Z6懸架系統(tǒng)計(jì)算報(bào)告 - 2016330

1、懸架方案設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目名稱：Z6前后雙橫臂獨(dú)立懸架編 制： 校 對(duì)： 審 查： 會(huì) 審： 標(biāo) 準(zhǔn) 化： 審 核： 批 準(zhǔn)： 1 概述1.1 計(jì)算目的通過計(jì)算，求得反映Z6輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車前、后懸架系統(tǒng)方案及性能的基本特征，為零部件開發(fā)提供參考，計(jì)算內(nèi)容主要包括懸架剛度、懸架側(cè)傾角剛度、剛度匹配、懸架偏頻、靜撓度和阻尼等。1.2 懸架系統(tǒng)基本方案介紹Z6輪邊驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)車前懸架系統(tǒng)采用雙橫臂獨(dú)立懸架帶橫向穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)，后懸架系統(tǒng)采用雙橫臂獨(dú)立懸架。前、后懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1-1、圖1-2：圖1-1 前懸架系統(tǒng)圖1-2 后懸架系統(tǒng)1.3 懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸入條件懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)如表1-1：項(xiàng)目開發(fā)目標(biāo)

2、車質(zhì)心高（mm）空載1000滿載1150前輪距（mm）1840后輪距（mm）1840軸距（mm）4000整車整備質(zhì)量（Kg）4050最大總質(zhì)量（Kg）6400前軸荷（Kg）空載2000滿載3100后軸荷（Kg）空載2050滿載3300前懸架非簧載質(zhì)量（Kg）400后懸架非簧載質(zhì)量（Kg）4002 懸架系統(tǒng)的計(jì)算2.1 彈簧剛度選定彈簧剛度：前懸架彈簧剛度為：后懸架彈簧剛度為：2.2 懸架偏頻的計(jì)算懸架系統(tǒng)將車身與車輪彈性的連接起來，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，這是影響汽車行駛平順性的重要性能指標(biāo)。圖2-1 前懸架剛度計(jì)算示意圖圖2-2 后懸架系統(tǒng)剛度計(jì)算示意

3、圖2.2.1 前懸架剛度計(jì)算前懸架剛度按式（2-1）計(jì)算： （2-1）式中：懸架剛度，前彈簧中心線與轉(zhuǎn)向瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)中心距離，車輪中心面距轉(zhuǎn)向瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)中心距離，根據(jù)圖2-1得出，代入式（2-1）得前懸架剛度為：取擺臂襯套的剛度為懸架剛度的15%，所以前懸架總剛度為：2.2.2 前懸架偏頻計(jì)算前懸架偏頻按式（2-2）計(jì)算： （2-2）式中：前懸架偏頻前懸架剛度，前懸架簧載質(zhì)量，前懸架滿載簧載質(zhì)量，前懸架空載簧載質(zhì)量，根據(jù)表1-1得 并把代入式（2-2）得出：前懸架偏頻：2.2.3 后懸架剛度計(jì)算 （2-3）式中：彈簧中心線與后軸垂線垂線間的夾角，。見圖2-2?？紤]在懸架系統(tǒng)中橡膠塊的變形，其剛度約為

4、懸架剛度的15%-20%，此處取15%，因此2.2.4 后懸架偏頻計(jì)算后懸架偏頻按式（2-4）計(jì)算： （2-4） 式中： 后懸架偏頻后懸架剛度，后懸架簧載質(zhì)量，后懸架滿載簧載質(zhì)量，后懸架空載簧載質(zhì)量，根據(jù)表（1-1）得 并把代入式（4-4）得出：后懸架滿載偏頻：2.3 懸架靜撓度的計(jì)算靜撓度也是表征懸架性能的參數(shù)，按式（2-5）計(jì)算： （2-5）式中：靜撓度，；前懸架滿載靜撓度，；前懸架空載靜撓度，；后懸架滿載靜撓度，；后懸架空載靜撓度，；簧載質(zhì)量，重力加速度，懸架剛度，所以按照（2-5）計(jì)算得出：前懸架滿載靜撓度：前懸架空載靜撓度：后懸架滿載靜撓度：后懸架空載靜撓度：滿載后前靜撓度比：滿載后

5、前靜撓度比：后懸架靜撓度小于前懸架靜撓度，有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)。后前懸架偏頻比懸架剛度匹配結(jié)論：一般空氣懸架客車的空氣彈簧根據(jù)整車簧載質(zhì)量可自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)部氣壓，以獲得足夠的承載力并保持整車的高度，為懸架剛度可變的非線性彈性特性懸架。前懸架偏頻在之間，后懸架偏頻在之間。開發(fā)目標(biāo)車前后懸架的空、滿載靜撓度和頻率值以及偏頻比較合理，適合空氣懸架客車。2.4 側(cè)傾角剛度計(jì)算2.4.1 前懸架側(cè)傾角剛度前懸架的側(cè)傾角剛度由兩部分共同作用，即空氣彈簧引起的側(cè)傾角剛度與橫向穩(wěn)定桿引起的側(cè)傾角剛度。1) 空氣彈簧引起的側(cè)傾角剛度按式（2-6）計(jì)算： （2-6）式中：前空氣彈簧引起的側(cè)傾角剛度，前彈

6、簧中心線與轉(zhuǎn)向瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)中心距離，車輪中心面距轉(zhuǎn)向瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)中心距離，前輪距，前空氣彈簧剛度，根據(jù)圖2-1得出，根據(jù)表（1-1）得，并把帶入式（2-6）得出空氣彈簧的側(cè)傾角剛度為：參考KC試驗(yàn)數(shù)據(jù)襯套扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度約有15%的影響，則前懸架由螺旋彈簧引起的側(cè)傾角剛度為2) 橫向穩(wěn)定桿引起的角鋼度按式（7）計(jì)算： （2-7）圖2-2 前橫向穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)示意圖式中各參數(shù)參見示意圖2-2：橫向穩(wěn)定桿引起的角剛度，穩(wěn)定桿直徑，穩(wěn)定桿的截面慣性矩，材料的彈性模量，前穩(wěn)定桿直徑，因此前懸架穩(wěn)定桿材料為：，所以考慮固定方式，新的穩(wěn)定桿在車輪處的等效側(cè)傾角剛度與穩(wěn)定桿所提供的側(cè)傾角剛度比為，穩(wěn)定桿在車輪處的等效剛度為

7、：由于連接件是橡膠元件，故實(shí)際剛度值一般比理論值減小15%30，取15%。則所以前懸架總的側(cè)傾角剛度：2.4.2 后懸架側(cè)傾角剛度 （2-8）式中：彈簧中心線與后軸垂線間的夾角，彈簧剛度，彈簧安裝間距，以上數(shù)據(jù)代入公式（2-8），得：考慮到襯套扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度有約20.%的影響：一般要求前懸架側(cè)傾角剛度要大于后懸架側(cè)傾角剛度，以滿足汽車稍有不足轉(zhuǎn)向特性的要求，并且前、后懸架側(cè)傾角剛度比值一般在1.42.6之間。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果得出前、后懸架側(cè)傾角剛度比值為1.94，滿足開發(fā)需求。2.5 整車的側(cè)傾角計(jì)算車廂側(cè)傾角是和汽車操縱穩(wěn)定性及平順性有關(guān)的一個(gè)重要參數(shù)。側(cè)傾角的數(shù)值影響到汽車的橫擺角速度穩(wěn)態(tài)響

8、應(yīng)和橫擺角速度瞬態(tài)響應(yīng)。以下質(zhì)心及側(cè)傾中心示意圖各參數(shù)是從懸架總布置圖上測(cè)定的。圖2-6 整車空載狀態(tài)下質(zhì)心及側(cè)傾中心示意圖當(dāng)汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時(shí)，車廂側(cè)傾角決定于側(cè)傾力矩與懸架總的角剛度。以下依據(jù)滿載狀態(tài)下穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)要求的 進(jìn)行計(jì)算。2.5.1 懸架質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩簧載質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩： （2-9）式中：側(cè)向加速度：黃在質(zhì)量，整車質(zhì)心到側(cè)傾軸線的距離為：（見圖2-6）以上公式代入式（2-9），可得出側(cè)傾力矩：2.5.2 側(cè)傾后，懸架質(zhì)量引起的側(cè)傾力矩車廂側(cè)傾后，懸架質(zhì)量的質(zhì)心偏出距離，因此，其重力引起的側(cè)傾力矩為： （2-10）式中：為簧載質(zhì)量重力為整車質(zhì)心到側(cè)傾軸線的距離

9、為：整車側(cè)傾角2.5.3 總的側(cè)傾力矩2.5.4 懸架總的側(cè)傾角剛度2.5.5 整車的側(cè)傾角，得出汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，車身在0.4g的側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角不大于35°，顯然滿足要求。2.6 縱傾角剛度在制動(dòng)輕度時(shí)，當(dāng)車輛發(fā)生縱傾時(shí)，前后懸架受力的變化量相當(dāng)于軸荷轉(zhuǎn)移量 （2-11）式中：制動(dòng)強(qiáng)度：；滿載簧載質(zhì)量簧載質(zhì)心高（滿載）軸距，通過上述計(jì)算出得到的軸荷轉(zhuǎn)移量是前后懸架變形由公式可得出：式中：懸架剛度，前懸架為，后懸架剛度為。計(jì)算得：前懸架 后懸架整車縱傾角 整車縱傾角剛度為2.7 減振器參數(shù)汽車的懸架中安裝減振器裝置的作用是衰減車身的振動(dòng)保證整車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。下面僅

10、考慮由減振器引起的振動(dòng)衰減，不考慮其他方面的影響，以方便對(duì)減振器參數(shù)的計(jì)算。汽車車身和車輪振動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和液體的粘性摩擦形成振動(dòng)阻尼，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⑸l(fā)到周圍的空氣中去，達(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的，汽車的懸架有了阻尼以后，簧載質(zhì)量的振動(dòng)時(shí)周期衰減振動(dòng)，相對(duì)阻尼比來評(píng)定振動(dòng)衰減，相對(duì)阻尼比的物理意義是指減振器的阻尼作用在不同剛度和不同質(zhì)量的懸架匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。2.7.1 減振器平均阻力系數(shù)的確定減振器阻力系數(shù)的確定： （2-12）式中：減振器阻尼力系數(shù)相對(duì)阻尼比懸架一側(cè)的簧載質(zhì)量懸架偏頻杠桿比，減振器安裝角，減振器軸線與Z坐標(biāo)軸的夾角。根據(jù)前后懸減

11、振器的布置形式，以下各參數(shù)取值如下：表2-1 參數(shù)列表項(xiàng)目前懸架后懸架800Kg825Kg1.10Hz1.12Hz1.301.0630°0°相對(duì)阻尼系數(shù)的選擇：對(duì)于無內(nèi)摩擦的彈性元件（如螺旋彈簧）懸架，一般取。對(duì)于有內(nèi)摩擦的懸架，相對(duì)阻尼系數(shù)取小些。因此空氣彈簧相對(duì)阻尼系數(shù)可取。取前、后懸架相對(duì)阻尼系數(shù)均為。前減振器平均阻力系數(shù)為： 后懸架減振器平均阻力系數(shù)為：2.7.2 減振器平均阻力系數(shù)的確定通常狀況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼比取得小些，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼比；這樣，既可以保證整車的平順性，又不降低操縱穩(wěn)定性，兩者之間保持。為避免懸架碰撞車架，一般把減振器拉伸和壓縮組力

12、按的比例關(guān)系分配。根據(jù)常規(guī)類車型，選減振器拉伸和壓縮阻力按的比例關(guān)系分配。因此根據(jù)前面計(jì)算得到：前減振器壓縮阻尼系數(shù)前減振器拉伸阻尼系數(shù)后減振器壓縮阻尼系數(shù)后減振器拉伸阻尼系數(shù)3 懸架系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果通過上面系統(tǒng)的計(jì)算得到Z6車型懸架系統(tǒng)主要性能參數(shù)，通過分析對(duì)比，以此保證與懸架相關(guān)的主要指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。表3-1 懸架計(jì)算結(jié)果參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)前懸架偏頻1.10后懸架偏頻1.12空載后前偏頻比1.02前懸架空載剛度64.5N/mm后懸架空載剛度71.8N/mm整車側(cè)傾角剛度前后側(cè)傾角剛度比1.94縱傾角/0.51.66°縱傾角剛度4 整車及懸架參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值項(xiàng)目數(shù)值車長(zhǎng)6101mm車高/寬2

13、160/2535mm前輪距1840mm后輪距1840mm軸距4000mm整備質(zhì)量4050Kg最大總質(zhì)量6400Kg最大功率96/4000-8000KW/r最大扭矩900N.m最高車速69km/h輪胎規(guī)格205/65 R17.5輪輞規(guī)格17.5”*6.00”最小轉(zhuǎn)彎半徑15m最小離地間隙130mm整車空載質(zhì)心高度1000mm整車滿載質(zhì)心高度1150mm前軸荷3100Kg后軸荷3300Kg前懸架滿載簧載質(zhì)量2700Kg后懸架滿載簧載質(zhì)量2900Kg前懸架非簧載質(zhì)量400Kg后懸架非簧載質(zhì)量400Kg項(xiàng)目數(shù)值項(xiàng)目數(shù)值前懸架結(jié)構(gòu)雙橫臂后懸架結(jié)構(gòu)雙橫臂前懸架偏頻1.1Hz后懸架偏頻1.12Hz前懸靜撓度205mm后懸靜撓度198mm前懸彈簧行程±55mm后懸彈簧行程±55mm主銷后傾角5°主銷內(nèi)傾角13°前輪外傾角0-0.5°前輪前束0-2mm車身側(cè)傾角4.25°輪距極限變化量±15mm前懸上下擺臂長(zhǎng)度比0.67后懸上下擺臂長(zhǎng)度比0.65前懸架剛度64.5N/mm后懸架剛度71.8N/mm前懸架彈簧剛度49.2N/mm后懸架彈簧剛度