K01H-PD-DP-006前后懸架系統(tǒng)計(jì)算報(bào)告要點(diǎn)

1、編號：K01H-PD-DP-006、八刖、后懸架系統(tǒng)計(jì)算報(bào)告項(xiàng)目名稱：K01H編制：日期：校對：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：東風(fēng)小康汽車有限公司2012年6月目錄1. 概述 11.1 任務(wù)來源 11.2 標(biāo)桿車懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 11.3 計(jì)算的目的 12. 懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸入條件 1.3. 懸架系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算 1.3.1 懸架偏頻計(jì)算 13.1.1前懸架偏頻計(jì)算 23.1.2后懸架偏頻計(jì)算 23.1.3前、后懸架偏頻比 33.2 整車側(cè)傾角計(jì)算 33.2.1 前懸架的側(cè)傾角剛度 33.2.2橫向穩(wěn)定桿在車輪處的等效側(cè)傾角剛度 43.2.3螺旋彈簧作用的側(cè)傾角剛度 43.2.4 后懸架的側(cè)傾角剛度

2、53.3 滿載工況下側(cè)傾角的計(jì)算 63.4 整車的縱傾角剛度 63.5 懸架的相對阻尼比 73.5.1 減震器阻尼系數(shù) 73.5.1.1前減震器阻尼系數(shù) 73.5.1.2后減振器阻尼系數(shù) 73.5.2 相對阻尼比 73.5.2.1空載狀態(tài)下前懸架的相對阻尼比 83.5.2.2空載狀態(tài)下后懸架的相對阻尼比 83.6 后減振器活塞桿行程校核 93.7 后懸架裝車狀態(tài)校核 10參考文獻(xiàn) 1.1.K01H前后懸架系統(tǒng)計(jì)算報(bào)告東風(fēng)小康汽車有限公司1. 概述1.1任務(wù)來源根據(jù)K01H車型設(shè)計(jì)開發(fā)協(xié)議書及相關(guān)輸出要求，K01H項(xiàng)目要求對底盤相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行 計(jì)算校核。1.2標(biāo)桿車懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)前懸架采用麥弗遜式獨(dú)

3、立懸架，后懸架采用縱置鋼板彈簧式整體橋式非獨(dú)立懸架。1.3計(jì)算的目的對新設(shè)計(jì)車的懸架系統(tǒng)基本性能參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，以求得反映其懸架性能的基本特征參 數(shù)，校核懸架匹配是否合理。2. 懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸入條件表1懸架參數(shù)列表項(xiàng)目名稱單位數(shù)值前輪距mm1310后輪距mm1310軸距m2760整備質(zhì)量kg930滿載質(zhì)量kg1655整備軸荷刖k510后kg420滿載軸何刖k645后k1010質(zhì)心高度整備m646滿載m791前懸架非黃載質(zhì)量k60 （試驗(yàn)值）后懸架非黃載質(zhì)量k110 （試驗(yàn)值）3. 懸架系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算 3.1懸架偏頻計(jì)算懸架系統(tǒng)將車身與車橋彈性的連接起來，由此彈性元件與它所支承的質(zhì)量組成的振動 系

4、統(tǒng)決定了車身的固有頻率，這是影響汽車行駛平順性的重要性能指標(biāo)之一。根據(jù)力學(xué)分析，如果將汽車看成一個在彈性懸架上作單自由度振動的質(zhì)量，則懸架系統(tǒng)的固有頻率為：1 n = n其中：n偏頻，hz；(1)第1頁共11頁K01H前后懸架系統(tǒng)計(jì)算報(bào)告東風(fēng)小康汽車有限公司C懸架剛度，N/mm； m簧載質(zhì)量，kg。3.1.1前懸架偏頻計(jì)算前懸架沿用。前懸架彈簧為圓錐形螺旋彈簧，在并圈前彈簧剛度呈線性?？蛰d到滿載 工況下前懸架行行程變化較小，彈簧未并圈（或并圈很少）按等剛度進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)項(xiàng)目 輸入的文件可知彈簧剛度為29.4 N /mm由于彈簧與豎直方向成12.48°夾角，所以可近 似計(jì)算出前懸架的剛

5、度為28.7N/mm帶入公式（1）得：空載偏頻為1.80Hz ；滿載偏頻為1.58Hz。3.1.2后懸架偏頻計(jì)算后懸架為變剛度鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架，根據(jù)項(xiàng)目輸入的文件可知主簧剛度為 51.2N/mm（ 2060N以下檢測），復(fù)合剛度為121N/m（ 6000N以上檢測）。夾緊弧高：125mm 負(fù)荷為1609N時(shí)弧高：93.5mm 4606N時(shí)弧高：51.7mm滿載剛度約為103N/mm 帶入公式（1）得：空載偏頻為2.89Hz滿載偏頻為2.41Hz根據(jù)汽車設(shè)計(jì)上推薦，轎車懸架偏頻約為0.91.6HZ，載貨汽車懸架偏頻約為1.52.2HZ。所以K01H的懸架偏頻相對偏大，但考慮其載貨能力建議保留

6、現(xiàn)有狀態(tài)。3.1.3前、后懸架偏頻比前后懸架偏頻比為：空載：n 1/n2=0.62滿載：n 1/n2=0.65一般前、后懸架的偏頻之比約為 0.60.9。從計(jì)算結(jié)果可看出，前后懸架在空滿載 時(shí)的偏頻比，在推薦范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。3.2整車側(cè)傾角計(jì)算懸架的側(cè)傾角剛度是指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時(shí)懸架給車身的彈性恢復(fù)力偶矩。整車的側(cè)傾角剛度等于前后懸架的側(cè)傾角剛度之和。 下面分別對前后懸架進(jìn)行分析，對前懸 架僅考慮彈簧及橫向穩(wěn)定桿的作用。3.2.1前懸架的側(cè)傾角剛度前懸架的側(cè)傾角剛度由兩部分起作用：K.jf C.jbf + C睡cf (2)式中：C：.商一橫向穩(wěn)定桿在車輪處的等效側(cè)傾角剛度；C；c

7、f 螺旋彈簧作用的側(cè)傾角剛度。當(dāng)橫向穩(wěn)定桿用于獨(dú)立懸架時(shí)，橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度K bf與車輪處的等效角剛度C：.：bf之間的換算關(guān)系可如下求出：設(shè)汽車左右車輪接地點(diǎn)處分別作用大小相等，方向 相反的垂向力微量dFw，在該二力作用下左右車輪處的垂向位移 dfw,相應(yīng)的穩(wěn)定桿端部受 到的垂向力和位移分別為dFb和dfb，由于此時(shí)要考察的是穩(wěn)定桿在車輪處的等效側(cè)傾剛 度，因而不考慮懸架中彈簧的作用力，則必然有：dFw dfw=dF - dfb而作用在穩(wěn)定桿上的彎矩和轉(zhuǎn)角分別為：dMb= dFb - Ld © b= 2 - dfb/L式中：L橫向穩(wěn)定桿兩端點(diǎn)間的距離。由此可得穩(wěn)定桿的角剛度K

8、bf= dMb/ d © W煌I同理，可得在車輪處的等效角剛度 C.：bf=-*B2，2 df w式中：B前輪距。由以上公式可推導(dǎo)出:C：.：bf = K bf - (,)2 (旦)2T wL3.2.2橫向穩(wěn)定桿在車輪處的等效側(cè)傾角剛度橫向穩(wěn)定桿自身的角剛度計(jì)算可根據(jù)下面的公式（4）,具體參數(shù)可由橫向穩(wěn)定桿簡圖 得出：K bf 二3EIL2(4)2式中：E材料的彈性模量，取206000N/mm d 4I 穩(wěn)定桿的截面慣性矩，I ="mm4;64d穩(wěn)定桿的直徑，d= 16mmL由數(shù)模測得，L1 由數(shù)模測得，L2 由數(shù)模測得， a由數(shù)模測得， b由數(shù)模測得， c 由數(shù)模測得，

9、帶入公式（4）得：L= 817.0mmLp 100.2mmL2= 100.5mm a= 7.8mm b= 54.2mm c = 346.6mm穩(wěn)定桿的角剛度3.54 x 107 N mm/rad由于連接處橡膠件的變形，穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度會減小約15%30%。取其中間值22.5 %。因此，橫向穩(wěn)定桿作用的側(cè)傾角剛度為：'7K bf = 2.74 x 10 N mm/rad當(dāng)給車輪30mm垂直向上位移時(shí)，相應(yīng)的穩(wěn)定桿端部位移為13.58mm根據(jù)公式（3），可計(jì)算出等效側(cè)傾角剛度：C ：.：bf =1.44 x 107 N mm/rad3.2.3螺旋彈簧作用的側(cè)傾角剛度麥弗遜式懸架可以用下圖

10、表示:(3)第3頁共11頁K01H前后懸架系統(tǒng)計(jì)算報(bào)告東風(fēng)小康汽車有限公司其側(cè)傾角剛度可以用下式計(jì)算得到：Cicf = 2Cs I （5）la丿式中：Cs 前懸架螺旋彈簧的剛度，Cs = 29.4N/mm；a= 1787mm b= 1531.2mm d= 689.1mm計(jì)算得到由螺旋彈簧引起的側(cè)傾角剛度：C：.：tf = 2.05 x 107 N mm/rad根據(jù)公式（2）計(jì)算得到前懸架總的側(cè)傾角剛度：K ：f = 3.49 x 107 N mm/rad3.2.4后懸架的側(cè)傾角剛度后懸架為鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架：2側(cè)傾角剛度K：rr = S CS/2式中：S板簧中心距，SF=980mmCs板簧剛

11、度，空載 Cs=51.2N/mm 滿載 Cs=103 N/mm 計(jì)算得到后懸架側(cè)傾角剛度:空載 K：，rr=2.46 X 10 N mm/rad滿載 K：，rr=4.95 X 107N mm/rad3.3滿載工況下側(cè)傾角的計(jì)算滿載質(zhì)心高度hg=791mm前懸架側(cè)傾中心高度h1=239 mm后懸架側(cè)傾中心高度h2=364.7mm軸距 L=2760mm滿載質(zhì)心至前軸距離 as=1684.4 mm滿載質(zhì)心至后軸距離bs=1075.6 mm由此求得：懸掛質(zhì)量的質(zhì)心至側(cè)傾軸線的距離：h hg-(h1 bs+h2 as)/L=475.3mm 總側(cè)傾力矩：M=m ay h式中：ay側(cè)向加速度，取0.4g ;

12、m滿載簧載質(zhì)量。6由此求得M=2.77 X 10 N- m根據(jù)上面計(jì)算得到的前、后懸架側(cè)傾角剛度，可算出滿載工況下總側(cè)傾角剛度為K=8.44 X 10 N m/rad，則:側(cè)傾角 9 =Ms/K- 180/ n =1.84 °為保證汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)車身側(cè)傾角不致過大，通常在0.4g橫向加速度下車身側(cè)傾角 小于6°,由此可見，該車滿足側(cè)傾角要求。3.4整車的縱傾角剛度在制動強(qiáng)度z= 0.5時(shí)，當(dāng)車輛發(fā)生縱傾時(shí)，前后懸架的受力的變化量相當(dāng)于軸荷轉(zhuǎn)移量 G: G = zgm式中：Z制動強(qiáng)度；m滿載簧載質(zhì)量1485Kg；hg簧上質(zhì)心高791mmL軸距 2760mm通過上式計(jì)算得到的軸

13、荷轉(zhuǎn)移量是 2087.5N。前、后懸架變形由公式S= G/C可得出：前懸架 S = 2100.2/ (28.7 X 2) =36.4 mm后懸架2100.2/ (103X 2) =10.1 mm整車縱傾角為9 = 士2竺二0.97 °L2n則：整車縱傾角剛度為K尸A G L = 5.97 x 106N - mm/dego 93.5懸架的相對阻尼比汽車的懸架中必須安裝減振裝置，以便衰減車身的振動保證整車的行駛平順性和操縱 穩(wěn)定性。下面僅考慮由減振器引起的振動衰減，暫不考慮其他方面的影響，以方便對減振器參數(shù)的校核計(jì)算。3.5.1減震器阻尼系數(shù)減振器中的阻力F和速度v之間的關(guān)系可以用下式表

14、示：F 二 vi(7)式中：S 減振器阻尼系數(shù)；i是常數(shù)，通常減震器在卸荷閥打開前i=1。3.5.1.1前減震器阻尼系數(shù)根據(jù)提供的前減震器性能數(shù)據(jù)表：壓縮阻力Py (N拉伸阻力Pf (N)0.1m/s0.3m/s0.6m/s0.1m/s0.3m/s0.6m/s400±110650±115900±185500± 1101500±2202200± 400當(dāng)速度為0.6 m/s時(shí)：根據(jù)公式(7)計(jì)算出，前減震器的拉伸行程的阻尼系數(shù)為3578 N/ ( m/s)，壓縮行程的阻尼系數(shù)為1028N/ (m/s)，平均阻尼系數(shù)為2303 N/ (m

15、/s)。3.5.1.2后減振器阻尼系數(shù)根據(jù)提供的后減震器性能數(shù)據(jù)表：壓縮阻力Py (N拉伸阻力Pf (N)0.1m/s0.3m/s0.6m/s0.1m/s0.3m/s0.6m/s100167± 1252557421307±2221800當(dāng)速度為0.6m/s時(shí)：根據(jù)公式(7)計(jì)算出，后減振器拉伸行程的阻尼系數(shù)為 2195N/ (m/s)，壓縮行程的 阻尼系數(shù)為313N/ (m/s)，平均阻尼系數(shù)為1254N/ (m/s)。3.5.2相對阻尼比汽車車身和車輪振動時(shí)，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和液體的粘性摩擦形 成了振動阻尼，將振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到周圍的空氣中去，

16、達(dá)到迅速衰減振動的 目的。汽車的懸架有了阻尼以后，簧載質(zhì)量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼比的大小來評定振動衰減的快慢程度。相對阻尼比的物理意義是指出減振器的阻尼作用在與不同 剛度和不同質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。相對阻尼比大，振動能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳遞到車身上；相對阻尼比小，則情況相反。3.521空載狀態(tài)下前懸架的相對阻尼比前減振器安裝結(jié)構(gòu)簡圖如下：第13頁共11頁5.44。的空間安裝 (8)前懸架中，減振器與車輪存在杠桿比，且減震器與垂直線有一個角,此時(shí)的相對阻尼可由下式表示,2 mi26 , 2 /cos a二 c / m s其中：_：i 減振器安裝角

17、；S 減振器阻尼系數(shù)；c懸架系統(tǒng)剛度；i 杠桿比，i=1.13 ；m簧載質(zhì)量。根據(jù)公式(8)得：前懸架的拉伸相對阻尼比為0.55，壓縮相對阻尼比為0.16，平均相對阻尼比為0.3553.5.2.2空載狀態(tài)下后懸架的相對阻尼比后減震器安裝見圖如下：后減震器在安裝中存在杠桿比，相對阻尼比按下式求得:(9)式中:a=410mm n=491mm根據(jù)公式（9）得：后懸架的拉伸相對阻尼比為 0.15，壓縮相對阻尼比為0.04，平均相對阻尼比為0.13.6后減振器活塞桿行程校核根據(jù)后懸架系統(tǒng)運(yùn)動分析，減振器活塞桿行程變化與后車輪跳動的關(guān)系曲線如下圖。后減振器活塞桿行程變化車輪升高量即，后減震器活塞桿行程為164.2mm后減振器總長度變化車輪升高量后減震器長度尺寸為（305.7470mm，后減震器實(shí)際長度為（287457mm。可以看 出后減振器下極限長度可以滿足懸架設(shè)計(jì)要求且有18.7mm的余量，不會影響后懸架的上跳行程；后減振器的下極限長度比需要長度小13mm,即在車輪下跳過程中會起到限位作用，此時(shí)活塞桿受到的拉力為 13X 51.2 = 665.6N。根據(jù)后減震器圖紙，其焊接拉脫力25KN所以后減振器可以滿足其使用性能要求。 3.7后懸架裝車狀態(tài)校核根據(jù)輸入條件整備質(zhì)量時(shí)，車身姿態(tài)角為1.85 °