汽車(chē)懸架設(shè)計(jì).ppt

1、汽車(chē)懸架設(shè)計(jì),第一節(jié) 概述 第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析 第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定 第四節(jié) 彈性元件計(jì)算 第五節(jié) 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第六節(jié) 減振器 第七節(jié) 懸架的結(jié)構(gòu)元件,第一節(jié) 概述,一、功用 彈性連接車(chē)架（車(chē)身）與車(chē)軸（車(chē)輪） 傳遞作用在車(chē)輪與車(chē)架（車(chē)身）之間的一切力和力矩 緩和路面?zhèn)鹘o車(chē)架（車(chē)身）的沖擊載荷，緩和振動(dòng)，保證行駛平順性 保證車(chē)輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，使汽車(chē)獲得高速行駛能力,第一節(jié) 概述,二、組成 彈性元件、導(dǎo)向裝置、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器,第一節(jié) 概述,三、設(shè)計(jì)要求 1.保證汽車(chē)有良好的行駛平順性 2.具有合適的衰減振動(dòng)能力 3

2、.保證汽車(chē)有良好的操縱穩(wěn)定性 4.汽車(chē)制動(dòng)或加速時(shí)要保證車(chē)身穩(wěn)定，減少車(chē)身縱傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)身側(cè)傾角要合適 5.有良好的隔聲能力 6.結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小 7.可靠地傳遞各種力和力矩，在滿(mǎn)足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命,第一節(jié) 概述,四、分類(lèi),第一節(jié) 概述,四、分類(lèi)獨(dú)立懸架,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,一、非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,二、獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)方式分析,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,二、獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)方式分析 側(cè)傾中心位置高，它到車(chē)身質(zhì)心距離短，則側(cè)傾力臂及力矩小，車(chē)身側(cè)傾角小。側(cè)傾中心位置高，車(chē)身側(cè)傾時(shí)輪距變化大，輪胎磨損 主銷(xiāo)后傾角變化大轉(zhuǎn)向輪易擺振

3、；外傾角變化大影響直線(xiàn)行駛穩(wěn)定性和輪距變化，輪胎磨損速度 輪距變化影響輪胎磨損速度 懸架側(cè)傾角剛度影響車(chē)廂側(cè)傾角大小 懸架橫向剛度小，轉(zhuǎn)向輪容易擺振 占用空間大小影響發(fā)動(dòng)機(jī)布置、拆裝的方便性,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,三、前后懸架方案的選擇 1. 前后懸架的匹配,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,三、前后懸架方案的選擇 2. 三種匹配方式 1）前、后輪采用非獨(dú)立懸架,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,三、前后懸架方案的選擇 2. 三種匹配方式 1）前、后輪采用非獨(dú)立懸架 上述優(yōu)缺點(diǎn)是指一副鋼板彈簧而言，如果前后軸（橋）四個(gè)車(chē)輪都裝有縱置鋼板彈簧，對(duì)整車(chē)來(lái)說(shuō)又有下述缺點(diǎn)： （1）汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛有軸轉(zhuǎn)向效應(yīng)：對(duì)前軸

4、增加不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)；對(duì)后橋增加過(guò)多轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。為克服后者，轎車(chē)要求將后懸架的前吊耳位置布置低些。 （2）前懸架采用縱置鋼板彈簧，前輪容易擺振，汽車(chē)操縱穩(wěn)定性變壞。 應(yīng)用：中、重型貨車(chē),第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,三、前后懸架方案的選擇 2. 三種匹配方式 1）前、后輪采用非獨(dú)立懸架,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,三、前后懸架方案的選擇 2. 三種匹配方式 1）前、后輪采用非獨(dú)立懸架,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,三、前后懸架方案的選擇 2. 三種匹配方式 2）前輪獨(dú)立、后輪非獨(dú)立 （1）目前轎車(chē)前輪多采用車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪定位參數(shù)變化小的麥弗遜式懸架，因而可以保證前輪不易發(fā)生擺振現(xiàn)象，使汽車(chē)有良好的操縱

5、穩(wěn)定性。 麥弗遜式懸架優(yōu)、缺點(diǎn)見(jiàn)前述。除此之外，兩前輪裝上麥弗遜式懸架以后，當(dāng)主銷(xiāo)軸線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)與地面的交點(diǎn)位于輪胎胎冠印跡中心外側(cè)時(shí)，具有負(fù)主銷(xiāo)偏移距rs，有利于制動(dòng)穩(wěn)定性,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,三、前后懸架方案的選擇 2. 三種匹配方式 2）前輪獨(dú)立、后輪非獨(dú)立 （2） 前懸架采用雙橫臂式獨(dú)立懸架、后懸架采用縱置鋼板 彈簧非獨(dú)立懸架時(shí)，可通過(guò)將雙橫臂中的上橫臂支承軸銷(xiāo)的軸線(xiàn)布置成前高后低狀，使懸架的縱向運(yùn)動(dòng)瞬心位于能減少制動(dòng)前俯角處，使制動(dòng)時(shí)車(chē)身縱傾減少，達(dá)到保持車(chē)身有良好的穩(wěn)定性能 。,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,三、前后懸架方案的選擇 2. 三種匹配方式 3）前、后輪獨(dú)立 轎車(chē)前輪用麥

6、弗遜式懸架，后輪用扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式后懸架。用的非常廣泛。,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,三、前后懸架方案的選擇 2. 三種匹配方式 3）前、后輪獨(dú)立橡膠襯套 因橡膠襯套橫截面方向上，按對(duì)角線(xiàn)方向開(kāi)有楔形孔。結(jié)果在不同方向襯套的剛度不一樣。即：在汽車(chē)縱軸線(xiàn)方向襯套的剛度小；襯套的縱向剛度大；襯套的總扭轉(zhuǎn)剛度大 b、c兩項(xiàng)大的原因是： 轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，車(chē)輪與地面之間作用有側(cè)向力FY1、 FY2 簡(jiǎn)化作用到襯套上的力F1、F2和力矩M1、M2在F1和F2作用下襯套內(nèi)、外側(cè)相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)處于橡膠襯套內(nèi)徑處的金屬隔套突肩壓緊橡膠襯套，使之縱向剛度，扭轉(zhuǎn)剛度。減輕軸轉(zhuǎn)向效應(yīng)，操縱穩(wěn)定性好。,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析

7、,四、彈性元件分析,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,四、彈性元件分析 變厚少片簧比多片減少20%40%的質(zhì)量； 油氣彈簧比多片鋼板彈簧輕50% 扭桿彈簧本身固定在車(chē)架上，簧下質(zhì)量小。 板簧軸銷(xiāo)處要求每天或行駛500公里保養(yǎng)一次，即加注潤(rùn)滑脂。 板簧在交變應(yīng)力作用下，并有污泥、濁水腐蝕，易產(chǎn)生細(xì)而深裂紋疲勞裂紋。 板簧 壽命 好路 1015萬(wàn)Km 壞路 11.5萬(wàn)Km 一般 45萬(wàn)Km 空氣彈簧氣囊壽命是板簧四倍.,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,五、輔助元件分析 1. 橫向穩(wěn)定器 通過(guò)減小懸架垂直剛度，能降低車(chē)身振動(dòng)固有頻率，達(dá)到改善平順性的目的。 但因?yàn)閼壹軅?cè)傾角剛度和懸架垂直剛度之間是正比關(guān)系，所以減

8、小垂直剛度同時(shí)會(huì)減小側(cè)傾角剛度，并使車(chē)廂側(cè)傾角增加，使乘員不舒服和降低了行車(chē)安全感。 因此設(shè)置橫向穩(wěn)定器，在不增大垂直剛度條件下增大懸架側(cè)傾角剛度。 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)前后軸車(chē)輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移大小，主要取決于前后懸架的側(cè)傾角剛度。當(dāng)前角剛度大于后角剛度時(shí)，前軸車(chē)輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移大于后軸，并使前輪側(cè)偏角大于后輪側(cè)偏角，以保證汽車(chē)有不足轉(zhuǎn)向特性。,第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,五、輔助元件分析 2. 緩沖塊 僅用來(lái)限制懸架最大行程的緩沖塊，用半個(gè)橢圓形橡膠硫化到鋼板上制成。 兼有輔助彈性元件作用的緩沖塊，用多孔聚氨脂制作。它的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、耐磨。,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,一、懸架靜撓度f(wàn)c 1. 定義：是指汽車(chē)滿(mǎn)

9、載靜止時(shí)，懸架上的載荷FW與此時(shí)懸架剛度C之比。即fc=FW/C 2. 影響因素,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,一、懸架靜撓度f(wàn)c 3. 選取原則 1）對(duì)轎車(chē)應(yīng)保證有良好的平順性，即n低，大客車(chē)次之，載貨汽車(chē)最后。 2）級(jí)別越高的轎車(chē)n應(yīng)越小。 3）fc21時(shí)小。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使n1n2，即fc2fc1,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,一、懸架靜撓度f(wàn)c 4. 取值范圍 設(shè)計(jì)時(shí)，先從為了保證汽車(chē)有良好的平順性，確定n，然 后可算得fc。n的選定范圍見(jiàn)下表,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,二、懸架動(dòng)撓度f(wàn)d 1.定義：從滿(mǎn)載靜平衡位置開(kāi)始，懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架（車(chē)身）的垂直位移。

10、2.影響因素：,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,二、懸架動(dòng)撓度f(wàn)d 3. 選取fd的原則 懸架剛度小、使用條件又不好的汽車(chē)，fd應(yīng)取大。 4. 推薦fd的選取范圍,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,三、懸架彈性特性 1.定義：懸架受到的垂直外力F與由此所引起的車(chē)輪中心相對(duì)于車(chē)身位移f（懸架變形）的關(guān)系曲線(xiàn)。 剛度：彈性特性曲線(xiàn)上某點(diǎn)的切線(xiàn)與水平坐標(biāo)軸夾角的正切為該點(diǎn)剛度。,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,三、懸架彈性特性 2. 線(xiàn)性的彈性特性特點(diǎn) （1）定義：懸架變形f與所受垂直外力F之間呈固定比例變化時(shí)，彈性特性為一直線(xiàn)，稱(chēng)之為線(xiàn)性彈性特性。 （2）特點(diǎn)：懸架的剛度為常數(shù)。使用中由于m的變化（空、半、超載

11、等），引起n變化，空、半載時(shí)，n,平順性變壞。 超載時(shí)n、平順性。 懸架動(dòng)容量定義：懸架從滿(mǎn)載靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止，消耗的功。 動(dòng)容量大，懸架碰撞緩沖塊的可能性愈小。 具有線(xiàn)性特性的懸架，在n比較低的條件下與非線(xiàn)性特性懸架比較，當(dāng)動(dòng)容量相同時(shí)，其動(dòng)撓度增加很多，碰撞車(chē)架，舒適性。 為不碰撞車(chē)架，可抬高車(chē)架hg、汽車(chē)穩(wěn)定性。,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,三、懸架彈性特性 3. 非線(xiàn)性的彈性特性特點(diǎn) （1）定義：懸架變形f與所受垂直外力F之間，不呈固定比例變化時(shí)，彈性特性為曲線(xiàn)。 （2）特點(diǎn) 懸架的剛度C是變化的。要求C的變化規(guī)律如下：滿(mǎn)載位置附近（點(diǎn)8）C要小，特性曲線(xiàn)平

12、緩、平順性；空載位置附近（點(diǎn)2到點(diǎn)1）C要大，特性曲線(xiàn)變陡，碰撞車(chē)架的機(jī)會(huì)；動(dòng)載荷位置附近（點(diǎn)7以上）C要大，曲線(xiàn)變陡，擊穿緩沖塊的機(jī)會(huì)。 圖中兩端（21和7以上）C大，在動(dòng)容量不變的條件下fd。,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,三、懸架彈性特性 4.影響選取彈性特性的因素,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,四、后懸架主副簧剛度的分配 1. 工作特點(diǎn)（兩個(gè)階段） 1）空載及小載荷工況下，只有主簧工作，副簧不參與工作。從結(jié)構(gòu)變形看，主簧仍是下凹狀，隨載荷增加向平的狀態(tài)接近。隨之副簧與托架之間的間隙逐漸減小。懸架的彈性特性是線(xiàn)性的，且剛度C較小。 2）載荷增加到FK瞬間，副簧與托架之間間隙消除。從此，副簧與

13、主簧共同承擔(dān)作用在懸架上的載荷。剛度C增大，懸架的彈性特性曲線(xiàn)變陡。所以只有主簧或者是主副簧共同工作以后，單看這兩段彈性特性都是線(xiàn)性的，合在一起是非線(xiàn)性的。,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,四、后懸架主副簧剛度的分配 2. 載荷分配 主副簧共同工作時(shí)，作用到主副簧上的載荷與它們的剛度成正比分配。 3剛度分配 設(shè)計(jì)有副簧的懸架，需要確定兩個(gè)參數(shù)： 1）主副簧之間的剛度分配。 2）副簧開(kāi)始參加工作時(shí)的載荷。 考慮的原則是： 使空載時(shí)頻率n0(f0)、滿(mǎn)載時(shí)懸架的頻率nc(fc)、副簧起作用前瞬間的振動(dòng)頻率nk(fk)、起作用后懸架的頻率na(fa)相差不大，即保證汽車(chē)滿(mǎn)載和空載平順性良好為基本出發(fā)點(diǎn)。

14、,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,四、后懸架主副簧剛度的分配 5. 第一種分配方法 副簧開(kāi)始起作用時(shí)的載荷等于空載與滿(mǎn)載時(shí)懸架載荷的平均值，F(xiàn)k=0.5(F0+FW)，并使Fo和Fk間的平均載荷對(duì)應(yīng)的頻率與Fk和FW間平均載荷對(duì)應(yīng)的頻率相等，即圖中f1=f2,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,四、后懸架主副簧剛度的分配 5. 第一種分配方法 （1）只有主簧工作時(shí)，C不變，隨F，n （2）副簧參加工作瞬間C，n。當(dāng)F繼續(xù)時(shí)，n又 由圖可知只要作到n0、nc、nk、na相近，汽車(chē)的平順性在空、滿(mǎn)載和副簧起作用前后等均良好。,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,四、后懸架主副簧剛度的分配 6. 第二種分配方法,第三節(jié)

15、 懸架主要參數(shù)的確定,四、后懸架主副簧剛度的分配 6. 第二種分配方法,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,五、懸架側(cè)傾角剛度及其在前后軸的分配 1.懸架側(cè)傾角剛度定義 簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時(shí)懸架給車(chē)身的彈性恢復(fù)力矩。 2. 懸架側(cè)傾角剛度對(duì)下列使用性能有影響,第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定,五、懸架側(cè)傾角剛度及其在前后軸的分配 3. 車(chē)身側(cè)傾角 當(dāng)側(cè)向慣性力等于0.4倍車(chē)重時(shí)，車(chē)身側(cè)傾角的范圍 4.前后懸架側(cè)傾角剛度 前后懸架側(cè)傾角剛度的分配影響前后輪側(cè)偏角大小,(要求汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),在0.4g側(cè)向加速度作用下1-2=1030內(nèi))為滿(mǎn)足不足轉(zhuǎn)向特性要求，應(yīng)使前懸架側(cè)傾角剛度略大于后懸架的側(cè)傾角剛度。轎

16、車(chē)前后懸架側(cè)傾角剛度比值為1.42.6。,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （一）布置方案 對(duì)稱(chēng)式：鋼板彈簧中部在車(chē)軸（橋）上固定中心至兩端卷耳中心距離相等 不對(duì)稱(chēng)式：鋼板彈簧中部在車(chē)軸（橋）上固定中心至兩端卷耳中心距離不相等,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 由總體布置給出的初始條件： G1、G2 滿(mǎn)載靜止時(shí)，汽車(chē)前、后軸（橋）負(fù)荷 Gu1、Gu2 簧下部分荷重 板簧載荷：Fw1 =（G1 - Gu1）/2；Fw2 =（G2 - Gu2）/2 L 汽車(chē)軸距 已選定的參數(shù)：fc、fd,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 1

17、. 滿(mǎn)載弧高fa 1）定義：是指板簧裝到車(chē)軸上，汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)鋼板彈簧主片上表面與兩端（不含卷耳孔半徑）連線(xiàn)間的最大高度差。 2）影響選取fa的因素 3）fa的推薦值 10 20 mm,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 2. 鋼板彈簧長(zhǎng)度L 1）定義：鋼板彈簧伸直后，兩卷耳中心之間的距離 。 2）影響選取L的因素,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 2. 鋼板彈簧長(zhǎng)度L 縱向角剛度C的定義：鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時(shí)，作用到鋼板彈簧上的縱向力矩（T）值。 分析上式可知：在垂直剛度不變的條件下，CL2所以L(fǎng)增加的同時(shí)C也上升，結(jié)果因扭轉(zhuǎn)力

18、矩T引起的變形減少（即r角減少）導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)力矩T產(chǎn)生的應(yīng)力減少：,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 2. 鋼板彈簧長(zhǎng)度L 3）選取原則：在總布置允許的條件下，L盡可能選長(zhǎng)些。 4）推薦L的選取范圍,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 3. 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定 1）鋼板斷面寬度b 影響因素,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 3. 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定 1）鋼板斷面寬度b 平均厚度hp,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 3. 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定 1）鋼板斷面寬度b 推薦 b=(610) hp ，b應(yīng)符合國(guó)標(biāo),第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 3. 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定 2）鋼板彈簧片厚h影響因素,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 3. 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定 2）鋼板彈簧片厚h選取原則 h應(yīng)當(dāng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 h選用=(10.1)h計(jì)算 厚度組數(shù)三組，而且hmax/hmin1.5 相鄰兩組的厚度比1.25 ,第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算,一、鋼板彈簧的設(shè)計(jì) （二）主要參數(shù)的確定 3. 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定 3）鋼板斷面形狀 鋼板斷面形狀不同的原因：圖a示出的矩形斷面鋼板