汽車懸架畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

優(yōu)秀論文 審核通過未經(jīng)允許 切勿外傳摘要懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架（或承載式車身）與車軸（或與車輪）彈性的連接起來.其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪與車架（或承載式車身）之間的一切力和力矩，并且緩和不平路面?zhèn)鹘o車架（或承載式車身）的沖擊載荷，衰減由沖擊載荷引起的承載系統(tǒng)的震動(dòng)以保證汽車的正常行駛。本次文就是對載貨汽車后懸架主副簧進(jìn)行設(shè)計(jì)并對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行校核，保證設(shè)計(jì)滿足汽車對安全方面的要求。本次設(shè)計(jì)首先根據(jù)汽車后軸載荷和非簧載質(zhì)量確定每副鋼板彈簧的載荷，通過鋼板彈簧滿載和空載載荷的不同來確定主副簧的剛度分配，同時(shí)根據(jù)汽車軸距來確定鋼板彈簧的長度。根據(jù)公式算出鋼板彈簧所需總慣性矩，這樣就能算出鋼板彈簧的大致厚度和寬度。用畫圖法可以確定每個(gè)鋼板彈簧的長度。最后對鋼板彈簧進(jìn)行校核，保證鋼板彈簧滿足要求。關(guān)鍵詞：鋼板彈簧；復(fù)合簧；后懸架。Abstractsuspensionassemblyisoneofthemostimportantpartofmodernautomotive,itlinkstheframe(orUnibody)andaxle(orwheel).Itsmaintaskistopasstheeffectofallforceandtorquebetweenthewheelandtheframe,andrelaxtheimpactloadoftheframepassedfromroughroadtoensurethenormalrunningofthecar.Thearticleistodesigntheprimaryandsecondaryspringofrearsuspension,andcheckthedesigntoensurethedesignmeetsautomotivesafetyrequirements.Thedesignisfirstbasedonthevehiclerearaxleloadandnon-sprungmasstodeterminetheloadofeachleafspring,accordingthedifferentloadsoffullandnoloadtodistributionthestiffness,whileusethevehiclewheelbasetodeterminecalculatetheapproximatethicknessandwidth.Drawingmethodcanbeusedtodeterminethelengthofeachleafspring.Finally,checktheleafspringstoensureitmeettherequirements.Keywords:leafspring;compositespring;rearsuspension目錄弓I言 汽車的發(fā)展歷史 汽車的構(gòu)造 汽車懸架系統(tǒng)的作用、組成與分類 汽車懸架系統(tǒng)的作用 汽車懸架系統(tǒng)的組成 汽車懸架系統(tǒng)的分類 該項(xiàng)研究的目的與意義 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài) 鋼板彈簧 鋼板彈簧的基本結(jié)構(gòu)和作用原理 2鋼板彈簧的布置方案及材料選擇 3汽車后懸架系統(tǒng)鋼板彈笛的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)給定參數(shù) 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 前后懸架靜撓度和動(dòng)撓度的選擇 鋼板彈簧滿載弧高的選擇 鋼板彈簧長度的確定 懸架主、副鋼板彈簧的剛度分配 鋼板彈簧所需的總慣性矩的計(jì)算 根據(jù)強(qiáng)度要求計(jì)算鋼板彈簧總截面系數(shù) 鋼板彈簧平均厚度的計(jì)算 驗(yàn)算在最大動(dòng)行程時(shí)的最大應(yīng)力鋼板彈簧葉片斷面形狀及尺寸的選擇 鋼板彈簧的設(shè)計(jì)及校核 鋼板彈簧各片長度的確定 鋼板彈簧剛度的驗(yàn)算 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高和曲率半徑計(jì)算 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)下的曲率半徑 鋼板彈簧葉片在自由狀態(tài)下曲率半徑的計(jì)算 鋼板彈簧各葉片在自由狀態(tài)下的曲率半徑和弧高的計(jì)算 鋼板彈簧總成弧高的核算 葉片端部形狀的選擇 鋼板彈簧兩端與車架的連接 鋼板彈簧彈簧銷和卷耳的設(shè)計(jì) 彈簧銷的設(shè)計(jì) 卷耳尺寸的確定 4結(jié)論 參考文獻(xiàn) 5致謝 引言汽車的發(fā)展歷史自1886年世界上第一輛汽車誕生以來，汽車已經(jīng)歷了 120多年的發(fā)展來歷程。隨著科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展，汽車的各項(xiàng)性能也日臻完善?，F(xiàn)代汽車已經(jīng)成為世界各國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活中不可缺少的交通運(yùn)輸工具。在汽車發(fā)展的短短一百多年的歷史中，出現(xiàn)了三次革命。第一次革命是19世紀(jì)末發(fā)生在歐洲的汽車手工制作革命。隨著蒸汽機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)等動(dòng)力機(jī)械的出現(xiàn)，人們開始將這些機(jī)械裝在馬車上，就誕生了各種各樣的汽車。那時(shí)的汽車都是一件一件的用手工制作，在一個(gè)作坊里或一個(gè)小車間里，就可以生產(chǎn)一部汽車。這種單一的生產(chǎn)模式使得汽車生產(chǎn)成本昂貴，所以汽車只是富豪們的享受品。即便在汽車制造完全機(jī)械化的今天，歐洲人還保留著這種生產(chǎn)模式，并生產(chǎn)出像“勞斯萊斯”這樣的超豪華車。汽車的第二次工業(yè)革命是汽車的大規(guī)模生產(chǎn)。 1914年，亨利.福特發(fā)明了生產(chǎn)線，流水線大大地降低了汽車的安裝時(shí)間和成本。福特汽車公司生產(chǎn)出價(jià)廉物美的T型車，這是汽車走向大眾的起點(diǎn)。流水線的發(fā)明不僅是汽車歷史上的一次革命，也給人類帶來了工業(yè)歷史上的一次革命。汽車的第三次革命是20世紀(jì)70年代發(fā)生在日本的精益生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代，日本實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)騰飛，汽車行業(yè)也隨之發(fā)展。到70年代，日本一下子自成為世界上第二汽車生產(chǎn)大國。80年代，其產(chǎn)量還一度超過美國汽車是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。汽車帶動(dòng)著很多行業(yè)的發(fā)展，如加油站、公路等。汽車發(fā)展到今天，已經(jīng)不再是簡單的交通運(yùn)輸工具，而且成為一種時(shí)尚。公路上奔馳著各種各樣的汽車，車展上廠家不斷推出獨(dú)具風(fēng)情的款式。現(xiàn)在汽車發(fā)展的格局變換非?？?。全球汽車公司不斷更新汽車款式、提高汽車性能，不斷將生產(chǎn)和采購向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，以降低成本，追求利潤。汽車界正在萌發(fā)一場新的革命，這次革命的核心還比較模糊。無疑的誰走在這場浪潮的前沿，誰就將傲立于世界汽車之林[1]0汽車的構(gòu)造汽車通常由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身和電氣設(shè)備4部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的作用是使輸進(jìn)氣缸的燃料燃燒而發(fā)出動(dòng)力?，F(xiàn)代汽車廣泛應(yīng)用往復(fù)式活塞式內(nèi)燃機(jī)，它一般由機(jī)體、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)等部分組成。底盤接受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使汽車產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并保證汽車按照駕駛員的操作正常行駛。底盤由下列部分組成：傳動(dòng)系統(tǒng)：將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給車輪。傳動(dòng)系統(tǒng)包括離合器、變速器、傳動(dòng)軸、主減速器及差速器、傳動(dòng)軸等部分。行駛系統(tǒng)：使汽車各總成及部件安裝在合適的位置，對全車起支撐作用和對路面起附著作用，緩和道路沖擊和振動(dòng)。它包括支撐全車的承載式車身及副車架、前懸架、前輪、后懸架、后輪等部分。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：使汽車按駕駛員選定的方向行駛。它由帶轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)

向器及轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置組成，有的汽車還有轉(zhuǎn)向助力裝置。制動(dòng)系統(tǒng)：是汽車減速或停車，并可保證駕駛員離去后汽車可靠的停駐。它包括前輪制動(dòng)器、后輪制動(dòng)器以及控制裝置和供能裝置。車身是駕駛員的工作場所，也是裝載乘客和貨物的地方。它包括車前板制件、車身本體、還包括貨車的駕駛室和貨箱以及某些汽車上的專用作業(yè)設(shè)備。電氣設(shè)備包括電源組、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)、汽車照明和信號(hào)裝置、儀表、導(dǎo)航系統(tǒng)、電視、音響等電子設(shè)備、微機(jī)處理、中央計(jì)算機(jī)及各種人工智能的操作裝置等[2]0汽車懸架系統(tǒng)的作用、組成與分類汽車懸架系統(tǒng)的作用懸架是車身與車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱。懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架（或車身）與車軸（或車輪）彈性的連接起來。其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力等；緩和由不平路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由沖擊載荷引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車的行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。懸架的主要職能有三個(gè)：連接車體和2)車輪，并用適度的剛性支撐車輪；2)吸收來自路面的沖擊，提高乘坐舒適性；3） 有助于行駛中車體的穩(wěn)定，提高操縱性能。懸架系統(tǒng)的這些作用是緊密相連的，但又是相互矛盾的，比如提高舒適性，那么車輛穩(wěn)定性就會(huì)降低。所以懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是要爭取達(dá)到最佳的平衡狀態(tài)網(wǎng)。由實(shí)踐得知，懸架對汽車的行駛平順性、穩(wěn)定性、通過性、燃油經(jīng)濟(jì)性等多種使用性能都有影響，因此在選擇懸架參數(shù)及布置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意滿足這些性能的要求。在懸架設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足這些性能的要求，其要點(diǎn)如下：1）保證汽車有良好的行駛平順性。為此，汽車應(yīng)有較低的振動(dòng)頻率。2）有合適的減振性能。它應(yīng)與懸架的彈性特性很好的匹配，保證車身和車輪在共振區(qū)的振幅小，振動(dòng)衰減快。3）保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在車輪跳動(dòng)時(shí)，應(yīng)不使主銷定位參數(shù)變化過大，車輪運(yùn)動(dòng)與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)應(yīng)協(xié)調(diào)，不出現(xiàn)擺振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向時(shí)整車應(yīng)有一些不足轉(zhuǎn)向特性。4）汽車制動(dòng)和加速時(shí)能保持車身穩(wěn)定，減少車身縱傾的可能性。能可靠的傳遞車身與車輪間的一切力和力矩，零部件質(zhì)量輕并有足夠的強(qiáng)度和壽命冏。汽車懸架系統(tǒng)的組成汽車懸架盡管有各中不同的結(jié)構(gòu)形式，但一般都是由彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成彈性元件用來承受并傳遞垂直載荷，緩和由于路面不平引起的對車身的沖擊。具種類包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧。由于汽車行駛的路面不可能絕對平坦，路面作用于車輪上的垂直反力往往是沖擊性的，特別是在壞路面上高速行駛時(shí)這種沖擊力將達(dá)到很大的數(shù)值。沖擊力傳到車身時(shí)，可能引起汽車機(jī)件的早期損壞；傳給乘員和貨物時(shí)，將使乘員感到極不舒適，貨物也可能受到損傷。為了緩和沖擊，在汽車行駛系中，除了采用彈性的充氣輪胎之外，還應(yīng)采用彈性元件來緩和振動(dòng)。持續(xù)的振動(dòng)易使乘員感到不舒適和疲勞。故懸架系統(tǒng)還應(yīng)具有減振作用，以使振動(dòng)衰減，振幅減小，為此，在許多形式的懸架系統(tǒng)中都設(shè)有專門的減振器。即減振器用來衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng)，減振器的類型有筒式減振器，阻力可調(diào)式新式減振器，充氣式減振器。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時(shí)保持車輪按一定運(yùn)動(dòng)軌跡相對車身跳動(dòng)，通常導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由控制擺臂式桿件組成。種類有單桿式或多連桿式的。鋼板彈簧作為彈性元件時(shí)，可不另設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，它本身兼起導(dǎo)向作用。有些轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架系統(tǒng)中加設(shè)橫向穩(wěn)定桿，目的是提高橫向剛度，使汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性，改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性[5]。懸架系統(tǒng)只要求具備上述各個(gè)功能，在結(jié)構(gòu)上并非一定要設(shè)置這些單獨(dú)的裝置。例如CA109即采用的鋼板彈簧，除了作為彈性元件起緩沖作用外，它在汽車上縱向安置，并且一端與車架做固定較鏈連接時(shí)，就可擔(dān)負(fù)起決定車輪運(yùn)動(dòng)軌跡的任務(wù)，因而就沒有必要再設(shè)置其它導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。止匕外，一般鋼板彈簧是多片疊成的，它本身即具有一定的減振能力，因而對減振要求不高時(shí)，在采用鋼板彈簧作為彈性元件的懸架系統(tǒng)中，就可以不裝減振器（一般中型貨車的后懸架和重型貨車懸架中都不裝減振器）［6］。汽車懸架系統(tǒng)的分類現(xiàn)代汽車懸架的發(fā)展十分快，嶄新的懸架裝置不斷出現(xiàn)。具分類方法有很多種。根據(jù)汽車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不同懸架可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架：具特點(diǎn)是兩側(cè)車輪安裝于一個(gè)整體式車橋上，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊力時(shí)會(huì)直接影響到另一側(cè)車輪， 當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)定位參數(shù)變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導(dǎo)向作用，使結(jié)構(gòu)大為簡化，降低成本。目前廣泛應(yīng)用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有采用的。非獨(dú)立懸架由于非簧載質(zhì)量比較大，高速行駛時(shí)懸架受到?jīng)_擊載荷比較大，平順性較差。其常見的形式有：簧式非獨(dú)立懸架；2）螺旋彈簧非獨(dú)立懸架；3）空氣彈簧非獨(dú)立懸架；4）汽油彈簧非獨(dú)立懸架等。獨(dú)立懸架：隨著高速公路網(wǎng)的發(fā)展，促使汽車速度不斷提高，使得非獨(dú)立懸架已不能滿足汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等方面提出的要求。因此，在汽車懸架系統(tǒng)中采用獨(dú)立懸架已備受關(guān)注，尤其是在轎車的前懸架中一無例外地采用了獨(dú)立懸架［7］。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪分別獨(dú)立地與車架（或車身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè)車輪，獨(dú)立懸架所采用的車橋是斷開式的。這樣使得發(fā)動(dòng)機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。獨(dú)立懸架允許前輪有大的跳動(dòng)空間,有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。同時(shí)獨(dú)立懸架非簧載質(zhì)量小，可提高汽車車輪的附著性。獨(dú)立懸架中多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧作為彈性元件，鋼板彈簧和其他形式的彈簧用得較少。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)類型很多，主要可按車輪運(yùn)動(dòng)形式分為以下四類：1）車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架（橫臂式獨(dú)立懸架）；2）車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架（縱臂式獨(dú)立懸架）；3）車輪沿主銷移動(dòng)的懸架，其中包括：燭式懸架和麥弗遜式懸架；4）車輪在汽車的斜向平面內(nèi)擺動(dòng)擺動(dòng)的懸架（單臂式獨(dú)立懸架）。上面講述的是傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)，其剛度和阻尼是按經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法確定的，根據(jù)這些參數(shù)設(shè)計(jì)的方法懸架結(jié)構(gòu)，在汽車行駛過程中，其性能是不變的，也是無法進(jìn)行調(diào)節(jié)的，也就是說，傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)只能保證在一定的道路狀態(tài)和行駛速度下達(dá)到性能最佳。從而使汽車行駛平順性、安全性受到一定的影響。故稱傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)為被動(dòng)懸架。隨著高速公路網(wǎng)的發(fā)展和路面條件的改善，人們希望汽車不僅有很高的行駛速度，而且還要有很好的行駛平順性、安全性和乘坐舒適性。因而在20世紀(jì)60年代，國外提出了懸架系統(tǒng)可根據(jù)汽車網(wǎng)。該項(xiàng)研究的目的與意義本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為：汽車后懸架復(fù)合簧設(shè)計(jì)。懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架（或承載式車身）與車軸（或與車輪）彈性的連接起來.其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪與車架（或承載式車身）之間的一切力和力矩，并且緩和不平路面?zhèn)鹘o車架（或承載式車身）的沖擊載荷，衰減由沖擊載荷引起的承載系統(tǒng)的震動(dòng)，以保證汽車的正常行駛。懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否，直接對汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。由此可見懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車上是重要的總成之一。汽車懸架往往被列為重要部件編入轎車的技術(shù)規(guī)格表，作為衡量汽車質(zhì)量的指標(biāo)之一。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，人們對懸架的性能提出了更高的要求，因此懸架的發(fā)展成為一種必然受到人們的重視，本課題即在對懸架知識(shí)的了解掌握的基礎(chǔ)上，對汽車后懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，人們對汽車的綜合性能提出了更高的要求，特別是操縱性、舒適性、通過性、安全性等，故而對其懸架系統(tǒng)的性能也提出更高的要求：（1）保證汽車有良好的行駛平順性。（2）具有合適的衰減振動(dòng)能力。（3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。（4）汽車制動(dòng)或加速時(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。（5）有良好的隔聲能力。（6）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，通過選用合適的制造材料和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高零部件強(qiáng)度和使用壽命，降低生產(chǎn)成本，從而使汽車具有良好的行駛平順性，進(jìn)而改善汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性，提高汽車的性價(jià)比。近年來，國內(nèi)外隨著高速公路的發(fā)展，車速的進(jìn)一步提高，對汽車懸架的結(jié)構(gòu)發(fā)展設(shè)計(jì)提出越來越高的要求。國內(nèi)外汽車懸架的發(fā)展點(diǎn)，主要是圍繞著小轎車進(jìn)行的。這是因?yàn)檗I車的車速高，對舒適性、操縱穩(wěn)定性要求高的緣故。大客車、貨車的懸架也在發(fā)展，但大多數(shù)是在轎車的經(jīng)驗(yàn)與成果的基礎(chǔ)上推廣的。貨車的懸架，目前大多數(shù)仍采用縱置半橢圓鋼板彈簧非獨(dú)立懸架。少數(shù)采用了扭桿彈簧獨(dú)立懸架。在重型礦自卸用車上，為改善駕駛員的勞動(dòng)條件，減少顛簸，提高汽車的平均速度，越來越多的采用油氣懸架代替鋼板彈簧懸架。為了提高載重汽車的運(yùn)輸效率，應(yīng)盡量增加載重量和車箱容積。這樣，為使軸荷不超過公路允許范圍，采用了多軸汽車。多軸汽車由于懸架系統(tǒng)的靜不定，需采用平衡懸架。目前在國外已有不少車型使用一種擺臂式后軸平衡懸架。這種懸架的主要優(yōu)點(diǎn)是：相對于常用的推桿式平衡懸架來說，取消了從動(dòng)軸的整體梁所以減小了非簧載質(zhì)量，提高了行駛平順性；因?yàn)閼壹芎蛙嚰軆牲c(diǎn)支撐，對車架受力有利;和一般貨車的零、部件多數(shù)能實(shí)現(xiàn)通用；制動(dòng)力矩容易平衡，并且汽車向前行駛時(shí)，由于載荷轉(zhuǎn)移而增加了驅(qū)動(dòng)輪對地面的壓力，故能提高車輪與地面間的附著性能等。止匕外，如在從動(dòng)軸上安裝一個(gè)簡單的舉開油缸，在空載行駛時(shí)，通過杠桿機(jī)構(gòu)可將從動(dòng)輪升起，使其減少從動(dòng)輪的磨損并降低油耗。軸數(shù)更多的汽車（多于四軸），由于懸架系統(tǒng)靜不定，使得汽車在不平路面上行駛時(shí)各軸上的載荷分配不斷發(fā)生變化。如要得到可以保證車軸上載荷不變，且與路面結(jié)構(gòu)無關(guān)的懸架系統(tǒng)，其最好的方法是在靜不定的車軸上裝空氣彈簧懸架。但這會(huì)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，很難調(diào)整恰當(dāng)和不易保修等。所以，應(yīng)該力圖采用專同形式的鋼板彈簧懸架，并達(dá)到近似于空氣彈簧懸架的工作性能。據(jù)分析得知，在多軸汽車上采用傳統(tǒng)的鋼板彈簧時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整吊耳長度和擺動(dòng)角度。利用隨吊耳實(shí)際擺角迅速增加的吊耳水平分力，可得到工作載荷有一個(gè)在大值的一條懸架特性曲線。在這個(gè)最大值附近，懸架可以在近乎載荷不變的情況下工作。因此多軸汽車仍可采用結(jié)構(gòu)簡單的非平衡式鋼板彈簧懸架[9]0鋼板彈簧一般載貨汽車均采用鋼板彈簧作為彈性元件的非獨(dú)立懸架，因鋼板彈簧既有緩沖、減振的功能，又起傳力和導(dǎo)向的作用，使得懸架結(jié)構(gòu)大為簡化。鋼板彈簧的基本結(jié)構(gòu)和作用原理在板簧式非獨(dú)立懸架中，鋼板彈簧一般是縱向安置，它與車橋的連接絕大多數(shù)是用兩個(gè)U形螺栓，將鋼板彈簧的中部剛性地固定在車橋上部。鋼板彈簧兩端通過鋼板彈簧銷與車架支座活動(dòng)較接，以起傳力和導(dǎo)向作用。鋼板彈簧由若干長度不等、等寬等厚（厚度也可不等）的彈簧鋼片迭成，構(gòu)成整體上近似于等強(qiáng)度的彈性梁，最長的第一片稱為主片,兩端有卷耳。鋼板彈簧的的卷耳受力嚴(yán)重，是薄弱處。為改善主片卷耳的受力情況，常將第二片末端也彎曲成卷耳，包在主片卷耳的外面（亦稱包耳）。自由狀態(tài)下鋼片曲率半徑不同，下片小于上片，多片鋼板由中心螺栓和若干鋼板夾連在一起。鋼片之間須涂上較稠的石墨潤滑脂，以減小各片彈簧之間的干摩擦和減小噪聲。鋼板彈簧變形時(shí)，為保證車架兩端與鋼板彈簧連接的卷耳間的距離有伸縮的余地彈簧后端與車架的連接通常采用了以下幾種結(jié)構(gòu)型式：1）吊耳支架式，解放CA1091型載貨汽車前懸架采用；2）滑板支承式，東風(fēng)EQ1090E型載貨汽車前懸架采用；3）橡膠塊支承式，一汽早期生產(chǎn)的2.5t越野汽車前懸架采用。鋼板彈簧非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鋼板彈簧一般安裝在非獨(dú)立懸架上，沿汽車縱向放置；鋼板彈簧中部用U型螺栓通過上下蓋板和下托板與車橋固定連接，前端卷耳用銷子與支架相連；后端卷耳通過銷子與車架上的擺動(dòng)吊耳相連，形成活動(dòng)較鏈支點(diǎn)，保證彈簧變形時(shí)兩端卷耳間的距離有改變的可能。有的鋼板彈簧后端與車架之間采用滑板式連接滑板式連接結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，不須潤滑，廣泛應(yīng)用于貨車。貨車后懸架所受載荷因汽車裝載量不同在很大范圍內(nèi)變化，要求懸架剛度可變，一般采用加置加副彈簧的方式以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。副鋼板彈簧總成一般裝在主鋼板彈簧總成上方，當(dāng)后懸架負(fù)荷較小時(shí)，僅由主鋼板彈簧起作用。在負(fù)荷增加到一定程度時(shí)，副鋼板彈簧總成與車架上的支架接觸，開始起作用。此時(shí)，主、副鋼板彈簧一起工作，一起承受載荷而使懸架剛度增大，保證車身振動(dòng)頻率不致因載荷增加而變化過大。這種結(jié)構(gòu)形式的懸架，其主要缺點(diǎn)是剛度的增加很突然，對汽車行駛平順性不利。為提高汽車的平順性，有的輕型汽車上采用將副簧置于主簧下面的漸變剛度鋼板彈簧[10]02鋼板彈簧的布置方案及材料選擇鋼板彈簧在汽車上可以縱置或者橫置。后者因?yàn)橐獋鬟f縱向力，必須設(shè)置附加的導(dǎo)向傳力裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大，所以只在少數(shù)輕、微型車上應(yīng)用?？v置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡單，故在汽車上得到廣泛應(yīng)用。縱置鋼板彈簧又有對稱式與不對稱式之分。 鋼板彈簧中部在車橋上的固定中心至鋼板彈簧兩端卷耳中心之間的距離若相等，則為對稱式鋼板彈簧；若不相等，則稱為不對稱式鋼板彈簧。多數(shù)情況下汽車采用對稱式鋼板彈簧。由于整車布置上的原因，或者鋼板彈簧在汽車上的安裝位置不動(dòng)，又要改變軸距或者通過變化軸距達(dá)到改善軸荷分配的目的時(shí)，采用不對稱式鋼板彈簧。后有良好的綜合力學(xué)性能。用60Si2MnA?J鋼板彈簧，熱處理：870c油浴淬火、440c中溫回火，再經(jīng)表面噴丸處理。我們此次研究的EQ1080B式運(yùn)輸車汽車后懸掛系統(tǒng)鋼板彈簧擬采用縱置對稱式鋼板彈簧3汽車后懸架系統(tǒng)鋼板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)給定參數(shù)后軸荷：5485kg后軸非簧載質(zhì)量：675kg汽車軸距：4500mm。1）每副鋼板彈簧載荷：Pc=N鋼板彈簧主要參數(shù)的確定懸架的設(shè)計(jì)和主要參數(shù)的選擇首先取決于整車的一系列總布置參數(shù)，以及它們的關(guān)系。例如每副彈簧上的載荷就和整車重量、軸距、重心位置等參數(shù)有關(guān)；懸架的結(jié)構(gòu)布置和幾何參數(shù)也必須與整車總體布置相適應(yīng)。所以，確定懸架的主要性能參數(shù)也應(yīng)從整車出發(fā)來考慮。根據(jù)汽車的綜合性能要求，懸架應(yīng)首先考慮保證汽車有良好的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，這就是我們選擇懸架主要參數(shù)的基本依據(jù)。前后懸架靜撓度和動(dòng)撓度的選擇表3.1汽車懸架的偏頻、靜撓度和動(dòng)撓度車型滿載時(shí)偏頻Hz滿載靜撓度cm滿載動(dòng)撓度cm前懸架后懸架前懸架后懸架前懸架后懸架轎車中、低級(jí)1.02~1.441.18~1.5812-2410-188-1110-14高級(jí)0.91~1.120.98~1.2920-3015-268-1110-14客車1.29~1.897-155-8載貨汽車1.51~2.041.67~2.236-115-96-96~8越野汽車1.39~2.046-137-13前后懸架靜撓度的匹配對汽車行駛平順性有很大影響，一般希望前、后懸架的靜撓度值以及振動(dòng)頻率值都比較接近，這樣可以減少共振機(jī)會(huì)，同時(shí)希望后懸架的靜撓度比前懸架的小一些，以減少車身縱向角振動(dòng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般取。貨車后懸架的動(dòng)撓度的變化范圍是：6~9cm,滿載動(dòng)撓度選取。對于我們要研究的汽車的前懸架系統(tǒng)，選取靜撓度為。后懸架系統(tǒng)，選取靜撓度，由公式，得滿載偏頻為。鋼板彈簧滿載弧高的選擇滿載弧高是指鋼板彈簧裝到車軸上，汽車滿載時(shí)鋼板彈簧主片上表面與兩端(不包括卷耳孔半徑)連線間的最大高度差?；「哂脕肀ＷC汽車具有給定的高度。它直接影響車身高度。一般希望它等于零，可使彈簧滿載時(shí)在對稱位置工作，但考慮到彈簧在使用中會(huì)產(chǎn)生塑性變形，要由給予補(bǔ)償。有時(shí)為了車架具有一定高度，而又不使動(dòng)撓度值過小，也許給予一定的值進(jìn)行補(bǔ)償。通常取。在此我們選取。鋼板彈簧長度的確定系鋼板彈簧伸直后兩卷耳中心線間的距離。它是鋼板彈簧的主要參數(shù)之一。要合理的確定彈簧長度，必須考慮多方面的因素。增加鋼板彈簧長度L能顯著降低彈簧應(yīng)力，這不僅提高了彈簧的強(qiáng)度，而且隨L的增長，彈簧變形時(shí)應(yīng)力變化幅度減小，從而使彈簧使用壽命得以提高。因此，原則上在總布置許可的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些。一般取鋼板彈簧長度為(0.35~0.45)倍的軸距［12］。EQ108QW式運(yùn)輸車的軸距為4500mm,則主簧長度是：副簧長度為：1200mm懸架主、副鋼板彈簧的剛度分配設(shè)計(jì)主、副鋼板彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，首先應(yīng)確定主、副簧之間的剛度分配以及副簧開始參加工作時(shí)的載荷。設(shè)副簧開始作用時(shí)的懸架撓度等于汽車空載時(shí)懸架的撓度；副簧即將起作用時(shí)的撓度等于滿載時(shí)的懸架撓度，由此可到以下等式，即;;;。 （式3.1）式中---汽車空載時(shí)懸架上的載荷；--- 副簧起作用時(shí)懸架上的載荷；--- 汽車滿載時(shí)懸架上的載荷；、---分別為主、副簧的剛度。根據(jù)上述假設(shè)，即，。則; （式3.2）經(jīng)整理后，可得：（式（式其中又=23569N;空載時(shí)整車質(zhì)量為4250kg,EQ108誦式運(yùn)輸車在空載時(shí)的軸荷分配范圍為：前軸為50%~60%;后軸為40%~50%。所以,空載時(shí)懸架載荷p0=（0.40M-675M9.8+2=5022.5N。則口二,235695022.5-1=1.17;Cm懸架總體剛度為c=pjfc=2356970=336.7N，mm,，不難得到主、副彈簧的剛度：汽車后鋼板彈簧在空載、滿載和副簧起作用時(shí)的載荷分別為：=23569N3.2.5鋼板彈簧所需的總慣性矩的計(jì)算有關(guān)鋼板彈簧的剛度、強(qiáng)度等，可按等截面簡支梁的計(jì)算公式計(jì)算，但需引入撓度增大系數(shù)加以修正。因此，可根據(jù)修正后的簡支梁公式計(jì)算鋼板彈簧所需要的總慣性矩。對于鋼板彈簧(式3.5)式中 一撓度增大系數(shù)，1=1.5/[1.04父(1+0.5Mn1/n)];一與主片等長的重疊片數(shù)；一鋼板彈簧總片數(shù)；一鋼板彈簧長度，；一鋼板彈簧非工作部分長度，是邛螺栓中心距，，非工作長度系數(shù)，如剛性夾緊，?。粨闲约泳o，取；一彈簧材料彈性模量，取，材料為60Si2Mn。(1)主簧：取，n=12:=1.5,1.0410.52121-1.33可得, 1.33(1620-0.5132)3155.2 4J0 5 =76848.6mm482.1105(2)副簧：取，。則、=1.51.0410.516)=1.33可得__ _ __3 _J°,4=J°,4=34922.6mm482.11053.2.6 根據(jù)強(qiáng)度要求計(jì)算鋼板彈簧總截面系數(shù)截面系數(shù)指機(jī)械零件和構(gòu)件的一種截面幾何參量，舊稱截面模量。它用以計(jì)算零件、構(gòu)件的抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度，或者用以計(jì)算在給定的彎矩或扭矩條件下截面上的最大應(yīng)力。根據(jù)材料力學(xué)，在承受彎矩M的梁截面上和承受扭矩T的桿截面上，最大的彎曲應(yīng)力6和最大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力p出現(xiàn)于離彎曲中性軸線和扭轉(zhuǎn)中性點(diǎn)垂直距離最遠(yuǎn)的面或點(diǎn)上。（T和P的數(shù)值為Jxx和J0分別圍繞中性軸線XXffi中性點(diǎn)O勺截面慣性矩;Jxxy和J0y分別為彎曲和扭轉(zhuǎn)的截面模量。一般截面系數(shù)的符號(hào)為W單位為mrH截面的抗彎和抗扭強(qiáng)度與相應(yīng)的截面系數(shù)成正比[13]0計(jì)算公式：鼠=Pw(L-ksy4w,<[-c](式3.6)（式3.7）對于60Si2MnA單簧鋼，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦許用靜應(yīng)力在下列范圍內(nèi)取值：前彈簧和平衡懸架彈簧為；后主簧為；后副簧為。(1)主簧：取Pw=Pc-Pk2=23569-108802=18129N覆行18129(1620-0.5132) 3W0 =14086.2mm34500取=(2)副簧：取Pw'=Pk.2=108802=5440N怎自5440(1200-05132)=6426mm34240鋼板彈簧平均厚度的計(jì)算計(jì)算公式:3.8）(1)主簧:hp=276848.614086.2=10.9mmp(2)副簧:hp'=234922.66426.0=10.87mm驗(yàn)算在最大動(dòng)行程時(shí)的最大應(yīng)力計(jì)算公式:、-max6Ehp(fcfd)(L-ks)2<1000MPa(式3.9)代入公式計(jì)算得:二max_562.110510.9(18129--155.270)21.33(1620-0.5132)2=798.8MPa：1000MPa(2)副簧:代入公式計(jì)算得:max62.110510.87(5440：-181.570)21.33(1200-0.5132)2=800.6MPa二1000MPa主、副簧都符合要求，能夠滿足鋼板彈簧對疲勞壽命的要求。3.2.9 鋼板彈簧葉片斷面形狀及尺寸的選擇(1)葉片寬度推薦片寬與片厚的比值在6T眺圍內(nèi)選取副簧：（2）葉片厚度當(dāng)鋼板彈簧長度受限不能加長時(shí)，為了加強(qiáng)主片，常將主片的厚度加厚，這是在主片中可能引起較大的應(yīng)力，為了減小主片應(yīng)力，鋼板彈簧其余葉片通常選取較小的厚度，且給較大的曲率，以使它們承受較大的負(fù)荷來減輕主片的負(fù)荷。整幅彈簧的各片雖可用不等厚度，但不能超過三組，為使葉片壽命相差不多，最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于1.5。和寬度：主簧葉片斷面尺寸（）：1~4片取，5~12片取；副簧葉片斷面尺寸（）：。表3.2扁剛尺寸規(guī)格序度寬\度、56(6.5)789(9.5)101112(13)14161820253045XXXXX50XXXX55XXX60XXX(63)XXXXX65XXXXX

70XXXXXXX75XXXXXXXX(76)XXXX80XXXX90XXXXXXXX100XXXXXXXXX120XXXXXXXXXXXX140XXXXXXXXXX160XXXXXX（3）葉片斷面形狀選擇葉片斷面除普遍應(yīng)用的矩形斷面（圖3.1a）外，為了提高鋼板彈簧耐疲勞強(qiáng)度和減輕重量，采用了特殊形狀的斷面，常見的是單面帶拋物線邊緣的（圖3.1c）和單面帶槽的（圖3.1b、d）0圖4.1所示為目前采用的常見斷面形狀。圖3.1鋼板彈簧葉片的斷面形狀a）矩形斷面 b）單面有單槽的斷面c）單面有拋物線邊緣的斷面 d）單面有雙槽的斷面矩形斷面的中性線位于斷面中央，葉片的上下表面的拉、壓應(yīng)力的絕對值相等。使用經(jīng)驗(yàn)表明，鋼板彈簧葉片的疲勞裂紋往往是從受拉的一面開始，特別是在斷面棱角處有較大的應(yīng)力集中。因此矩形斷的葉片呈受拉應(yīng)力的一面易破壞。目前廣泛采用的矩形斷面大致有兩種，一種是兩邊帶圓弧的平扁鋼，另一種是具有一定的凹度的雙凹扁鋼。實(shí)踐證明，雙凹扁鋼的葉片在彎曲變形時(shí)，整個(gè)斷面的兩邊都略向上翹曲，下表面趨于平面，上表面則使原有的凹度大大增加，則各片間只有兩棱邊接觸。棱邊產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力和應(yīng)力集中，成為早期疲勞破壞的起點(diǎn)。改成平扁鋼后，鋼板彈簧的疲勞壽命有大幅提高?？梢姼倪M(jìn)葉片斷面形狀是提高彈簧疲勞壽命的一條重要途徑，因此近年來出現(xiàn)了一些特殊斷面的葉片［14］。矩形斷面是最常見的最簡單的斷面形式。在此我們選取矩形斷面鋼板彈簧為此次設(shè)計(jì)的彈簧類型。前面初選的主、副簧總片數(shù)：主簧：；副簧：。鋼板彈簧的設(shè)計(jì)及校核鋼板彈簧各片長度的確定為了盡量降低彈簧鋼材的消耗，減輕鋼板彈簧自重，在選擇各葉片長度時(shí)，應(yīng)使沿彈簧長度變化的應(yīng)力均勻分布，以保證各片有相同的疲勞強(qiáng)度（各片具有大致相同的使用壽命）。確定鋼板彈簧葉片各片長度的方法，有計(jì)算法和作圖法兩種。目前大多數(shù)采用簡單而實(shí)用的作圖法。該法是基于實(shí)際鋼板彈簧各葉片的展開圖接近梯形梁形狀這一原則來做圖的，其具體做法如下：如圖3.2所示，先將各葉片厚度的立方值按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪出，再沿橫坐標(biāo)繪出主片長度的一半L2和U型螺栓中心距的一半S2,得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。 A豉與各葉片上側(cè)邊的交點(diǎn)即決定了各片長度。如果如為了加強(qiáng)主片而將第二片、第三片做的與主片等長時(shí)，存在與主片等長的重疊片，就從B點(diǎn)到最后一個(gè)重疊片的上側(cè)邊端點(diǎn)連一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即決定了各片長度。各片實(shí)際長度尺寸需經(jīng)圓整后確定［15］。圖3.2確定鋼板彈簧各片長度的作圖法后主簧各葉片長度的確定根據(jù)作圖法要求繪制出相關(guān)圖形，見圖3.3。

圖3.3主簧長度計(jì)算-作圖法各片長度確定見下表：表3.3作圖法確定的主簧各片長度第k片長度1121728162021217281620312172814604121728130051113311130611133110107111331880811133176091113316301011133151011111331380121113312602）后副簧各葉片長度的確定根據(jù)作圖法要求繪制出相關(guān)圖形，見圖 3.4圖3.4副簧長度計(jì)算-作圖法各片長度確定見下表：表3.5作圖法確定的副簧各片長度第k片長度11113311200211133110203111331840411133167051113314906111331310鋼板彈簧剛度的驗(yàn)算由于前面求得的慣性矩所確定的片厚、片寬等很難保證所要求的的靜撓度和彈簧剛度。這是因?yàn)閾隙认禂?shù)是在很大范圍內(nèi)選取的； 在各片長度尚未確定的情況下，值不可能選得準(zhǔn)確；另外選定各片厚度和片寬之后，計(jì)算出的實(shí)際慣性矩與理論要求的數(shù)值也有所差別； 同時(shí)葉片端部形狀對剛度的影響也未予以考慮。為此，需要更精確的公式對剛度進(jìn)行計(jì)算。如不能滿足要求，可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整各片長度或改變斷面尺寸時(shí)期剛度接近所要求的理論值［16］。一般用共同曲率法進(jìn)行計(jì)算，用共同曲率法計(jì)算剛度的前提是，假定同一截面上各片曲率變化值相同，各片所承受的彎矩正比于其慣性矩，同時(shí)該截面上各片的彎矩和等于外力所引起的彎矩。驗(yàn)算鋼板彈簧實(shí)際剛度公式為：（式3.11）其中，，，為第一片到第片處所有葉片的慣性矩之和。式中為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，；E為材料彈性模量；、為主片和第片的一半長度。主簧剛度計(jì)算：為計(jì)算方便，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用列表法計(jì)算。剛度公式中部分計(jì)算見下表：表3.5主簧相關(guān)計(jì)算葉片序號(hào)