輕型載貨汽車后懸架鋼板彈簧設(shè)計(jì)

輕型載貨汽車后懸架鋼板彈簧設(shè)計(jì)摘要懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)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之間的一切力和力矩，并緩和汽車行駛過不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車行駛的平順性。本文討論了汽車懸架的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)懸架的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行簡單介紹，對(duì)影響懸架運(yùn)動(dòng)的各種因素進(jìn)行分析，本文通過傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，以依維柯歐霸輕卡為原型車，詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算了漸變剛度鋼板彈簧后懸架。文中首先介紹了懸架系統(tǒng)領(lǐng)域的研究與設(shè)計(jì)及其發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)；其次詳細(xì)概述了懸架系統(tǒng)對(duì)汽車平順性和操縱穩(wěn)定性的影響；再次著重闡述了鋼板彈簧懸架設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟和設(shè)計(jì)要求，各主要零部件結(jié)構(gòu)的選型及計(jì)算；板簧弧高及曲率半徑的計(jì)算，材料強(qiáng)度、剛度的驗(yàn)算、校核；減振器的選取。關(guān)鍵詞：輕型載貨汽車，后懸架，鋼板彈簧懸架，減震器DESIGNOFLIGHTTRUCKSUSPENSIONWITHLEAFSPRINGABSTRACTSuspensioninvolvessomerelatedcomponents,whichexisttoguaranteeelasticcontactbetweenwheelsoraxleandthecarryingsystem.Italsohasagreatcontributionintransferringtheload,cushioningtheimpact,attenuatingvibration,andregulatingthepositionofthebodyoftherunningcar.Apartfromthetransformationofforceandmomentbetweenwheelsandframe,ithelpscushiontheimpactwhenunevenroadsurfaceisencountered,underminethefollowingvibrationofcarryingsystem,asaresult,provideagreatpossibilityofsmoothlyrunning.Thispaperdiscussesthecurrentdevelopmentofvehiclesuspension,givesabriefintroductionofthestructuralformofsuspension,analyzefactorswhichhaveinfluenceonsuspensionmovement.Thisarticlethroughthetraditionaldesigncalculationmethodandcomputertechnology,combiningwithIVECOLightTruckTireastheprototype,thecardesigncalculationaftergradientstiffness&leafspringsuspension.Thispaperfirstlyintroducesthesuspensionsystemresearchanddesignanddevelopmentstatusquoandtendency;Secondlydetailedoverviewofthesuspensionsystemandmanipulationstabilitycomfortabilityinfluences;Introducesemphaticallytheleafspringagainsuspensiondesignprocessesoftheshipunladesanddesignrequirements,thestructureofthemainpartsselectionandcalculation,leaf-springcurvature,materialstrength,stiffnesscheckingandchecking,shockabsorberselectionandinstallationAnglecalculation.KEYWORDS：Lighttruck,rearsuspension,leafspringsuspension,shockabsorber目錄TOC\o"1-3"\h\u32446摘要 .3鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算在各片的長度和斷面尺寸確定后就可以用精確的剛度計(jì)算公式對(duì)剛度進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算。一般可以用共同曲率法或集中載荷法進(jìn)行計(jì)算，本設(shè)計(jì)采用共同曲率法。共同曲率法由前蘇聯(lián)的帕爾斯基提出，該方法的基本假設(shè)前提是板簧受載后各葉片在任一截面上都具有相同的曲率。主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算方便，其缺點(diǎn)是由此式計(jì)算出的剛度略有偏大，可以使用經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)修正，其誤差不超過。共同曲率法剛度計(jì)算公式為式(4.6)：式（4.6）式中—第片及以上各片截面慣性距之和的倒數(shù)，即—第片鋼板彈簧的慣性距；—；—第片鋼板彈簧的半長；—經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，，轎車取上限，載貨車取下限，本設(shè)計(jì)取0.83。在計(jì)算鋼板彈簧剛度時(shí)，數(shù)據(jù)如表4.4：表4.4主簧單獨(dú)作用時(shí)剛度計(jì)算中的參數(shù)值12345670128256323471552630代入上式(4.6)得：4.4總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算4.4.1.彈簧總成自由弧高的確定彈簧總成在自由狀態(tài)下弧高是由滿載弧高、滿載靜變形及彈簧總成在U形螺栓夾緊后引起弧高變化三部分組成的。式（4.7）式中—靜撓度；—滿載弧高，為了使板簧滿載時(shí)在對(duì)稱位置工作，一般希望它等于零。但考慮到使用中的塑性變形，也為了不使動(dòng)撓度過小，需用給予補(bǔ)償，的值在10～30之間，本處取20。鋼板彈簧在預(yù)壓縮時(shí)產(chǎn)生的塑性變形計(jì)算如式(4.8)：式（4.8）以上數(shù)值代入式(4.7)得：4.4.2．各片副簧自由狀態(tài)下曲率半徑的確定鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下曲率半徑：式（4.9）因各片鋼板在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，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。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能更好的貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命更接近。彈簧各片預(yù)應(yīng)力的選擇，原則上應(yīng)考慮以下兩個(gè)因素：(1)彈簧各片未裝配前，各片間隙不要相差太大，各片裝配后，應(yīng)使各片能很好配合。(2)由于主片受力復(fù)雜，為保證主片及長片有較長使用壽命，希望適當(dāng)降低主片及長片應(yīng)力?；谏鲜鲈?，選擇各片預(yù)應(yīng)力時(shí)，片厚相等的鋼板彈簧，各片預(yù)應(yīng)力值不宜過大。對(duì)片厚不等的彈簧，厚片預(yù)應(yīng)力大一些。一般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)力約為300～350N／mm。預(yù)應(yīng)力從長片到短片由負(fù)值逐漸增至正值的。并且在確定各片預(yù)應(yīng)力時(shí)，理論上應(yīng)滿足各片彈簧在根部出的預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩之代數(shù)和等于零。即或式(4.10)因?yàn)榇虽摪鍙椈稍O(shè)計(jì)的各片的斷面尺寸相同，故應(yīng)力之和要為零。所以分別取，見表4.5：表4.5鋼板彈簧各片預(yù)應(yīng)力矩形斷面鋼板彈簧自由狀態(tài)下曲率半徑可由式4.11確定式（4.11）式中—第片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑—第片板簧厚度得第片自由曲率見表4.6：表4.6各片自由曲率4.5鋼板彈簧總成弧高的核算由于鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑是經(jīng)選取預(yù)應(yīng)力后用式(4.11)計(jì)算，受其影響，裝配后鋼板彈簧總成自由狀態(tài)下的弧高與用計(jì)算結(jié)果會(huì)不同。因此，需要核算鋼板彈簧總成的弧高[14]。根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的為式（4.12）式中，為鋼板彈簧第片的長度鋼板彈簧總成的弧高為式（4.13）用式(4.13)與用式(4.11)求得的鋼板彈簧總成弧高結(jié)果相近，所以選用的預(yù)應(yīng)力合理。

第五章設(shè)計(jì)圖紙以下視圖6.1及圖6.2-6.9是根據(jù)本設(shè)計(jì)計(jì)算得出的結(jié)論設(shè)計(jì)的鋼板彈簧懸架總裝圖以及主要的零件圖。我根據(jù)本文的數(shù)據(jù)要求及計(jì)算結(jié)論通過CATIA對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行了三維建模。如下圖6.10。6.11-6.17是對(duì)鋼板彈簧各彈簧片的直觀反映。圖6.1鋼板彈簧懸架總成圖6.2鋼板彈簧第一片圖6.3鋼板彈簧第二片圖6.4鋼板彈簧第三片圖6.5鋼板彈簧第四片圖6.6鋼板彈簧第五片圖6.7鋼板彈簧第六片圖6.8鋼板彈簧第7片圖6.1.8吊耳6.10鋼板彈簧圖6.11鋼板彈簧第一片圖6.12鋼板彈簧第二片圖6.13鋼板彈簧第三片圖6.14鋼板彈簧第四片圖6.15鋼板彈簧第五片圖6.16鋼板彈簧第六片圖6.17鋼板彈簧第七片

第六章結(jié)論本文通過傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，以依維柯歐霸輕卡為原型車，詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算了漸變剛度鋼板彈簧后懸架。文中首先介紹了懸架系統(tǒng)領(lǐng)域的研究與設(shè)計(jì)及其發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)；其次詳細(xì)概述了懸架系統(tǒng)對(duì)汽車平順性和操縱穩(wěn)定性的影響；再次著重介紹了鋼板彈簧懸架設(shè)計(jì)的一般步驟，各主要零部件結(jié)構(gòu)的選型及計(jì)算，板簧曲率，材料強(qiáng)度、剛度的驗(yàn)算、校核，減振器的選取及安裝角度的計(jì)算；最后還根據(jù)SAE圓弧法做了鋼板彈簧的運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算，分析了板簧系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)軌跡和關(guān)鍵角的變化，并用最小二乘法求出關(guān)鍵點(diǎn)軌跡的曲率中心和曲率半徑。主要是運(yùn)用CAD繪制了懸架系統(tǒng)及其零件的工程圖。

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