同捷汽車懸架設(shè)計(jì)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)-

1、上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司文件名稱:汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)文件編號(hào):YJY·P·0014·A1-2004 歸口部門:研究院文件版本號(hào): A1 頁(yè)碼: 1/46文件編號(hào):YJY· P·0014·A1-2004文件名稱:汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)編制:日期:審核:日期:批準(zhǔn):日期:發(fā)布日期:年 月 日 實(shí)施日期:年 月 日前言為使本公司汽車懸架設(shè)計(jì)規(guī)范化,參考國(guó)內(nèi)外汽車懸架設(shè)計(jì)的技術(shù)要求,結(jié)合本公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)車型的經(jīng)驗(yàn),編制本汽車懸架設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。意在對(duì)本公司設(shè)計(jì)人員在懸架設(shè)計(jì)的過(guò)程中起到一種指導(dǎo)操作的作用,讓一些不熟悉或者不太熟悉懸架

2、設(shè)計(jì)的員工有所依據(jù),在設(shè)計(jì)的過(guò)程中少走些彎路,提高汽車懸架設(shè)計(jì)的效率和精度!本作業(yè)指導(dǎo)書(shū)將在本公司所有車型懸架開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中貫徹,并在實(shí)踐中進(jìn)一步提高完善。本標(biāo)準(zhǔn)于2004年XX月XX日起實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)由上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室提出。本標(biāo)準(zhǔn)由上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室負(fù)責(zé)歸口管理。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:張?zhí)祉?1. 懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程 3 42. 懸架設(shè)計(jì)的基本要求:2.1懸架設(shè)計(jì)應(yīng)滿足技術(shù)協(xié)議中相關(guān)要求。2.2懸架設(shè)計(jì)應(yīng)執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2.3懸架設(shè)計(jì)應(yīng)符合總布置方案和結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)滿足設(shè)計(jì)硬點(diǎn)要求。2.4產(chǎn)品設(shè)計(jì)中貫徹系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。2.5產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到加工、裝

3、配、安裝調(diào)試、維修的方便性和經(jīng)濟(jì)性。2.6借用件中逆向測(cè)繪的孔徑及位置尺寸要圓整,公差和形位公差標(biāo)注正確。3. 任務(wù)分析3.1 懸架明細(xì)表一套(借用件明細(xì)表一套;標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表一套;設(shè)計(jì)件明細(xì)表一套;3.2 懸架爆炸圖一套;3.3前后懸架完整裝配數(shù)模一套;3.4技術(shù)報(bào)告:3.4.1 懸架選型報(bào)告;3.4.2懸架剛度與阻尼匹配報(bào)告;3.5懸架圖紙一份。4. 設(shè)計(jì)要點(diǎn)4.1 引用標(biāo)準(zhǔn)4.1.1汽車懸掛系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比測(cè)定方法,見(jiàn)GB/4783-19844.1.2汽車平順性名詞術(shù)語(yǔ)和定義,見(jiàn)GB/4971-19854.1.3汽車平順性脈沖輸入行駛實(shí)驗(yàn)方法,見(jiàn)GB/5902-19864.1.4汽車

4、平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法,見(jiàn)GBT/4970-19964.1.5汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法,見(jiàn) GB/T-6323.1-1994GB/T-6323.1-1994GB/T-6323.3-1994GB/T-6323.4-1994GB/T-6323.6-19944.1.6汽車操縱穩(wěn)定性指標(biāo)限值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)GB/T13047-91564.1.7汽車懸架用螺旋彈簧 臺(tái)架試驗(yàn)方法,見(jiàn)JB-3824-1984 4.1.8關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)號(hào)的說(shuō)明, 見(jiàn)QCT-491-1999 QCT-545-1999 4.1.9汽車產(chǎn)品零部件編號(hào)規(guī)則, 見(jiàn)QCT-265-1999 4.2設(shè)計(jì)參數(shù) 4.3懸架定位參數(shù)狀態(tài)序號(hào)項(xiàng) 目(

5、以某項(xiàng)目為例-空載輪距(mm1525 主銷后傾角(° 2°21 主銷內(nèi)傾角(° 10°53 外傾角(° -24 1前輪 定位參數(shù)前束(° -15 輪距(mm 1520 外傾角(° -1°34 2后輪定位參數(shù)前束 (°-373 軸距(mm 24805. 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1常用的懸架型式: 5.1.1麥弗遜懸架5.1.2 雙橫臂懸架 5.2 定位參數(shù): 5.2.1軸距L : 5.2.1.1定義從前橋軸心至后橋軸心測(cè)得的距離5.2. 1.2性能影響對(duì)行使性有決定性的影響。5.2.1.3軸距的選擇與汽車長(zhǎng)度相比,大

6、的軸距可以使乘客合理的安置在車橋之間,從而減小負(fù)荷對(duì)載荷分配的影響。并且車身的前懸部分和車身的后懸部分都較短,使縱傾振動(dòng)8的趨勢(shì)下降,這樣可以采用較軟的彈簧,提高行使平順性。相反,軸距較短則使轉(zhuǎn)彎輕便,即同樣的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角下,轉(zhuǎn)彎直徑較小。在前輪驅(qū)動(dòng)型式的車輛中優(yōu)先采用較長(zhǎng)的軸距。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)形式的轎車來(lái)說(shuō),軸距較長(zhǎng)就要求萬(wàn)向節(jié)軸分段,比值K1可以作衡量依據(jù)。在現(xiàn)在轎車中這個(gè)值為:60.01=車輛長(zhǎng)度軸距k汽車越小,K1值應(yīng)越大。軸距一般在L=2150-3070之間。 5.2.1.4參考數(shù)據(jù)項(xiàng) 目 參考車型 樣車數(shù)據(jù)(mmAm-10 中華 2790 Am-11 豐田rav4 2480 Am-12

7、 豐田花冠 2603 Am-13雷諾26855.2.2輪距: 5.2.2.1定義:車輪接地點(diǎn)的間距。5.2. 2.2性能影響前輪距bV 和后輪距bh ,對(duì)汽車的曲線行使性能和側(cè)傾具有決定性的影響。5.2.2.3輪距的選擇輪距應(yīng)盡可能大,但其與汽車寬度的比值不能超過(guò)一個(gè)給定值。目前轎車的的輪距為bv ,h=1205-1550。比值kB 可作為衡量寬度利用率的參數(shù),它盡可能大:86.081.0=車輛寬度輪距B k5.2.2.4參考數(shù)據(jù)項(xiàng) 目 參考車型 樣車數(shù)據(jù)(mm Am-10中華1565/1560Am-11 豐田rav4 1525/1520Am-12 豐田花冠Am-13 雷諾1506/1506(

8、1514/15145.2.3主銷內(nèi)傾角:5.2.3.1定義:主銷內(nèi)傾角是指主銷軸線與汽車縱向中心平面之間的夾角。主銷偏移距是指主銷軸線與路面的交點(diǎn)至車輪中心平面之交線NN距離rs。5.2. 3.2性能影響影響轉(zhuǎn)向回正力矩的大小。5.2. 3.3主銷內(nèi)傾角的選擇在現(xiàn)代轎車中,它們的取值如下:=11°14°30通常情況下rs=-18+30mm5.2. 3.4參考數(shù)據(jù)項(xiàng)目參考車型樣車數(shù)據(jù)Am-10 中華(虛擬主銷Am-11 豐田rav4 10°53Am-12 豐田花冠10°35Am-13 雷諾10°25´5.2.4主銷后傾角:5.2.4.1

9、定義:主銷后傾角是指主銷軸線EG在x z平面上的投影與過(guò)車輪中心的垂直線之間的夾角?；蛘哂玫孛嫔宵c(diǎn)K和N之間的靜力表示,稱之為主銷后傾拖距nk。9 105.2. 4.2性能影響影響直線行駛性能。5.2.4.3主銷后傾角的選擇轎車主銷后傾角一般為0.53°5.2.4.4參考數(shù)據(jù)項(xiàng)目參考車型樣車數(shù)據(jù)Am-10 中華(虛擬主銷Am-11 豐田rav4 2°21Am-12 豐田花冠2°59Am-13 雷諾5°23´5.2.5車輪外傾角:5.2.5.1定義:外傾角是指車輪中心平面和道路平面垂直線之間的夾角。如果車輪上部向外傾斜,外傾角取正值。5.2. 5

10、.2性能影響使車輪盡可能垂直于稍許有點(diǎn)拱形的路面滾動(dòng),并使磨損均勻和滾動(dòng)阻力小。5.2.5.3車輪外傾角的選擇轎車的前輪通常設(shè)計(jì)得具有微小的正外傾角,外傾角值為:= 5' 10 即約0.1為了獲得良好的輪胎轉(zhuǎn)彎側(cè)偏性能,目前轎車空載時(shí)前懸架基本上具有微小的正外傾角,而加載狀況下則取有輕微的負(fù)值外傾角。后輪一般為負(fù)的外傾角,大小為-1º-1º30'。5.2.5.4參考數(shù)據(jù)樣車數(shù)據(jù)項(xiàng)目參考車型前輪后輪Am-10 中華+0º28' -0º50'Am-11 豐田rav4 -24 -1°3411Am-12 豐田花冠-0&#

11、176;08 -1°30Am-13 雷諾'+0°11 -1°24´5.2.6前束(后束:5.2.6.1定義是指在靜止的汽車上(參考狀態(tài)下汽車縱向中心平面和地面靜態(tài)前束角V的交線之間的角度。如果車輪的前部靠近汽車縱向中心平面,則前束為正值;反之則為負(fù)值(也稱為后束角。靜態(tài)總前束角是左右車輪前束角之和。前束可用角度或長(zhǎng)度表示12如果前束用長(zhǎng)度(mm表示。那么前束是指差值V=B-C即左右車輪輪輞邊緣后部間距大于前部的余量。前束應(yīng)在空載時(shí)車輪停在直線行使位置的狀態(tài)下,在車輪中心高度上測(cè)量。V 和車橋上的兩個(gè)車輪有關(guān)。在用角度表達(dá)的形式下,車輪前束角v與車

12、輪側(cè)偏角相當(dāng)。 前束V是指B-C的差值,單位為mm,在車輪中心高度處的輪輞邊緣上5.2.6.2性能影響為了達(dá)到確定的行使性能所需要的。減少由于輪胎外傾引起的滾動(dòng)阻力加大以及直線行使能力損害。5.2.6.3前束的選擇一般前束的選擇對(duì)應(yīng)于車輪外傾角的選擇,正的車輪外傾角對(duì)應(yīng)于正前束,負(fù)的外傾角對(duì)應(yīng)于負(fù)前束(即后束?，F(xiàn)在的轎車設(shè)計(jì)中,前懸架車輪外傾角有減小的趨勢(shì),接近于0°,隨著車輪外傾角的變化,前輪前束也有減小的趨勢(shì),取值接近于0°。5.2.6.4參考數(shù)據(jù)樣車數(shù)據(jù)項(xiàng)目參考車型前輪后輪Am-10 中華+5' +4'Am-11 豐田rav4 -16´ -5

13、´Am-12 豐田花冠8 -4Am-13 雷諾-5 205.2.7 定位參數(shù)的測(cè)量:1314懸架定位參數(shù)一般用四輪定位儀測(cè)量。 在測(cè)量中應(yīng)注意以下幾點(diǎn): a .測(cè)量的狀態(tài),空載或者是滿載; b .在四輪定位儀上進(jìn)行車輪的調(diào)正;c .一次測(cè)量完成后,將測(cè)量車輛駛離試驗(yàn)臺(tái),開(kāi)出去轉(zhuǎn)一圈后再重復(fù)測(cè)量一次,兩次的定位參數(shù)試驗(yàn)值誤差不超過(guò)10。5.3 懸架剛度5.3.1 對(duì)彈性元件的要求公路車輛的彈性元件及阻尼元件主要影響車輛的下述性能:a.行駛平順性;b.行駛安全性;c.操縱穩(wěn)定性;d.車身的側(cè)傾。彈性元件設(shè)計(jì)得愈軟,車身的側(cè)傾就愈大。采用低剛度(符號(hào)Cv,h 和大行程的彈簧,是獲得良好的行

14、駛平順性,降低縱傾振動(dòng)和增大車輪的地面附著性的前提。后者還滿足了對(duì)行駛安全性的要求。但總的彈性特征還取決于一些其它的因素以及與各構(gòu)件的共同作用。主要是:a. 車輛總質(zhì)量;b. 軸荷分配;c. 彈簧的結(jié)構(gòu)型式和布置形式;d. 橫向穩(wěn)定桿;e. 支座件;f. 減振器及其支承;g. 非簧載質(zhì)量;h. 發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置結(jié)構(gòu)型式; i. 軸距; j. 輪距; k. 輪胎。 5.3.2 質(zhì)量、振動(dòng)頻率和彈簧剛度為了確定振動(dòng)頻率和彈簧剛度,必須要知道在設(shè)計(jì)位置和額定總質(zhì)量(下標(biāo)Z 為額定下的前橋軸載質(zhì)量m vt (及m vz 和后橋軸載質(zhì)量m ht (及m hz 。大部分情況下先得出滿載狀態(tài)下的后橋軸載質(zhì)量m

15、hz ,然后據(jù)此由額定總質(zhì)量m gz 得出前橋軸載質(zhì)量m vbe (下標(biāo)be 為加載狀態(tài): hz gz vbe m m m = (kg(5.3.1根據(jù)軸載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量(折算在整根車橋上m uv 和m uh 可算出車身(車體分配在前后車車橋(折算到單側(cè)車軸上的質(zhì)量m lwv 和m lwh:152uv v lwv m m m =,2uhh lwh m m m = (5.3.2及5.3.3 非簧載質(zhì)量包括車輪質(zhì)量和車輪轉(zhuǎn)向節(jié)質(zhì)量。后者可以是二個(gè)回轉(zhuǎn)軸承和轉(zhuǎn)向主銷質(zhì)量,但在非獨(dú)立懸架中則是包括差速器在內(nèi)的車橋整體總質(zhì)量。此外還有那些車橋與車身或車架之間的連接構(gòu)件的質(zhì)量的一半。這些構(gòu)件是:a .擺臂

16、; b .驅(qū)動(dòng)半軸; c . 橫向推力(Panhard 桿;d .鋼板彈簧或螺旋彈簧、扭桿彈簧等;e .萬(wàn)向節(jié)軸; f . 減振器;g .轉(zhuǎn)向橫拉桿等。它們的另一半質(zhì)量應(yīng)計(jì)入車身質(zhì)量中。扭桿彈簧是固定在車身底板上的,它的質(zhì)量也算 是簧載質(zhì)量。用于非驅(qū)動(dòng)橋的獨(dú)立懸架,非獨(dú)立懸架和復(fù)合式懸架折算在整根車橋上的質(zhì)量(根據(jù)車輛和輪胎的大小不同為:kg m h uv 9050,=用于驅(qū)動(dòng)橋的獨(dú)立懸架稍重些,相應(yīng)質(zhì)量為:kg m h uv 9050,=用于驅(qū)動(dòng)橋的非獨(dú)立懸架的質(zhì)量還要包括差速器在內(nèi):kg m h uv 140100,=為了進(jìn)行懸架設(shè)計(jì),必須知道懸架剛度c v,h 。在設(shè)計(jì)圖紙上,剛度作為測(cè)

17、量值,其單位為N/mm 。相反,在所有的計(jì)算中,剛度的單位為N/m 。不了解這個(gè)規(guī)定,就可能產(chǎn)生位置誤差。只要列出尺寸鏈方程,即可察覺(jué)這點(diǎn)。按國(guó)際單位,計(jì)算圓頻率的公式如下(圖5.3.3:m c=kg m N 以1N=12s mkg 代入,其單位為: 12=s kgm s mkg 為了得到在研究彈簧時(shí)使用的振動(dòng)頻率,將圓頻率n v,h 乘以系數(shù):60/2=9.55 (s/min對(duì)于車身而言,在忽略阻尼以及支座與輪胎的影響時(shí),可把公式表達(dá)(帶下標(biāo)為:hlwv hv h v m c n ,55.9= (min -1 (5.3.4 在計(jì)算一側(cè)車橋(前和后的振動(dòng)頻率時(shí),應(yīng)采用單位為N/m 的輪胎剛度c

18、 Rv,h 和一半的車16橋質(zhì)量,單位為kg :2/,h uv h luv m m = (5.3.5輪胎在滾動(dòng)時(shí),其剛度會(huì)增大,應(yīng)采用系數(shù)k F 來(lái)加以修正,大致為:當(dāng)速度為120km/h 時(shí),k F =1.04,速度每增加30km/h ,剛度增大1%。于是車輪振動(dòng)頻率的計(jì)算式為(圖5.3.4:hluv hv h Rv F h nv m c c k n ,55.9+=(min -1(5.3.6 圖5.3.3 在簡(jiǎn)單的振動(dòng)系統(tǒng)中,車身振動(dòng)頻率n v ,h (前和后的大小取決于車身分配在前后車橋上的質(zhì)量m 1wv ,h 和彈簧剛度彈簧特性呈線性時(shí),彈簧剛度等于力除以位移:C v ,h =F/S 。

19、彈簧特性呈非線性時(shí),彈簧剛度為在一個(gè)極小的位移s 下力的變化量F :C v ,h =F/S (亦見(jiàn)圖5.3.7圖 5.3.4 車輪振動(dòng)頻率n Rv ,h是一側(cè)車橋質(zhì)量m 1wv ,h 、車身彈簧剛度C v ,h 、輪胎剛度C Rv ,h 和阻尼系數(shù)K v ,h 的函數(shù)。行駛車速也對(duì)它有附加影響在采用鋼制彈簧的轎車中,車輪中心垂直振動(dòng)頻率為:前:n v =60/min80/min后:n h =70/min90/min出于平順性要求,應(yīng)力求使n v 60/min 。這在中低檔轎車的前懸架中可以辦到。相反,只有當(dāng)汽車裝有水平調(diào)節(jié)裝置時(shí),才可在后懸架中達(dá)到這一要求。由于在乘坐1人和滿載狀態(tài)下,車輪載荷

20、不同(圖5.3.5和5.3.6,從而難以將彈簧設(shè)計(jì)得很軟。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的振動(dòng)頻率n v ,可通過(guò)改寫(xiě)后的式5.3.4來(lái)計(jì)算懸架剛度c v,h :h lwv h v h v m n c ,2,011.0= (N/m (5.3.7式中振動(dòng)頻率單位為min -1,質(zhì)量單位為kg 。 圖5.3.4a Renault 牌轎車前輪彈簧的特性曲線縱坐標(biāo)為輪荷(單位kg ,橫坐標(biāo)為車輪跳動(dòng)量(單位mm 圖示的彈簧特性較軟,故需要有限位塊。如果缺少拉伸行程限位塊,則前輪有可能從零位置(汽車中乘坐3名質(zhì)量為68kg 的乘員時(shí)的位置下落距離s 0=308。如果沒(méi)有輔助彈簧,車橋?qū)⒃贔 Fmax =3.32的力作用下

21、碰撞限位塊。限位塊受到的剩余力(單位KN 在圖中標(biāo)出。從圖中可見(jiàn),由于輔助彈簧的作用,特性曲線斜率遞增。如果限位塊布置在減振器內(nèi),懸架的變形也計(jì)入在特性曲線中。車身彈簧剛度為:c vt =s F =207.061.132.3c vt=8.26kN/m=8.3N/mm用一輛前輪驅(qū)動(dòng)型式車輛的前輪彈簧為例,給出了相應(yīng)于下限的載荷狀態(tài)(即僅乘坐1人下的數(shù)據(jù):前橋軸荷質(zhì)量m v=500kg非簧載質(zhì)量m uv=80kg設(shè)計(jì)振動(dòng)頻率n v=60/min根據(jù)式5.3.2和5.3.7:m lwv=(500-80/2=210kg011.02=602108316c N/m c v=8.3N/mm=v圖5.3.4a

22、所示為了通過(guò)計(jì)算得出的懸架彈性特性曲線。圖中以零位置(即車中乘坐3人時(shí)的位置為分析原點(diǎn),縱坐標(biāo)為輪荷,橫坐標(biāo)為測(cè)出的彈簧行程。從中可分析車輪接地點(diǎn)上的載荷變化。反之,根據(jù)已知的懸架彈性特性曲線,亦可得到不同加載狀態(tài)下的彈簧剛度。當(dāng)曲線在常用行程內(nèi)延長(zhǎng),即可得到端點(diǎn)出的載荷差(在此為338.5 kg和164 kg。將其乘以9.81,并除以通過(guò)總行程(s g=207mm,便可得出彈簧剛度。在圖下面列出的公式中的力的單位為kN.。當(dāng)特性曲線呈非線性時(shí),需在曲線上對(duì)應(yīng)所考慮的載荷狀態(tài)的點(diǎn)處作切線,才能得載荷對(duì)位移的導(dǎo)數(shù)值。圖5.3.7舉出了一個(gè)有關(guān)設(shè)計(jì)質(zhì)量下的例子。根據(jù)彈簧剛度、軸荷質(zhì)量及預(yù)估的車橋質(zhì)

23、量可以計(jì)算出振動(dòng)頻率。其精度大都高于有振蕩試驗(yàn)得出的結(jié)果,因?yàn)榇蟛糠制嚩紟в袑?dǎo)向式彈簧柱或減振器柱,由于在這些構(gòu)件中存在內(nèi)摩擦,所以很難得到正確的結(jié)果。6.零部件設(shè)計(jì)6.1. 螺旋彈簧設(shè)計(jì) 6.1.1設(shè)計(jì)要點(diǎn):在三維設(shè)計(jì)過(guò)程中,彈簧應(yīng)建立自由狀態(tài)、預(yù)緊狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀態(tài)的數(shù)模。在彈簧零件圖紙上亦應(yīng)表示出這幾種狀態(tài)的長(zhǎng)度尺寸。注意彈簧的型式:圓柱形、錐形、鼓形等軸距及不等軸距的螺旋彈簧。另外還應(yīng)清楚以下幾個(gè)要點(diǎn):6.1.1.1端部型式:6.1.1.2總?cè)?shù):6.1.1.3有效圈數(shù):6.1.1.4旋向:左旋或右旋6.1.1.4中徑:6.1.1.4簧絲直徑:6.1.1.5技術(shù)要求:表面不允許有裂紋,脫

24、碳;劃傷,麻點(diǎn),斑痕,氧化皮,銹蝕,分層等缺陷;成品噴丸處理,表面覆蓋率要求96%以上;成品作強(qiáng)壓處理,永久變形試驗(yàn),探傷試驗(yàn);熱處理硬度一般為HRC40-45;其余按JB3823-84執(zhí)行。6.1.2剛度計(jì)算公式:通常使用的圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)公式是在假設(shè)螺旋角0的情況下推導(dǎo)得出 的,因而這些公式只適用于螺旋角較小的情況。43384Gdn FD GI nFD f p = 38dFD K= 式中:n :彈簧的有效圈數(shù);D :彈簧的中徑;d :彈簧材料的直徑;G :彈簧材料的切變模量;C :旋繞比,dD C /=; K :曲度系數(shù),或應(yīng)力修正系數(shù),常使用公式C C C K 615.04414+=計(jì)算

25、。 根據(jù)這兩個(gè)公式,就可以計(jì)算小螺旋角圓柱螺旋彈簧的彈簧剛度、有效圈數(shù)和變性能等的計(jì)算公式了。 對(duì)于工程使用的大螺旋角壓縮螺旋彈簧的變形f 計(jì)算可使用下式:+=EI GI n FD f p 223sin cos cos 4 對(duì)于一般的圓形截面材料極慣性矩32/4d I p =,慣性矩64/4d I =代入上式得:+=cos sin 2cos 8243E G Gd n FD f F : 作用于彈簧的軸向載荷;D : 彈簧中徑;n : 彈簧有效工作圈數(shù);: 彈簧螺旋角;d : 簧絲直徑;E : 彈簧材料的彈性模量;G : 彈簧材料的切變模量;38dFD K= 根據(jù)這兩個(gè)公式,就可以計(jì)算小螺旋角圓柱

26、螺旋彈簧的彈簧剛度、有效圈數(shù)和變性能等的計(jì)算公式了。 6.1.3設(shè)計(jì)校核:6.1.4試驗(yàn)描述:檢查試驗(yàn)樣件的完好性;參考JB3824汽車懸架用螺旋彈簧 臺(tái)架試驗(yàn)方法確定試驗(yàn);根據(jù)彈簧的工作負(fù)荷高度及工作變形量確定試驗(yàn)的行程,確定的試驗(yàn)行程必須大于工作變形量且小于壓并行程;依照確定的試驗(yàn)行程對(duì)彈簧預(yù)壓縮三次后,由自由高度起至試驗(yàn)行程止繪制靜剛度曲線(位移-力,重復(fù)兩次,兩次試驗(yàn)的曲線必須較好地重合在一起,誤差不大于2%;6.1.5參考數(shù)據(jù):6.1.5.1一般使用材料:60Si2CrA(GB/T1222-84;冷卷油淬火鋼絲 SAE 9254V SWI2006.1.5.2螺旋彈簧剛度:轎車懸架螺旋

27、彈簧的剛度一般為2040N/mm。6.2 減振器設(shè)計(jì) 6.2.1設(shè)計(jì)要點(diǎn):在三維設(shè)計(jì)過(guò)程中,減振器應(yīng)建立自由狀態(tài)、預(yù)緊狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀態(tài)的數(shù)模。在減振器零件圖紙上亦應(yīng)表示出這幾種狀態(tài)的安裝尺寸。另外還應(yīng)清楚以下幾個(gè)要點(diǎn):6.2.1.1結(jié)構(gòu)型式:減振器有單筒減振器、雙筒減振器;有充氣式或充液式。6.2.1.2總行程:根據(jù)減振器在懸架中安裝位置和安裝型式的不同,設(shè)計(jì)減振器的總行程。6.2.1.3 阻尼系數(shù)懸架的相對(duì)阻尼系數(shù)一般為0.250.35之間?？紤]內(nèi)摩擦的大小選定其具體設(shè)計(jì)值。6.2.3試驗(yàn)描述:a依照QC/T545的要求進(jìn)行示功試驗(yàn),并繪制示功圖;b依照QC/T545的要求進(jìn)行速度特性試驗(yàn),繪

28、制速度特性曲線?？蓞f(xié)商確定采用方法(直接記錄法,多工況合成法,確定采用的試驗(yàn)速度;c標(biāo)定行程;d卸荷速度及壓力;e試驗(yàn)單位建議的項(xiàng)目其他:針對(duì)具體送檢樣件應(yīng)注明狀態(tài)(如充氣式減振器應(yīng)標(biāo)記壓力;提供曲線數(shù)據(jù),并標(biāo)記極值。6.2.4參考數(shù)據(jù)減振器在側(cè)向力100kg;溫度80±5°,500萬(wàn)次試驗(yàn)后,其衰減率不超過(guò)20 %,6.2.4.1 減振器速度-阻力曲線 6.2.4.2 減振器示功圖 6.3. 緩沖塊設(shè)計(jì)(行程限位塊緩沖塊,也稱為行程限位塊,它的主要作用為限制車輪的上跳行程,防止減振器限位(超載失效,長(zhǎng)的緩沖塊也起輔助彈簧的作用,通過(guò)將具有線性的鋼制彈簧與具有遞增特性的輔助

29、彈簧進(jìn)行組合,可在設(shè)計(jì)中獲得所需的彈性特性曲線。 6.3.1設(shè)計(jì)要點(diǎn):6.3.2計(jì)算公式:6.3.3設(shè)計(jì)校核:6.3.4試驗(yàn)描述:依照確定的試驗(yàn)行程對(duì)緩沖塊預(yù)壓縮三次后,由自由高度起至最大試驗(yàn)行程止繪制靜剛度曲線(位移-力;在試驗(yàn)過(guò)程中觀察顯示器上的試驗(yàn)曲線變化,在曲線經(jīng)過(guò)斜率變化較大的一段到顯著變化的一段時(shí)停止(一般是緩沖塊壓縮到1/22/3處;重復(fù)兩次,兩次試驗(yàn)的曲線必須較好地重合在一起,誤差不大于2 %;改變加載速度;重復(fù)一次上述試驗(yàn)。6.3.5參考數(shù)據(jù)6.3.5.1 一般使用材料:聚氨脂,天然橡膠,丁晴橡膠6.3.5.2 緩沖塊剛度曲線: 6.3.5.3 對(duì)于減振器上安裝座,一般在&#

30、177;5mm內(nèi),其剛度為714±69N/mm;到10mm時(shí)為其拐點(diǎn)受力為11000N。其曲線趨勢(shì)如同緩沖塊,在整車狀態(tài)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。(此經(jīng)驗(yàn)來(lái)自R11項(xiàng)目6.3.5.3 技術(shù)要求臺(tái)架試驗(yàn),40萬(wàn)次后,區(qū)域偏移3mm;壽命10萬(wàn)公里(一般汽車上的零部件壽命要求都是如此,例如穩(wěn)定桿、彈簧;6.4 穩(wěn)定桿設(shè)計(jì) 6.4.1設(shè)計(jì)要點(diǎn):設(shè)計(jì)穩(wěn)定桿時(shí),除了穩(wěn)定桿的剛度需匹配外,還特別要注意穩(wěn)定桿行程也應(yīng)匹配、校核,保證在懸架上跳極限、下跳極限位置時(shí)有足夠的轉(zhuǎn)角行程。6.4.2橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度C b 計(jì)算公式: (+=c b L b a L a L EIL C b 222331242

31、23式中:644d I f =E 為彈性模量 E=206000 N/mm 26.4.3設(shè)計(jì)校核:6.4.4試驗(yàn)描述:6.4.5參考數(shù)據(jù)6.4.5.1 一般使用材料:65Mn GB/T1222-1984;55Cr36.4.5.2 技術(shù)要求穩(wěn)定桿安裝長(zhǎng)度公差±1;兩端吊桿安裝孔長(zhǎng)度公差±1;去除銳角、飛邊、毛刺;尺寸公差按GB/T1804-m ;角度公差按GB/T1804-m ;熱處理硬度HRC4348;表面噴丸強(qiáng)化處理;表面噴涂黑漆按QC/T484-1999汽車油漆涂層的TQ6執(zhí)行;壽命在10萬(wàn)公里以上。6.4.5.3 穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)剛度:6.5 穩(wěn)定桿吊桿的設(shè)計(jì) 6.5.1設(shè)

32、計(jì)要點(diǎn):設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)校核穩(wěn)定桿吊桿的長(zhǎng)度,是否符合穩(wěn)定桿轉(zhuǎn)角行程的需要;穩(wěn)定桿球頭轉(zhuǎn)角行程是否符合穩(wěn)定桿轉(zhuǎn)角行程的需要;球頭脫出力是否符合設(shè)計(jì)需要;球頭螺紋規(guī)格是否與選擇的標(biāo)準(zhǔn)件匹配;6.5.4試驗(yàn)描述:6.5.5參考數(shù)據(jù)球頭脫出力一般大于980N;球頭銷的一般使用材料:40Cr GB3077、45#;球頭尺寸公差(-0.05 ,0卡簧的一般使用材料:65Mn 厚1.0寬1.5的扁鋼絲底蓋的一般使用材料:20# GB710-88;油杯(外護(hù)罩的一般使用材料:黑色耐油橡膠;球頭腔應(yīng)填充適量油脂,連接處牢固可靠,保證無(wú)任何潤(rùn)滑油脂泄漏。球頭銷在球頭腔內(nèi)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)自如,扭轉(zhuǎn)力矩為13N.m。6.6 穩(wěn)定桿支

33、架總成設(shè)計(jì) 穩(wěn)定桿支架總成,一般由穩(wěn)定桿支架和穩(wěn)定桿安裝襯套組成6.6.1 穩(wěn)定桿支架6.6.1.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)穩(wěn)定桿支架一般具有兩個(gè)安裝孔,其中一個(gè)圓孔,一個(gè)長(zhǎng)孔,孔間距的公差為±0.5;表面鍍鋅。一般使用材料為 08F GB/T699-1988 板厚2.03.0 GB/T907-19886.6.2 穩(wěn)定桿安裝襯套一般使用材料為 NR(天然橡膠 natural rubber,SBR6.7 擺臂設(shè)計(jì) 6.7.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)如果擺臂為鈑金焊接件,應(yīng)注意在上板和下板搭邊預(yù)留0.51.0mm的焊接間隙,當(dāng)借用樣車擺臂,進(jìn)行逆向建模時(shí),應(yīng)注意基準(zhǔn)孔,基準(zhǔn)面的選擇、圓整。在懸架上跳極限與下跳極限位置校

34、核擺臂球銷的最大擺角。除此之外,還應(yīng)注意擺臂后襯套的安裝角度(尤其是帶方向孔。6.7.2設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)擺臂的柱鉸一般徑向剛度為810KN/mm;球鉸根據(jù)與擺臂的相對(duì)位置的,不同,其徑向剛度也不同,具體數(shù)值要根據(jù)擺臂在安裝關(guān)系與尺寸確定。附錄一:某項(xiàng)目的剛度阻尼計(jì)算一、整車參數(shù):空載滿載整車整備質(zhì)量 1291Kg最大總質(zhì)量 1696Kg前軸荷717 Kg 818 Kg后軸荷 574878KgKg前懸架非簧載質(zhì)量 113kg后懸架非簧載質(zhì)量 106.3kg 懸架懸架線剛度的確定:懸架偏頻的選取懸架系統(tǒng)將車身與車橋彈性的連接起來(lái),由此彈性元件與它所支承的質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)決定了車身的固有頻率,這是影響汽車

35、行駛平順性的重要性能指標(biāo)之一.人體所習(xí)慣的垂直振動(dòng)頻率是步行時(shí)身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率,約為11.6Hz,所以車身固有頻率應(yīng)當(dāng)盡可能地處于或接近這一頻率范圍.前后懸架固有頻率的匹配應(yīng)合理,對(duì)轎車,要求前懸架固有頻率略低于后懸架的固有頻率,還要盡量避免懸架撞擊車架(或車身.參考常規(guī),選取空載時(shí)前懸架的偏頻n fe為1.30Hz.根據(jù)力學(xué)分析,如果將汽車看成一個(gè)在彈性懸架上作單自由度振動(dòng)的質(zhì)量,則懸架系統(tǒng)的固有頻率為mCn =21 (1式中n 為偏頻,C 為懸架剛度,m 為簧載質(zhì)量選定偏頻后,根據(jù)公式(1可以推導(dǎo)出前后懸架的線剛度計(jì)算公式.m n C 224=(2其中n fe =1.3Hz ,m fe

36、=(717Kg/2-(113 Kg /2=302Kg 計(jì)算得到前懸架的線剛度為: C f =20.2N/mm此時(shí)根據(jù)公式(1校核滿載時(shí)前懸架的偏頻: 滿載時(shí)前懸架的簧載質(zhì)量為m ff =(818Kg/2-(113Kg/2=352.5Kg ;由此得到滿載時(shí)前懸架的偏頻為n ff =1.2Hz.懸架的偏頻直接關(guān)系到靜撓度,影響著整車的行駛平順性.一般希望前后懸架的偏頻應(yīng)當(dāng)接近,并且兩者之比約為0.850.95,這樣有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng).為平衡各種狀態(tài)下的性能,選取滿載時(shí)的偏頻比為0.95,此時(shí),后懸架的滿載偏頻為n rf =1.27Hz.后懸架的簧載質(zhì)量為m rf =(878Kg/2

37、-(106.3Kg/2=385.85Kg 根據(jù)公式(2計(jì)算出后懸架的線剛度為:Cr=24.4 N/mm空載時(shí)后懸架的簧載質(zhì)量為m re=(574Kg/2-(106.3Kg/2=233.85Kg 由公式(1可以進(jìn)一步求出后懸架空載時(shí)的偏頻:n re=1.63Hz 校核空載時(shí)前后懸架的偏頻比為:0.8,可以滿足要求.所以上述參數(shù)選取符合要求。彈簧剛度的確定根據(jù)前懸架的結(jié)構(gòu)形式,可以確定螺旋彈簧剛度和懸架線剛度之間的相對(duì)關(guān)系.在懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)前減振器立柱總成縮短20mm 時(shí),測(cè)量得到車輪中心在Z方向上移動(dòng)20.8mm,而螺旋彈簧剛度與懸架線剛度的比值為兩者位移比值的平方1.08,由此計(jì)算得到的螺

38、旋彈簧剛度為k f=21.8N/mm.前懸架的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示: 圖1 前懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖后懸架的結(jié)構(gòu)形式如下: 后懸架為三連桿式,通過(guò)杠桿比計(jì)算,得出螺旋彈簧剛度與懸架線剛度的比值為杠桿比的平方 1.7,由此計(jì)算得到的螺旋彈簧剛度為r k =41.5N/mm.懸架的側(cè)傾角剛度懸架的側(cè)傾角剛度是指車身側(cè)傾時(shí)受到的懸架的彈性恢復(fù)力偶矩,常用等效彈簧的概念分析.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(duì)前后懸架進(jìn)行分析,并且不考慮導(dǎo)向桿系中鉸接點(diǎn)處彈性襯套的影響.1、前懸架的側(cè)傾剛度前懸架的側(cè)傾角剛度由兩部分起作用即彈簧與橫向穩(wěn)定桿rf K =bf C +cf Cbf C 橫向穩(wěn)定桿作

39、用的側(cè)傾角剛度 cf C 螺旋彈簧部分引起的側(cè)傾角剛度1 橫向穩(wěn)定桿側(cè)傾角剛度圖2 后懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(4(223C 2223312c b L b a L a L EIL bf += E 材料的彈性模量,E=2.06×105 N/mm2 I 穩(wěn)定桿的截面慣性矩,644D I =,mm 4;D 穩(wěn)定桿的直徑,D=22mm;由圖可以計(jì)算出rad mm N bf /1069.2C 7×=由于前橫向穩(wěn)定桿與立柱連接,且其布置角接近水平故它的杠桿比約為1,其連接件是橡膠元件,所以實(shí)際剛度一般比理論值減小20%左右則(rad mm C bf /N 10152.2%2011069.277&#

40、215;=××= 2螺旋彈簧部分引起的側(cè)傾角剛度cf C 前懸架采用的是滑柱連桿式 22C ××=f ff f cfa db K f K 前螺旋彈簧剛度,21.8N/mm;由數(shù)模作出f a =5938.4mm;f b =5710.3; f d =766.7mmrad mm N cf /1037.2C 7×= rf K =bf C +rad mm N cf /105.4C 7×=2、后懸架的側(cè)傾剛度后懸架的側(cè)傾角剛度也由兩部分起作用即彈簧與橫向穩(wěn)定桿rr K =br C +cr Cbr C 橫向穩(wěn)定桿作用的側(cè)傾角剛度 cr C 螺旋彈簧

41、部分引起的側(cè)傾角剛度2 橫向穩(wěn)定桿側(cè)傾角剛度 (4(223C 2223312r r r r r r r r rbr c b L b a L a L EIL +=E 材料的彈性模量,E=2.06×105 N/mm2 I 穩(wěn)定桿的截面慣性矩,644r D I =,mm 4;D r 穩(wěn)定桿的直徑,D r=20mm; 由圖可以計(jì)算出rad mm N br /104.4C 7×=由于該車的后橫向穩(wěn)定桿與橫拉桿連接支架連接,根據(jù)連接關(guān)系得杠桿比為0.5,并且其連接件是橡膠元件,所以實(shí)際剛度一般比理論值減小20%左右則radmm N C br /107.1%201(5.0104.477&

42、#215;=×××=2螺旋彈簧部分引起的側(cè)傾角剛度cr C 該車的后懸架部分可看作為斜置單臂式 222C ×××=f F r r crf f k d r k 后螺旋彈簧剛度,41.5N/mm;由數(shù)模作出F f =347.3mm; L f =571.9mm;r d =801.3mm;rad mm N cr /102C 7×=rr K =br C +rad mm N cr /107.3C 7×=整車側(cè)傾剛度為前后懸架側(cè)傾剛度之和,則整車側(cè)傾剛度rad mm N K K K rr rf /102.87×=+=整車側(cè)傾角=k h a m o s