第六章懸架設(shè)計(jì)1

1、一、懸架組成與功用一、懸架組成與功用懸架的功用彈性元件彈性元件導(dǎo)向元件導(dǎo)向元件阻尼元件阻尼元件緩沖塊緩沖塊橫向穩(wěn)定器橫向穩(wěn)定器返回v1. 保證汽車具有良好的行使平順性保證汽車具有良好的行使平順性振動(dòng)頻率低一點(diǎn)好，振動(dòng)加速度符合振動(dòng)頻率低一點(diǎn)好，振動(dòng)加速度符合ISO2631-1:1997(E)三個(gè)極限：舒適性降低界限工效降低極限疲勞暴露極限.3.2.1v2. 具有合適的衰減振動(dòng)能力具有合適的衰減振動(dòng)能力振動(dòng)衰減快振幅小v3.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21:不足轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，不出現(xiàn)擺振導(dǎo)向機(jī)構(gòu)返回E無(wú)無(wú)“點(diǎn)頭點(diǎn)頭”、“后仰后仰”現(xiàn)象現(xiàn)象v4. 制動(dòng)、加速時(shí)要保證車身穩(wěn)

2、定，減制動(dòng)、加速時(shí)要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適v5. 有良好的隔聲能力有良好的隔聲能力v6. 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v7. 可靠傳遞車身與車輪之間的各種力可靠傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，零部件質(zhì)量輕且有足夠的強(qiáng)度和力矩，零部件質(zhì)量輕且有足夠的強(qiáng)度和壽命和壽命返回分類：分類：F金屬的：金屬的：空氣彈簧，橡膠彈簧，油氣彈簧空氣彈簧，橡膠彈簧，油氣彈簧單位質(zhì)量的儲(chǔ)能量（單位質(zhì)量的儲(chǔ)能量（E/m）F非金屬的：非金屬的：鋼板彈簧，扭桿彈簧，螺旋彈簧鋼板彈簧，扭桿彈簧，螺旋彈簧彈性元件彈性元件評(píng)價(jià)指標(biāo)：評(píng)價(jià)指標(biāo)：

3、v 彈性元件型式分析易獲得非線性特性易獲得非線性特性 非線性密封要好易老化緩沖塊緩沖塊衰減車身和車軸之間振動(dòng)，衰減車身和車軸之間振動(dòng)，減少乘客疲勞和貨物損傷減少乘客疲勞和貨物損傷防止轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，車身側(cè)傾過(guò)大防止轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，車身側(cè)傾過(guò)大橫向穩(wěn)定器橫向穩(wěn)定器限制彈簧最大變形限制彈簧最大變形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)減振器減振器非獨(dú)立懸架非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低成本低,維修保養(yǎng)方便；維修保養(yǎng)方便；離地間隙離地間隙小小,非簧載質(zhì)量大非簧載質(zhì)量大,用于前懸架則車輪高速時(shí)用于前懸架則車輪高速時(shí)上下跳動(dòng)使主銷前傾角改變上下跳動(dòng)使主銷前傾角改變,導(dǎo)致前輪擺振導(dǎo)致前輪擺振F特點(diǎn)：特點(diǎn)：獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架F特點(diǎn)：特

4、點(diǎn)：非簧載質(zhì)量小非簧載質(zhì)量小沖擊載荷小沖擊載荷小 振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率平平順性易保證，質(zhì)心順性易保證，質(zhì)心，穩(wěn)定性，穩(wěn)定性，左右輪相，左右輪相互影響小，車身側(cè)傾減小，振動(dòng)減??；互影響小，車身側(cè)傾減小，振動(dòng)減??；結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修較困難，成本高構(gòu)復(fù)雜，維修較困難，成本高u二、二、前、后懸架方案的選擇：前、后懸架方案的選擇：返回u一、懸架偏頻一、懸架偏頻n、靜撓度、靜撓度f(wàn)c、動(dòng)撓度、動(dòng)撓度f(wàn)d的確定的確定偏頻偏頻v1.靜撓度靜撓度f(wàn)c定義：定義：從空載開(kāi)始加載到滿載時(shí)，車從空載開(kāi)始加載到滿載時(shí)，車輪中心相對(duì)車架的垂直位移輪中心相對(duì)車架的垂直位移靜撓度靜撓度確定方法確定方法前后部分車身的振動(dòng)頻率前后部分

5、車身的振動(dòng)頻率) 17( 2121222111mcnmcn結(jié)論：頻率與剛度成正比！結(jié)論：頻率與剛度成正比！)27( 222111cgmfcgmfcc結(jié)論：結(jié)論：撓度與剛度成反比！撓度與剛度成反比！) 37( 552211ccfnfn頻率與撓度成反比！頻率與撓度成反比！返回F懸架設(shè)計(jì)考慮懸架設(shè)計(jì)考慮根據(jù)行駛平順性要求確定根據(jù)行駛平順性要求確定n1、n2舒適性高，舒適性高，n取下限，振動(dòng)加速度取下限，振動(dòng)加速度，沖擊，路面附著性沖擊，路面附著性表明：表明：推薦：推薦：實(shí)測(cè)貨車實(shí)測(cè)貨車由（由（7-3）確定）確定fc1、fc2選選n原則原則空載時(shí)振動(dòng)嚴(yán)重空載時(shí)振動(dòng)嚴(yán)重共振當(dāng)縱向角振動(dòng)差別大時(shí)與、當(dāng)前后

6、振動(dòng)頻率不一樣2121nnnn返回F研究表明：研究表明：車輛高速越障時(shí)，車輛高速越障時(shí)，n1/n21時(shí)小時(shí)小推薦：推薦： 懸架、彈性元件的靜撓度懸架、彈性元件的靜撓度121nn要求：2121 155 ccccffff由：分次/ 300 )( 5ccf nHzfnfc:cm返回 fc，可，可n,平順性平順性,但懸架剛度但懸架剛度c ,會(huì)經(jīng)常碰緩沖塊會(huì)經(jīng)常碰緩沖塊v2.動(dòng)撓度動(dòng)撓度f(wàn)d定義：定義：懸架從滿載位置開(kāi)始?jí)嚎s到結(jié)構(gòu)允許的最大懸架從滿載位置開(kāi)始?jí)嚎s到結(jié)構(gòu)允許的最大變形時(shí)，車輪中心相對(duì)車架的垂直位移變形時(shí)，車輪中心相對(duì)車架的垂直位移影響因數(shù)影響因數(shù)fc,c,在制動(dòng)在制動(dòng)(加速加速)、轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)

7、、轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)“點(diǎn)頭點(diǎn)頭”、“后仰后仰”或側(cè)傾較或側(cè)傾較大大fc，就要，就要板簧長(zhǎng)度（貨），布置困難，質(zhì)量板簧長(zhǎng)度（貨），布置困難，質(zhì)量推薦：推薦：路面好，路面好，fd / fc小一些小一些路面差，路面差，fd / fc大一些大一些選選fd/fc原則：原則：返回u懸架偏頻懸架偏頻n、靜撓度、靜撓度f(wàn)c、動(dòng)撓度、動(dòng)撓度f(wàn)d的確定的確定返回cmgfmcnc2cfn5返回Ff12345678O說(shuō)明：說(shuō)明： 1、緩沖塊復(fù)原點(diǎn)；、緩沖塊復(fù)原點(diǎn)； 8、額定載荷、額定載荷 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)原行程； 5、壓縮行程、壓

8、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(shí)開(kāi)始接觸彈性支架、緩沖塊壓縮時(shí)開(kāi)始接觸彈性支架 fFO貨車板簧為貨車板簧為主、副簧結(jié)構(gòu)的彈性特性主、副簧結(jié)構(gòu)的彈性特性載荷撓度f(wàn)Ofkf0F0FkfafcK 結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)型式：彈性特性彈性特性v1.基本原則：基本原則：在空載在空載n0到滿載到滿載nc內(nèi)內(nèi)n的變化應(yīng)盡量地小的變化應(yīng)盡量地小副簧起作用前副簧起作用前nb與起作用與起作用后后na相近，即相近，即n突變不要太大突變不要太大返回故：故：只有主簧工作時(shí)只有主簧工作時(shí),F，c不不變變,n,變化規(guī)律如圖變化規(guī)律如圖副簧參加工作時(shí)，副簧參加工作時(shí)，c 突變，

9、突變，n亦變亦變cFffFc v2.具體方法：nFOn0nanbncF0FkFc使使)( 20中點(diǎn)ckFFF時(shí)懸架頻率相等與220ckkFFFF并讓并讓)(22 0amckmkccFFcFF即：cccckcmaFFFFFFFFFFFFFcc00000003222 0FFc令：滿、空載比滿、空載比322 macc剛度比： 5fn cbaffff0 00amccmkbmamkaccFfcFfcFfccFf又0k FFFc為比例中項(xiàng)為比例中項(xiàng)1 macc剛度比：從從n0、nc、nb、na相差不相差不大出發(fā)，讓大出發(fā)，讓cbannnn0nFOn0nanbncF0FkFc返回maCC1322FoFc空載

10、時(shí)懸架載荷滿載時(shí)懸架載荷v3. 方法比較：用方法一確定的用方法一確定的Fk，會(huì)使會(huì)使nb、na突變小些，但突變小些，但卻會(huì)使全部載荷變化范卻會(huì)使全部載荷變化范圍內(nèi)的頻率差變化大。圍內(nèi)的頻率差變化大。適用于經(jīng)常半載或適用于經(jīng)常半載或 值較值較小的車輛小的車輛用方法二使空、滿載范用方法二使空、滿載范圍內(nèi)懸架系統(tǒng)振動(dòng)頻率變圍內(nèi)懸架系統(tǒng)振動(dòng)頻率變化不大，但副簧接觸托架化不大，但副簧接觸托架前后的前后的nb、na突變較大。突變較大。適用于經(jīng)常滿載的運(yùn)輸部適用于經(jīng)常滿載的運(yùn)輸部門(mén)車輛門(mén)車輛v4.主、副簧應(yīng)力校核：由材力：由材力： 4 ; 4WnLFnWLFmmaa式中：式中：Fa、Fm 滿載時(shí)主、副簧分配

11、到的載荷滿載時(shí)主、副簧分配到的載荷n、n主、副簧總片數(shù)主、副簧總片數(shù)L、L主、副簧工作長(zhǎng)度主、副簧工作長(zhǎng)度W、W單片主、副簧抗彎截面模量單片主、副簧抗彎截面模量 a=450550N/mm2 m=200250N/mm2 考慮動(dòng)撓度后，考慮動(dòng)撓度后， max 1000N/mm2返回ddMC C1 C2 前軸輪胎側(cè)偏角前軸輪胎側(cè)偏角1后軸的后軸的2滿足汽車稍有不足轉(zhuǎn)向的要求滿足汽車稍有不足轉(zhuǎn)向的要求)31 (21oo分類與應(yīng)用：分類與應(yīng)用：彈性元件的選擇彈性元件的選擇返回返回已知整車布置已知整車布置軸距軸距L0根據(jù)行使平根據(jù)行使平順性確定順性確定nfcfd2)2(ngfc并參考并參考推薦值推薦值討討

12、論：論：剛度剛度c 給定后，給定后，L, 及應(yīng)力幅度及應(yīng)力幅度C L2，要求，要求L長(zhǎng)長(zhǎng)F 強(qiáng)度：強(qiáng)度： L 的影響：的影響：F 縱向角剛度縱向角剛度C ：42CLMCF L受總布置限制，不宜取長(zhǎng)受總布置限制，不宜取長(zhǎng))(nssmmmnsmmsnmm幾種典型懸架簧載質(zhì)量幾種典型懸架簧載質(zhì)量mS 與非簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量mn的比例關(guān)系的比例關(guān)系01nn)5 . 01 (04. 1/5 . 1EcksLJ48)(30返回（靜應(yīng)力） 4)(2)(200cWWcWksLFWksLF 許用應(yīng)力值許用應(yīng)力值 c：返回步驟：步驟： 選定選定 c定義：定義： 彈簧單位變形的應(yīng)力稱為比應(yīng)力彈簧單位變形的應(yīng)力稱為

13、比應(yīng)力4)( 0cWL-ksFW002 JhWp由：ccWcpEfksLEFcksLWJh6)(6)(2 2200u5、比應(yīng)力、比應(yīng)力著影響對(duì)板簧的疲勞壽命有顯 230)(6)(488)(4)(ksLEhcksLEhksLcfWksLFfppcWcc推薦：推薦：從從u6、最大應(yīng)力、最大應(yīng)力 max (對(duì)應(yīng)最大動(dòng)行程對(duì)應(yīng)最大動(dòng)行程)22max/1000900)()(6mmNksLffEhdcp借助：借助：)(maxdcff b太大太大，側(cè)向力使車傾斜時(shí)，彈簧的扭曲應(yīng)力側(cè)向力使車傾斜時(shí)，彈簧的扭曲應(yīng)力影響因數(shù)影響因數(shù)b太小太小,勢(shì)必勢(shì)必片數(shù)片數(shù), 彈簧總厚度彈簧總厚度,彈簧片間摩擦彈簧片間摩擦30

14、)(48ksLEJC12 30nbhJ 而：推薦：推薦：106phb由安裝尺寸初由安裝尺寸初定片寬定片寬b根據(jù)我國(guó)型材根據(jù)我國(guó)型材規(guī)格規(guī)格確定確定b平均片厚平均片厚hp板簧總截面系數(shù)板簧總截面系數(shù)W0彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力ccc n0 J0比應(yīng)力比應(yīng)力)(maxcdff fd極限應(yīng)力極限應(yīng)力max)1000900(maxccfYes(No)106(10bhp(Yes)END(Yes)phJW00204)(WksLFwc(No)(No)方法方法1方法方法2返回MPacmmMPa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，則有若各片厚度不等，則有hp=hi/n

15、 ,且且hmax/hmin6分，0.2mm表面拋光表面拋光maxN11009008000.2340.0890.14返回324d)(1 1644DdD12)(3nhb163d)(1 1643DdD6)(2nhb2d2D2nh42d422dD nbh式中：式中：22sintan)(1 RLcGJCPnG=7.7104MPa扭桿彈簧與臂扭桿彈簧與臂F3. 扭桿主要尺寸扭桿主要尺寸式中：式中：Mmax扭桿承受的最大扭矩扭桿承受的最大扭矩扭桿直徑扭桿直徑d3max16Md 扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，可取允許扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力代入計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，可取允許扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力代入計(jì)算扭桿的有效長(zhǎng)度扭桿的有效長(zhǎng)度LnCGdL324式

16、中：式中：Cn扭桿的扭轉(zhuǎn)剛度扭桿的扭轉(zhuǎn)剛度返回頭部形狀、尺寸頭部形狀、尺寸過(guò)渡段尺寸過(guò)渡段尺寸 =154 . 12 . 1扭桿直徑邊長(zhǎng)BDL1Lgdr; ) 3 . 12 . 1 (dD DL)3 . 16 . 0(1鍵長(zhǎng)：tan2)(dDLgdr) 5 . 12 . 1 (材料：材料：38dDFWc438GdiDFfWcs靜撓度：2iDGdfcsc式中：式中：i 彈簧工作圈數(shù)彈簧工作圈數(shù) c=500MPa2. 動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力2ddsdiDGdf d=8001000MPa返回1）、根據(jù)總體設(shè)計(jì)確定每副懸架上的載荷）、根據(jù)總體設(shè)計(jì)確定每副懸架上的載荷Fw；2）、根據(jù)行使平順性要求選取偏頻）、根據(jù)行

17、使平順性要求選取偏頻n ；3）、由）、由1、2算出彈簧剛度算出彈簧剛度5）、參考同類型車初選彈簧中徑）、參考同類型車初選彈簧中徑Dm，鋼絲直徑，鋼絲直徑d及及端部結(jié)構(gòu)型式；端部結(jié)構(gòu)型式；4）、根據(jù)總布置要求及懸架的具體結(jié)構(gòu)型式；）、根據(jù)總布置要求及懸架的具體結(jié)構(gòu)型式；6）、確定所用材料，并查出許用拉應(yīng)力）、確定所用材料，并查出許用拉應(yīng)力；7）、由）、由 解出彈簧工作圈數(shù)解出彈簧工作圈數(shù)i ， 并由下表求出并由下表求出HsgnFCws2)2(iDGdCms348返回8）、參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)伸張及壓縮極）、參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)伸張及壓縮極限位置限位置 相對(duì)于設(shè)計(jì)載荷位置的彈簧變形量相

18、對(duì)于設(shè)計(jì)載荷位置的彈簧變形量f1、f2；并確定要并確定要 達(dá)到的壽命達(dá)到的壽命nc（循環(huán)次數(shù)）（循環(huán)次數(shù)）9）、求出彈簧在完全壓緊時(shí)的載荷）、求出彈簧在完全壓緊時(shí)的載荷Fs，臺(tái)架試驗(yàn)，臺(tái)架試驗(yàn)伸張和壓縮極限位置對(duì)應(yīng)伸張和壓縮極限位置對(duì)應(yīng)F1、F2及工作壓縮極限位及工作壓縮極限位置的載荷置的載荷FmFs= Fw + Cs （Hi+Hs ）F1= Fw Cs f1F2= Fw Cs f2Fm= Fw Cs （HiHm ）返回11)、校核、校核 max0.63， 不成立則返回第不成立則返回第5步重選步重選d； 若余量很大，則視第若余量很大，則視第11步壽命校核結(jié)果來(lái)步壽命校核結(jié)果來(lái)決定是否重新取較小

19、些的決定是否重新取較小些的d； 求出載荷求出載荷F1、F2、Fs 以及以及Fm 所對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力 1、 2、 3 、 max；dDCm28dFckKCCCK615. 04414返回12）、校核臺(tái)架試驗(yàn)條件下的壽命：）、校核臺(tái)架試驗(yàn)條件下的壽命：若算出的若算出的nc小于預(yù)期的臺(tái)架壽命，則返回第小于預(yù)期的臺(tái)架壽命，則返回第5步重選步重選d；若有較大余量，則與第若有較大余量，則與第10步的結(jié)果綜合考慮是否選擇更小的步的結(jié)果綜合考慮是否選擇更小的d；13.01)808.1(eckn )(48. 1)(74. 01212ek13）、確定彈簧自由高度）、確定彈簧自由高度H0和最小工作高度和

20、最小工作高度HnswiCFHH0isndHH14）、校核穩(wěn)定性，若失穩(wěn)則返回第）、校核穩(wěn)定性，若失穩(wěn)則返回第5步重新選取步重新選取Dm或彈簧兩端的支撐方式?；驈椈蓛啥说闹畏绞健６x：定義：在側(cè)向力作用下，車身在通過(guò)左、右車輪中心的橫向在側(cè)向力作用下，車身在通過(guò)左、右車輪中心的橫向平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，相對(duì)于地面的瞬時(shí)擺動(dòng)中心平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，相對(duì)于地面的瞬時(shí)擺動(dòng)中心求解方法：求解方法：圖解法圖解法要求：讓側(cè)傾中心接近質(zhì)心，要求：讓側(cè)傾中心接近質(zhì)心，側(cè)傾力矩側(cè)傾力矩雙橫臂式和縱橫臂式雙橫臂式和縱橫臂式懸架側(cè)傾中心懸架側(cè)傾中心普通規(guī)格的麥弗遜式普通規(guī)格的麥弗遜式懸架側(cè)傾中心懸架側(cè)傾中心2tancosvsbrdkpsvrdkpbtancos2dkpsin)sin()90sin(0 ckdkpsin)sin(ock返回雙橫臂式懸架的縱傾中心雙橫臂式懸架的縱傾中心滑柱擺臂式懸滑柱擺臂式懸架的縱傾中心架的縱傾中心圖解法圖解法5. 抗驅(qū)動(dòng)縱傾性抗驅(qū)動(dòng)縱傾性要求：要求：縱傾中心位置高于縱傾中心位置高于驅(qū)動(dòng)橋車輪中心以減少后驅(qū)動(dòng)橋車輪中心以減少后輪驅(qū)動(dòng)車尾的下沉量或前輪驅(qū)動(dòng)車尾的下沉量或前輪驅(qū)動(dòng)車頭的抬高量。輪驅(qū)動(dòng)車頭的抬高量。要求：要求：前后懸架的縱傾中前后懸架的