第六章懸架設(shè)計(jì)1

1、1 概述概述一、懸架組成與功用一、懸架組成與功用傳遞除垂直力外的其它力和全部力矩，傳遞除垂直力外的其它力和全部力矩，使車輪按最佳軌跡相對(duì)車身運(yùn)動(dòng)使車輪按最佳軌跡相對(duì)車身運(yùn)動(dòng)限制彈簧最大變形限制彈簧最大變形傳遞垂直力傳遞垂直力緩和沖擊緩和沖擊減振減振懸架的功用彈性元件彈性元件導(dǎo)向元件導(dǎo)向元件阻尼元件阻尼元件緩沖塊緩沖塊防止車身發(fā)生過(guò)大橫向傾斜防止車身發(fā)生過(guò)大橫向傾斜橫向穩(wěn)定器橫向穩(wěn)定器返回u二、驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求二、驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求v1. 保證汽車具有良好的行使平順性保證汽車具有良好的行使平順性振動(dòng)頻率低一點(diǎn)好，振動(dòng)加速度符合振動(dòng)頻率低一點(diǎn)好，振動(dòng)加速度符合ISO2631-1:1997(E)三個(gè)極

2、限：舒適性降低界限工效降低極限疲勞暴露極限.3.2.1v2. 具有合適的衰減振動(dòng)能力具有合適的衰減振動(dòng)能力振動(dòng)衰減快振幅小v3.保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性21:不足轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，不出現(xiàn)擺振導(dǎo)向機(jī)構(gòu)返回E無(wú)無(wú)“點(diǎn)頭點(diǎn)頭”、“后仰后仰”現(xiàn)象現(xiàn)象v4. 制動(dòng)、加速時(shí)要保證車身穩(wěn)定，減制動(dòng)、加速時(shí)要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適v5. 有良好的隔聲能力有良好的隔聲能力v6. 結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小v7. 可靠傳遞車身與車輪之間的各種力可靠傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，零部件質(zhì)量輕且有足

3、夠的強(qiáng)度和力矩，零部件質(zhì)量輕且有足夠的強(qiáng)度和壽命和壽命返回2 懸架結(jié)構(gòu)型式分析懸架結(jié)構(gòu)型式分析分類：分類：F金屬的：金屬的：空氣彈簧，橡膠彈簧，油氣彈簧空氣彈簧，橡膠彈簧，油氣彈簧單位質(zhì)量的儲(chǔ)能量（單位質(zhì)量的儲(chǔ)能量（E/m）F非金屬的：非金屬的：鋼板彈簧，扭桿彈簧，螺旋彈簧鋼板彈簧，扭桿彈簧，螺旋彈簧彈性元件彈性元件評(píng)價(jià)指標(biāo)：評(píng)價(jià)指標(biāo)：彈性元件E/m彈性元件E/m鋼板彈簧圓柱螺旋彈簧76115Nm/kg178280Nm/kg扭桿彈簧橡膠彈簧空氣彈簧(氮)254380Nm/kg5081016Nm/kg3.3105Nm/kgv 彈性元件型式分析板簧螺旋彈簧扭桿彈簧空氣彈簧油氣彈簧橡膠彈簧多片 少片

4、（E/m）質(zhì)量非簧載質(zhì)量懸架彈性特性結(jié)構(gòu)維修與保養(yǎng)壽命制造要求布置車身高度最少重重線性簡(jiǎn)單方便短不高容易輕較輕較輕輕較輕復(fù)雜較長(zhǎng)高較低較輕輕長(zhǎng)高最高輕困難困難可調(diào)高較輕較輕較高輕輕易獲得非線性特性易獲得非線性特性 非線性密封要好易老化緩沖塊緩沖塊衰減車身和車軸之間振動(dòng)，衰減車身和車軸之間振動(dòng)，減少乘客疲勞和貨物損傷減少乘客疲勞和貨物損傷防止轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，車身側(cè)傾過(guò)大防止轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，車身側(cè)傾過(guò)大橫向穩(wěn)定器橫向穩(wěn)定器限制彈簧最大變形限制彈簧最大變形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)減振器減振器非獨(dú)立懸架非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低成本低,維修保養(yǎng)方便；維修保養(yǎng)方便；離地間隙離地間隙小小,非簧載質(zhì)量大非簧載質(zhì)量大

5、,用于前懸架則車輪高速時(shí)用于前懸架則車輪高速時(shí)上下跳動(dòng)使主銷前傾角改變上下跳動(dòng)使主銷前傾角改變,導(dǎo)致前輪擺振導(dǎo)致前輪擺振F特點(diǎn)：特點(diǎn)：獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架F特點(diǎn)：特點(diǎn)：非簧載質(zhì)量小非簧載質(zhì)量小沖擊載荷小沖擊載荷小 振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率平平順性易保證，質(zhì)心順性易保證，質(zhì)心，穩(wěn)定性，穩(wěn)定性，左右輪相，左右輪相互影響小，車身側(cè)傾減小，振動(dòng)減?。换ビ绊懶?，車身側(cè)傾減小，振動(dòng)減?。唤Y(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修較困難，成本高構(gòu)復(fù)雜，維修較困難，成本高u一、懸架類型一、懸架類型示示意意圖圖（a）非獨(dú)立懸架非獨(dú)立懸架（b）獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架特特點(diǎn)點(diǎn)左右車輪由一整體式車橋相左右車輪由一整體式車橋相連接連接兩側(cè)車輪各自通過(guò)懸架與車身兩

6、側(cè)車輪各自通過(guò)懸架與車身連接且可獨(dú)立運(yùn)動(dòng)連接且可獨(dú)立運(yùn)動(dòng)u二、二、前、后懸架方案的選擇：前、后懸架方案的選擇：返回u 獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)型式分析（獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)型式分析（1）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式雙橫臂式雙橫臂式單橫臂式單橫臂式單單縱臂式縱臂式 示意圖示意圖特特 性性評(píng)評(píng) 價(jià)價(jià)側(cè)傾中心高度側(cè)傾中心高度比較低比較低比較高比較高比較低比較低車輪相對(duì)車身跳車輪相對(duì)車身跳動(dòng)時(shí)車輪定位參動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化數(shù)的變化車輪外傾角與主車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角均有變銷內(nèi)傾角均有變化化車輪外傾角與主銷內(nèi)車輪外傾角與主銷內(nèi)傾角變化大傾角變化大主銷后傾角變化主銷后傾角變化大大輪距輪距變化小，故輪胎變化小，故輪胎磨損速度慢磨

7、損速度慢變化大，故輪胎磨損變化大，故輪胎磨損速度快速度快不變不變懸架側(cè)傾角剛度懸架側(cè)傾角剛度 較小，需要用橫較小，需要用橫向穩(wěn)定器向穩(wěn)定器較大，可不裝橫向穩(wěn)較大，可不裝橫向穩(wěn)定器定器較小，需要用橫較小，需要用橫向穩(wěn)定器向穩(wěn)定器橫向剛度橫向剛度 橫向剛度大橫向剛度大橫向剛度小橫向剛度小占用的空間尺寸占用的空間尺寸 占用較多的空間占用較多的空間 占用較少的空間占用較少的空間不占用高度空間不占用高度空間其它其它結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，前結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，前懸架用得較多懸架用得較多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，前懸架少用前懸架少用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低低u 獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)型式分析（獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)型式分析（2）

8、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式單斜臂式單斜臂式麥弗遜式麥弗遜式扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式 示意圖示意圖特特 性性評(píng)評(píng) 價(jià)價(jià)側(cè)傾中心高度側(cè)傾中心高度居居單橫臂式和單單橫臂式和單縱臂式之間縱臂式之間比較高比較高比較低比較低車輪相對(duì)車身跳車輪相對(duì)車身跳動(dòng)時(shí)車輪定位參動(dòng)時(shí)車輪定位參數(shù)的變化數(shù)的變化有變化有變化變化小變化小左、右同時(shí)跳動(dòng)時(shí)不左、右同時(shí)跳動(dòng)時(shí)不變變輪距輪距變化不大變化不大變化很小變化很小不變不變懸架側(cè)傾角剛度懸架側(cè)傾角剛度 居單橫臂式和單居單橫臂式和單縱臂式之間縱臂式之間較大，可不裝橫向穩(wěn)定器較大，可不裝橫向穩(wěn)定器橫向剛度橫向剛度橫向剛度小橫向剛度小橫向剛度大橫向剛度大占用的空間尺寸占用的空間

9、尺寸 幾乎不占用高度空間幾乎不占用高度空間占用的空間少占用的空間少其它其它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，轎車上用得較多轎車上用得較多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于FF布置的轎車后懸架布置的轎車后懸架3 懸架主要參數(shù)的確定懸架主要參數(shù)的確定u一、一、懸架偏頻懸架偏頻n、靜撓度、靜撓度f(wàn)c、動(dòng)撓度、動(dòng)撓度f(wàn)d的確定的確定偏頻偏頻v1.靜撓度靜撓度f(wàn)c定義：定義：從空載開(kāi)始加載到滿載時(shí)，車從空載開(kāi)始加載到滿載時(shí)，車輪中心相對(duì)車架的垂直位移輪中心相對(duì)車架的垂直位移靜撓度靜撓度確定方法確定方法前后部分車身的振動(dòng)頻率前后部分車身的振動(dòng)頻率) 17( 2121222111mc

10、nmcn結(jié)論：頻率與剛度成正比！結(jié)論：頻率與剛度成正比！)27( 222111cgmfcgmfcc結(jié)論：結(jié)論：撓度與剛度成反比！撓度與剛度成反比！) 37( 552211ccfnfn頻率與撓度成反比！頻率與撓度成反比！返回F懸架設(shè)計(jì)考慮懸架設(shè)計(jì)考慮根據(jù)行駛平順性要求確定根據(jù)行駛平順性要求確定n1、n2舒適性高，舒適性高，n取下限，振動(dòng)加速度取下限，振動(dòng)加速度，沖擊，路面附著性沖擊，路面附著性表明：表明：推薦：推薦：實(shí)測(cè)貨車實(shí)測(cè)貨車由（由（7-3）確定）確定fc1、fc2選選n原則原則車型n（Hz）車型n（Hz）轎車貨車0.81.61.52.2大客越野1.31.81.42.0工況n1（Hz）工況

11、n2（Hz）滿載空載1.72.31.82.4滿載空載1.82.42.44.0空載時(shí)振動(dòng)嚴(yán)重空載時(shí)振動(dòng)嚴(yán)重共振當(dāng)縱向角振動(dòng)差別大時(shí)與、當(dāng)前后振動(dòng)頻率不一樣2121nnnn返回F研究表明：研究表明：車輛高速越障時(shí)，車輛高速越障時(shí)，n1/n21時(shí)小時(shí)小推薦：推薦： 懸架、彈性元件的靜撓度懸架、彈性元件的靜撓度121nn要求：2121 155 ccccffff由：轎車fc2=(0.80.9) fc1貨車fc2=(0.60.8) fc1分次/ 300 )( 5ccf nHzfnfc:cm返回 fc，可，可n,平順性平順性,但懸架剛度但懸架剛度c ,會(huì)經(jīng)常碰緩沖塊會(huì)經(jīng)常碰緩沖塊v2.動(dòng)撓度動(dòng)撓度f(wàn)d定義：

12、定義：懸架從滿載位置開(kāi)始?jí)嚎s到結(jié)構(gòu)允許的最大懸架從滿載位置開(kāi)始?jí)嚎s到結(jié)構(gòu)允許的最大變形時(shí)，車輪中心相對(duì)車架的垂直位移變形時(shí)，車輪中心相對(duì)車架的垂直位移影響因數(shù)影響因數(shù)fc,c,在制動(dòng)在制動(dòng)(加速加速)、轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)、轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)“點(diǎn)頭點(diǎn)頭”、“后仰后仰”或側(cè)傾較或側(cè)傾較大大fc，就要，就要板簧長(zhǎng)度（貨），布置困難，質(zhì)量板簧長(zhǎng)度（貨），布置困難，質(zhì)量推薦：推薦：車型n（Hz）f c (cm)f d (cm)轎車貨車大客越野0.81.6 1.52.21.31.8 1.42.01030511715613796958713路面好，路面好，fd / fc小一些小一些路面差，路面差，fd / fc大一些大一些選選

13、fd/fc原則：原則：返回u懸架偏頻懸架偏頻n、靜撓度、靜撓度f(wàn)c、動(dòng)撓度、動(dòng)撓度f(wàn)d的確定的確定nHzfccmfdcm前懸前懸n1后懸后懸n2前懸前懸fc1后懸后懸fc2前懸前懸fd1后懸后懸fd2定義定義懸架與其簧載質(zhì)量組懸架與其簧載質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率頻率汽車滿載靜止時(shí)懸汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷架上的載荷FW 與此與此時(shí)懸架的剛度時(shí)懸架的剛度C 之之比比從從滿載平衡位置開(kāi)始至懸滿載平衡位置開(kāi)始至懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形時(shí)，車輪中心相對(duì)車變形時(shí)，車輪中心相對(duì)車架（身）的垂直位移架（身）的垂直位移意義意義影響行駛平順性影響行駛平順性影響影

14、響n影響對(duì)緩沖塊的碰撞沖擊影響對(duì)緩沖塊的碰撞沖擊經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)值值貨車貨車1.52.11.72轎車車普通普通1.01.451.171.5862410188111011高級(jí)高級(jí)0.80.150.981.3202515268111014大客車大客車1.31.871558越野車越野車1.42.0613713返回u二、二、n、fc、fd的相互關(guān)系的相互關(guān)系公公 式式 其中：其中：C、m 分別表示剛度和簧載質(zhì)量分別表示剛度和簧載質(zhì)量 參數(shù)參數(shù)車型車型n1n2fc2fc1fcfd轎轎車車微型微型1改善后座舒適性改善后座舒適性10.50.7中、高級(jí)中、高級(jí) 0.550.95（空（空 滿載

15、）滿載） 車身角振動(dòng)車身角振動(dòng)0.80.9貨車貨車0.60.80.71.0大客車大客車稍小于稍小于10.71.0越野車越野車稍小于稍小于11cmgfmcnc2cfn5返回u三、懸架的彈性特性三、懸架的彈性特性定義：在鉛垂方向所受載荷定義：在鉛垂方向所受載荷F 與變形與變形 f 之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線彈性特性彈性特性剛度剛度C若簧載若簧載質(zhì)量變化質(zhì)量變化偏頻偏頻n行駛平順性行駛平順性鋼板彈簧懸架鋼板彈簧懸架線性線性 不變不變變變差差(帶副簧的板簧、帶副簧的板簧、空氣彈簧、油空氣彈簧、油氣彈簧氣彈簧)懸架懸架非線性非線性(如下圖如下圖) 變變基本基本不變不變較好較好Ff12345678O說(shuō)明

16、：說(shuō)明： 1、緩沖塊復(fù)原點(diǎn)；、緩沖塊復(fù)原點(diǎn)； 8、額定載荷、額定載荷 2、復(fù)原行程緩沖塊脫離支架、復(fù)原行程緩沖塊脫離支架 3、主彈簧彈性特性曲線、主彈簧彈性特性曲線 4、復(fù)原行程；、復(fù)原行程； 5、壓縮行程、壓縮行程 6、緩沖塊壓縮期懸架彈性特性曲線、緩沖塊壓縮期懸架彈性特性曲線 7、緩沖塊壓縮時(shí)開(kāi)始接觸彈性支架、緩沖塊壓縮時(shí)開(kāi)始接觸彈性支架 fFOu四、貨車后懸架主簧剛度四、貨車后懸架主簧剛度C Ca a 及副簧剛度及副簧剛度C Cm m的分配的分配貨車板簧為貨車板簧為主、副簧結(jié)構(gòu)的彈性特性主、副簧結(jié)構(gòu)的彈性特性載荷撓度f(wàn)Ofkf0F0FkfafcK 結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)型式：彈性特性彈性特性v1

17、.基本原則：基本原則：在空載在空載n0到滿載到滿載nc內(nèi)內(nèi)n的變化應(yīng)盡量地小的變化應(yīng)盡量地小副簧起作用前副簧起作用前nb與起作用與起作用后后na相近，即相近，即n突變不要太大突變不要太大返回故：故：只有主簧工作時(shí)只有主簧工作時(shí),F，c不不變變,n,變化規(guī)律如圖變化規(guī)律如圖副簧參加工作時(shí)，副簧參加工作時(shí)，c 突變，突變，n亦變亦變cFffFc v2.具體方法：nFOn0nanbncF0FkFc使使)( 20中點(diǎn)ckFFF時(shí)懸架頻率相等與220ckkFFFF并讓并讓)(22 0amckmkccFFcFF即：cccckcmaFFFFFFFFFFFFFcc00000003222 0FFc令：滿、空載比

18、滿、空載比322 macc剛度比： 5fn cbaffff0 00amccmkbmamkaccFfcFfcFfccFf又0k FFFc為比例中項(xiàng)為比例中項(xiàng)1 macc剛度比：從從n0、nc、nb、na相差不相差不大出發(fā)，讓大出發(fā)，讓cbannnn0nFOn0nanbncF0FkFc返回u貨車后懸架主簧剛度貨車后懸架主簧剛度C Ca a 及副簧剛度及副簧剛度C Cm m的分配比較的分配比較方法一方法一方法二方法二效效果果空滿載范空滿載范圍內(nèi)頻率圍內(nèi)頻率變化變化大大不大不大副簧接觸副簧接觸托架前后托架前后頻率變化頻率變化不大不大大大 應(yīng)用應(yīng)用經(jīng)常處于半經(jīng)常處于半載運(yùn)輸狀態(tài)載運(yùn)輸狀態(tài)或或 值值 較小

19、較小的車輛的車輛運(yùn)輸部門運(yùn)輸部門使用的貨使用的貨車車maCC1322FoFc空載時(shí)懸架載荷滿載時(shí)懸架載荷v3. 方法比較：用方法一確定的用方法一確定的Fk，會(huì)使會(huì)使nb、na突變小些，但突變小些，但卻會(huì)使全部載荷變化范卻會(huì)使全部載荷變化范圍內(nèi)的頻率差變化大。圍內(nèi)的頻率差變化大。適用于經(jīng)常半載或適用于經(jīng)常半載或 值較值較小的車輛小的車輛用方法二使空、滿載范用方法二使空、滿載范圍內(nèi)懸架系統(tǒng)振動(dòng)頻率變圍內(nèi)懸架系統(tǒng)振動(dòng)頻率變化不大，但副簧接觸托架化不大，但副簧接觸托架前后的前后的nb、na突變較大。突變較大。適用于經(jīng)常滿載的運(yùn)輸部適用于經(jīng)常滿載的運(yùn)輸部門車輛門車輛v4.主、副簧應(yīng)力校核：由材力：由材力

20、： 4 ; 4WnLFnWLFmmaa式中：式中：Fa、Fm 滿載時(shí)主、副簧分配到的載荷滿載時(shí)主、副簧分配到的載荷n、n主、副簧總片數(shù)主、副簧總片數(shù)L、L主、副簧工作長(zhǎng)度主、副簧工作長(zhǎng)度W、W單片主、副簧抗彎截面模量單片主、副簧抗彎截面模量 a=450550N/mm2 m=200250N/mm2 考慮動(dòng)撓度后，考慮動(dòng)撓度后， max 1000N/mm2返回u五、懸架側(cè)傾角剛度五、懸架側(cè)傾角剛度C及其在前后軸上的分配及其在前后軸上的分配( (C C11、C C22) ) C 定義定義 討討 論論 結(jié)結(jié) 論論簧簧上上質(zhì)量質(zhì)量產(chǎn)生單位產(chǎn)生單位側(cè)傾角時(shí)側(cè)傾角時(shí)懸架給車懸架給車身的彈性身的彈性恢復(fù)力矩：

21、恢復(fù)力矩：當(dāng)側(cè)向力為當(dāng)側(cè)向力為0.4倍車重倍車重轎轎車車2.52.54 4 貨貨車車(6 (6 7 7 ) )（2）在在0.4g的側(cè)向加速度下的側(cè)向加速度下 C與懸架結(jié)構(gòu)型式、布置尺寸和彈性元件剛度的關(guān)系，詳見(jiàn)與懸架結(jié)構(gòu)型式、布置尺寸和彈性元件剛度的關(guān)系，詳見(jiàn)汽車?yán)碚撈嚴(yán)碚揹dMC C1 C2 前軸輪胎側(cè)偏角前軸輪胎側(cè)偏角1后軸的后軸的2滿足汽車稍有不足轉(zhuǎn)向的要求滿足汽車稍有不足轉(zhuǎn)向的要求)31 (21oo4 彈性元件的計(jì)算彈性元件的計(jì)算分類與應(yīng)用：分類與應(yīng)用：彈性元件的選擇彈性元件的選擇鋼板彈簧鋼板彈簧廣泛用于載貨汽車廣泛用于載貨汽車扭桿彈簧扭桿彈簧微型、輕型汽車及微型、輕型汽車及88越野

22、汽車越野汽車螺旋彈簧螺旋彈簧現(xiàn)代輕型以下汽車，特別是轎車現(xiàn)代輕型以下汽車，特別是轎車空氣彈簧空氣彈簧各類大型客車、無(wú)軌電車、高級(jí)轎車、各類大型客車、無(wú)軌電車、高級(jí)轎車、長(zhǎng)途重型貨車和掛車長(zhǎng)途重型貨車和掛車油氣彈簧油氣彈簧重型自卸車重型自卸車返回u一、鋼板彈簧的計(jì)算一、鋼板彈簧的計(jì)算（一）（一） 鋼板彈簧布置方案確定鋼板彈簧布置方案確定類類 型型 特特 點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng) 用用縱縱置置對(duì)稱式對(duì)稱式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能傳結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能傳遞各種力和力矩遞各種力和力矩廣廣 泛泛不對(duì)稱式不對(duì)稱式由于整車布置的原因，由于整車布置的原因，板簧安裝位置不動(dòng)，板簧安裝位置不動(dòng)，但要改變軸距但要改變軸距橫橫 置置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需導(dǎo)結(jié)構(gòu)復(fù)

23、雜，需導(dǎo)向機(jī)構(gòu)向機(jī)構(gòu)少數(shù)輕、微型車少數(shù)輕、微型車返回u（二）（二） 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 1、首先和總體設(shè)計(jì)人員協(xié)商確定下列參數(shù)、首先和總體設(shè)計(jì)人員協(xié)商確定下列參數(shù)1材料材料55SiMnVB，60Si2Mn2每副彈簧上每副彈簧上的載荷的載荷FwN由總體設(shè)計(jì)確定（參見(jiàn)表由總體設(shè)計(jì)確定（參見(jiàn)表7-2）3彈簧主片長(zhǎng)彈簧主片長(zhǎng)度度 Lmm4靜靜撓度撓度f(wàn)c動(dòng)撓度動(dòng)撓度f(wàn)dmm5滿載弧高滿載弧高 fa （1020）mm已知整車布置已知整車布置軸距軸距L0L轎車轎車（0.40.55） L0貨貨車車前懸前懸（0.40.55） L0后懸后懸（0.40.55） L0根據(jù)行使平根據(jù)行使平順

24、性確定順性確定nfcfd2)2(ngfc并參考并參考推薦值推薦值討討論：論：剛度剛度c 給定后，給定后，L, 及應(yīng)力幅度及應(yīng)力幅度C L2，要求，要求L長(zhǎng)長(zhǎng)F 強(qiáng)度：強(qiáng)度： L 的影響：的影響：F 縱向角剛度縱向角剛度C ：42CLMCF L受總布置限制，不宜取長(zhǎng)受總布置限制，不宜取長(zhǎng) 懸架類型懸架類型雙橫臂，螺旋彈簧，中央制動(dòng)器雙橫臂，螺旋彈簧，中央制動(dòng)器87%6.714.9%De Dion橋，螺旋彈簧，中央制動(dòng)器橋，螺旋彈簧，中央制動(dòng)器85 %5.717.6%雙橫臂，螺旋彈簧雙橫臂，螺旋彈簧82 %4.622.0%縱臂，螺旋彈簧縱臂，螺旋彈簧82 %4.622.0 %De Dion橋，螺旋

25、彈簧橋，螺旋彈簧80 %4.025.0 %整體剛性橋，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，螺旋彈簧整體剛性橋，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，螺旋彈簧78 %3.528.2 %整體剛性橋，鋼板彈簧整體剛性橋，鋼板彈簧74 %2.835.1 %)(nssmmmnsmmsnmm幾種典型懸架簧載質(zhì)量幾種典型懸架簧載質(zhì)量mS 與非簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量mn的比例關(guān)系的比例關(guān)系u2、初算板簧總慣矩、初算板簧總慣矩J0由材料的彈性由材料的彈性模量模量EMPa參考同類型車參考同類型車確定確定U形螺栓中形螺栓中心距心距Smm無(wú)效長(zhǎng)度系數(shù)無(wú)效長(zhǎng)度系數(shù)k剛性?shī)A緊剛性?shī)A緊撓性?shī)A緊撓性?shī)A緊0.50板簧剛度板簧剛度CN/mmC=Fw/fc參考同類型車，并據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)參考

26、同類型車，并據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)與與主片等長(zhǎng)的重疊片數(shù)主片等長(zhǎng)的重疊片數(shù)n114總片數(shù)總片數(shù)n0614撓度增大系數(shù)撓度增大系數(shù)J001nn)5 . 01 (04. 1/5 . 1EcksLJ48)(30返回u3.應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力計(jì)算（靜應(yīng)力） 4)(2)(200cWWcWksLFWksLF 許用應(yīng)力值許用應(yīng)力值 c：板簧板簧 c（N/mm2）前簧前簧350450后簧后簧主簧主簧450550副簧副簧220250平衡彈簧平衡彈簧350450材料：材料：55SiMnVB，60Si2Mn（表面噴丸處理）表面噴丸處理）返回u4、彈簧平均厚度、彈簧平均厚度hp步驟：步驟： 選定選定 c定義：定義： 彈簧單位變形的應(yīng)力稱

27、為比應(yīng)力彈簧單位變形的應(yīng)力稱為比應(yīng)力4)( 0cWL-ksFW002 JhWp由：ccWcpEfksLEFcksLWJh6)(6)(2 2200u5、比應(yīng)力、比應(yīng)力著影響對(duì)板簧的疲勞壽命有顯 230)(6)(488)(4)(ksLEhcksLEhksLcfWksLFfppcWcc推薦：推薦：從從貨車前、后簧4555（MPa/cm）副簧7585 （MPa/cm）平衡懸架6580 （MPa/cm）u（三）（三） 鋼板彈簧的斷面尺寸及片數(shù)鋼板彈簧的斷面尺寸及片數(shù) 1、寬度、寬度bu6、最大應(yīng)力、最大應(yīng)力 max (對(duì)應(yīng)最大動(dòng)行程對(duì)應(yīng)最大動(dòng)行程)22max/1000900)()(6mmNksLffEh

28、dcp借助：借助：)(maxdcff b太大太大，側(cè)向力使車傾斜時(shí)，彈簧的扭曲應(yīng)力側(cè)向力使車傾斜時(shí)，彈簧的扭曲應(yīng)力影響因數(shù)影響因數(shù)b太小太小,勢(shì)必勢(shì)必片數(shù)片數(shù), 彈簧總厚度彈簧總厚度,彈簧片間摩擦彈簧片間摩擦30)(48ksLEJC12 30nbhJ 而：推薦：推薦：106phb由安裝尺寸初由安裝尺寸初定片寬定片寬b根據(jù)我國(guó)型材根據(jù)我國(guó)型材規(guī)格規(guī)格確定確定b平均片厚平均片厚hp板簧總截面系數(shù)板簧總截面系數(shù)W0彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力cif 見(jiàn)表見(jiàn)表7-3cc n0 J0比應(yīng)力比應(yīng)力If 見(jiàn)表見(jiàn)表7-3)(maxcdff fd極限應(yīng)力極限應(yīng)力max)1000900(maxccfYes(No)106(10

29、bhp(Yes)END(Yes)phJW00204)(WksLFwc(No)(No)方法方法1方法方法2返回u2、厚度、厚度h的選擇的選擇后后 主主 簧簧4505504.55.5前前 懸懸350450平衡懸架平衡懸架6.58.0后后 彈彈 簧簧2202507.58.5MPacmmMPa注：注：表表73(1)通常各片厚度相等：通常各片厚度相等：hi= hp 若各片厚度不等，則有若各片厚度不等，則有hp=hi/n ,且且hmax/hmin6分，0.2mm表面拋光表面拋光maxN11009008000.2340.0890.14u二、扭桿彈簧計(jì)算二、扭桿彈簧計(jì)算1. 扭桿彈簧型式扭桿彈簧型式型式型式優(yōu)

30、優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn)圓形圓形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，使用廣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，使用廣材料利用不合理，耗材多材料利用不合理，耗材多管形管形材料利用合理材料利用合理與圓形相比制造復(fù)雜與圓形相比制造復(fù)雜片形片形彈性好，扭較大，可靠性彈性好，扭較大，可靠性較好（斷一片不致失效）較好（斷一片不致失效）材料利用不好材料利用不好組合形組合形材料利用合理，長(zhǎng)度可縮材料利用合理，長(zhǎng)度可縮短，便于安裝布置短，便于安裝布置返回 斷面形狀及相關(guān)參數(shù)斷面形狀及相關(guān)參數(shù)斷面形狀斷面形狀（a)圓形圓形(b)管形管形片形片形材料利用系數(shù)材料利用系數(shù) 1 1+（d/D)2見(jiàn)表見(jiàn)表75極極慣矩慣矩Jp抗扭截面模量抗扭截面模量WnJp

31、Wn截面積截面積A324d)(1 1644DdD12)(3nhb163d)(1 1643DdD6)(2nhb2d2D2nh42d()422dD nbhb/h11. 52346810表表75. 618. 540. 529. 542. 567. 598. 614. 6262. 扭桿懸架的剛度扭桿懸架的剛度式中：式中：22sintan)(1 RLcGJCPnG=7.7104MPa扭桿彈簧與臂扭桿彈簧與臂F3. 扭桿主要尺寸扭桿主要尺寸式中：式中：Mmax扭桿承受的最大扭矩扭桿承受的最大扭矩扭桿直徑扭桿直徑d3max16Md 扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，可取允許扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力代入計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，可取允許扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力

32、代入計(jì)算扭桿的有效長(zhǎng)度扭桿的有效長(zhǎng)度LnCGdL324式中：式中：Cn扭桿的扭轉(zhuǎn)剛度扭桿的扭轉(zhuǎn)剛度返回4. 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題頭部形狀、尺寸頭部形狀、尺寸過(guò)渡段尺寸過(guò)渡段尺寸 =15類型類型花鍵花鍵六邊形六邊形矩形矩形說(shuō)明說(shuō)明夾角為夾角為90的三角花鍵的三角花鍵 4 . 12 . 1扭桿直徑邊長(zhǎng)BDL1Lgdr; ) 3 . 12 . 1 (dD DL)3 . 16 . 0(1鍵長(zhǎng)：tan2)(dDLgdr) 5 . 12 . 1 (材料：材料：材料材料45CrNiMoVA；40Cr；42CrMo；50CrV；60CrA；60Si2Mn處理方法處理方法淬火后經(jīng)噴丸并預(yù)

33、扭淬火后經(jīng)噴丸并預(yù)扭淬火后經(jīng)噴丸淬火后經(jīng)噴丸淬火后稍預(yù)扭淬火后稍預(yù)扭 （Mpa）10001250750800800G（Mpa）7.41047.81047.8104u三、螺旋彈簧計(jì)算三、螺旋彈簧計(jì)算1. 靜應(yīng)力靜應(yīng)力38dDFWc438GdiDFfWcs靜撓度：2iDGdfcsc式中：式中：i 彈簧工作圈數(shù)彈簧工作圈數(shù) c=500MPa2. 動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力2ddsdiDGdf d=8001000MPa返回3. 螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算1）、根據(jù)總體設(shè)計(jì)確定每副懸架上的載荷）、根據(jù)總體設(shè)計(jì)確定每副懸架上的載荷Fw；2）、根據(jù)行使平順性要求選取偏頻）、根據(jù)行使平順性要求選取偏頻n ；3）、

34、由）、由1、2算出彈簧剛度算出彈簧剛度5）、參考同類型車初選彈簧中徑）、參考同類型車初選彈簧中徑Dm，鋼絲直徑，鋼絲直徑d及及端部結(jié)構(gòu)型式；端部結(jié)構(gòu)型式；4）、根據(jù)總布置要求及懸架的具體結(jié)構(gòu)型式；）、根據(jù)總布置要求及懸架的具體結(jié)構(gòu)型式；6）、確定所用材料，并查出許用拉應(yīng)力）、確定所用材料，并查出許用拉應(yīng)力；7）、由）、由 解出彈簧工作圈數(shù)解出彈簧工作圈數(shù)i ， 并由下表求出并由下表求出HsgnFCws2)2(iDGdCms348返回螺旋彈簧不同端部結(jié)構(gòu)時(shí)的總?cè)?shù)螺旋彈簧不同端部結(jié)構(gòu)時(shí)的總?cè)?shù)n及并緊高度及并緊高度HsnHs端部結(jié)構(gòu)端部結(jié)構(gòu)兩端碾細(xì)兩端碾細(xì)i+21.01d(n-1)+2t (a)

35、 端部碾細(xì)端部碾細(xì)(b)端部切斷端部切斷 端部?jī)?nèi)彎端部?jī)?nèi)彎兩端切斷兩端切斷i+1.331.01d(n+1)兩端內(nèi)彎兩端內(nèi)彎i+1.501.01d(n-1.25)一端碾細(xì)，一端碾細(xì)，一端切斷一端切斷i+1.671.01dn+t一端碾細(xì)，一端碾細(xì)，一端內(nèi)彎一端內(nèi)彎i+1.751.01d(n-1)+t一端切斷，一端切斷，一端內(nèi)彎一端內(nèi)彎i+1.421.01dnt端部碾細(xì)時(shí)的末端厚度端部碾細(xì)時(shí)的末端厚度8）、參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)伸張及壓縮極）、參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)伸張及壓縮極限位置限位置 相對(duì)于設(shè)計(jì)載荷位置的彈簧變形量相對(duì)于設(shè)計(jì)載荷位置的彈簧變形量f1、f2；并確定要并確定要 達(dá)到的壽命達(dá)

36、到的壽命nc（循環(huán)次數(shù)）（循環(huán)次數(shù)）9）、求出彈簧在完全壓緊時(shí)的載荷）、求出彈簧在完全壓緊時(shí)的載荷Fs，臺(tái)架試驗(yàn)，臺(tái)架試驗(yàn)伸張和壓縮極限位置對(duì)應(yīng)伸張和壓縮極限位置對(duì)應(yīng)F1、F2及工作壓縮極限位及工作壓縮極限位置的載荷置的載荷FmFs= Fw + Cs （Hi+Hs ）F1= Fw Cs f1F2= Fw Cs f2Fm= Fw Cs （HiHm ）返回11)、校核、校核 max0.63， 不成立則返回第不成立則返回第5步重選步重選d； 若余量很大，則視第若余量很大，則視第11步壽命校核結(jié)果來(lái)步壽命校核結(jié)果來(lái)決定是否重新取較小些的決定是否重新取較小些的d； 求出載荷求出載荷F1、F2、Fs 以及

37、以及Fm 所對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力 1、 2、 3 、 max；dDCm28dFckKCCCK615. 04414公式公式參數(shù)說(shuō)明參數(shù)說(shuō)明C含義含義彈簧指數(shù)彈簧指數(shù)曲度系數(shù)曲度系數(shù)公式公式返回12）、校核臺(tái)架試驗(yàn)條件下的壽命：）、校核臺(tái)架試驗(yàn)條件下的壽命：若算出的若算出的nc小于預(yù)期的臺(tái)架壽命，則返回第小于預(yù)期的臺(tái)架壽命，則返回第5步重選步重選d；若有較大余量，則與第若有較大余量，則與第10步的結(jié)果綜合考慮是否選擇更小的步的結(jié)果綜合考慮是否選擇更小的d；13.01)808.1(eckn )(48. 1)(74. 01212ek13）、確定彈簧自由高度）、確定彈簧自由高度H0和最小工作高

38、度和最小工作高度HnswiCFHH0isndHH14）、校核穩(wěn)定性，若失穩(wěn)則返回第）、校核穩(wěn)定性，若失穩(wěn)則返回第5步重新選取步重新選取Dm或彈簧兩端的支撐方式。或彈簧兩端的支撐方式。5 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)前輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求前輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求后輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求后輪獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求（1）車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距變化不超過(guò)）車輪跳動(dòng)時(shí)，輪距變化不超過(guò) 4.0mm，以防輪胎早期磨損；以防輪胎早期磨損；（2）車輪跳動(dòng)時(shí)，前輪定位參數(shù)要車輪跳動(dòng)時(shí)，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生有合理的變化特性，車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度；縱向加速度；（3）轉(zhuǎn)彎時(shí)，

39、應(yīng)使車身側(cè)傾角小，）轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾角小，并保證車輪與車身同向傾斜，以增并保證車輪與車身同向傾斜，以增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)；強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)；（4）制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車身有抗前俯作）制動(dòng)時(shí)，應(yīng)使車身有抗前俯作用；加速時(shí)，有抗后仰作用。用；加速時(shí)，有抗后仰作用。（1）懸架上載荷變化時(shí)，輪）懸架上載荷變化時(shí)，輪 距無(wú)顯著變化；距無(wú)顯著變化；（2）轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾）轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)使車身側(cè)傾 角小，并使車輪與車身角小，并使車輪與車身 反向傾斜，以減少過(guò)多反向傾斜，以減少過(guò)多 轉(zhuǎn)向效應(yīng)。轉(zhuǎn)向效應(yīng)。均有足夠的強(qiáng)度，并可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩均有足夠的強(qiáng)度，并可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩u二、導(dǎo)向

40、機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)二、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)1. 側(cè)傾中心側(cè)傾中心W及側(cè)傾中心高度及側(cè)傾中心高度hw定義：定義：在側(cè)向力作用下，車身在通過(guò)左、右車輪中心的橫向在側(cè)向力作用下，車身在通過(guò)左、右車輪中心的橫向平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，相對(duì)于地面的瞬時(shí)擺動(dòng)中心平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，相對(duì)于地面的瞬時(shí)擺動(dòng)中心求解方法：求解方法：圖解法圖解法要求：讓側(cè)傾中心接近質(zhì)心，要求：讓側(cè)傾中心接近質(zhì)心，側(cè)傾力矩側(cè)傾力矩雙橫臂式和縱橫臂式雙橫臂式和縱橫臂式懸架側(cè)傾中心懸架側(cè)傾中心普通規(guī)格的麥弗遜式普通規(guī)格的麥弗遜式懸架側(cè)傾中心懸架側(cè)傾中心2. 側(cè)傾中心高度側(cè)傾中心高度hw的計(jì)算的計(jì)算（1）雙橫臂式懸架）雙橫臂式懸架 和縱橫臂式懸架和縱橫

41、臂式懸架（2）普通規(guī)格的）普通規(guī)格的 麥弗遜式懸架麥弗遜式懸架Hw參數(shù)參數(shù)說(shuō)明說(shuō)明 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟步驟第一步：確定第一步：確定hw前懸架前懸架=（0120）mm第二步：確定第二步：確定hw后懸架后懸架=（80150）mm要求要求 使側(cè)傾軸線大致與地面平行，以使得在曲線行駛時(shí)前、后軸使側(cè)傾軸線大致與地面平行，以使得在曲線行駛時(shí)前、后軸上的軸荷變化接近相等，保證曲線行駛時(shí)的中性轉(zhuǎn)向特性；上的軸荷變化接近相等，保證曲線行駛時(shí)的中性轉(zhuǎn)向特性； hw大些使車身的側(cè)傾角限制在允許范圍內(nèi)。大些使車身的側(cè)傾角限制在允許范圍內(nèi)。2tancosvsbrdkpsvrdkpbtancos2dkpsin)sin()90sin(0 ckdkpsin)sin(ock返回3. 縱傾中心縱傾中心雙橫臂式懸架的縱傾中心雙橫臂式懸架的縱傾中心滑柱擺臂式懸滑柱擺臂式懸架的縱傾中心架的縱傾中心圖解法圖解法4. 抗制動(dòng)縱傾性抗制動(dòng)縱傾性5. 抗驅(qū)動(dòng)縱傾性抗驅(qū)動(dòng)縱傾性要求：要求：縱傾中