K01H-PD-DP-006前后懸架系統(tǒng)計算報告

1、編號：K01H-PD-DP-006前、后懸架系統(tǒng)計算報告項目名稱：K01H編制：日期：校對：日期：審核：日期：批準：日期：東風小康汽車有限公司2012年6月1. 概述1.1.1 任務來源11.2 標桿車懸架系統(tǒng)結構11.3 計算的目的12. 懸架系統(tǒng)設計的輸入條件.1.3. 懸架系統(tǒng)相關計算1.3.1 懸架偏頻計算13.1.1 前懸架偏頻計算23.1.2 后懸架偏頻計算23.1.3 前、后懸架偏頻比33.2 整車側傾角計算33.2.1 前懸架的側傾角剛度33.2.2 橫向穩(wěn)定桿在車輪處的等效側傾角剛度43.2.3 螺旋彈簧作用的側傾角剛度43.2.4 后懸架的側傾角剛度53.3 滿載工況下側傾

2、角的計算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73.5.1.1 前減震器阻尼系數73.5.1.2 后減振器阻尼系數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1.1.1 .概述1.1 任務來源根據K01H車型設計開發(fā)協(xié)議書及相關輸出要求，K01H項目要求對底盤相關系統(tǒng)進行計算校核。1.2 標桿車懸架系統(tǒng)結構前懸架采用麥弗遜式獨立懸架，后懸架采用縱置鋼板彈簧式整體橋式非獨立懸架。1.3 計算的目的對新設計車的懸架

3、系統(tǒng)基本性能參數進行計算，以求得反映其懸架性能的基本特征參數，校核懸架匹配是否合理。2 .懸架系統(tǒng)設計的輸入條件表1懸架參數列表項目名稱單位數值前輪距mm1310后輪距mm1310軸距mm2760整備質里kg930滿載質里kg1655整備軸荷刖kg510后kg420滿載軸荷刖kg645后kg1010質心高度整備mm646mm791前懸架非簧載質量kg60（試驗值）后懸架非簧載質量kg110（試驗值）3 .懸架系統(tǒng)相關計算3.1 懸架偏頻計算懸架系統(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量組成的振動系統(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之一。根據力學分析，

4、如果將汽車看成一個在彈性懸架上作單自由度振動的質量，則懸架系統(tǒng)的固有頻率為：(1)JI2冗m其中：n偏頻，hz;C一懸架剛度，N/mm；m簧載質量，kg。3.1.1 前懸架偏頻計算前懸架沿用。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）按等剛度進行計算。根據項目輸入的文件可知彈簧剛度為29.4N/mm由于彈簧與豎直方向成12.480夾角，所以可近似計算出前懸架的剛度為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 后懸架偏頻計算后懸架為變剛度鋼板彈簧式非獨立懸架，根據項目輸入的文

5、件可知主簧剛度為51.2N/mm（2060N以下檢測），復合剛度為121N/mm（6000N以上檢測）。夾緊弧高：125mm負荷為1609N時弧高：93.5mm4606N時弧高：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根據汽車設計上推薦，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：n1/n2=0.62滿載：n1/n2=0.65一般前、后懸架的偏頻之比約為0.60.9。從計算結果可看出，前后懸架

6、在空滿載時的偏頻比，在推薦范圍內，符合設計要求。3.2整車側傾角計算懸架的側傾角剛度是指簧上質量產生單位側傾角時懸架給車身的彈性恢復力偶矩。整車的側傾角剛度等于前后懸架的側傾角剛度之和。下面分別對前后懸架進行分析，對前懸架僅考慮彈簧及橫向穩(wěn)定桿的作用。3.2.1 前懸架的側傾角剛度前懸架的側傾角剛度由兩部分起作用：K=Cw+Cw(2)式中：C,；bf橫向穩(wěn)定桿在車輪處的等效側傾角剛度；C.；cf一螺旋彈簧作用的側傾角剛度。當橫向穩(wěn)定桿用于獨立懸架時，橫向穩(wěn)定桿的側傾角剛度K斷與車輪處的等效角剛度C斷之間的換算關系可如下求出：設汽車左右車輪接地點處分別作用大小相等，方向相反的垂向力微量dFw,在

7、該二力作用下左右車輪處的垂向位移dfw,相應的穩(wěn)定桿端部受到的垂向力和位移分別為dFb和dfb,由于此時要考察的是穩(wěn)定桿在車輪處的等效側傾剛度，因而不考慮懸架中彈簧的作用力，則必然有：dFwdfw=dR-dfb而作用在穩(wěn)定桿上的彎矩和轉角分別為：dM=dFbLd小b=2-dfb/L式中：L橫向穩(wěn)定桿兩端點間的距離。由此可得穩(wěn)定桿的角剛度Kqbf=dMb/d(|)b=1咀*L2o2dfb同理，可得在車輪處的等效角剛度Cf=-也,B2,12dfw式中：B一前輪距。由以上公式可推導出：CGf=K0f,（42（旦）2fwL3.2.2 橫向穩(wěn)定桿在車輪處的等效側傾角剛度橫向穩(wěn)定桿自身的角剛度計算可根據下

8、面的公式（4）,具體參數可由橫向穩(wěn)定桿簡圖得出：Kbf=3EIL2(4)2式中：E材料的彈Tt模量，取206000N/mrnd4I一穩(wěn)定桿的截面慣性矩，I=mm4;64d一穩(wěn)定桿的直徑，d=16mmL-由數模測得，L=817.0mmLi由數模測得,Li=100.2mmL2由數模測得，L2=100.5mma一由數模測得，a=7.8mmb一由數模測得，b=54.2mmc由數模測得，c=346.6mm帶入公式（4）得：穩(wěn)定桿的角剛度3.54X107N.mm/rad由于連接處橡膠件的變形，穩(wěn)定桿的側傾角剛度會減小約15%30%。取其中間值22.5%。因此，橫向穩(wěn)定桿作用的側傾角剛度為：7K/f=2.7

9、4X10N-mm/rad當給車輪30mm直向上位移時，相應白穩(wěn)定桿端部位移為13.58mm根據公式（3）,可計算出等效側傾角剛度：C/f=1.44x107N-mm/rad3.2.3螺旋彈簧作用的側傾角剛度麥弗遜式懸架可以用下圖表示：其側傾角剛度可以用下式計算得到：cbdbd2/、Ccf=2csI(5)aJ式中：Cs前懸架螺旋彈簧的剛度，Cs=29.4N/mm；a=1787mmb=1531.2mmd=689.1mm計算得到由螺旋彈簧引起的側傾角剛度：C=2.05x107Nmm/rad根據公式(2)計算得到前懸架總的側傾角剛度：K=3.49X107Nmm/rad3.2.4后懸架的側傾角剛度后懸架為

10、鋼板彈簧式非獨立懸架：側傾角剛度K：rr=S,Cs/2式中：S板簧中心距,SF=980mmCs-板簧剛度，空載Cs=51.2N/mm滿載Cs=103N/mm計算得到后懸架側傾角剛度：空載Kr=2.46x107N-mm/rad滿載K6r=4.95x107N-mm/rad3.3 滿載工況下側傾角的計算滿載質心高度hg=791mm前懸架側傾中心高度h1=239mm后懸架側傾中心高度h2=364.7mm軸距L=2760mm滿載質心至前軸距離as=1684.4mm滿載質心至后軸距離bs=1075.6mm由此求得：懸掛質量的質心至側傾軸線的距離：h-hg-(h1-bs+h2as)/L=475.3mm總側傾

11、力矩：M=mayh式中：ay一側向加速度，取0.4g；m滿載簧載質量。由此求得M=2.77X106Nm根據上面計算得到的前、后懸架側傾角剛度，可算出滿載工況下總側傾角剛度為K=8.44X107N-m/rad,則:側傾角9=Ms/K-180/兀=1.84為保證汽車轉彎行駛時車身側傾角不致過大，通常在0.4g橫向加速度下車身側傾角小于6,由此可見，該車滿足側傾角要求。3.4 整車的縱傾角剛度在制動強度z=0.5時，當車輛發(fā)生縱傾時，前后懸架的受力的變化量相當于軸荷轉移量AG:AG=zgmsh/(6)式中：Z制動強度；m滿載簧載質量1485Kg；hg一簧上質心高791mmL一軸2760mm通過上式計

12、算得到的軸荷轉移量是2087.5N。前、后懸架變形由公式S=AG/C可得出：前懸架Si=2100.2/(28.7X2)=36.4mm后懸架5=2100.2/(103X2)=10.1mm整車縱傾角為9=Sl+S2,吧=0.97。L2冗則：整車縱傾角剛度為九=21=5.97X106N-mm/deg93.5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的校核計算。3.5.1 減震器阻尼系數減振器中的阻力F和速度v之間的關系可以用下式表示：F=6V(7)式中：6一減振器阻尼系

13、數；i是常數，通常減震器在卸荷閥打開前i=1。3.5.1.1 前減震器阻尼系數根據提供的前減震器性能數據表：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土11065011590018550011015002202200400當速度為0.6m/s時：根據公式(7)計算出，前減震器的拉伸行程的阻尼系數為3578N/(m/s),壓縮行程的阻尼系數為1028N/(m/s),平均阻尼系數為2303N/(m/s)。3.5.1.2 后減振器阻尼系數根據提供的后減震器性能數據表：壓縮阻力Py(N)拉伸阻力Pf(N)0.1m/s0.3m/s0

14、.6m/s0.1m/s0.3m/s0.6m/s100167土12525574213072221800當速度為0.6m/s時：根據公式(7)計算出，后減振器拉伸行程的阻尼系數為2195N/(m/s),壓縮行程的阻尼系數為313N/(m/s),平均阻尼系數為1254N/(m/s)。3.5.2相對阻尼比汽車車身和車輪振動時，減振器內的液體在流經阻尼孔時的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動阻尼，將振動能量轉變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到周圍的空氣中去，達到迅速衰減振動的目的。汽車的懸架有了阻尼以后，簧載質量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼比中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

15、與不同剛度和不同質量的懸架系統(tǒng)匹配時，會產生不同的阻尼效果。相對阻尼比大，振動能迅速衰減，同時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。3.5.2.1 空載狀態(tài)下前懸架的相對阻尼比前減振器安裝結構簡圖如下：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5.44。的空間安裝角,此時的相對阻尼可由下式表示(8)2sms其中：a一減振器安裝角；6一減振器阻尼系數；c一懸架系統(tǒng)剛度；i一杠桿比,i=1.13；m一簧載質量0根據公式（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

16、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：2ms不；.?n2/廠6=2s2（9acos:式中：a=410mmn=491mm根據公式（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后懸架系統(tǒng)運動分析，減振器活塞桿行程變化與后車輪跳動的關系曲線如下圖。后減振器活塞桿行程變化即，后減震器活塞桿行程為164.2mm車輪升高量后減震器長度尺寸為（305.7470mm，后減震器實際長度為（287457mm。可以看出后減振器下極限長度可以滿足懸架設計要求且有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，此時活塞桿受到的拉力為13X51.2=665.6N。根據后減震器圖紙，具焊接拉脫力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)校核根據輸入條件整備質量時，車身姿態(tài)角為1.85。通過對樣車貨廂前