DA180低速汽車非獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)論文

畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ） 速汽車非獨(dú)立懸架設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 2010 年 6 月 1 日 I 速汽車非獨(dú)立懸架設(shè)計(jì) 摘 要 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（或輪胎）彈性地連接起來。它的主要作用是傳遞作用在車輪和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，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動(dòng)、保證乘員的舒適性、減小貨物和 車輛本身的動(dòng)載荷。 本文針對(duì)某公司生產(chǎn)的低速載貨汽車的選懸架在實(shí)際使用中存在的問題進(jìn)行分析。結(jié)合該汽車使用的地區(qū)的道路條件，對(duì)汽車的前后懸架進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。 通過比較各種各種鋼板彈簧的優(yōu)缺點(diǎn)和生產(chǎn)成本，確定了鋼板彈簧的斷面形狀。借鑒國內(nèi)外對(duì)鋼板彈簧的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)， 片數(shù)、 片寬、 片厚、片長(zhǎng)、 弧高、 曲率半徑、檢驗(yàn)剛度、 裝配剛度等技術(shù)參數(shù) 。 并 對(duì)鋼板彈簧 進(jìn)行 受力分析、剛度 校核 和強(qiáng)度校核 ，驗(yàn)證所選取的參數(shù)基本上滿足了汽車在空、滿載務(wù)件下對(duì)平順性、 舒適性以及安全方面的要求 。還對(duì)鋼板彈簧銷進(jìn)行強(qiáng)度校核。此外還通過計(jì)算確定雙筒 式減振器的主要參數(shù)，選定符合國標(biāo)的減振器型號(hào)。 關(guān)鍵詞 ： 非獨(dú)立懸架 鋼板彈簧 減震器 設(shè)計(jì) of is an of of it to or or is of in as to of is a in I a on in of of to of on in of of of in of by of ey 錄 第一章 前 言 . 1 文的研究目的和意義 . 1 架設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 . 1 內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) . 2 架彈性元件發(fā)展趨勢(shì) . 2 內(nèi)外懸架的研究方向 . 3 子控制懸架今后須要解決的技術(shù)問題 . 4 計(jì)的主要參數(shù) . 5 第二章 前鋼板彈簧的設(shè)計(jì) . 6 板彈簧基本參數(shù)的確定 . 6 個(gè)鋼板彈簧的載荷 . 6 板彈簧的靜撓度 . 6 板彈簧的動(dòng)撓度 . 7 板彈簧滿載靜弧高 . 7 板彈簧斷面形狀的確定 . 7 板彈簧主長(zhǎng)度的確定 . 8 板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 8 板彈簧片厚的計(jì)算 . 8 板彈簧片寬的計(jì)算 . 9 板彈簧各片長(zhǎng)度的計(jì)算 . 9 板彈簧剛度的驗(yàn)算 . 10 板彈簧總成在自由狀態(tài) 下的弧高及曲率半徑計(jì)算 .鋼板彈簧總成弧高的核算 . 13 . 13 板彈簧主片的強(qiáng)度的核 算 . 14 板彈簧銷的強(qiáng)度核算 . 14 結(jié) . 15 第三章減振器的設(shè)計(jì) . 16 振器的分類及選型 . 16 對(duì)阻尼系數(shù)的選擇 . 16 振器阻尼系數(shù)的確定 . 18 大卸荷力的確定 . 18 式減振器工作缸直徑的確定 . 18 結(jié) . 19 第四章后鋼板彈簧的設(shè)計(jì) . 20 鋼板彈簧基本參數(shù)確定 . 20 懸架的載荷 . 20 懸架振動(dòng)頻率的選擇 . 20 撓度的選擇 . 20 架的彈性特性 . 20 架主、副簧剛度的分配 . 21 性元件的設(shè)計(jì) . 22 板彈簧的布置方案 . 22 板彈簧主要參數(shù)的確定 . 22 板彈簧剛度的驗(yàn)算 . 25 板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算 . 26 板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 . 26 板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑的確定 . 27 板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定 . 27 板彈簧總成弧高的核算 . 29 板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算 . 29 板彈簧彈簧銷的強(qiáng)度的核算 . 31 結(jié) . 31 第三章總結(jié)與展望 . 32 致 謝 . 34 參考文獻(xiàn) . 35 廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 1 第一章 前 言 文的研 究目的和意義 懸架是現(xiàn)代汽車上重要的總成之一，它把車架 ( 或車身 )與車軸 ( 或車輪 )彈性地連接起來。 其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪和車架之間的一切力和力矩， 并且緩和由不平路面?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)，以保證汽車平 順地行駛。 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)以及可以使用多種類型的彈性元件等優(yōu)點(diǎn)，非獨(dú)立懸架廣泛應(yīng)用于載貨汽車以及大客車的前后懸架。一些全輪驅(qū)動(dòng)的多用途車也采用非獨(dú)立懸架作為前后懸架。隨著彈性元件、減震器及其他結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，非獨(dú)立懸架的性能也日益得 到改善，在一些大批量生產(chǎn)的高級(jí)橋車和運(yùn)動(dòng)型橋車中，仍然采用非獨(dú)立懸架用于其后懸架。對(duì)于前置前驅(qū)動(dòng)汽車尤其是輕型載貨汽車而言，由于后橋沒有笨重的主減速器和差速器，其非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架的非懸掛質(zhì)量相差不大，因而非獨(dú)立后懸架具有很好的應(yīng)用前景。汽車在不平路面上行駛時(shí)，由于懸架的彈性作用，使汽車產(chǎn)生垂直振動(dòng)。為了迅速衰減這種振動(dòng)和抑制車身、車輪的共振，減小車輪的振幅，懸架應(yīng)裝有減振器，并使之具有合理的阻尼 。利用減振器的阻尼作用，使汽車振動(dòng)的振幅連續(xù)減小，直至振動(dòng)停止。 本次課題針對(duì)都安建興機(jī)械有限公司生產(chǎn)的都興 速載貨汽車的懸架進(jìn)行研究分析。根據(jù)它使用的道路環(huán)境和實(shí)際載重對(duì)懸架進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。改進(jìn)了汽車在惡劣的山區(qū)道路上行駛的平順性和操控穩(wěn)定性。根據(jù) 汽車實(shí)際的裝載質(zhì)量對(duì)懸架的彈性元件進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度校核。以提高懸架的壽命。 架設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 2 汽車懸架和懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量構(gòu)成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，該振動(dòng)系統(tǒng)的特性很大程度上決定了汽車的行駛平順性，并進(jìn)一步影響到汽車的行駛車速，廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 2 燃油經(jīng)濟(jì)型和運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)型。該振動(dòng)系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動(dòng)載，并進(jìn)而影響到這些零件的使用壽命。此外，懸架 對(duì)整車的操縱穩(wěn)定性、抗縱傾能力也起著決定性的作用。因而在設(shè)計(jì)懸架時(shí)必須考慮一下幾個(gè)方面的要求： 1. 通過合理設(shè)計(jì)懸架的彈性特征及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，即具有 較低的振動(dòng)頻率、較小的振動(dòng)加速度值和合適的振動(dòng)性能，并能避免在懸架的壓縮或伸張行程極限點(diǎn)發(fā)生硬沖擊，同時(shí)還要保證輪胎具有足夠的接地能力。 2. 合理設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩的可靠傳遞，保證車輪跳動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化不會(huì)過大，并且能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性的要求； 3. 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng) 干涉，否則可能引發(fā)轉(zhuǎn)向輪擺振； 4. 側(cè)傾中心及縱傾中心位置恰當(dāng)，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)具有抗側(cè)傾能力，汽車制動(dòng)和加速時(shí)能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動(dòng) 和加速時(shí)的車身縱傾（即所謂的“點(diǎn)頭”和“后仰”）； 5. 懸掛構(gòu)件的質(zhì)量要小尤其是非懸掛部分的質(zhì)量要盡量?。?6. 便于布置； 7. 所有零部件應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和使用壽命； 8. 制造成本低； 9. 便于維修、保養(yǎng)。 內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 架彈性元件發(fā)展趨勢(shì) 非獨(dú)立懸架是汽車上最早使用的一種懸架。至今仍然被廣泛應(yīng)用于載貨汽車和載客客車的前后懸架以及橋車的后懸架。 非獨(dú)立懸架使 用的彈性元件也由最初的鋼板彈簧和扭桿彈簧發(fā)展到空氣懸架和油氣懸架。 空氣懸架彈簧是一種運(yùn)用在高檔客車和重型載貨車上的懸架系統(tǒng)，是世界鋼板彈簧發(fā)展趨勢(shì)。國外客車 100、拖車 100、重型載重車 85采用廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 3 空氣懸掛簧，可減少噪聲，提高穩(wěn)定性與舒適性。 20 世紀(jì) 50 年代，空氣懸架彈簧開始應(yīng)用在載重車、小轎車、大客車及鐵道車輛上。 60 年代，德國、美國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的大部分公共汽車中裝有了空氣彈簧懸架。目前，國外生產(chǎn)的旅游車、長(zhǎng)途客車及高速客車幾乎全部使用空氣彈簧懸架，部分轎車也使用了空氣彈簧懸架，如德國的奔馳 30013 奔馳 600 等，另外在重型載貨汽車上近年來也得到了廣泛應(yīng)用 12。國內(nèi)早在 20 世紀(jì) 60 年代就設(shè)計(jì)生產(chǎn)了空氣彈簧懸架，但由于工業(yè)技術(shù)條件有限，當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的產(chǎn)品使用效果不甚理想，以后在很長(zhǎng)一段時(shí)期，產(chǎn)品沒有進(jìn)一步發(fā)展。因此，國外生產(chǎn)空氣懸架彈簧的廠家憑借著資金與技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)入了國內(nèi)市場(chǎng)，為國內(nèi)生產(chǎn)豪華客車的廠家配套成熟的空氣彈簧懸架產(chǎn)品。隨著道路條件的改善，國內(nèi)消費(fèi)水平的提高，客車產(chǎn)品的檔次逐步升級(jí)，空氣懸掛簧逐步被市場(chǎng)接受。目前，在國內(nèi)有多家客車廠生產(chǎn)的豪華大客車裝有空氣懸架，如安凱、金龍客車、桂林 大字、合肥現(xiàn)代、杭州客車等，現(xiàn)全國用空氣懸掛簧的客車已超過1 萬輛。隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)量的增長(zhǎng)，采用空氣懸掛簧的數(shù)量將逐步上升，鋼板彈簧的使用數(shù)量處于下降趨勢(shì) 16。 內(nèi)外懸架的研究方向 目前國內(nèi)外對(duì)懸架的研究主要集中在電子控制的懸架系統(tǒng)。 對(duì)主動(dòng)懸架的研究目前主要集中兩個(gè)方面 :一個(gè)是控制策略 ;另一個(gè)是執(zhí)行器。最早的主動(dòng)懸架控制策略是天棚原理，假設(shè)車身上方有一固定的慣性參考，在車身和慣性參考之間有一阻尼器，執(zhí)行器模擬此阻尼器的作用力來衰減車身的振動(dòng)。這種控制算法簡(jiǎn)單，在國外某些車型上已經(jīng)得到了應(yīng)用 。隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，提出了主動(dòng)懸架的最優(yōu)控制方法，它比天棚原理考慮了更多的變量，控制效果更好，目前最優(yōu)控制規(guī)律有三種 :線性最優(yōu)控制、 優(yōu)控制和最優(yōu)預(yù)見控制。 由于實(shí)際懸架系統(tǒng)中有許多非線性的、時(shí)變的、高階動(dòng)力系統(tǒng)，使最優(yōu)控制方法變得不穩(wěn)定，為此又發(fā)展了自適應(yīng)控制方法。自適應(yīng)控制方法具有參數(shù)識(shí)別功能，能適應(yīng)懸架載荷和元件特性的變化，自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，保持性能最優(yōu)。自適應(yīng)控制方法也有增益調(diào)度控制、模型參考自適應(yīng)控制和自校正控制三類。目前發(fā)展最迅速的控制策略是智能控制 (模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 )。模糊控制 方法具有 自 動(dòng)調(diào)節(jié)輸入變量的組合、隸屬函數(shù)的參數(shù)和模糊規(guī)則數(shù)目等學(xué)習(xí)功能，計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明該方法更有廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 4 效。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由大量處理單元組成的高度并行的非線性動(dòng)力系統(tǒng)，它能進(jìn)行數(shù)據(jù)融合、學(xué)習(xí)適應(yīng)性和并行處理，研究表明它比傳統(tǒng)控制有更好的性能。執(zhí)行器是實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，因此作對(duì)動(dòng)器的研究也是主動(dòng)懸架研究的重要內(nèi)容。為保證主動(dòng)懸架的良好性能，執(zhí)行器必須具有靈敏、隱定、可靠、能耗 低、成本和總量低等特點(diǎn)。目前主動(dòng)懸架上應(yīng)用的執(zhí)行器主要是液力式結(jié)構(gòu)。日產(chǎn)公司則開發(fā)了蓄能式減振器，它將壓力控制閥同小型蓄能器及液壓缸 結(jié)合起來，使路面不平整引起的振動(dòng)被蓄能器吸收，車身隔振由主動(dòng)阻尼和被動(dòng)阻尼共同完成，因而能耗有所降低。不過液壓動(dòng)力系統(tǒng)尚有許多不足之處，比如對(duì)工作環(huán)境有一定要求 ;元件制造精度要求高、成本難以下降 ;處理小信號(hào)的數(shù)字運(yùn)算，誤差的檢測(cè)與放大、測(cè)試與補(bǔ)償、自動(dòng)化與實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離等功能不如電氣系統(tǒng)靈活準(zhǔn)確等。因此現(xiàn)在執(zhí)行器的研究主要集中在直線伺服電機(jī)、電磁蓄能器的方向。電氣動(dòng)力系統(tǒng)中的直線伺服電機(jī)具有較多的優(yōu)點(diǎn)，永磁直流直線伺服電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)性能優(yōu)于液壓系統(tǒng)，今后將會(huì)取代液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。運(yùn)用電磁蓄能原理，結(jié)合參數(shù)估計(jì)自校正控 制器，可望設(shè)計(jì)出高性能低功耗的電磁蓄能式自適應(yīng)主動(dòng)懸架。 子控制 懸架今后須要解決的 技術(shù)問題 電子控制 懸架今后須要解決的技術(shù)有：油氣懸架技術(shù)：由油氣部件和彈簧系統(tǒng)共同支撐車體，根據(jù)汽車變化的承載量，由油氣部件調(diào)節(jié)懸架的水平位置，使彈簧保持 正常的使用位置；阻尼可調(diào)節(jié)減振器：由傳感器感知汽車行駛時(shí)的狀況，包括載荷的大小、路面的不平、是否轉(zhuǎn)向、是否加速或制動(dòng)等，經(jīng)電控單元分析判斷，通過電磁閥液壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)減振器的阻尼。此項(xiàng)技術(shù)又成為半主動(dòng)懸架技術(shù)；全主動(dòng)懸架技術(shù)：通過電液系統(tǒng)不僅調(diào)節(jié)阻尼而且調(diào)節(jié)彈力 、 水平位置等。 針對(duì)懸架系統(tǒng)的非線性特點(diǎn)，研究適宜的懸架系統(tǒng)電控技術(shù)是汽車懸架系統(tǒng)振動(dòng)性能改進(jìn)的方向。懸架位于車身與輪胎之間，對(duì)車輛的運(yùn)動(dòng)性能、乘坐舒適性有 重大的影響。按照路面行駛工況最優(yōu)控制，懸架性能以確保車輛行駛性能與乘坐舒適性，電子控制懸架將進(jìn)一步向高性能方向發(fā)展。作為實(shí)現(xiàn)這種對(duì)懸架的優(yōu)化控制的方式之一，是利用 “ 預(yù)知傳感器 ” 進(jìn)行預(yù)知控制的 “ 預(yù)知控制懸架 ” 。目前已提出了多種的方案，并期待著這種新式傳感器的出現(xiàn)。另一方面，從地球環(huán)境來考 慮，為進(jìn)一步節(jié)約能源，懸架控制向高壓力化、高電壓化、小型輕量化發(fā)展。 在廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 5 控制理論方面正在致力于模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等應(yīng)用于懸架方面的研究 。 計(jì)的主要參數(shù) 裝載質(zhì)量： 6000備質(zhì)量： 3840載時(shí)：前軸負(fù)荷： 1690 后軸負(fù)荷： 2150載時(shí)：前軸負(fù)荷： 3444 后軸負(fù)荷： 6396距： 3300西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 6 第二章 前鋼板彈簧的設(shè)計(jì) 板彈簧基本參數(shù)的確定 個(gè)鋼板彈簧的載荷 已知汽車滿載靜止時(shí)汽車前軸荷 ， 非簧載質(zhì)量 ， 則據(jù)此可計(jì)算出單個(gè) 鋼板彈簧的載荷： 11 15592 GF k g( 2 進(jìn)而得到 : 11 9 . 8 1 5 2 7 8 . 2 N ( 2 板彈簧的靜撓度 懸架的靜擾度 是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷 c 之比，即： 前后彈簧的靜撓度都直接影響到汽車的行駛性能。為了防止汽車在行駛過 程中產(chǎn)生劇烈的顛簸 ( 縱向角振動(dòng) ) ，應(yīng)力求使前后彈簧的靜撓度比值接近于 1。此外， 適當(dāng)?shù)卦龃箪o撓度也可減低汽車的振動(dòng)頻率，以提高汽車的舒適性。但靜撓度不能無限地增加 (一般不超過 240因?yàn)閾隙冗^大，即頻率過低，也同樣會(huì)使人感到不舒適，產(chǎn)生暈車的感覺。此外，在前輪為非獨(dú)立懸掛的情況下，撓度過大還會(huì)使汽車的操縱性變壞。 貨車的懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。因汽車的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于 1，因此貨車車軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。貨車的 車身的固有頻率 n,可 用下式來表示： n= 2/ （ 2 式中， N/m） , 廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 7 又靜撓度可表示為： c c（ 2 由 （ 2（ 2得： f （ 2 因 為不同的汽車對(duì)平順性的要求不相同，貨車的后懸架要求在 為貨車主要以載貨為主，所以選取頻率為： 224 . 9 8 4 . 9 8 7 . 6 5 7 6 . 51 . 8cf c m m 板彈簧的 動(dòng)撓度 懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)容許的最大變形時(shí)，車輪中心相對(duì)車架的垂直位移。通常貨車的動(dòng)撓度的選擇范圍在 69本設(shè)計(jì)選擇： 板彈簧 滿載靜弧高 滿載弧高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。當(dāng) 時(shí) 鋼板彈簧在對(duì)稱位置上工作。慮到使用期間鋼板彈簧塑性變形的影響和為了在車架高度已限定時(shí)能得到足夠的動(dòng)撓度值，常取020 本方案中15 板彈簧斷面形狀 的確定 板彈簧斷面通常采用矩形斷面，宜于加工，成本低。但矩形斷面也存在一些不足， 矩形斷面鋼板彈簧的中性軸，在鋼板斷面的對(duì)稱位置上。工作時(shí) 一面受拉應(yīng)力，一面受壓應(yīng)力作用，而且上、下表面的名義拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的絕對(duì)值相等。因材料的抗拉性能低于抗壓性能，所以在受拉應(yīng)力作用的一廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 8 面首先產(chǎn)生疲勞斷裂。除矩形斷面以外的其它斷面形狀的葉片，其中性軸均上移，使受拉應(yīng)力的一面的拉應(yīng)力絕對(duì)值減小，而受壓應(yīng)力作用的一面的壓應(yīng)力絕對(duì)值增大，從而改善了應(yīng)力在斷面上的分布情況，提高了鋼板彈簧的疲勞強(qiáng)度并節(jié)約了近 10%的材料。本方案中選用矩形斷面。 板彈簧主長(zhǎng)度的確定 鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 是指彈簧伸直后兩卷耳中 心之間的距離。加鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 能顯著降低彈簧剛度 ,改善汽車行駛平順性 ;在垂直剛度 C 給定的條件下 又能明顯增加鋼板彈簧的縱向角剛度 。 鋼板彈簧的縱向角剛度 ， 系指鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向角時(shí) ， 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(shí) ， 能減少車輪扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈簧變形 。 選用長(zhǎng)些的鋼板彈簧 ， 會(huì)在汽車布置時(shí)產(chǎn)生困難 。 原則上 ， 在總布置可能的條件下 ， 應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長(zhǎng)些 。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料 ， 彈簧伸直長(zhǎng)度取值規(guī)律如 下 所示 ： 貨車前懸架： L=(距，后懸架： L=(距。 本設(shè) 計(jì)初步選定前鋼板彈簧的長(zhǎng)度 L=1330 板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 板彈簧片厚的計(jì)算 矩形斷面等厚度的鋼板彈簧的總慣性矩0 30 12 （ 2 式中， n 為鋼板彈簧總片數(shù)； b 為板簧的寬度； h 為板簧厚度。 由上式可知，改變片數(shù)、片厚、片寬三者之一，都影響到總慣性矩的變化。又0為： 20 48L （ 2 式中， k 為無效長(zhǎng)度系數(shù)，取 k=S 為 U 型螺栓中心距 ,本設(shè)計(jì)取 140 為材料彈性模量， E= 0 N/ 為 撓度增大系數(shù)。 結(jié)合式可知：總慣性矩0廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 9 就是影響汽車的平順性。其中，片厚 h 的變 化對(duì)鋼板彈簧總慣性矩的影響最大 ,增大片厚 h，可減少片數(shù) n。鋼板彈簧各片厚度可能有相同和不同兩種情況。一般都采用前者。本設(shè)計(jì)方案中選片厚相等。 片厚的計(jì)算公式為 ： 26 cL k （ 2 式中， 為許用彎應(yīng)力， 的取值范圍：前鋼板彈簧 350450鋼板彈簧 450550副簧 220250 =400 撓度增大系數(shù)1 . 5 1 . 3 21 . 0 4 1 0 . 5； n 為與主片等長(zhǎng)的鋼板片數(shù)，本次設(shè)計(jì)取 2； n 為總的鋼板片數(shù)，取 11。 將 =入式（ 2： h=整為 h=9 板彈簧片寬的計(jì)算 有了 h 以后 ， 再選取鋼板彈簧的片寬 b。 增大片寬能增大卷耳強(qiáng)度 ， 但當(dāng)車身受側(cè)向力作用傾斜時(shí) ， 彈簧的扭曲應(yīng)力 增大 。 前懸架用寬的彈簧片 ，會(huì)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簧的總厚 。 推薦片寬與片厚的比值在 610 范圍內(nèi)選取 。 本次設(shè)計(jì)取 b=80 板彈簧各片長(zhǎng)度的計(jì)算 先將各片的厚度 h 的立方值 同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪制在圖上，再沿橫坐標(biāo)量出主片長(zhǎng)度的一半 L/2 和 U 型螺栓中心距的一半 s/2，得到 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。 與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片的長(zhǎng)度。如果存在與主片等長(zhǎng)的重疊片，就從 B 點(diǎn)到最后一個(gè)重疊片的上側(cè)邊斷點(diǎn)連一直線 ，此直線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片長(zhǎng)度如圖 2片實(shí)，際長(zhǎng)度尺寸需經(jīng)圓整后確定 。 各片長(zhǎng)度如 表 2示。表 2板彈簧各片長(zhǎng)度 板號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 長(zhǎng)度 1330 1330 1211 1092 973 854 735 616 497 378 259 廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 10 3圖 2片鋼板彈簧的長(zhǎng)度 板彈簧剛度的驗(yàn)算 在此之前，有關(guān)撓度增大系數(shù) ，總慣性矩0J，片長(zhǎng)和葉片端部的形狀都不夠準(zhǔn)確，所以有必要驗(yàn)算剛度。用共同曲率法計(jì)算剛度，剛度的驗(yàn)算公式為： 31116nk k Y（ 2 其中， )(111 kk ki ； 111/1 ki 312i ； 為剛度修正系數(shù)， =里取 1l 、1k+1）片的長(zhǎng)度 的一半 。 鋼板彈簧剛度計(jì)算結(jié)果如表 2 表 2廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 11 板號(hào)1 2 3 31 311k k Y 鋼板彈簧的自由剛度 56 2 . 1 1 0 0 . 9 1 1 7 0 . 56 7 2 4 . 5C N m m N m m 用鋼板彈簧的有效長(zhǎng)度 代入上面的計(jì)算中算得的剛度就是加緊剛度。 1 3 3 0 0 . 5 1 4 0 1 2 6 0 k S m m （ 2 算得的鋼板彈簧的夾緊剛度為： 2005 m m，剛度與設(shè)計(jì)剛度1997C N m m 相差不大，所以鋼板彈簧滿足剛度要求。 板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算 （ 1）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高0下式計(jì)算： )(0 （ 2 式中，f 為鋼板彈簧總成用 U 型螺栓夾緊后引起的弧高變化，22)(3( L ； S 為 U 型螺栓的中心距。 科 學(xué)位論文 計(jì) 12 為鋼板彈簧主 片長(zhǎng)度。 22)(3( L = 21 4 0 3 1 3 3 0 1 4 0 1 5 7 6 . 5 1 3 . 92 1 3 3 0 (0 =5+ 2）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑的確定： 簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑：020 8/ = 3）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)下的和裝配后曲率半徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng) 力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑片自由狀態(tài)下做成不同的曲率半徑的目的是為了使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好地貼在一起，減少主片的工作應(yīng)力，使各片的壽命接近。 矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定 : )2(1/ 000 （ 2 式中， 為鋼板彈簧總成0下的曲率半徑（ 為各片鋼板彈簧預(yù)應(yīng)力 N/ 2； ，取 N/ 2 為第已知0條件，可以 用 （ 2式 計(jì)算出各片鋼板彈簧自由狀態(tài)的曲率半徑 對(duì)于片厚相同的鋼板彈簧，各片彈簧的預(yù)應(yīng)力值應(yīng)不宜選取過大；推薦主片在根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊和后的合成應(yīng)力應(yīng)在 300 350N/ 2選取。 1 4片長(zhǎng)片疊加負(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(zhǎng)片由負(fù)值逐漸遞增為正值。 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的預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩 之代數(shù)和等于零，即ni 各片鋼板彈簧的預(yù)應(yīng)力、 自由狀態(tài)的曲率半徑 和弧高 如 表 2 廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 13 表 2由狀態(tài)的曲率半徑和弧高 版號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0i50 5 10 20 30 40 20 20 360 2170 2098 2075 2052 2009 1967 1927 2009 2009 7 6 鋼板彈簧總成弧高的核算 葉片在自由狀態(tài)的曲率半徑是根據(jù)預(yù)應(yīng)力確定的。 由于選擇預(yù)應(yīng)力的關(guān)系， 裝配后鋼板彈簧總成弧高不一定和 3 1 的計(jì)算結(jié)果一致， 因此， 還需要再計(jì)算一次裝配后的總成弧高。 如兩者接近便認(rèn)為合適。 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：0Rni 2157 （ 2 鋼板彈簧的總成弧高為 : （ 2 計(jì)算結(jié)果與 )(0 計(jì)算的結(jié)果 差不大，符合設(shè)計(jì)要求。 板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算 當(dāng)汽車緊急制動(dòng)的時(shí)候前鋼板彈簧承受載荷最大 。鋼板彈簧后半段最大應(yīng)力課表示為 : 1 1 1 2m a 0m G l C ll l W （ 2 式中，11車取 用車取 1 l、2段長(zhǎng)度；廣西大學(xué) 本科 學(xué)位論文 計(jì) 14 為道路附著系數(shù)，取 c 為彈簧固裝點(diǎn)到路面的距離； 0W 為鋼板彈簧總截面系數(shù)。 1 1 1 2m a 0m G l C ll l W = 21 . 4 1 5 2 7 8 . 2 6 6 5