[CAD圖紙全套]前麥弗遜獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)

1 目 錄 摘要 第 1章 緒論 1 架的功用 1 架的組成 1 架的分類(lèi) 2 立懸架 2 弗遜懸架 4 獨(dú)立懸架 4 架的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 5 第 2 章 懸架分析設(shè)計(jì) 7 架結(jié)構(gòu)方案分析 7 立懸架與獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式的選擇 7 架具體結(jié)構(gòu)形式的選擇 7 性元件 7 震元件 7 力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 8 向穩(wěn)定器 8 第 3 章 懸架主要參數(shù)的確實(shí) 10 架的空間幾何參數(shù) 11 架的彈性特性和工作行程 11 架頻率的選擇 11 架的工作行程 11 架剛度的計(jì)算 12 第 4章 懸架主要零部件的設(shè)計(jì) 13 旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 旋彈簧的剛度 13 簧的受力及變形 13 簧幾何參數(shù)的計(jì)算 15 簧的校核 17 震器結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇 18 震器參數(shù)的設(shè)計(jì) 21 向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì) 25 向穩(wěn)定桿的作用 25 2 向穩(wěn)定桿參數(shù)的選擇 25 第 5 章 麥弗遜獨(dú)立懸架 模 26 弗遜獨(dú)立懸架零部件的設(shè)計(jì) 26 懸架系統(tǒng)總裝設(shè)計(jì) 26 弗遜懸架的整體安裝 27 結(jié) 論 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) 30 摘 要 懸架是現(xiàn)代汽車(chē)上的重要總成之一，它最主要的功能是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架 (或車(chē)身 )之間的一切力和力矩，并緩和汽車(chē)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(chē)的行駛平順性。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(chē)輪與車(chē)架或車(chē)身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車(chē)輪相對(duì)于車(chē)架或車(chē)身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱(chēng)為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 此次設(shè)計(jì)是對(duì) 哈飛路寶 7110前獨(dú)立懸架設(shè)計(jì) ，畢業(yè)設(shè)計(jì)要求根據(jù)夏利某改型車(chē)的改?？傮w方案要求，對(duì)其前懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。為了闡述懸架的設(shè)計(jì)過(guò)程，說(shuō)明書(shū)分別從設(shè)計(jì)計(jì)算、仿真分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面對(duì)夏利用麥?zhǔn)綉壹艿脑O(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了介紹。說(shuō)明書(shū)首先闡述了懸架中關(guān)鍵零部件如：螺旋彈簧、橫向穩(wěn)定桿、減振器等的設(shè)計(jì)、選型和校核 關(guān)鍵詞 ：麥弗遜獨(dú)立懸架；導(dǎo)向 機(jī)構(gòu)；減震器；彈簧；橫向穩(wěn)定器 3 is on of is to in or by of of to of So or to on to or or of on to to of is 110 to a to of of to In to of in of of as 4 買(mǎi)文檔送全套 紙，扣扣 414951605 5 第 1 章 緒 論 架的功用 懸架是車(chē)架（或承載式車(chē)身）與車(chē)橋（或車(chē)輪）之間彈性連接裝置的總 6 稱(chēng)。 (1) 傳遞它們之間一切的力（反力）及其力矩（包括反力矩）。 (2）緩和，抑制由于不平路面所引起的振動(dòng)和沖擊，以保 證汽車(chē)良好的平順性，操縱穩(wěn)定性。 (3）迅速衰減車(chē)身和車(chē)橋的振動(dòng)。 懸架系統(tǒng)的在汽車(chē)上所起到的這幾個(gè)功用是緊密相連的。要想迅速的衰減振動(dòng)、沖擊，乘坐舒服，就應(yīng)該降低懸架剛度。但這樣，又會(huì)降低整車(chē)的操縱穩(wěn)定性。必須找到一個(gè)平衡點(diǎn)，即保證操縱穩(wěn)定性的優(yōu)良，又能具備較好的平順性。 懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否，直接對(duì)汽車(chē)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(jiàn)懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車(chē)上是重要的總成之一。 架的組成 現(xiàn)代汽車(chē)，特別是乘用車(chē)的懸架，形式，種類(lèi)，會(huì)因不同的公司和設(shè)計(jì)單位，而有不 同形式。 但是，懸架系統(tǒng)一般由彈性元件、 減振器、緩沖塊、橫向穩(wěn)定器等幾部分組成等，見(jiàn)圖 1 它們分別起到緩沖、減振 、力的傳遞、限位和控制車(chē)輛側(cè)傾角度的作用。 圖 1汽車(chē)懸架組成示意圖 12345彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，現(xiàn)代轎車(chē)懸架多采用螺旋彈簧，個(gè)別高級(jí)轎車(chē)則使用空氣彈簧。螺旋彈簧只承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對(duì)車(chē)體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小，無(wú)需潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，但由于本身沒(méi)有摩擦而 沒(méi)有減振作用。這里我們選用螺旋彈簧。 減振器是為了加速衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng)，減振器有筒式減振器，阻力可調(diào)式新式減振器，充氣式減振器。它是懸架機(jī)構(gòu)中最精密和復(fù)雜的機(jī)械件。 7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來(lái)傳遞 車(chē)輪與車(chē)身間的力和力矩，同時(shí)保持車(chē)輪按一定運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)車(chē)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(lèi)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(chē)和客車(chē)上 ,為防止車(chē)身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過(guò)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(chē)具有不足轉(zhuǎn)向特性， 改善汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。 現(xiàn)代汽車(chē)懸架的發(fā)展十分快，不斷出現(xiàn)，嶄新的懸架裝置。按控制形式不同分為被動(dòng)式懸架和主動(dòng)式懸架。目前多數(shù)汽車(chē)上都采用被動(dòng)懸架，也就是說(shuō)汽車(chē)姿態(tài)（狀態(tài)）只能被動(dòng)地取決于路面及行駛狀況和汽車(chē)的彈性元件，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減振器這些機(jī)械零件。 汽車(chē)的懸架從大的方面來(lái)看，可以分為兩類(lèi)：非獨(dú)立懸架系統(tǒng)， 如圖 1 圖 1立懸架 獨(dú)立懸架是兩側(cè)車(chē)輪分別獨(dú)立地與車(chē)架（或車(chē)身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè)車(chē)輪，獨(dú)立 懸架所采用的車(chē)橋是斷開(kāi)式的。這樣使得發(fā)動(dòng)機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車(chē)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(chē)車(chē)輪的附著性。 獨(dú)立懸架的類(lèi)型及特點(diǎn)：獨(dú)立懸架 的車(chē)軸分成兩段 （如圖 1，每只車(chē)輪用螺旋彈簧獨(dú)立地， 地連接 安裝在車(chē)架 (或車(chē)身 )下面 ，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè)車(chē)輪，獨(dú)立懸架所采用的車(chē)橋是斷開(kāi)式的。 8 圖 1現(xiàn)在，前懸架基本上都采用獨(dú)立懸架系統(tǒng)，最常見(jiàn)的有雙橫滑柱 臂式（又稱(chēng)麥弗遜式）。 （ 1）雙橫臂式（圖 1 。 圖 1橫臂式獨(dú)立前懸架 工作原理：由上短下長(zhǎng)兩根橫臂連接車(chē)輪與車(chē)身，通過(guò)選擇比例合適的長(zhǎng)度，可使車(chē)輪和主銷(xiāo)的角度及輪距變化不大 這種獨(dú)立懸架被廣泛應(yīng)用在轎車(chē)前輪上。雙橫臂的臂有做成 A 字形或 V 形臂的上下 2 個(gè) V 形擺臂以一定的距離，分別安裝在車(chē)輪上，另一端安裝在車(chē)架上。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但經(jīng)久耐用，同時(shí)減振器的負(fù)荷小，壽命長(zhǎng)?？梢猿休d較大負(fù)荷，多用于輕型小型貨車(chē)的前橋。 缺點(diǎn)：因?yàn)橛袃蓚€(gè)擺臂，所以占用的空間比較大。所以，乘用車(chē)的前懸架一般不用此種結(jié)構(gòu)形式。 （ 2）麥弗遜式（圖 1 9 圖 1弗遜式獨(dú)立前懸架 工作原理：這種懸架目前在轎車(chē)中采用很多。這種懸架將減振器作為引 車(chē)輪 跳動(dòng)的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。 這種懸架將雙橫臂上臂去掉并以橡膠做支承，允許滑柱上端作少許角位移。內(nèi)側(cè)空間大，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)布置，并降低車(chē)子的重心。 車(chē)輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，主銷(xiāo)軸線的角度會(huì)有變化，這是因?yàn)闇p振器 端支點(diǎn)橫擺臂擺動(dòng)。以上問(wèn)題可通過(guò)調(diào)整桿系設(shè)計(jì)布置合理得到解決。 麥弗遜獨(dú)立懸架的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)緊湊，響應(yīng)速度快，占用空間少，便于裝車(chē)及整車(chē)布局，多用于中低檔乘用車(chē)的前橋。 缺點(diǎn)：由于結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，剛度小，穩(wěn)定性較差，轉(zhuǎn)彎側(cè)傾明顯，必須加裝橫向穩(wěn)定器，加強(qiáng)剛度。 獨(dú)立懸 架 非獨(dú)立懸架如圖 1示。其特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪安裝于一整體式車(chē)橋上，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受沖擊力時(shí)會(huì)直接 影響到另一側(cè)車(chē)輪上，當(dāng)車(chē)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(jiǎn)化，降低成本。目前廣泛應(yīng)用于貨車(chē)和大客車(chē)上，有些轎車(chē)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。 圖 1架的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 汽車(chē)懸架的發(fā)展十分 迅速 ，不斷出現(xiàn)嶄新的懸架裝置。 正常情況 按控制形式不同分為被動(dòng)式懸架和主動(dòng)式懸架 。目前多數(shù)汽車(chē)上都采用被動(dòng)懸架，20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)主動(dòng)懸架開(kāi)始在一部分汽車(chē)上應(yīng)用，并且目前還在進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)中。主動(dòng)懸架可以能 主 動(dòng)地控制垂直振動(dòng)及其車(chē)身姿態(tài)，根據(jù)路面和行駛工況自動(dòng)調(diào)整懸架剛度和阻尼。 10 隨著當(dāng)前世界汽車(chē)工業(yè)朝著高速、高性能、舒適、安全可靠的方向發(fā)展 ，空氣懸架彈簧是當(dāng)今汽車(chē)發(fā)展的 一大 趨勢(shì)，特別是在大型客車(chē)和載重汽車(chē)上尤為突出。其實(shí)，早在 20世紀(jì) 50年代，空氣懸架彈簧就開(kāi)始應(yīng)用在載重車(chē)、小轎車(chē)、大客車(chē)及鐵道車(chē)輛上。到 60年代，德國(guó)、美國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的大部分公共汽車(chē)上裝有了 主動(dòng)式 空氣彈簧 懸架。 國(guó)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(méi)有進(jìn)一步發(fā)展，因此，國(guó)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)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)豪華客車(chē)的廠家配套成熟的 主動(dòng)式 空氣彈簧懸架產(chǎn)品。 同時(shí) 我國(guó)公路條件的改善為汽車(chē)懸架創(chuàng)造了基本的使用條件，并產(chǎn)生了很大的促進(jìn)作用。高速公路的迅速發(fā)展、運(yùn)輸量的增加以及對(duì)高性能客車(chē)的需求，都對(duì)汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性、平順性、安全性提出了更高的要求。此外，重型汽車(chē)對(duì)路面破壞機(jī)制的研究及認(rèn)識(shí)的進(jìn) 一步加深，政府對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)的重視，限制超載逐步在國(guó)內(nèi)各地受到重視，這些因素都將促使 新型 懸架在重型車(chē)市場(chǎng)的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大。 隨著國(guó)內(nèi)客車(chē)產(chǎn)品檔次的逐步升級(jí)，空氣懸架彈簧逐步被市場(chǎng)接受。目前，在國(guó)內(nèi)有多家客車(chē)廠生產(chǎn)的豪華大客車(chē)裝有空氣懸架，如安凱、金龍客車(chē)、桂林大宇、合肥現(xiàn)代、杭州客車(chē)等。 由于 主動(dòng)式 空氣懸架彈簧價(jià)格較貴，為降低成本，有的企業(yè)部分車(chē)型前橋使用鋼板彈簧，后橋使用空氣懸架彈簧。 由此可知 懸架 正 充分關(guān)注這方面的變化，提高綜合開(kāi)發(fā)能力，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求和變化 ，新型懸架的誕生迫在眉睫。 本章小結(jié) 本章主要介紹了麥弗遜懸架的功用和優(yōu)缺點(diǎn)。并且針對(duì)麥弗遜獨(dú)立懸架的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)有了一定了解。 11 第 2 章 懸架分析設(shè)計(jì) 架結(jié)構(gòu)方案分析 立懸架與非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式的選擇 為適應(yīng)不同車(chē)型和不同類(lèi)型車(chē)橋的需要，懸架有不同的結(jié)構(gòu)型式 ，主要有獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架 。 獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架各自的特點(diǎn)在上一章中已經(jīng)作了介紹，本章不再累述，轎車(chē)對(duì)乘坐舒適性要求較高，故選擇獨(dú)立懸架。 架具體結(jié)構(gòu)形式的選擇 麥弗遜式獨(dú)立懸架是獨(dú)立懸架中的一種，是一種減振器作滑動(dòng)支柱并與下控制臂鉸接組成的一 種懸架形式 ,與其它懸架系統(tǒng)相比 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能好、布置緊湊 ,占用空間少。因此對(duì)布置空間要求高的發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)動(dòng)轎車(chē)的前懸架幾乎全部采用了麥弗遜式懸架。 此次設(shè)計(jì)的懸架為發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的哈飛路寶 7110車(chē)型，故選擇麥弗遜式獨(dú)立懸架形式。 性元件 彈性元件是懸架的最主要部件，因?yàn)閼壹茏罡镜淖饔檬菧p緩地面不平度對(duì)車(chē)身造成的沖擊，即將短暫的大加速度沖擊化解為相對(duì)緩慢的小加速度沖擊。使人不會(huì)造成傷害及不舒服的感覺(jué)；對(duì)貨物可減少其被破壞的可能性。 彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧等常用 類(lèi)型。除了板彈簧自身有減 振 作用外，配備其它種類(lèi)彈性元件的懸架必須配備 減振元件 ，使已經(jīng)發(fā)生振動(dòng)的汽車(chē)盡快靜止。鋼板彈簧是汽車(chē)最早使用的彈性元件，由于存在諸多設(shè)計(jì)不足之處，現(xiàn)逐步被其它種類(lèi)彈性元件所取代，本文選擇螺旋彈簧。 振元件 減 振元件 主要 起減振作用 。為加速車(chē)架和車(chē)身振動(dòng)的衰減，以改善汽車(chē)的行駛平順性，在大多數(shù)汽車(chē)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，如圖 2 汽車(chē)懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器。液力減振器的作用原理是當(dāng)車(chē)架與車(chē)橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，而減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作 往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過(guò)一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車(chē) 12 身和車(chē)架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，而被油液和減振器殼體所吸收，然后散到大氣中。本文選擇雙筒式液力減振器。 圖 2減振器的懸架簡(jiǎn)圖 力構(gòu)件及導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 車(chē)輪相對(duì)于車(chē)架和車(chē)身跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)符合一定的要求。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時(shí)還承擔(dān)著使車(chē)輪按一定軌跡相對(duì)于車(chē)架和車(chē)身跳動(dòng)的任務(wù)， 因而這些傳力構(gòu)件還起導(dǎo)向作用，故稱(chēng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 對(duì)前輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求 （ 1）懸架上載荷變化時(shí)，保證輪距變化不超過(guò) +距變化大會(huì)引起輪胎早期磨損； （ 2）懸架上載荷變化時(shí)，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車(chē)輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度； （ 3）汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，應(yīng)使車(chē)身側(cè)傾角小。在 身側(cè)傾角 6使車(chē)輪與車(chē)身的傾斜同向，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 （ 4）制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車(chē)身有抗前俯作用；加速時(shí)，有抗后仰作用。 （ 5）具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命，可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。 向穩(wěn)定器 在多數(shù)的轎車(chē)和客車(chē)上，為防止車(chē)身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件 橫向穩(wěn)定器。 橫向穩(wěn)定器實(shí)際是一根近似 U 型的桿件，兩個(gè)端頭與車(chē)輪剛性連接，用來(lái) 防止車(chē)身產(chǎn)生過(guò)大側(cè)傾。 其原理是當(dāng)一側(cè)車(chē)輪相對(duì)車(chē)身位移比另外一側(cè)位移大時(shí)，穩(wěn)定桿承受扭矩，由其自身剛性限制這種傾斜，特別是前輪，可有效防止因一側(cè)車(chē)輪遇障礙物時(shí)，限制該側(cè)車(chē)輪跳動(dòng)幅度。 本章小結(jié) 本章主要介紹麥弗遜懸架的主要結(jié)構(gòu)組成，各個(gè)零部件的工作原理以及 13 在汽車(chē)整體運(yùn)動(dòng)中的主要功用。對(duì)在以后的懸架設(shè)計(jì)中提供了理論基礎(chǔ)。 第 3 章 懸架主要參數(shù)的確定 懸架設(shè)計(jì)可以大致分為結(jié)構(gòu)型式及主要參數(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(chē)特性，并且涉及其 14 他總成的布置，因而一般要與總布置共同配合確定。此次設(shè)計(jì)是對(duì)哈飛路寶7110前獨(dú)立懸架設(shè)計(jì) 。哈飛路寶 7110參數(shù)如表 3表 3飛路寶 7110參數(shù) 長(zhǎng) /寬 /高（ 3618/1563/1533 變數(shù)器型式 排量（毫升） 1075 最大功率（ 000 最大扭 矩（ 72/3500 油耗（ L/100 距（ 2335 前輪距（ 1360 后輪距（ 1355 滿(mǎn)載質(zhì)量（ 1270 空車(chē)質(zhì)量（ 920 主銷(xiāo)內(nèi)傾角 1156 注銷(xiāo)后傾角 430 車(chē)輪外傾角 22 前束 4 滿(mǎn)載前軸允許負(fù)荷 160 符合要求 架剛度計(jì)算 16 已知：已知整車(chē)裝備質(zhì)量： m =920取簧上質(zhì)量為 870簧下質(zhì)量為 50由軸荷分配圖知： 空載前軸單輪軸荷取 60%： 2 %608701 m=261載前軸單輪軸荷取 50%： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （滿(mǎn)載時(shí)車(chē)上 5名成員， 60）。 懸架剛度： 滿(mǎn)載 = 本章小結(jié) 本章主要介紹了哈飛路寶 7110的主要 參數(shù)?；诠w路寶的數(shù)據(jù)參數(shù)對(duì)懸架系統(tǒng)的剛度進(jìn)行計(jì)算。針對(duì)各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)都是在懸架總體剛度的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)。 第 4 章 懸架主要零件設(shè)計(jì) 旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 螺旋彈簧材料的選擇。 螺旋彈簧作為彈性元件的一種，具有結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便及高的比能容量等特點(diǎn)，在輕型以下汽車(chē)的懸架中運(yùn)用普遍。根據(jù)哈飛路寶汽車(chē)工作時(shí)螺旋彈簧的受力特點(diǎn)和壽命要求（可參考下文的計(jì)算分析），選擇 60簧絲的材料，以提高彈簧在交變載荷下的疲勞壽命。 旋彈簧的剛度 由于存在懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的關(guān)系，懸架剛度 區(qū)別在于懸架剛度 彈簧剛度 例如麥弗遜獨(dú)立懸架的懸架剛度 選定下擺臂長(zhǎng)： 84輪距： B=680減震器布置角度： =9，高度 可知懸架剛度與彈簧剛度的關(guān)系如下： 可知： C=( （ 4 17 式中： C 懸架剛度； 彈簧剛度。 已知 u= p= =16 =24 得： c o s/c o s C ，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析 計(jì)算可以得到平衡位置處彈簧所受壓縮力 v 的關(guān)系式 : P= c o sc o a= 2 9 2 . 5 c o s 2 2 9 . 8 1c o s 2 2 9 - 3 。 。=2890(N) （ 4 式中： 圖 4（ 1）彈簧所受的最大力 取動(dòng)載荷系數(shù) k=則彈簧所受的最大力 k p=2890= 0 (N) 圖 4旋彈簧受力 （ 2）車(chē)輪到彈簧的力及位移傳動(dòng)比 車(chē)輪與路面接觸點(diǎn)和零件連接點(diǎn)間的傳遞比既表明行程不同也表明作用在該二處的力的大小不同。彈簧的剛度 懸架剛度 由傳遞比建立聯(lián)系；利用位移傳遞比 s 18 F N v h iy f f(4其中分?jǐn)?shù) 而，得到如下關(guān)系式 Ks 當(dāng)球頭支撐 B 由減震器向車(chē)輪移動(dòng) t 值時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)，懸架的行程傳遞比及力的傳遞比為 ( - )= (4 c o s ( ) s i n ( )c o s ( )( ) ( )R o d t g t c oc o c t g t = (4代入數(shù)值可得 所以，位移傳遞比 3）彈簧在最大壓縮力作用下得變形量 由于哈飛路寶的前懸架給定的偏頻 f= K= 2 2 24 f 6 . 9 5 4 2 7 . 8 3 ( / m m ) (4可得到彈簧的剛度 s= (4進(jìn)而可得到彈簧在最大壓縮力 F=s=172.8( (4所以，彈簧所受最大彈簧力和相應(yīng)的最大變形為： 913N F=172.8 彈簧幾何參數(shù)的計(jì)算 根據(jù)以求得的彈簧所受的最大力和相應(yīng)的變形進(jìn)行彈簧的設(shè)計(jì) （ 1）彈簧的材料許用應(yīng)力 根據(jù)其工作條件已經(jīng)選擇彈簧材料 60料的表 4 表 40許用應(yīng)力 482許用剪切力 1002剪切模量 80002彈性模量 2000度范圍 45 19 （ 2）選擇彈簧旋繞比 旋繞比（彈簧指數(shù)）影響著彈簧的加工工藝，當(dāng)旋繞比過(guò)小時(shí)將給彈簧的制作帶來(lái)困難。一般的選擇范圍是 C=4里初選旋繞比 C=8. （ 3）計(jì)算鋼絲的直徑 d 曲率系數(shù) 4 1 0 . 6 1 5 1 . 1 844cK (4 = 28 7 0 4 . 0 1p c k M P (4 d 1 6 9 c 選 d=10 4）彈簧中經(jīng) D2=c d=8 10=80 (4選擇 2 （ 5）彈簧圈數(shù) 432 4 d 選擇 n=6圈 （ 4 兩端均選 彈簧總?cè)?shù)為 N1=n+ 6）彈簧的工作極限變形 工作極限載荷 P 35 1 0F （ 7）彈簧的幾何尺寸 節(jié)距 t t=d+F/n+ =由高度 Ho= 80 旋角 2a r c t a n 6 . 6 7 （ 4 外徑 D=D2+d=102 而需將原有彈簧座尺寸作相應(yīng)的改變（實(shí)際尺寸根據(jù)彈簧的外徑尺 寸而定內(nèi)徑 222 20 簧校核 彈簧剛度校核 彈簧剛度的計(jì)算公式為： 48（ 4 代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得彈簧剛度4 所以彈簧選擇符合剛度要求。 計(jì)算結(jié)果的處理 表 旋 彈簧的參數(shù) 自由高度 80 簧圈數(shù) n 螺旋角 內(nèi)徑 2徑 D 102距 t 33了改善彈簧在安裝后的受力狀況，螺旋彈簧的兩端做端平處理，在裝配時(shí)此處的配合精度選為七級(jí)精度，又因?yàn)閺椈傻耐鈴綖?102據(jù)文獻(xiàn)（ 18），粗糙度值選為 4旋彈簧 振器結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇 減振器的功能是吸收懸架垂直振動(dòng)的能量，并轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，使振動(dòng)迅速衰減。汽車(chē)懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力式減震器。其作用原理是，當(dāng) 車(chē) 21 架與車(chē)橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減震器中的活塞在缸筒內(nèi)業(yè)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，于是減震器殼體內(nèi)的油液反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過(guò)另一些狹小的孔隙流入另一個(gè)內(nèi)腔。此時(shí)，孔與油液見(jiàn)的摩擦力及液體分子內(nèi)摩擦便行程對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車(chē)身和車(chē)架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為熱能，被油液所吸收，然后散到大氣中。 減振器大體上可以分為兩大類(lèi)，即摩擦式減振器和液力減振器。故名思義，摩擦式減振器利用兩個(gè)緊壓在一起的盤(pán)片之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力提供阻尼。由于庫(kù)侖摩擦力隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的提高而減小，并且很易受油、水等的影響，無(wú)法滿(mǎn)足平順性的要求，因此雖然具有質(zhì)量小、造 價(jià)低、易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)代汽車(chē)上已不再采用這類(lèi)減振器。液力減振器首次出現(xiàn)于 1901年，其兩種主要的結(jié)構(gòu)型式分別為搖臂式和筒式。與筒式液力減減振器振器相比，搖臂式減振器的活塞行程要短得多，因此其工作油壓可高達(dá) 75筒式只有 式減振器的質(zhì)量?jī)H為擺臂式的約 1/2，并且制造方便，工作壽命長(zhǎng)，因而現(xiàn)代汽車(chē)幾乎都采用筒式減振器。筒式減振器最常用的三種結(jié)構(gòu)型式包括 :雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式。 雙筒式液力減振器 雙筒式液力減振器雙筒式液力減振器的工作原理如圖 4示。其中 C 為補(bǔ)償腔，兩腔之間通過(guò)閥系連通，當(dāng)汽車(chē)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)活塞 1在工作腔 使減振器液流過(guò)相應(yīng)閥體上的阻尼孔，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?。?chē)輪向上跳動(dòng)即懸架壓縮時(shí)，活塞 1 向下運(yùn)動(dòng)，油液通過(guò)閥進(jìn)入工作腔上腔，但是由于活塞桿 9 占據(jù)了一部分體積，必須有部分油液流經(jīng)閥進(jìn)入補(bǔ)償腔 C;當(dāng)車(chē)輪向下跳動(dòng)即懸架伸張時(shí)，活塞 1向上運(yùn)動(dòng)，工作腔 A 中的壓力升高，油液經(jīng)閥流入下腔，提供大部分伸張阻尼力，還有一部分油液經(jīng)過(guò)活塞桿與導(dǎo)向座間的縫隙由回流孔 6進(jìn)人補(bǔ)償腔，同樣由于活塞桿所占據(jù)的體積，當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，必定有部 分油液經(jīng)閥流入工作腔下腔。減振器工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量靠貯油缸筒 3 散發(fā)。減振器的工作溫度可高達(dá) 120 攝氏度，有時(shí)甚至可達(dá) 200 攝氏度。為了提供溫度升高后油液膨脹的空間，減振器的油液不能加得太滿(mǎn)，但一般在補(bǔ)償腔中油液高度應(yīng)達(dá)到缸筒長(zhǎng)度的一半，以防止低溫或減振器傾斜的情況下，在極限伸張位置時(shí)空氣經(jīng)油封 7 進(jìn)入補(bǔ)償腔甚至經(jīng)閥吸入工作腔，造成油液乳化，影響減振器的工作性能。 22 圖 4筒式減振器工作原理圖 1234567減振器的特性可用圖 4速度曲線描述。減振器特性曲線的形狀取決于閥系的具體結(jié)構(gòu)和各閥開(kāi)啟力的選擇。一般而言，當(dāng)油液流經(jīng)某一給定的通道時(shí)，其壓力損失由兩部分構(gòu)成。其一為粘性沿程阻力損失，對(duì)一般的湍流而言，其數(shù)值近似地正比于流速。其二為進(jìn)入和離開(kāi)通道時(shí)的動(dòng)能損失，其數(shù)值也與流速近似成正比，但主要受油液密度而不是粘性的影響。由于油液粘性隨溫度的變化遠(yuǎn)比密度隨溫度的變化顯著，因而在設(shè)計(jì)閥系時(shí)若能盡量利用前述的第二種壓力損失，則其特性將不易受油液粘性變化的影響，也即不易受油液溫度變化的影 響。不論是哪種情形，其阻力都大致與速度的平方成正比，如圖 10所示。圖中曲線 通道下阻尼力 與通道 大的通道 B，則總的特性將如圖中曲線 A+B 所示。如果 B 為一個(gè)閥門(mén)，則當(dāng)其逐漸打開(kāi)時(shí)，可獲得曲線 +當(dāng)選擇 A,以獲得任何給定的特性曲線。閥打開(kāi)的過(guò)程可用三個(gè)階段來(lái)描述，第一階段為閥完全關(guān)閉，第二階段為閥部分開(kāi)啟，第三階段為閥完全打開(kāi)。通常情況下，當(dāng)減振器活塞相對(duì)于缸筒的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到 0. lm/開(kāi)，完全打開(kāi)則需要運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到數(shù)米每秒。 圖 4的開(kāi)啟程度對(duì)減振器特性影響示意圖 圖 4出了三種典型的減振器特性曲線。第一種為斜率遞增型的，第二種為等斜率的 (線性的 )，第三種為斜率遞減型的。其中第一種在小速度時(shí)，阻尼力較小，有利于保證平坦路面上的平順性，第三種則在相當(dāng)寬的振動(dòng)速度范圍內(nèi)都可提供足夠的阻尼力，有利于提高車(chē)輪的接地能力和汽車(chē)的行駛性能。根據(jù)汽車(chē)的型式、道路條件和使用要求，可以選擇恰當(dāng)?shù)淖枘崃μ匦浴?23 圖 4型的減振器特性曲線 圖 4 需要注意的是，在大部分汽車(chē)上，減振器不是完全垂直安裝，如圖 4時(shí)減振器本身的阻尼力與車(chē)輪處的阻尼力之間存在差異，當(dāng)左右車(chē)輪同向等幅跳動(dòng)時(shí)，阻尼力的傳遞比 由于角度 (見(jiàn)圖 4時(shí)造成車(chē)輪處力的減小和減振器行程的減小，因此減振器的阻尼系數(shù)應(yīng)為車(chē)輪處阻尼系數(shù)的 2。當(dāng)車(chē)身側(cè)傾時(shí)，相應(yīng)的傳遞比 ，式中 單筒充氣式液力減振器 單筒充氣式減振器的工作原理如圖（ 4示。其中浮動(dòng)活塞 3將油液和氣體分開(kāi)并且將缸筒內(nèi)的容積分成工作腔 4 和補(bǔ)償腔 2兩部分。當(dāng)車(chē)輪下落即懸架伸張時(shí)，活塞桿 8帶動(dòng)活塞 5下移，壓迫油液經(jīng)過(guò)伸張閥 10從工作腔下腔流入上腔。此時(shí)，補(bǔ)償腔 2中的氣體推動(dòng)活塞 3 下移以補(bǔ)償活塞桿抽出造成的容積減小 ;車(chē)輪上跳時(shí)，活塞 5向上運(yùn)動(dòng)，油液通過(guò)壓縮閥 6由上腔流入下腔，同時(shí)浮動(dòng)活塞向上移動(dòng)以補(bǔ)償活塞桿在油液中的體積變化。 與前述的雙筒式減振器相比，單筒充氣式減振器具有 以下優(yōu)點(diǎn) :工作缸筒 卻效果好 ;在缸筒外徑相同的前提下，可采用大直徑活塞，活塞面積可增大將近一倍，從而降低工作油壓 ;在充氣壓力作用下，油液不會(huì)乳化，保證了小振幅高頻振動(dòng)時(shí)的減振效果 ;由于浮動(dòng)活塞將油、氣隔開(kāi)，因而減振器的布置與安裝方向可以不受限制。其缺點(diǎn)在于 :為保證氣體密封，要求制造精度高 ;成本高 ;軸向尺寸相對(duì)較大 ;由于氣體壓力的作用，活塞桿上大約承受 190工作溫度為 100時(shí)，這一值會(huì)高達(dá) 450N，因此若與雙筒式減振器換裝，則最好同時(shí)換裝不同高度的彈 簧。 圖 4 24 雙筒充氣式減振器的優(yōu)點(diǎn)有 :在小振幅時(shí)閥的