個重疊片點到最后一個重疊片的上側(cè)邊端點連一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點的上側(cè)邊端點連一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點即為各片長度。即為各片長度。各片實際長度尺寸需經(jīng)圓整后確定。各片實際長度尺寸需經(jīng)圓整后

40、確定。汽車設(shè)計汽車設(shè)計613、鋼板彈簧剛度驗算、鋼板彈簧剛度驗算 剛度驗算公式為剛度驗算公式為 其中其中 式中，式中，為經(jīng)驗修正系數(shù)，為經(jīng)驗修正系數(shù)， =0.900.94； E為材料彈性模量；為材料彈性模量； l1、lk+1為主片和第（為主片和第（k+1）片的一半長度。）片的一半長度。)(/61131kknkkYYaaEc)(111kkllakiikJY1/1111/1kiikJY汽車設(shè)計汽車設(shè)計62用共同曲率法計算剛度的用共同曲率法計算剛度的前提前提假定同一截面上各片曲率變化值相同假定同一截面上各片曲率變化值相同各片的承受的彎矩正比于其慣性矩各片的承受的彎矩正比于其慣性矩同時該截面上各片的彎

41、矩和等于外力所引起的同時該截面上各片的彎矩和等于外力所引起的彎矩彎矩 汽車設(shè)計汽車設(shè)計634 4、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算徑計算汽車設(shè)計汽車設(shè)計64（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H0 定義：定義：鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U形螺栓形螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）夾緊前，其主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差（如上圖），稱為鋼板彈簧總連線間的最大高度差（如上圖），稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高成在自由狀態(tài)下的弧高H0，用下式

42、計算，用下式計算 H0=（fc+fa+f） 式中，式中，fc為靜撓度；為靜撓度； fa為滿載弧高；為滿載弧高； f為鋼板彈簧總成用為鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的形螺栓夾緊后引起的弧高變化弧高變化. 汽車設(shè)計汽車設(shè)計6522)(3(LffsLsfcasU形螺栓中心距；形螺栓中心距；L鋼板彈簧主片長度。鋼板彈簧主片長度。鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 R0=L2/（8H0）汽車設(shè)計汽車設(shè)計66（2）鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定）鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定 鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半

43、徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑態(tài)下的曲率半徑Ri。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的：半徑的目的：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。很好貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。汽車設(shè)計汽車設(shè)計67矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑：矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑： Ri=R0/1+(20iR0)/（Ehi） Ri第第i片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑（片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm）；）；R0鋼板彈簧總成自由狀態(tài)曲率半

44、徑鋼板彈簧總成自由狀態(tài)曲率半徑（mm）；0i各片彈簧的預(yù)應(yīng)力（各片彈簧的預(yù)應(yīng)力（MPa）；）；E材料彈性模量（材料彈性模量（MPa），），2.1105MPa；hi第第i片的彈簧厚度（片的彈簧厚度（mm）。）。汽車設(shè)計汽車設(shè)計68 在已知鋼板彈簧總成自由狀態(tài)下曲率半徑在已知鋼板彈簧總成自由狀態(tài)下曲率半徑R0和各和各片彈簧預(yù)加應(yīng)力片彈簧預(yù)加應(yīng)力0i的條件下，計算出各片彈簧自由的條件下，計算出各片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑狀態(tài)下的曲率半徑Ri。 選取各片彈簧預(yù)應(yīng)力時，要求做到：選取各片彈簧預(yù)應(yīng)力時，要求做到：裝配前各片裝配前各片彈簧片間的間隙相差不大，且裝配后各片能很好貼彈簧片間的間隙相差不大，且裝配

45、后各片能很好貼和；為保證主片及與其相鄰的長片有足夠的使用壽和；為保證主片及與其相鄰的長片有足夠的使用壽命，應(yīng)適當(dāng)降低主片及與其相鄰的長片的應(yīng)力。命，應(yīng)適當(dāng)降低主片及與其相鄰的長片的應(yīng)力。汽車設(shè)計汽車設(shè)計69 選取各片預(yù)應(yīng)力時，可分為兩種情況：選取各片預(yù)應(yīng)力時，可分為兩種情況：（1）對于片厚相同的鋼板彈簧，各片預(yù)應(yīng)力值不）對于片厚相同的鋼板彈簧，各片預(yù)應(yīng)力值不宜選取過大；宜選取過大；（2）對于片厚不相同的鋼板彈簧，厚片預(yù)應(yīng)力可）對于片厚不相同的鋼板彈簧，厚片預(yù)應(yīng)力可取大些。取大些。 推薦主片在根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊加后的合推薦主片在根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊加后的合成應(yīng)力在成應(yīng)力在300-350

46、MPa內(nèi)選取。內(nèi)選取。1-4片長片疊加片長片疊加負(fù)的預(yù)應(yīng)力，短片疊加正的預(yù)應(yīng)力。負(fù)的預(yù)應(yīng)力，短片疊加正的預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力從長片預(yù)應(yīng)力從長片到短片由負(fù)值逐漸遞增至正值。到短片由負(fù)值逐漸遞增至正值。汽車設(shè)計汽車設(shè)計70或或 如果第如果第i片的片長為片的片長為Li，則第，則第i片彈簧的弧高為片彈簧的弧高為HiLi2/（8Ri） 010iniiW01niiM 在確定各片預(yù)應(yīng)力時，理論上應(yīng)滿足各片彈簧在確定各片預(yù)應(yīng)力時，理論上應(yīng)滿足各片彈簧在根部處預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩在根部處預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩Mi之代數(shù)和等于零，之代數(shù)和等于零，即即汽車設(shè)計汽車設(shè)計715、鋼板彈簧強度驗算、鋼板彈簧強度驗算 （1）緊急制動時

47、）緊急制動時 前鋼板彈簧承受的載荷最大前鋼板彈簧承受的載荷最大汽車設(shè)計汽車設(shè)計72 在其后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力在其后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力max max=G1m1l2（l1+c）/（l1+l2）W0 G1 作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷；作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷；m1制動時前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，制動時前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， 轎車：轎車：m1=1.21.4， 貨車：貨車：m1=1.41.6；l1、l2鋼板彈簧前、后段長度；鋼板彈簧前、后段長度； 道路附著系數(shù)，取道路附著系數(shù)，取0.8；W0鋼板彈簧總截面系數(shù)；鋼板彈簧總截面系數(shù)；C 彈簧固定點到路面的距離彈簧固定點到路面的距離 汽車設(shè)計汽車設(shè)計73式中，式中，G2為

48、作用在后輪上的垂直靜負(fù)荷；為作用在后輪上的垂直靜負(fù)荷； m2為驅(qū)動時后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，為驅(qū)動時后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， 轎車：轎車：m2=1.251.30， 貨車：貨車：m2=1.11.2； 為道路附著系數(shù)；為道路附著系數(shù)； b為鋼板彈簧片寬；為鋼板彈簧片寬； h1為鋼板彈簧主片厚度。為鋼板彈簧主片厚度。 （2）汽車驅(qū)動時）汽車驅(qū)動時 后鋼板彈簧承受的載荷最大，在其前半段出現(xiàn)的后鋼板彈簧承受的載荷最大，在其前半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力最大應(yīng)力1220212122max/)/()(bhmGWllcllmG汽車設(shè)計汽車設(shè)計74（3）鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強度核算）鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強度核算 卷耳所受應(yīng)力卷耳

49、所受應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力成的應(yīng)力 =3Fx（D+h1）/（bh12）+Fx/（bh1） Fx沿彈簧縱向作用在卷沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力；耳中心線上的力；D為卷耳內(nèi)徑；為卷耳內(nèi)徑；b鋼板彈簧寬度；鋼板彈簧寬度；h1主片厚度。主片厚度。許用應(yīng)力許用應(yīng)力取取350MPa。汽車設(shè)計汽車設(shè)計75 對鋼板彈簧銷要驗算鋼板彈簧受靜載荷時鋼板對鋼板彈簧銷要驗算鋼板彈簧受靜載荷時鋼板彈簧銷受到的擠壓應(yīng)力彈簧銷受到的擠壓應(yīng)力 z=Fs/（bd） Fs滿載靜止時鋼板彈簧端部的載荷；滿載靜止時鋼板彈簧端部的載荷； b 卷耳處葉片寬；卷耳處葉片寬； d 鋼板彈簧銷

50、直徑鋼板彈簧銷直徑。汽車設(shè)計汽車設(shè)計76 用用30鋼或鋼或40鋼經(jīng)液體碳氮共滲處理時，彈簧銷許鋼經(jīng)液體碳氮共滲處理時，彈簧銷許用擠壓應(yīng)力用擠壓應(yīng)力z取為取為34MPa；用；用20鋼或鋼或20Cr鋼經(jīng)鋼經(jīng)滲碳處理或用滲碳處理或用45鋼經(jīng)高頻淬火后，其許用應(yīng)力鋼經(jīng)高頻淬火后，其許用應(yīng)力z79MPa。 鋼板彈簧多數(shù)情況下采用鋼板彈簧多數(shù)情況下采用55SiMnVB鋼或鋼或60Si2Mn鋼制造。常采用鋼制造。常采用表面噴丸表面噴丸處理工藝和減少處理工藝和減少表面脫碳層深度的措施來提高鋼板彈簧的壽命。表表面脫碳層深度的措施來提高鋼板彈簧的壽命。表面噴丸處理有面噴丸處理有一般噴丸一般噴丸和和應(yīng)力噴丸應(yīng)力噴丸

51、兩種，后者可使兩種，后者可使鋼板彈簧表面的殘余應(yīng)力比前者大很多。鋼板彈簧表面的殘余應(yīng)力比前者大很多。汽車設(shè)計汽車設(shè)計77 65 獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 一、設(shè)計要求一、設(shè)計要求 對前輪獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的要求：對前輪獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的要求：1)懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過4.0mm，輪距變化大會引起輪胎早期磨損。，輪距變化大會引起輪胎早期磨損。 2)懸架上載荷變化時，前輪定位參數(shù)要有合理的懸架上載荷變化時，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度。 3)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應(yīng)使車身側(cè)傾角

52、小。在汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應(yīng)使車身側(cè)傾角小。在0.4g側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于67，并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足轉(zhuǎn)向效并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。應(yīng)。 4)汽車制動時，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時，汽車制動時，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時，有抗后仰作用。有抗后仰作用。汽車設(shè)計汽車設(shè)計78 對后輪獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的要求：對后輪獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的要求： 1)懸架上的載荷變化時，輪距無顯著變化。懸架上的載荷變化時，輪距無顯著變化。 2)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應(yīng)使車身側(cè)傾角小，并使汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，應(yīng)使車身側(cè)傾角小，并使車輪與車身的傾斜反向，以

53、減小過多轉(zhuǎn)向效應(yīng)。車輪與車身的傾斜反向，以減小過多轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 如何選配前、后懸架形式來使車輛滿足不足轉(zhuǎn)如何選配前、后懸架形式來使車輛滿足不足轉(zhuǎn)向特性？向特性？汽車設(shè)計汽車設(shè)計79二、導(dǎo)向機構(gòu)的布置參數(shù)二、導(dǎo)向機構(gòu)的布置參數(shù) 1側(cè)傾中心側(cè)傾中心 汽車在側(cè)向力作用下，車身在通過左、右車汽車在側(cè)向力作用下，車身在通過左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時，相對于地面輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時，相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心，稱為側(cè)傾中心。的瞬時轉(zhuǎn)動中心，稱為側(cè)傾中心。瞬心：瞬心：相對運動兩剛體上瞬時相對速度為零的重合相對運動兩剛體上瞬時相對速度為零的重合點。點。三心定理：三心定理：作平面運動的三個

54、構(gòu)件共有三個瞬心，作平面運動的三個構(gòu)件共有三個瞬心，它們位于同一直線上。它們位于同一直線上。汽車設(shè)計汽車設(shè)計80雙橫臂式獨立懸架側(cè)傾中心雙橫臂式獨立懸架側(cè)傾中心 汽車設(shè)計汽車設(shè)計81汽車設(shè)計汽車設(shè)計82麥弗遜式獨立懸架 汽車設(shè)計汽車設(shè)計832側(cè)傾軸線側(cè)傾軸線 定義：定義： 在獨立懸架中，前后側(cè)傾中心連線稱為側(cè)傾軸線。在獨立懸架中，前后側(cè)傾中心連線稱為側(cè)傾軸線。 要求：要求： 側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行，且盡可能離地面高些。側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行，且盡可能離地面高些。平行是為了使得在曲線行駛時前、后軸上的軸荷變化平行是為了使得在曲線行駛時前、后軸上的軸荷變化接近相等，從而保證中性轉(zhuǎn)向特性；而盡可

55、能高則是接近相等，從而保證中性轉(zhuǎn)向特性；而盡可能高則是為了使車身的側(cè)傾限制在允許范圍內(nèi)。為了使車身的側(cè)傾限制在允許范圍內(nèi)。 設(shè)計時首先要確定設(shè)計時首先要確定(與輪距變化有關(guān)的與輪距變化有關(guān)的)前懸架的側(cè)前懸架的側(cè)傾中心高度，然后確定后懸架的側(cè)傾中心高度。當(dāng)后傾中心高度，然后確定后懸架的側(cè)傾中心高度。當(dāng)后懸架采用獨立懸架時，其側(cè)傾中心高度要稍大些。如懸架采用獨立懸架時，其側(cè)傾中心高度要稍大些。如果用鋼板彈簧非獨立懸架時，后懸架的側(cè)傾中心高度果用鋼板彈簧非獨立懸架時，后懸架的側(cè)傾中心高度要取得更大些。要取得更大些。汽車設(shè)計汽車設(shè)計84 3縱傾中心縱傾中心 （1）雙橫臂式獨立懸架的縱傾中心）雙橫臂式

56、獨立懸架的縱傾中心 作兩橫臂轉(zhuǎn)動軸作兩橫臂轉(zhuǎn)動軸C和和D的延長線，兩線的延長線，兩線的交點的交點O即為縱傾中心即為縱傾中心 。汽車設(shè)計汽車設(shè)計85（2）麥弗遜式獨立懸架縱傾中心）麥弗遜式獨立懸架縱傾中心 由由E點作減振器運動方向的垂直線，該垂直線點作減振器運動方向的垂直線，該垂直線與橫臂軸與橫臂軸D延長線的交點即為縱傾中心延長線的交點即為縱傾中心O。汽車設(shè)計汽車設(shè)計864抗制動縱傾性抗制動縱傾性(抗制動前俯角抗制動前俯角) 抗制動縱傾性使得制動過程中汽車車頭的下沉量抗制動縱傾性使得制動過程中汽車車頭的下沉量及車尾的抬高量減小。及車尾的抬高量減小。只有當(dāng)前、后懸架的縱傾中只有當(dāng)前、后懸架的縱傾中

57、心位于兩根車橋心位于兩根車橋(軸軸)之間時，這一性能方可實現(xiàn)。之間時，這一性能方可實現(xiàn)。 無前俯現(xiàn)象的條件；抗前俯率無前俯現(xiàn)象的條件；抗前俯率汽車設(shè)計汽車設(shè)計875抗驅(qū)動縱傾性抗驅(qū)動縱傾性(抗驅(qū)動后仰角抗驅(qū)動后仰角) 抗驅(qū)動縱傾性可減小后輪驅(qū)動汽車車尾抗驅(qū)動縱傾性可減小后輪驅(qū)動汽車車尾的下沉量或前輪驅(qū)動汽車車頭的抬高量。的下沉量或前輪驅(qū)動汽車車頭的抬高量。與抗制動縱傾性不同的是，與抗制動縱傾性不同的是，只有當(dāng)汽車為只有當(dāng)汽車為單橋驅(qū)動時，該性能才起作用。對于獨立單橋驅(qū)動時，該性能才起作用。對于獨立懸架而言，當(dāng)縱傾中心位置高于驅(qū)動橋車懸架而言，當(dāng)縱傾中心位置高于驅(qū)動橋車輪中心，這一性能方可實現(xiàn)。輪