KD3200型自卸車車懸架設(shè)計(jì)

車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄前言 1第一章緒論 2§1.1概述 2§1.1.1懸架 2§1.1.2副車架 3第二章懸架的結(jié)構(gòu)形式與分析 5§2.1非獨(dú)立懸架 5§2.1.1非獨(dú)立式懸架簡(jiǎn)介 5§2.1.2非獨(dú)立式懸架特點(diǎn) 5§2.1.3鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架 5§2.2獨(dú)立懸架 6§2.3懸架的主要影響因素 7§2.3.1影響平順性的因素 7§2.3.2響操縱穩(wěn)定性的因素 7§2.3.3影響縱向穩(wěn)定性的因素 7第三章鋼板彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算 8§3.1前橋鋼板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 8§3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù) 8§3.1.2初選參數(shù) 8§3.1.3鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 10§3.1.4鋼板彈簧總成弧高的核算 14§3.1.5鋼板彈簧強(qiáng)度核算 14§3.1.6鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算。 15§3.2后橋鋼板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 17§3.2.1初選參數(shù) 17§3.2.2鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 19§3.2.3鋼板彈簧總成弧高的核算 22§3.2.4鋼板彈簧強(qiáng)度核算 23§3.2.5鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算。 24第四章減震器設(shè)計(jì)計(jì)算 27§4.1減振器的分類 27§4.2減振器的選擇 27§4.2.1減振器相對(duì)阻尼系數(shù) 28§4.2.2減振器阻尼系數(shù)δ的確定 28§4.2.3最大卸荷力的確定 29§4.2.4筒式減振器工作缸直徑D的確定 30§4.2.5查表確定減振器參數(shù) 31第五章副車架的設(shè)計(jì) 32§5.1副車架截面形狀及尺寸的設(shè)計(jì) 32§5.2副車架前端形狀的設(shè)計(jì) 33§5.3舉升機(jī)構(gòu)位置的設(shè)計(jì) 34§5.4連接結(jié)構(gòu)安裝位置的選擇 34§5.5副車架的最終選擇方案 36第六章副車架及相關(guān)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 37§6.1縱梁的設(shè)計(jì) 37§6.1.1縱梁結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核 37§6.2橫梁的設(shè)計(jì) 43§6.3連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 44§6.3.1副車架縱梁與橫梁的連接方式的選擇 45§6.3.2鉚縫的強(qiáng)度計(jì)算 45§6.3.3焊接強(qiáng)度的計(jì)算 46結(jié)論 48參考文獻(xiàn) 49致謝 51前言懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)(車架或承載式車身)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動(dòng)以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架(或車身)之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過(guò)不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車的行駛平順性。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性元件來(lái)傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠其變形來(lái)吸收能量，達(dá)到緩沖的目的。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量(即簧載質(zhì)量)、非懸掛質(zhì)量(即非簧載質(zhì)量)和彈簧(彈性元件)組成的振動(dòng)系統(tǒng)，承受來(lái)自不平路面、空氣動(dòng)力及傳動(dòng)系、發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)。為了迅速衰減不必要的振動(dòng)，懸架中還必須包括阻尼元件，即減振器。此外，懸架中確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對(duì)于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定了車輪跳動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡和車輪定位參數(shù)的變化，以及汽車前后側(cè)傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。在有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。盡管一百多年來(lái)汽車懸架從結(jié)構(gòu)型式到作用原理一直在不斷地演進(jìn)，但從結(jié)構(gòu)功能而言，它都是由彈性元件、減振裝置和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。在有些情況下，某一零部件兼起兩種或三種作用，比如鋼板彈簧兼起彈性元件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，麥克弗遜懸架(McPhersonstrutsuspension，或稱滑柱擺臂式獨(dú)立懸架)中的減振器柱兼起減振器及部分導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，有些主動(dòng)懸架中的作動(dòng)器則具有彈性元件、減振器和部分導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能。在方案的確定和設(shè)計(jì)過(guò)程中參考了大量的資料。同時(shí)也得到了徐銳良和彭巧勵(lì)老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)們的無(wú)私幫助，在此特別表示感謝！第一章緒論§1.1概述自卸汽車是利用汽車本身的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，使車廂傾斜一定角度進(jìn)行卸貨，并依靠車廂自重自動(dòng)落下復(fù)位的專用汽車。目前，自卸汽車的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，隨著我國(guó)建設(shè)速度的加快，對(duì)自卸汽車的需求量越來(lái)越大。2007年自卸汽車產(chǎn)量為271830輛，2008年為242712輛。其中，重型自卸汽車在2007年產(chǎn)量占自卸汽車總產(chǎn)量的44.9％，2008年為57.4％。[1]自卸汽車有多種不同的類型，通常按照用途可以分為兩類：①用于非公路運(yùn)輸用的重型和超重型自卸汽車，裝載質(zhì)量一般在20t以上，主要承擔(dān)大型礦山、水利工地等的運(yùn)輸任務(wù)，通常與挖掘機(jī)配套使用，這類自卸汽車稱為礦用自卸汽車，其長(zhǎng)度、寬度、高度及軸荷不受公路法規(guī)限制，但是只能在工地、礦山或指定的地方使用；②用于公路運(yùn)輸?shù)能囕v，分為輕、中、重型自卸汽車，裝載質(zhì)量為2到20t，主要承擔(dān)沙石、泥土、煤炭等松散物質(zhì)的運(yùn)輸，通常與裝載機(jī)配套使用，稱為普通自卸汽車。[2]自卸汽車按照結(jié)構(gòu)分類又可以分為后傾式自卸汽車、側(cè)卸自卸汽車、三面卸

自卸汽車和底卸式自卸汽車。重型自卸汽車多采用側(cè)傾式結(jié)構(gòu)，以避免后傾式引

起的失穩(wěn)或卸貨不完全等問(wèn)題。本課題就是針對(duì)總質(zhì)量為20噸的中型自卸汽車進(jìn)行懸架及副車架總成設(shè)計(jì)?！?.1.1懸架懸架是現(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）彈性地連接起來(lái)。其主要任務(wù)是專遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車行駛平順性；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，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。懸架由彈性元件、導(dǎo)向元件、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成。導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿系組成，用來(lái)決定車輪相對(duì)于車架（或車身）的運(yùn)動(dòng)特性，并傳遞除彈性元件專遞的垂直力以外飛各種力和力矩。當(dāng)縱置鋼板彈簧作彈性元件時(shí)，它兼起導(dǎo)向裝置作用。緩沖塊用來(lái)減輕車抽對(duì)車架（或車身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過(guò)大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)車身的側(cè)傾角和橫向角振動(dòng)。對(duì)懸架提出的設(shè)計(jì)要求有：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，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命?！?.1.2副車架自卸汽車的副車架位于車廂底部與汽車底盤(pán)主車架之間。副車架可以起到一個(gè)緩沖的作用，改善主車架的承載情況，避免集中載荷。副車架通常通過(guò)U形螺栓和連接板等與主車架固定，副車架后端焊有鉸接支座，車廂與副車架通過(guò)該鉸鏈支座相連。車廂在舉升機(jī)構(gòu)的作用下，繞著這個(gè)鉸鏈支座轉(zhuǎn)動(dòng)。副車架實(shí)際上就是自卸汽車車廂與自卸汽車主車架連接的一個(gè)緩沖帶，在不破壞主車架的結(jié)構(gòu)情況下，自卸汽車車廂跟自卸汽車主車架之間采用副車架過(guò)渡，可以改善自卸汽車主車架的承載情況，避免集中載荷。副車架可以有效的保護(hù)主車架，延長(zhǎng)自卸汽車的使用壽命。副車架總成的設(shè)計(jì)有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。重型自卸汽車裝載質(zhì)量大，對(duì)副車架的的要求更加嚴(yán)格。采用剛性足夠的副車架，可以使主車架縱梁所承受的載荷均勻分布，所受應(yīng)力值較小，有效的避免了載荷集中，有利于增加車架縱梁的強(qiáng)度和壽命。第二章懸架的結(jié)構(gòu)形式與分析為適應(yīng)不同車型和不同類型車橋的需要，懸架有不同的結(jié)構(gòu)形式?！?.1非獨(dú)立懸架§2.1.1非獨(dú)立式懸架簡(jiǎn)介非獨(dú)立懸架是相對(duì)與獨(dú)立懸架（individualwheelsuspension）的車輪結(jié)構(gòu)。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過(guò)彈性懸架懸掛在車架或車身的下面。非獨(dú)立懸架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn)，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上?！?.1.2非獨(dú)立式懸架特點(diǎn)非獨(dú)立式懸架的兩側(cè)車輪安裝于一根整體式車橋上，車橋通過(guò)懸掛與車架相連。這種懸掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳力可靠，但兩輪受沖擊震動(dòng)時(shí)互相影響。而且由于非懸掛質(zhì)量較重，懸掛的緩沖性能較差，行駛時(shí)汽車振動(dòng)，沖擊較大。該懸掛一般多用于載重汽車、普通客車和一些其他車輛上?！?.1.3鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架鋼板彈簧被用做非獨(dú)立懸架的彈性元件，由于它兼起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，使得懸架系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。這種懸架廣泛用于貨車的前、后懸架中。它中部用U型螺栓將鋼板彈簧固定在車橋上。懸架前端為固定鉸鏈，也叫死吊耳。它由鋼板彈簧銷釘將鋼板彈簧前端卷耳部與鋼板彈簧前支架連接在一起，前端卷耳孔中為減少摩損裝有襯套。后端卷耳通過(guò)鋼板彈簧吊耳銷與后端吊耳與吊耳架相連，后端可以自由擺動(dòng)，形成活動(dòng)吊耳。當(dāng)車架受到?jīng)_擊彈簧變形時(shí)兩卷耳之間的距離有變化的可能。§2.2獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨(dú)立地安裝在車架(或車身)下面，當(dāng)一邊車輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好。但這種懸架構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小。現(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨(dú)立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)可分有燭式、麥弗遜式、連桿式等多種，其中燭式和麥克弗遜式形狀相似，兩者都是將螺旋彈簧與減振器組合在一起，但因結(jié)構(gòu)不同又有重大區(qū)別。燭式采用車輪沿主銷軸方向移動(dòng)的懸架形式，形狀似燭形而得名。特點(diǎn)是主銷位置和前輪定位角不隨車輪的上下跳動(dòng)而變化，有利于汽車的操縱性和穩(wěn)定性。麥克弗遜式是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)是主銷位置和前輪定位角隨車輪的上下跳動(dòng)而變化，這點(diǎn)與獨(dú)立懸架正好相反。這種懸架構(gòu)造簡(jiǎn)單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。所以，目前轎車使用最多的獨(dú)立懸架是麥弗遜式懸架。非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架圖2-1懸架簡(jiǎn)圖§2.3懸架的主要影響因素懸架設(shè)計(jì)可以大致分為結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)選擇和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，有時(shí)還要反復(fù)交叉進(jìn)行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。§2.3.1影響平順性的因素懸架設(shè)計(jì)的主要目的之一是確保汽車具有良好的行駛平順性。汽車行駛時(shí)振動(dòng)越劇烈，則平順性越差。建立汽車的整車和局部模型，可以反映汽車懸架參數(shù)與振動(dòng)專遞特性之間的關(guān)系。大量的研究及實(shí)踐結(jié)果表明，對(duì)平順性影響最為顯著的三個(gè)懸架特性參數(shù)為：懸架的彈性特性、阻尼特性以及非懸掛質(zhì)量?！?】§2.3.2響操縱穩(wěn)定性的因素與平順性相比，操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)要復(fù)雜的多，包括穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)轉(zhuǎn)向性及保護(hù)直線行駛的能力。懸架參數(shù)通過(guò)影響轉(zhuǎn)向時(shí)的車輪載荷轉(zhuǎn)移、車輪跳動(dòng)或車身側(cè)傾時(shí)車輪定位角的變化以及懸架與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)干涉和整體橋的軸轉(zhuǎn)向等方面影響汽車的操縱穩(wěn)定性?！?.3.3影響縱向穩(wěn)定性的因素汽車在制動(dòng)和加速行駛時(shí)，由于慣性力的作用會(huì)造成軸荷轉(zhuǎn)移，并且伴隨前、后懸架的變形，表現(xiàn)為制動(dòng)時(shí)的“點(diǎn)頭抬尾”和驅(qū)動(dòng)時(shí)的“仰頭垂尾”現(xiàn)象。懸架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮采取相應(yīng)的措施減少或消除制動(dòng)及驅(qū)動(dòng)時(shí)懸架的變形。【10】第三章鋼板彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算多片鋼板彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算大體可分為四大步。第一，根據(jù)總布置給定的載荷、剛度要求以及對(duì)板簧長(zhǎng)度、寬度的限制條件和最大許用應(yīng)力初選參數(shù)；第二，綜合考慮板簧的總成弧高要求和各片的工作應(yīng)力、裝配應(yīng)力以及總應(yīng)力的分布，并計(jì)入噴凡、預(yù)壓等工藝過(guò)程的影響，確定各片的長(zhǎng)度及自由狀態(tài)下的曲率半徑；第三，用計(jì)算或試驗(yàn)的方法詳細(xì)分析各片的應(yīng)力狀況；第四，校核極限工況下板簧的應(yīng)力及卷耳、彈簧銷的強(qiáng)度?！?.1前橋鋼板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算§3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)1.滿載質(zhì)量：Ma=20020kg，前軸上承重Ma1=6612kg，后軸上承重Ma2=13408kg；2.軸距：L=4475mm§3.1.2初選參數(shù)選擇鋼板彈簧長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)考慮到在整車上布置的方便性，因此要與總布置共同協(xié)商確定。一般情況下，轎車后簧長(zhǎng)度為軸矩的40％—55％，載貨汽車前后簧長(zhǎng)度分別為軸距的26％—35％和35％—45％?！?1】故前鋼板彈簧長(zhǎng)度范圍：L=1163—1566mm取L=1348mm目前國(guó)內(nèi)貨車所用的鋼板彈簧材料多為鋼，如60Si2Mn、60SiMnA、55SiMnVB這些材料有較高的彈性極限、屈強(qiáng)比及疲勞強(qiáng)度，而且價(jià)格便宜。60Si2Mn、60SiMnA彈簧鋼適用于厚度在12mm以下的鋼板彈簧，對(duì)于較厚的鋼板彈簧可采用淬透性較好的55SiMnVB彈簧鋼。本車型選用的板簧單片厚度小于12mm，材料為60Si2Mn。為了提高鋼板彈簧疲勞壽命，對(duì)單片進(jìn)行噴丸處理，對(duì)總成進(jìn)行塑性預(yù)壓縮處理。鋼板彈簧經(jīng)強(qiáng)化處理后，受拉表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力層，彈簧受載時(shí)，降低了受拉表面的拉應(yīng)力。經(jīng)塑性預(yù)壓縮處理后的彈簧，使用中不易再產(chǎn)生塑性變形。選用的鋼板彈簧材料60Si2Mn表面經(jīng)應(yīng)力噴丸處理后，彈簧滿載靜應(yīng)力σm：前彈簧350～450，后彈簧450～550；彈簧比應(yīng)力：前、后彈簧比應(yīng)力415～515?！?2】可按等截面簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式并引進(jìn)一個(gè)修正系數(shù)加以修正，這時(shí)彈簧的撓度系數(shù)為== （4—1）式中： δ——撓度系數(shù)。δ=1.25～1.42可按式：δ=1.5∕[1.04(1+0.5n1∕n)]選取，其中n1為與主片等長(zhǎng)的重疊片數(shù)N——總片數(shù)B——板簧寬度；Q——支承載荷；L——板簧長(zhǎng)度；E——材料的楊氏彈性模量，??；I0——總截面慣性矩【13】，I0=。設(shè)計(jì)時(shí)希望：6＜b／h＜10剛度 （4—2）鋼板彈簧總截面系數(shù)比應(yīng)力: （4—3）=4.5～5.5N/mm2試取前鋼板彈簧：長(zhǎng)×寬×高—總片數(shù)(主片數(shù))=1348×75×11—11（2）；由上面公式可得：撓度系數(shù)：；彎曲應(yīng)力：∈[350450]；比應(yīng)力：∈[4.55.5]；靜撓度：=85.56 mm∈[50110]；鋼板彈簧截面系數(shù): ；剛度：；總截面慣性矩:?！?.1.3鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定考慮到彈簧安裝的夾緊修正后的鋼板彈簧所需的慣性矩和應(yīng)滿足的強(qiáng)度要求分別為： （4—4） （4—5）式中：s——U型螺栓中心距，mm；k——考慮U型螺栓夾緊板簧后的無(wú)效長(zhǎng)度系數(shù)，剛性?shī)A緊時(shí)k=0.5；撓性?shī)A緊時(shí)k=0；W0——鋼板彈簧縱截面系數(shù)；[σ]——許用彎曲應(yīng)力，對(duì)前板簧取[σ]=350——450MPa；對(duì)后主簧取[σ]=450——550MPa；對(duì)后副簧取220——550MPa。計(jì)算得：s∈[0405]取s=106mm；；確定各片長(zhǎng)度可用展開(kāi)作圖法或者計(jì)算法，目前常用展開(kāi)作圖法，此法是基于實(shí)際鋼板彈簧各片展開(kāi)圖接近梯形梁的形狀這一原則來(lái)做圖的。由作圖法可求得前鋼板彈簧各片長(zhǎng)度（圓整后）為：?jiǎn)挝籱m。第一片1348第二片1348第三片1196第四片1144第五片884第六片724第七片572第八片406第九片254第十片216第十一片140鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0；用下式表示： （4—6）；式中，——靜撓度；——滿載弧高；——鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高變化； （4—7）；s——U型螺栓中心距；L為鋼板彈簧主片長(zhǎng)度。鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 (4—8)；——靜撓度；mm；——滿載弧高；∈[1020]mm取=15mm；把數(shù)據(jù)帶入公式有：；；在確定各片預(yù)應(yīng)力時(shí)，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Mi之代數(shù)和為零，即 （4—8）；或 （4—9）；設(shè)計(jì)時(shí)可取第一片、第二片預(yù)應(yīng)力為-80～-150，最后幾片的預(yù)應(yīng)力為20～60MPa。對(duì)于片厚相同的鋼板彈簧，各片預(yù)應(yīng)力值不宜選舉過(guò)大。預(yù)應(yīng)力從長(zhǎng)片到短片由負(fù)值逐漸遞增至正值。初取各片鋼板彈簧的的預(yù)應(yīng)力值分別為：（單位:）第一片 -80；第二片-60；第三片-40；第四片-20；第五片-10；第六片 0；第七片5；第八片10；第九片20；第十片25；十一片30由公式：預(yù)應(yīng)力 （4—10）；可得 （4—11）；式中 ——第片鋼板彈簧的高度；——第片鋼板彈簧的預(yù)應(yīng)力；——葉片裝配后的曲率半徑，可近視地看成與總成自由狀態(tài)下的曲率半徑；——鋼板彈簧第片在自由狀態(tài)下的曲率半徑；E——材料的楊氏彈性模量，??；由計(jì)算可得出鋼板彈簧第片在自由狀態(tài)下的曲率半徑為：（單位：mm）第一片：2028；第二片：2028；第三片：1788；第四片1664；第五片：1428；第六片：1376；第七片：1251；第八片：1142；第九片：1053；第十片：967；十一片：853如果第片的片長(zhǎng)為，則第片彈簧的弧高為： （4—12）；計(jì)算可求出第片鋼板彈簧的弧高為：（單位：mm）第一片：112；第二片：112；第三片：100；第四片87第五片：75；第六片：65；第七片：57；第八片48：第九片：36第十片：21；十一片：9；§3.1.4鋼板彈簧總成弧高的核算根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)態(tài)平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能綜合最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的為： （4—13）；式中 為第片鋼板彈簧的長(zhǎng)度。鋼板彈簧總成的弧高為 （4—14）；由計(jì)算可求得：H=110.24mm因?yàn)?所以所選彈簧參數(shù)合理?！?.1.5鋼板彈簧強(qiáng)度核算緊急制動(dòng)時(shí)，前鋼板彈簧承受的載荷最大，在它后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力為： （4—15）；式中 G1——作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷；——制動(dòng)時(shí)前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，貨車：=1.40～1.60；、——鋼板彈簧前后段長(zhǎng)度；——道路附著系數(shù)，取0.8；——道路總截面系數(shù)；C——為彈簧固定點(diǎn)到路面的距離。解得 ；所設(shè)計(jì)的鋼板彈簧合理。故前橋鋼板彈簧參數(shù)為：長(zhǎng)×寬×高—總片數(shù)(主片數(shù))=1348×75×11—11（2）§3.1.6鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算。前鋼板彈簧設(shè)計(jì)還應(yīng)校核強(qiáng)制動(dòng)時(shí)的彈簧強(qiáng)度，以免在彈簧U形螺栓夾緊處產(chǎn)生縱扭塑變或卷耳損壞。這對(duì)重心較高、長(zhǎng)度較短的前簧更有必要作強(qiáng)度校核。1)鋼板彈簧卷耳的強(qiáng)度核算鋼板彈簧卷耳主片卷耳受力如圖4-2所示。卷耳處所受應(yīng)力σ是所受彎曲應(yīng)力和啦（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即圖4-2汽車制動(dòng)時(shí)鋼板彈簧受力圖圖4-2汽車制動(dòng)時(shí)鋼板彈簧受力圖作用在前后鋼板彈簧座上的水平力和分別為：（4—16）(4—17)式中：G——汽車總重；φ——道路附著系數(shù)，取0.8；、——汽車質(zhì)心至前后軸的距離，mm；——汽車質(zhì)心高度；卷耳處所受應(yīng)力為：（4—18）——沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力，即=；D——卷耳內(nèi)徑；b——鋼板彈簧寬度；——主片厚度。許用應(yīng)力[σ]取350故由（4—18）式可知：所以 得由計(jì)算可知卷耳的直徑大于16mm即可本設(shè)計(jì)取40mm。鋼板彈簧銷及襯套的擠壓應(yīng)力可按下式計(jì)算(4—19)式中——滿載靜止時(shí)鋼板彈簧端部負(fù)荷，；——彈簧銷軸直徑，。材料為30號(hào)或40號(hào)鋼，經(jīng)氰化處理的彈簧銷許用擠壓應(yīng)力一般為。材料為20號(hào)鋼或20Cr鋼經(jīng)滲碳處理或45號(hào)鋼高頻淬火后許用應(yīng)力。【14】根據(jù)上面式子進(jìn)行計(jì)算有前簧水平力：Kgf；卷耳直徑D＜16mm；彈簧銷直徑D＞12mm；故彈簧銷直徑取D=16mm?！?.2后橋鋼板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算一般中型自卸汽車的后懸架。由于該車是三個(gè)軸，所以采用等臂式平衡懸架。鋼板彈簧的兩端自由支撐在中后橋半軸套管上的滑板式支架內(nèi)。這樣鋼板彈簧便相當(dāng)于一根等臂平衡桿，它以懸架心軸為支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證汽車在不平道路上行駛時(shí)各輪都能著地，且使中后橋的垂直載荷平均分配?！?.2.1初選參數(shù)選擇鋼板彈簧長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)考慮到在整車上布置的方便性，因此要與總布置共同協(xié)商確定。一般情況下，轎車后簧長(zhǎng)度為軸矩的40％—55％，載貨汽車前后簧長(zhǎng)度分別為軸距的26％—35％和35％—45％?！?1】故前鋼板彈簧長(zhǎng)度范圍：L=1566—2013mm取L=1790mm目前國(guó)內(nèi)貨車所用的鋼板彈簧材料多為鋼，如60Si2Mn、60SiMnA、55SiMnVB這些材料有較高的彈性極限、屈強(qiáng)比及疲勞強(qiáng)度，而且價(jià)格便宜。60Si2Mn、60SiMnA彈簧鋼適用于厚度在12mm以下的鋼板彈簧，對(duì)于較厚的鋼板彈簧可采用淬透性較好的55SiMnVB彈簧鋼。本車型選用的板簧單片厚度小于12mm，材料為60Si2Mn。為了提高鋼板彈簧疲勞壽命，對(duì)單片進(jìn)行噴丸處理，對(duì)總成進(jìn)行塑性預(yù)壓縮處理。鋼板彈簧經(jīng)強(qiáng)化處理后，受拉表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力層，彈簧受載時(shí)，降低了受拉表面的拉應(yīng)力。經(jīng)塑性預(yù)壓縮處理后的彈簧，使用中不易再產(chǎn)生塑性變形。選用的鋼板彈簧材料60Si2Mn表面經(jīng)應(yīng)力噴丸處理后，彈簧滿載靜應(yīng)力σm：前彈簧350～450，后彈簧450～550；彈簧比應(yīng)力：前、后彈簧比應(yīng)力415～515?！?2】可按等截面簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式并引進(jìn)一個(gè)修正系數(shù)加以修正，這時(shí)彈簧的撓度系數(shù)為== （4—1）式中： δ——撓度系數(shù)。δ=1.25～1.42可按式：δ=1.5∕[1.04(1+0.5n1∕n)]選取，其中n1為與主片等長(zhǎng)的重疊片數(shù)N——總片數(shù)B——板簧寬度；Q——支承載荷；L——板簧長(zhǎng)度；E——材料的楊氏彈性模量，??；I0——總截面慣性矩【13】，I0=。設(shè)計(jì)時(shí)希望：6＜b／h＜10剛度 （4—2）鋼板彈簧總截面系數(shù)比應(yīng)力: （4—3）=4.5～5.5N/mm2試取后鋼板彈簧：長(zhǎng)×寬×高—總片數(shù)(主片數(shù))=1790×100×15—11（2）；由上面公式可得：撓度系數(shù)：；彎曲應(yīng)力：∈[350450]；比應(yīng)力：∈[4.55.5]；靜撓度：=56.69 mm∈[50110]；鋼板彈簧截面系數(shù): ；剛度：；總截面慣性矩:。§3.2.2鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定考慮到彈簧安裝的夾緊修正后的鋼板彈簧所需的慣性矩和應(yīng)滿足的強(qiáng)度要求分別為： （4—4） （4—5）式中：s——U型螺栓中心距，mm；k——考慮U型螺栓夾緊板簧后的無(wú)效長(zhǎng)度系數(shù)，剛性?shī)A緊時(shí)k=0.5；撓性?shī)A緊時(shí)k=0；W0——鋼板彈簧縱截面系數(shù)；[σ]——許用彎曲應(yīng)力，對(duì)前板簧取[σ]=350——450MPa；對(duì)后主簧取[σ]=450——550MPa；對(duì)后副簧取220——550MPa。計(jì)算得：s∈[0405]取s=140mm；；確定各片長(zhǎng)度可用展開(kāi)作圖法或者計(jì)算法，目前常用展開(kāi)作圖法，此法是基于實(shí)際鋼板彈簧各片展開(kāi)圖接近梯形梁的形狀這一原則來(lái)做圖的。由作圖法可求得前鋼板彈簧各片長(zhǎng)度（圓整后）為：?jiǎn)挝籱m。第一片1790第二片1790第三片1590第四片1521第五片1175第六片962第七片760第八片540第九片339第十片287第十一片186鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0；用下式表示： （4—6）；式中，——靜撓度；——滿載弧高；——鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高變化； （4—7）；s——U型螺栓中心距；L為鋼板彈簧主片長(zhǎng)度。鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 (4—8)；——靜撓度；mm；——滿載弧高；∈[1020]mm取=15mm；把數(shù)據(jù)帶入公式有：；；在確定各片預(yù)應(yīng)力時(shí)，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Mi之代數(shù)和為零，即 （4—8）；或 （4—9）；設(shè)計(jì)時(shí)可取第一片、第二片預(yù)應(yīng)力為-80～-150，最后幾片的預(yù)應(yīng)力為20～60MPa。對(duì)于片厚相同的鋼板彈簧，各片預(yù)應(yīng)力值不宜選舉過(guò)大。預(yù)應(yīng)力從長(zhǎng)片到短片由負(fù)值逐漸遞增至正值。初取各片鋼板彈簧的預(yù)應(yīng)力值分別為：（單位:）第一片 -80；第二片-60；第三片-40；第四片-20；第五片-10；第六片 0；第七片5；第八片10；第九片20；第十片25；十一片30由公式：預(yù)應(yīng)力 （4—10）；可得 （4—11）；式中 ——第片鋼板彈簧的高度；——第片鋼板彈簧的預(yù)應(yīng)力；——葉片裝配后的曲率半徑，可近視地看成與總成自由狀態(tài)下的曲率半徑；——鋼板彈簧第片在自由狀態(tài)下的曲率半徑；E——材料的楊氏彈性模量，??；由計(jì)算可得出鋼板彈簧第片在自由狀態(tài)下的曲率半徑為：（單位：mm）第一片：5201；第二片：3450；第三片：1865；第四片1620；第五片：1458；第六片：1240；第七片：1238；第八片：1179；第九片：1168；第十片：1210；十一片：1233如果第片的片長(zhǎng)為，則第片彈簧的弧高為： （4—12）；計(jì)算可求出第片鋼板彈簧的弧高為：（單位：mm）第一片：77；第二片：77；第三片：70；第四片64第五片：57；第六片：48；第七片：37；第八片29：第九片：17第十片：14；十一片：6；§3.2.3鋼板彈簧總成弧高的核算根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)態(tài)平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能綜合最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的為： （4—13）；式中 為第片鋼板彈簧的長(zhǎng)度。鋼板彈簧總成的弧高為 （4—14）；由計(jì)算可求得：H=75.34mm因?yàn)?所以所選彈簧參數(shù)合理?！?.2.4鋼板彈簧強(qiáng)度核算緊急制動(dòng)時(shí)，前鋼板彈簧承受的載荷最大，在它后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力為： （4—15）；式中 G1——作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷；——制動(dòng)時(shí)前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，貨車：=1.40～1.60；、——鋼板彈簧前后段長(zhǎng)度；——道路附著系數(shù)，取0.8；——道路總截面系數(shù)；C——為彈簧固定點(diǎn)到路面的距離。解得 ；所設(shè)計(jì)的鋼板彈簧合理。故前橋鋼板彈簧參數(shù)為：長(zhǎng)×寬×高—總片數(shù)(主片數(shù))=1790×100×15—11（2）§3.2.5鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算。前鋼板彈簧設(shè)計(jì)還應(yīng)校核強(qiáng)制動(dòng)時(shí)的彈簧強(qiáng)度，以免在彈簧U形螺栓夾緊處產(chǎn)生縱扭塑變或卷耳損壞。這對(duì)重心較高、長(zhǎng)度較短的前簧更有必要作強(qiáng)度校核。1)鋼板彈簧卷耳的強(qiáng)度核算鋼板彈簧卷耳主片卷耳受力如圖4-2所示。卷耳處所受應(yīng)力σ是所受彎曲應(yīng)力和啦（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即圖4-2汽車制動(dòng)時(shí)鋼板彈簧受力圖圖4-2汽車制動(dòng)時(shí)鋼板彈簧受力圖作用在前后鋼板彈簧座上的水平力和分別為：（4—16）(4—17)式中：G——汽車總重；φ——道路附著系數(shù)，取0.8；、——汽車質(zhì)心至前后軸的距離，mm；——汽車質(zhì)心高度；卷耳處所受應(yīng)力為：（4—18）——沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力，即=；D——卷耳內(nèi)徑；b——鋼板彈簧寬度；——主片厚度。許用應(yīng)力[σ]取350故由（4—18）式可知：所以 得由計(jì)算可知卷耳的直徑大于16mm即可本設(shè)計(jì)取40mm。鋼板彈簧銷及襯套的擠壓應(yīng)力可按下式計(jì)算(4—19)式中——滿載靜止時(shí)鋼板彈簧端部負(fù)荷，；——彈簧銷軸直徑，。材料為30號(hào)或40號(hào)鋼，經(jīng)氰化處理的彈簧銷許用擠壓應(yīng)力一般為。材料為20號(hào)鋼或20Cr鋼經(jīng)滲碳處理或45號(hào)鋼高頻淬火后許用應(yīng)力?！?4】根據(jù)上面式子進(jìn)行計(jì)算有前簧水平力：Kgf；卷耳直徑D＜16mm；彈簧銷直徑D＞12mm；故彈簧銷直徑取D=16mm。第四章減震器設(shè)計(jì)計(jì)算為加速車架和車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的?！?.1減振器的分類現(xiàn)代液壓減振的的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。目前，國(guó)內(nèi)外常用的結(jié)構(gòu)形式大致為三類，即彈性閥片型、彈性閥片和柱形彈簧結(jié)合型、閥門(mén)和柱形彈簧結(jié)合型。其共同的特點(diǎn)是：都采用帶有常通孔的液流控制閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)減振器的內(nèi)特性，且節(jié)流形式大都屬于薄壁小孔節(jié)流。安結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能在較大的工作壓力條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度的變化的影響大而遭淘汰。筒式減振器又可分為單筒式、雙筒式和充氣式三種。本設(shè)計(jì)選用雙筒式減振器。§4.2減振器的選擇設(shè)計(jì)減振，器時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定；有足夠的使用壽命。§4.2.1減振器相對(duì)阻尼系數(shù)在減振器卸荷閥打開(kāi)前，其中的阻力F與減振器振動(dòng)速度v之間的關(guān)系為F=δ×v式中δ——為減振器阻尼系數(shù)。汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減震動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)ψ的大小來(lái)評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。ψ的表達(dá)式為：ψ=δ/(2式中，c為懸架系統(tǒng)的垂直剛度；為簧上質(zhì)量。將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)取得小些，將伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼取得大些。兩者之間保持有=（0.25～0.50）的關(guān)系。設(shè)計(jì)時(shí)先選取與的平均值ψ。對(duì)于無(wú)內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取ψ=0.25～0.35；對(duì)于行駛路面較差的汽車，ψ值應(yīng)取大些，一般?。?.3；為了避免懸架碰撞車架，取。本設(shè)計(jì)取ψ=0.3=；得=0.4§4.2.2減振器阻尼系數(shù)δ的確定減振器阻尼系數(shù)δ的計(jì)算式為ω——懸架系統(tǒng)固有頻率；n——雙橫臂懸架的下臂長(zhǎng)；a——減振器在下橫臂上的連接點(diǎn)到下橫臂在車身上的鉸接點(diǎn)之間的距離；α——為減振器軸線與鉛垂線之間的夾角；——簧上質(zhì)量；C——懸架系統(tǒng)的垂直剛度。彈性元件的剛度有時(shí)與懸架的剛度相等，如鋼板彈簧非獨(dú)立懸架?！?6】1 所以對(duì)前懸架：C=160.09N/mm =2530÷2=1265Kgω=11.252 對(duì)后懸架：C=190.33N/mm=3670÷2=1835Kgω=10.18 §4.2.3最大卸荷力的確定為了減小轉(zhuǎn)到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減震器打開(kāi)卸荷閥此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度。【19】式中——卸荷速度，一般為0.15～0.30m/s；A——車身振副，取40mm；ω——懸架振動(dòng)固有頻率如果已知伸張行程的阻尼系數(shù)，在伸張行程的最大卸荷力所以對(duì)前懸架有==0.23m/s==31625Kg/s對(duì)后懸架有=/5=0.21m/s==41511.78Kg/s§4.2.4筒式減振器工作缸直徑D的確定根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計(jì)算工作缸直徑D為【20】式中 [P]——工作缸最大許用壓力，取3～4MPa；λ——為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器取λ=0.40～0.50減震器的工作鋼直徑D有20mm、30mm、40mm、（45mm）、50mm、65mm等幾種。選擇時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選用，詳見(jiàn)QC/T491—1999《汽車筒式減振器 尺寸系列及技術(shù)條件》。對(duì)前懸架：P=3.5MPa； λ=0.45=57.62mm對(duì)后懸架：P=3.5MPa； λ=0.45D==60.13mm前后懸架減振器都選工作缸直徑D=65mm§4.2.5查表確定減振器參數(shù)查QC/T491—1999《汽車筒式減振器 尺寸系列及技術(shù)條件》。表有：工作缸直徑D=65；基長(zhǎng)：（HH型）=210；貯油筒防塵罩最大外徑=90mm； =102壓縮到底長(zhǎng)度最大拉伸長(zhǎng)度： +4；負(fù)值不限壓縮到底長(zhǎng)度最大拉伸長(zhǎng)度： 正值不限；-4第五章副車架的設(shè)計(jì)在專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時(shí)也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架過(guò)渡。本車最大允許總質(zhì)量為20T，在工作中可能會(huì)受較大的彎曲應(yīng)力。因此，本車副車架縱梁將采用抗彎性能較好的材料，材料為16MnL，即Q345鋼。這種材料在工程上一般用于汽車縱梁的生產(chǎn)制造。在增加副車架的同時(shí)，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應(yīng)力集中，所以對(duì)副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定的要求?！?.1副車架截面形狀及尺寸的設(shè)計(jì)專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖2-2所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。對(duì)于隨車起重運(yùn)輸車的副車架來(lái)說(shuō)，在安裝起重裝置的范圍內(nèi)，應(yīng)按如圖2-3和圖2-4所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來(lái)，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。圖2-2副車架的截面形狀圖2-3加強(qiáng)后的副車架截面形狀副車架；2-腹板§5.2副車架前端形狀的設(shè)計(jì)為了避免由于副車架截面高度尺寸的突然變化而引起主車架縱梁的應(yīng)力集中，副車架的前端形狀應(yīng)采用逐步過(guò)渡的方式。例如采用如圖2-2所示的3種過(guò)渡方式。對(duì)于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上部加工有局部斜面，其斜面尺寸如表2-5所列：h0=1mm；l0=12~20mm。[2]圖2-5副車架的三種前端形狀（a）U形；（b）角形；（c）L形表2-2副車架前端的結(jié)構(gòu)尺寸序號(hào)類別ll0hh0αaU形（1.0～1.2）H15～20mm（0.6～0.7）H1mmb角形15～20mm（0.2～0.3）H1mm＜30°cL形＞H15～20mm(0.25～0.35)H1mm＜50°如果加工上述形狀困難時(shí)，可以采用如圖2-6所示的副車架前端簡(jiǎn)易形狀，此時(shí)斜面尺寸較大。對(duì)于鋼質(zhì)副車架：h0=57mm；l0=200mm～300mm。[2]對(duì)于硬木質(zhì)副車架；h0=5mm～10mm；l0=H。[2]圖2-6副車架前端簡(jiǎn)易形狀（a）剛質(zhì)副車架；（b）硬木質(zhì)副車架本課題即采用圖2-6副車架前端簡(jiǎn)易形狀中的（a）剛質(zhì)副車架。初步選定其尺寸h0=57mm；l0=200mm?！?.3舉升機(jī)構(gòu)位置的設(shè)計(jì)舉升機(jī)構(gòu)的液壓油缸通過(guò)油缸支座鉸接固定于副梁油缸支座橫梁上，油缸可繞油缸下軸線在油缸支座內(nèi)擺動(dòng)。油缸下銷軸位于副車架對(duì)稱面并平行于副梁的對(duì)稱中心線。副車架上的副梁油缸支座橫梁形狀如圖2-7所示。在本設(shè)計(jì)中，舉升液壓缸的安裝鉸支座是有兩根橫梁組成的。如圖，每根橫梁上各自安裝有軸承，這樣的設(shè)計(jì)，在自卸汽車車廂側(cè)傾的情況下，能夠方便舉升液壓缸的安裝?！?.4連接結(jié)構(gòu)安裝位置的選擇副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式。止推連接板[2]圖2-8是一種重型專用汽車（斯太爾）所采用的止推連接板的結(jié)構(gòu)形狀及其安裝方式。連接板上端通過(guò)焊接與副車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大的水平載荷，防止副車架與主車架縱梁產(chǎn)生相對(duì)水平位移。相鄰兩個(gè)推止推連接板之間的距離在500～1000mm范圍內(nèi)。圖2-8止推連接板的結(jié)構(gòu)副車架；2-止推連接板；3-主車架縱梁連接支架[2]連接支架由相互獨(dú)立的上、下托架組成，上、下托架均通過(guò)螺栓分別與副車架和主車架縱梁的腹板相固定，然后再用螺栓將上、下托架相連接，見(jiàn)圖2-9所示。由于上、下托架之間留有間隙，因此連接支架所能承受的水平載荷較小，所以連接支架應(yīng)和止推連接板配合使用。一般布置是在后懸架前支座前用連接支架連接，在后懸架前支座后用止推連接板連接。圖2-9連接支架1-上托架；2-下托架；3螺栓U形夾緊螺栓[2]當(dāng)選用其它連接裝置有困難時(shí)，可采用U形夾緊螺栓。但在車架受扭轉(zhuǎn)載荷最大的范圍內(nèi)不允許采用U形螺栓。當(dāng)采用U形螺栓固定時(shí)，為防止主車架縱梁翼面變形，應(yīng)在其內(nèi)側(cè)襯以木塊，坦在消聲器附近，必須使用角鐵等作內(nèi)襯。圖2-10是一種U形螺栓的實(shí)物圖。圖2-10一種U形螺栓的實(shí)物圖綜合考慮三種連接方式的特點(diǎn)、以及裝配工藝性，本課題的連接結(jié)構(gòu)方式選擇止推連接板和連接支架兩種形式?！?.5副車架的最終選擇方案第六章副車架及相關(guān)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§6.1縱梁的設(shè)計(jì)§6.1.1縱梁結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核副車架縱梁初步選用16MnL來(lái)制造，即Q345鋼。這種材料在工程上一般用于汽車縱梁的生產(chǎn)制造。在本設(shè)計(jì)中，副車架縱梁已初步選定用8mm鋼板沖壓而成。截面尺寸初步選為200mm×90mm×8mm。腹板尺寸也為8mm，材料初步定為Q235?？v梁的彎矩計(jì)算。在實(shí)際使用狀況下，主、副車架的受力情況比較復(fù)雜。在車架的初始設(shè)計(jì)時(shí)，一般把對(duì)車架的強(qiáng)度校核簡(jiǎn)化為對(duì)車架縱梁進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。在對(duì)車架縱梁進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)，作以下假設(shè)：1、縱梁是支撐在懸架支座上的簡(jiǎn)支梁；2、所有作用力均通過(guò)車架縱梁斷面的彎曲中心（即縱梁只發(fā)生純彎曲）；空車簧載質(zhì)量均勻分布在汽車左、右縱梁上；3、滿載時(shí)的有效載質(zhì)量為集中載荷（在平穩(wěn)行駛工況下，滿載時(shí)車廂內(nèi)的貨物易簡(jiǎn)化為均布載荷，卸貨過(guò)程中并須按照集中力處理）；主、副車架為剛性連接，即主、副車架的撓度完全相同。當(dāng)滿載時(shí)有效在質(zhì)量作為集中力處理時(shí)，車架受力分析如下圖3-1所示：圖3-1滿載有效載荷作為集中載荷處理時(shí)的車架受力分析其中Ge為有效載質(zhì)量的集中載荷。GefGer為前、后支架所承受的有效載質(zhì)量。由上裝平衡條件計(jì)算可得：（3-1）（3-2）Ff、Fr為前、后軸對(duì)車架的支反力。由車架平衡條件計(jì)算可得：（3-3）（3-4）Gs為空車簧載質(zhì)量，?。╩0是汽車整備質(zhì)量）。在這種情況下，車架縱梁彎矩計(jì)算公式見(jiàn)下：在平穩(wěn)行駛時(shí)，自卸汽車的有效載質(zhì)量可以簡(jiǎn)化為均布載荷。在這種情況下，自卸汽車車架受到的彎矩的計(jì)算方法與上述不同。本課題中，汽車彎矩的計(jì)算方法取第二種，即自卸汽車的有效載質(zhì)量簡(jiǎn)化為均布載荷。其受力分析圖如圖3-2。圖3-2在這種情況下，（3-5）（3-6）剪力計(jì)算公式：（3-7）彎矩計(jì)算公式：（3-8）在本設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)計(jì)算，副車架（縱梁、橫梁、與車廂的連接鉸支座）的近似體積為：縱梁：V1==33440cm3橫梁：V2==15912cm3與車廂的連接鉸支座：V3==6520cm3；V=V1+V2+V3=55872cm3；又知道鋼的密度為：7.85g/cm3；所以，副車架的質(zhì)量為m==0.438t。又因?yàn)榈妆P(pán)的整備質(zhì)量為7.9t，自卸汽車的最大允許載質(zhì)量為26t，故當(dāng)汽車滿載時(shí)，加在主、副車架上的質(zhì)量共有17.662t。均布載荷計(jì)算公式：q=（3-9）M=17.721t；g為重力加速度，此處取值9.8n/kg。L為副車架的長(zhǎng)度，即5.5m。經(jīng)過(guò)計(jì)算，均布載荷為q=31.47kn/m。已知彎矩計(jì)算公式：。代入數(shù)據(jù)：q=31.47kn/m，0<X<5.5m。經(jīng)過(guò)計(jì)算，最大彎矩發(fā)生在車架中部，Mmax=120.18kN/m。主、副車架的彎矩計(jì)算設(shè)在車架最大彎矩處，主車架縱梁的彎矩為Mz，副車架縱梁所受的彎矩為Mf，則有以下關(guān)系式：（3-10）（3-11）（3-12）（3-13）式中，yf、yz是副、主車架的撓度；Ez、Ef是主、副車架縱梁材料的彈性模量；Jz、Jf是主、副車架縱梁的截面慣性矩。假設(shè)主、副車架縱梁的材料基本一致，即Ez=Ef，則可得出副車架的最大彎矩：（3-14）截面慣性矩的算法槽型鋼跟腹板的組合可以近似認(rèn)為為矩形截面粱，其近似形狀見(jiàn)圖3-3。圖3-3矩形截面的對(duì)Z軸的截面慣性矩計(jì)算公式為：（3-15）文中已經(jīng)說(shuō)明，副車架的截面尺寸初步選定為200mm×90mm×8mm。根據(jù)二類底盤(pán)主車架資料，其長(zhǎng)度選定為5500mm。即B=0.09m；H=0.2m；b=0.082m；h=0.184m。帶入數(shù)據(jù)求得副車架的截面慣性矩為：0.000017432m4。同理可得主車架的截面慣性矩為0.00002714m4。根據(jù)公式：，上文已求得車架的最大彎矩Mmax=120.18kN/m，并代入上述數(shù)據(jù)可求得：副車架最大彎矩Mfmax=47.002KN/m。對(duì)此預(yù)選副車架縱梁強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度校核。副車架縱梁最大動(dòng)彎曲應(yīng)力計(jì)算公式：（3-16）式中，Hf為副車架縱梁高度，其高度為200mm；[σfs]為副車架縱梁材料的許用應(yīng)力。代入數(shù)據(jù)，求得σfd=102.497Gpa＜[σfs]=345Gpa。[σfs]查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得。計(jì)算可得，此副車架能夠滿足強(qiáng)度要求。為提高自卸汽車的經(jīng)濟(jì)性，減少底盤(pán)質(zhì)量，決定減少副車架縱梁的高度，降為140mm。在本設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)計(jì)算，副車架（縱梁、橫梁、與車廂的連接鉸支座）的近似體積為：縱梁：V1==28160cm3；橫梁：V2==13625cm3；與車廂的連接鉸支座：V3==6520cm3；V=V1+V2+V3=48305cm3；又知道鋼的密度為：7.85g/cm3；所以，副車架的質(zhì)量為m==0.379t。又因?yàn)榈妆P(pán)的整備質(zhì)量為7.9t，自卸汽車的最大允許載質(zhì)量為26t，故當(dāng)汽車滿載時(shí)，加在主、副車架上的質(zhì)量共有17.721t。均布載荷計(jì)算公式：q=M=17.721t；g為重力加速度，此處取值9.8n/kg。L為副車架的長(zhǎng)度，即5.5m。經(jīng)過(guò)計(jì)算，均布載荷為q=30.886kn/m。代入數(shù)據(jù)求得，副車架的截面慣性矩為0.000004863552m4。主車架的截面慣性矩為0.00002714m4。副車架最大彎矩為：Mfmax=17.746kN·m對(duì)此副車架的縱梁進(jìn)行強(qiáng)度校核。副車架縱梁最大動(dòng)彎曲應(yīng)力：（3-16）式中，HfM為副車架縱梁高度；[σfs]副車架縱梁材料的許用應(yīng)力。代入數(shù)據(jù)，求得σfd=77.6Gpa＜[σfs]=345Gpa[σfs]查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得。此副車架總成設(shè)計(jì)能夠滿足自卸汽車的強(qiáng)度要求。對(duì)副車架強(qiáng)度的校核公式觀察可以發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，副車架分得的彎矩雖其高度發(fā)生變化，其慣性截面矩的變化相對(duì)較小。故，在一定條件下，其副車架的高度無(wú)論多少，都能達(dá)到其強(qiáng)度要求。不過(guò)為了優(yōu)化自卸汽車主車架的應(yīng)力分析，副車架的總成高度不能再降低，副車架的截面尺寸選定：140×90×8?！?.2橫梁的設(shè)計(jì)橫梁的材料為Q235鋼。本課題中的自卸汽車是側(cè)傾式的，舉升液壓缸有2個(gè)，故必須設(shè)計(jì)出2個(gè)舉升液壓缸的安裝支座。其具體位置詳見(jiàn)附錄2。橫梁的具體安裝位置詳見(jiàn)附錄2。各橫梁的具體形狀見(jiàn)圖3-5、3-6、3-7：圖3-4第一橫梁圖3-5第六橫梁圖3-6舉升橫梁第一橫梁跟第六橫梁大小、截面尺寸相同，在cad圖紙中，兩者只給出第一橫梁的圖紙。舉升液壓缸的安裝絞支座由兩根舉升橫梁組成。設(shè)計(jì)中給出兩個(gè)舉升鉸支座，故必須有4根舉升橫梁。又，為了滿足自卸汽車的彎扭要求，不再設(shè)計(jì)其他的橫梁。故所設(shè)計(jì)的橫梁共有六根。Cad圖紙中給出了一根第一橫梁圖、舉升橫梁圖?！?.3連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)連接結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固與否直接關(guān)系到自卸汽車的工作狀況。連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是副車架總成設(shè)計(jì)中比較重要的環(huán)節(jié)?！?.3.1副車架縱梁與橫梁的連接方式的選擇副車架的縱梁與舉升橫梁的連接方式采用鉚接。其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖3-7：圖3-7縱梁副梁鉚接圖利用鉚釘把兩個(gè)以上的被鉚件聯(lián)接在一起的不可拆聯(lián)接，稱為鉚釘聯(lián)接，簡(jiǎn)稱鉚接。鉚釘是一種金屬制一端有帽的桿狀零件，穿入被聯(lián)接的構(gòu)件后，在桿的外端打、壓出另一頭，將構(gòu)件壓緊、固定。鉚釘分為實(shí)心的和空心的兩種。空心鉚釘用于受力較小的薄板或非金屬零件的聯(lián)接。在本課題的情況下，鉚釘選用實(shí)心鉚釘。鉚釘材料選用合金鋼ML20MNA。形式采用平錐頭鉚釘。鉚釘和被鉚件鉚合部分一起構(gòu)成鉚縫，根據(jù)工作情況要求，鉚縫分為：強(qiáng)固鉚縫、強(qiáng)密鉚縫、緊密鉚縫。根據(jù)被鉚件的相接位置，鉚縫分為搭接和對(duì)接兩種。對(duì)接又分為單搭板對(duì)接和雙搭板對(duì)接兩種。每一種又可制成單排、雙排和多排等形式。如圖所示。§6.3.2鉚縫的強(qiáng)度計(jì)算鉚釘間的距離稱為釘距，垂直于載荷方向的釘距稱為節(jié)距，用t表示。如圖所示（圖缺待補(bǔ)）鉚縫的載荷垂直于鉚釘中心連線，其合力通過(guò)鉚釘組形心，每個(gè)鉚釘分擔(dān)的載荷為F?，F(xiàn)取寬度等于節(jié)距t的一條鉚縫進(jìn)行分析，由被鉚件的拉伸強(qiáng)度條件，得知這條鉚縫所能傳遞的載荷為：（3-17）由被鉚件的擠壓強(qiáng)度條件，可得這個(gè)載荷為：（3-18）由鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度條件，可得：（3-19）以上式中，[σ]——被鉚件的許用拉應(yīng)力；[σp]——被鉚件