非獨立懸架系統(tǒng)設計規(guī)范

1、非獨立懸架系統(tǒng)設計規(guī)范目錄：一、二、 概述 設計輸入1. 市場分析報告2. 產(chǎn)品概念報告3. 技術方案分析報告4. 產(chǎn)品信函5. 項目描述書三、 懸架系統(tǒng)設計目標1. 承載性目標2. 平順性目標3. 安全性目標4.5.6.7. 成本目標 總成重量目標 整車姿態(tài)目標 整車動行程目標四、 懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定1、 前、后懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式（主要部件構(gòu)成明細）2、 安裝尺寸的確定3、 前后鋼板彈簧最大工作空間確定(靜撓度+動行程)4、 減振器工作行程范圍確定5、 車架結(jié)構(gòu)與懸架元件的物理接口6、 前后橋與懸架元件的物理接口7、 整車動行程確定(發(fā)動機油底殼與工字梁,前軟墊與車架、后軟墊與車架)8、

2、其他五、 懸架系統(tǒng)匹配1、偏頻匹配2、減振器可行設計區(qū)六、 前懸架設計1. 鋼板彈簧設計2. 減振器設計3. 懸架軟墊設計4. 其他部件設計七、 后懸架設計1、 鋼板彈簧設計2、 減振器設計3、 懸架軟墊設計4、 其他部件設計八、 懸架系統(tǒng)驗證與試驗項目1、動力學模型分析與驗證2、整車性能試驗項目與可靠性試驗項目3、鋼板彈簧臺架試驗項目4、減振器臺架試驗項目5、懸架軟墊臺架試驗項目6、其他九、 輸出參數(shù)表1、整車公告相關參數(shù)表2、整車相關性能參數(shù)表3、鋼板彈簧設計參數(shù)表4、減振器設計參數(shù)表5、前后懸架子組部件圖紙及明細表附件：懸架系統(tǒng)相關標準與設計參考書1、平順性評價標準操縱穩(wěn)定性2、鋼板彈簧

3、3、彈簧鋼4、減振器一、 概述本文適用于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的非獨立懸架系統(tǒng)，主要針對鋼板彈簧和液力筒式減振器等主要部件設計參數(shù)的選取、計算、驗證等作出較詳細的工作模板。 1、 懸架系統(tǒng)設計對整車性能的影響懸架是構(gòu)成汽車的總成之一，一般由彈性元件（彈簧）、導向機構(gòu)（桿系或鋼板彈簧）、減振裝置（減振器）等組成，把車架（或車身）與車橋（或車輪）彈性地連接起來。主要任務是傳遞作用在車輪與車架之間的一切力與力矩，緩和由不平路面?zhèn)鹘o車架的沖擊載荷，衰減由沖擊載荷引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車的正常行駛。懸架結(jié)構(gòu)、性能不僅影響汽車的行駛平順性，還對操縱穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟性、通過性等多種整車性能有影響。懸架是整車的承載系

4、統(tǒng)之一，其鋼板彈簧設計能力的大小,直接關系到整車的承載能力。設計中保證一定的使用壽命，重量輕，安全可靠。汽車平順性（乘坐舒適性）是汽車設計開發(fā)中的重要性能指標。懸架是影響整車行駛平順性的主要系統(tǒng).懸架彈性特性、系統(tǒng)阻尼和非簧載質(zhì)量是影響汽車平順性的主要因素.在懸架設計中,力求保持整車承載載荷范圍內(nèi)，固有頻率變化盡可能小，具有適當?shù)淖枘崴p振動,減小非簧載質(zhì)量避免高頻共振。懸架結(jié)構(gòu)形式對汽車行駛穩(wěn)定性有一定影響。 懸架的布置要使整車具有不足轉(zhuǎn)向特性，導向機構(gòu)與轉(zhuǎn)向拉桿運動協(xié)調(diào)，前懸架的布置與剛度設計要考慮主銷后傾角，避免前鋼板彈簧在制動力作用下產(chǎn)生S變形。同時盡量提高前后懸架的側(cè)傾角剛度，降低側(cè)

5、傾中心高度，以利于提高汽車行駛穩(wěn)定性。 2、懸架設計流程概述設計輸入整車設計目標物理邊界確定主要部件性能指標確定結(jié)構(gòu)設計3、懸架的評價指標汽車的行駛平順性的評價方法，通常是根據(jù)人體對振動的生理反應及對貨物完整性的影響來制訂的。根據(jù)汽車理論及<客車平順性評價指標及限值> 標準規(guī)定，一般用表征振動的物理量如振動頻率、振幅、加速度均方根值、降低舒適性界限(Tcd)等作為行駛平順性的評價指標。由試驗得知,為了保持汽車具有良好的平順性,車身振動的固有頻率應為人體所習慣的步行時身體上下運動的頻率,約為6085次/分(11.6Hz),振動的加速度的極限允許值為0.30.4g.( g為重力加速度)

6、,在懸架理論設計中以車身振動的固有頻率作為評價平順性的指標;在實際車輛檢測中, 由于國內(nèi)相關標準中,僅對客車的平順性指標及限值作出規(guī)定其他車輛只參照執(zhí)行。一般按QC/T474-1999 客車平順性評價指標及限制來參比判定。注：該指標是指滿載、車速為50km/h時限值。4、懸架設計關聯(lián)系統(tǒng)與工作接口部門二、設計輸入設計輸入表_ 表1主要獲取信息：1、 產(chǎn)品市場定位及用戶目標，使用區(qū)域，平原/山區(qū) 2、 產(chǎn)品承載能力范圍，整備質(zhì)量、滿載質(zhì)量、超載質(zhì)量 3、 耐久性要求（可靠性里程） 4、 平順性及操穩(wěn)性要求5、 標桿車型及懸架標桿樣車性能參數(shù)表_表3.2（性能試驗表平順、操穩(wěn)、轉(zhuǎn)向）標桿樣車結(jié)構(gòu)參

7、數(shù)表_表3.3（檢測后獲得）三、懸架系統(tǒng)設計目標1. 承載性目標 2. 平順性目標 3. 安全性目標 4. 成本目標 5. 總成重量目標 6.整車姿態(tài)目標 7. 整車動行程目標四、懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定1、 前、后懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式（主要部件構(gòu)成明細） 2、 安裝尺寸的確定3、 前后鋼板彈簧最大工作空間確定(靜撓度+動行程) 4、 減振器工作行程范圍確定5、 車架結(jié)構(gòu)與懸架元件的物理接口6、 前后橋與懸架元件的物理接口7、 整車動行程確定(發(fā)動機油底殼與工字梁,前軟墊與車架、后軟墊與車架) 8、 其他1、 典型前懸架結(jié)構(gòu) 附圖1 1S表2、 典型后懸架結(jié)構(gòu)附圖2 1S表3、安裝尺寸的確定按整車總

8、布置的要求，與車型主管一起確定下列安裝布置內(nèi)容五、 懸架系統(tǒng)匹配1、偏頻匹配為了使整車具有良好的行使穩(wěn)定性，前后懸架偏頻具有一定的匹配性。一般情況下遵循下列規(guī)律 2、減振器可行設計區(qū)減振器阻尼設計與懸架剛度及簧載質(zhì)量相關。同時也有一定的六、 鋼板彈簧設計1、前板簧：從上面的設計目標與安裝尺寸中已得知質(zhì)量參數(shù)、安裝尺寸、板簧剛度，下面需進行進行板簧具體結(jié)構(gòu)設計。首先根據(jù)使用狀況確定采用那種板簧（少片簧、漸變剛度簧、多片簧），確定后用現(xiàn)有板簧設計軟件進行初步設計計算，結(jié)果如下表： 前懸架鋼板彈簧計算3、 后板簧和副簧：從上面的設計目標與安裝尺寸中已得知質(zhì)量參數(shù)、安裝尺寸、板簧剛度，需進行板簧具體結(jié)

9、構(gòu)設計。 對于主副簧結(jié)構(gòu)，首先確定副簧起作用點，一般按平均載荷法和比例中項法。對于平順性要求較高的車型用比例中項法，對于經(jīng)常超載的車型用平均載荷法。 具體數(shù)值的確定應核算主簧和副簧的應力，使他們有盡量相當?shù)膲勖?。后主簧計算后副簧計?、減振器的設計懸架性能參數(shù)：公式= 推薦值: 減振器阻尼系數(shù)r減振器阻尼特性和速度特性(圖)國家標準=0.52m/s 日本標準分別控制多個速度點,為0.1, 0.3(控制), 0.6(控制), 1.03、緩沖塊的設計懸架系統(tǒng)的緩沖塊主要功能是限制懸架動行程。一般情況下,懸架動行程Fd與懸架靜撓度Fc存在一定關系,即Fd=(0.70.9)Fc,對于較差的路面車輛Fd

10、可取大值.緩沖塊骨架高度與總高度的確定.其尺寸關系如下式:見圖3在前橋緩沖塊設計時還存在另外一種情況,即動行程Fd小于理論值,使得骨架高度與總高度不協(xié)調(diào).這是基于以下原因:受整車布置所限,發(fā)動機油底殼與前橋工字梁在滿載時間隙較小,為了保證發(fā)動機油底殼安全,加大緩沖塊骨架高度來保證鐵碰鐵有足夠間隙.為了保證緩沖塊的撞擊不會給整車平順性造成影響,緩沖塊應具有一定的彈性特性。一般選用天然橡膠使其有足夠壽命。4、 鋼板彈簧銷鋼板彈簧銷的強度在彈簧設計時同步得到校核,同時確定鋼板彈簧卷耳直徑?，F(xiàn)在鋼板彈簧銷材料一般選用45#、40Cr。5、 鋼板彈簧襯套鋼板彈簧卷耳內(nèi)的襯套有:金屬,橡膠,聚氨酯,塑料等

11、幾種.雙金屬襯套一般適合中重型車,配合油脂潤滑系統(tǒng)；橡膠襯套廣泛用于小型車輛,承受力不大但能很好地吸收振動；聚氨酯襯套隨著改良性能的提高,其承載能力和彈性性能都能很好的滿足使用要求,進幾年在輕卡上廣泛應用；塑料襯套由于成本較低,在低速汽車上大量應用.十、 懸架系統(tǒng)驗證與試驗項目1、動力學模型分析與驗證2、整車性能試驗項目與可靠性試驗項目3、鋼板彈簧臺架試驗項目4、減振器臺架試驗項目5、懸架軟墊臺架試驗項目6、其他1、動力學模型分析與驗證輸出:輸出:2、整車性能試驗項目與可靠性試驗項目試驗任務書內(nèi)容:3、鋼板彈簧臺架試驗項目試驗任務書內(nèi)容:4、減振器臺架試驗項目試驗任務書內(nèi)容:5、懸架軟墊臺架試

12、驗項目試驗任務書內(nèi)容:輸出參數(shù)表1、整車公告相關參數(shù)表2、整車相關性能參數(shù)表3、鋼板彈簧設計參數(shù)表 結(jié)構(gòu)形式物理安裝尺寸剛度4、減振器設計參數(shù)表結(jié)構(gòu)缸徑速度及阻尼特性值 5、前后懸架子組部件圖紙及明細表在整車各子系統(tǒng)中，懸架系統(tǒng)的型式、布置、性能參數(shù)的不同，對整車的各種性能尤其是行駛平順性有著直接地影響。汽車雖然是一個多質(zhì)量的復雜振動系統(tǒng)，在理論計算時，我們可利用限制振動質(zhì)量的部分位移方法,將其簡化成一個自由度的振動系統(tǒng),此時求得的頻率為復雜振動之偏頻 ,公式為：1=C1L / M1（L2+L1）2=C2L / M2（L1+L2）式中C1、C2_前、后懸架剛度M1、M2_前、后懸架簧載質(zhì)量L_

13、汽車軸距L1、L2_質(zhì)量重心至前后軸距離_質(zhì)量分配系數(shù)=1時,前后軸上車身點的振動不存在聯(lián)系,此時的偏頻為1=C1 / M12=C2 / M2以每周多少赫茲表示,則1 n= （ 2-1 ） 2從上述公式中可以看出,車身振動固有頻率n,主要由簧載質(zhì)量M、懸架剛度C決定。在懸架設計中,通常把力和變形的關系曲線,稱為懸架的彈性特性曲線。圖1a)所示的曲線特性為線性彈性特性,即懸架變形與所受載荷成正比，因此其懸架剛度C是常數(shù).由公式(2-1)可知,車身振動的頻率隨載荷而變化，一般的前懸架采用普通鋼板彈簧時，彈性特性即如此。圖1 彈性特性曲線圖1-1b)所示的彈性特性曲線 ，為變剛度懸架的非線性彈性特性

14、，由于剛度C隨載荷而改變，可以使得在載荷變化時，保持車身的固有頻率不變，從而獲得良好的汽車行駛平順性。這時，在曲線上任意點M滿足P/CM=fc式中P特性曲線上任意點M的載荷CM任意點M的懸架剛度fc在靜載荷Pc時，為良好平順性所要求的懸架靜撓度需要說明的是，理想的彈性特性曲線上任意點M的靜撓度 fc是相等的，車身的固有頻率不變； 這種等頻特性，在主動控制懸架系統(tǒng)中（如空氣懸架、油氣懸架）由電腦系統(tǒng)智能控制是可以實現(xiàn)的。獨立懸架系統(tǒng)中可以通過合理選擇導向桿系的運動關系，使線性的彈性元件在車輪接地點上轉(zhuǎn)化為非線性的懸架特性。在非獨立懸架結(jié)構(gòu)中，可以采用組合方式構(gòu)成復式彈簧，或加裝橡膠彈簧及限位塊等

15、措施，使彈性元件本身具有一定的非線性特性汽車的行駛平順性的評價方法，通常是根據(jù)人體對振動的生理反應及對貨物完整性的影響來制訂的。根據(jù)汽車理論及<客車平順性評價指標及限值> 標準規(guī)定，一般用表征振動的物理量如振動頻率、振幅、加速度均方根值、降低舒適性界限(Tcd)等作為行駛平順性的評價指標。由試驗得知,為了保持汽車具有良好的平順性,車身振動的固有頻率應為人體所習慣的步行時身體上下運動的頻率,約為6085次/分(11.6Hz),振動的加速度的極限允許值為0.30.4g.( g為重力加速度),在懸架理論設計中以車身振動的固有頻率作為評價平順性的指標;在實際車輛檢測中, 由于國內(nèi)相關標準中

16、,僅對客車的平順性指標及限值作出規(guī)定其他車輛只參照執(zhí)行。一般按QC/T474-1999 客車平順性評價指標及限制來參比判定。注：該指標是指滿載、車速為50km/h時限值。前懸架鋼板彈簧計算前懸架鋼板彈簧計算* 原 始 數(shù) 據(jù) *-滿載前輪軸荷 Yjc ( kg ) : 1480.0滿載簧上載荷 Fw ( N ) : 6345.5路面附著系數(shù) : .8材料彈性模量 E ( MPa) : .21E+06非工作長度系數(shù) k : .50鋼板彈簧截面修正系數(shù) : .92滿載弧高 fa ( mm ) : 5.0鋼板彈簧總片數(shù) N : 7與主片等長的片數(shù)(包括主片) : 2板簧寬度 b ( mm ) : 7

17、0.0卷耳內(nèi)徑 d ( mm ) : 32.0彈簧銷直徑 d1 ( mm ) : 16.0U 型螺栓中心距 S ( mm ) : 80.0彈簧固定點至路面距離 hc ( mm ) : 377.0-* 計算 結(jié) 果 *板簧各片長度,厚度,自由狀態(tài)曲率半徑和弧高 (mm)-片 號 長 度 厚 度 自由狀態(tài)曲率半徑 自由狀態(tài)弧高 -1 1200.0 8.0 2800.0 64.3 2 1200.0 8.0 2549.4 70.6 3 1020.0 8.0 2391.2 54.4 4 830.0 8.0 2298.9 37.5 5 640.0 8.0 2259.3 22.7 6 460.0 8.0 2

18、267.1 11.7 7 270.0 8.0 2323.4 3.9 -懸架性能-檢驗剛度 Cj (N/mm) : 94.37裝配剛度 Cz (N/mm) : 102.73懸架靜撓度 fc ( mm ) : 61.77偏頻 f ( Hz ) : 2.04-鋼板彈簧應力-撓度系數(shù) : 1.26靜應力 ( MPa ) : 366.7比應力 (MPa/mm): 5.9極限撓度下的最大應力 ( MPa ) : 733.3極限工況下的最大應力 ( MPa ) : 938.2鋼板彈簧卷耳根部應力 ( MPa ) : 248.6彈簧銷擠壓應力 ( MPa ) : 2.8-鋼板彈簧單片應力-片 號 預應力(MP

19、a) 固定端應力(MPa) 接觸點處力(N) 接觸點處應力(MPa)-1 -50.0 449.6 3172.8 .02 -20.5 297.3 2573.3 310.23 1.3 289.2 2593.7 330.04 15.4 286.4 2674.9 340.35 21.8 294.7 2818.7 339.76 20.5 285.9 2995.8 381.27 11.5 476.5 3744.8 476.5-后主簧計算后副簧計算滿載后輪軸荷 Yjq ( kg ) : 2955.0滿載簧上載荷 Fw ( N ) : 9000.0 滿載懸架載荷 F ( N ) : 12999.7 空載懸架載

20、荷 F0 ( N ) : 2484.3 路面附著系數(shù) : .8 材料彈性模量 E ( MPa) : .21E+06 非工作長度系數(shù) k : .50 鋼板彈簧截面修正系數(shù) : .92 滿載弧高 fa ( mm ) : .0 鋼板彈簧總片數(shù) N : 7 與主片等長的片數(shù)(包括主片) : 2 板簧寬度 b ( mm ) : 70.0 卷耳內(nèi)徑 d ( mm ) : 32.0 彈簧銷直徑 d1 ( mm ) : 16.0 U 型螺栓中心距 S ( mm ) : 130.0 彈簧固定點至路面距離 hc ( mm ) : 460.0 -* 計算 結(jié) 果 *板簧各片長度,厚度,自由狀態(tài)曲率半徑和弧高 (mm

21、) -片 號 長 度 厚 度 自由狀態(tài)曲率半徑 自由狀態(tài)弧高 -1 1200.0 8.0 2821.9 63.8 2 1200.0 8.0 2254.6 79.83 1020.0 8.0 1963.0 66.3 4 830.0 8.0 1811.3 47.5 5 640.0 8.0 1749.9 29.3 6 460.0 8.0 1761.9 15.0 7 270.0 8.0 1850.3 4.9 -懸架性能-主簧檢驗剛度 Cj (N/mm) : 94.37主簧裝配剛度 Cz (N/mm) : 108.40懸架裝配剛度 (N/mm) : 245.83主簧靜撓度 ( mm ) : 83.03懸架

22、靜撓度 fc ( mm ) : 52.88偏頻 f ( Hz ) : 2.20-鋼板彈簧應力-撓度系數(shù) : 1.26靜應力 ( MPa ) : 514.8比應力 (MPa/mm): 6.2極限撓度下的最大應力 ( MPa ) : 1029.5極限工況下的最大應力 ( MPa ) : 1150.8鋼板彈簧卷耳根部應力 ( MPa ) : 263.5彈簧銷擠壓應力 ( MPa ) : 4.0-鋼板彈簧單片應力-片 號 預應力(MPa) 固定端應力(MPa) 接觸點處力(N) 接觸點處應力(MPa) -1 -127.0 627.3 4500.0 .0 2 -52.1 412.7 3624.5 436

23、.9 3 3.3 400.0 3665.1 466.3 4 39.1 393.1 3806.6 484.3 5 55.4 398.2 4073.7 491.0 6 52.1 353.6 4493.9 571.8 7 29.3 639.5 6821.0 639.5 -No. 2 后懸架鋼板彈簧副簧計算* 原 始 數(shù) 據(jù) *-滿載后輪軸荷 Yjq ( kg ) : 2955.0滿載簧上載荷 Fw ( N ) : 3999.7滿載懸架載荷 F ( N ) : 12999.7空載懸架載荷 F0 ( N ) : 2484.3路面附著系數(shù) : .8材料彈性模量 E ( MPa) : .21E+06非工作長度系數(shù) k : .50鋼板彈簧截面修正系數(shù) : .92滿載弧高 fa ( mm ) : .0鋼板彈簧總片數(shù) N :