懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸入條件 1、懸架剛度、偏頻和靜撓度的計(jì)算1.1、前懸架剛度、偏頻和靜撓度的計(jì)算1、前懸架的剛度計(jì)算滿載偏頻前懸滿載簧載質(zhì)量前懸架的剛度nmK （N/mm）懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算1.466.1655.119695412、前懸架的偏頻計(jì)算空載半載n Hz1.6436963181.4163481793、前懸架靜撓度的計(jì)算空載半載前懸架垂向變形量（mm）91.88046599123.74461161.2、后懸架剛度、偏頻和靜撓度的計(jì)算1、后懸架的剛度計(jì)算滿載偏頻后懸滿載簧載質(zhì)量后懸架的剛度 N/mm1.564.8355.7590621992、后懸架的偏頻計(jì)算項(xiàng)目空載半載n Hz2.10251

2、47621.7020831043、后懸架靜撓度的計(jì)算空載半載前懸架垂向變形量（mm）56.1549760885.685006162、彈簧剛度計(jì)算2.1、前懸架彈簧剛度計(jì)算 b n l 255.7255.73803.9彈簧與下擺臂垂線的夾角(空間a 、 rad13.20.230383457彈簧的剛度 N/mm5.7319910045.731991004考慮在懸架系統(tǒng)中襯套的剛度約為懸架剛度的15%30；共有襯套2個(gè)； 這里取值為15%所以前彈簧的剛度Csf N/mm4.8721923534.872192353前懸架彈簧鋼絲直徑計(jì)算根據(jù)劉惟信主編的汽車設(shè)計(jì)P489，彈簧的剛度計(jì)算公式：彈簧材料的剪

3、切彈性模量，這里由于彈簧的材料為合金彈簧鋼絲，所以，取為80000 MPa； 彈簧工作圈數(shù)，初取6.0圈；彈簧中徑，初取130mm ； 彈簧鋼絲直徑，mm 。由公式（5）可以得的計(jì)算公式如下iD Gd C m s =348G G i m D d 38GC D i d s m =d Gi 彈簧鋼絲直徑為： 10.mm2.2、后懸架彈簧剛度計(jì)算bn l327.2350.5350.5彈簧與與下擺臂垂線的夾角(空間a rad1.60.027925268彈簧的剛度 N/mm6.6098573946.609857394考慮在懸架系統(tǒng)中襯套的剛度約為懸架剛度的15%30； 這里取值為15%所以后彈簧的剛度C

4、sr N/mm4.9573930464.957393046后懸架彈簧鋼絲直徑計(jì)算同樣根據(jù)下面的公式m D dd G38GC D i d s m= 彈簧鋼絲直徑為：8.0mm3、側(cè)傾計(jì)算3.1、整車側(cè)傾角剛度側(cè)傾剛度是指在側(cè)傾角不大的餓情況下，車身傾斜單位角度所必需的力矩，根據(jù)汽車工程手冊(cè)P79加速度為0.5g 時(shí)，車身的側(cè)向角為2.5o 來計(jì)算懸架的剛度。整車的側(cè)傾示意圖如下：如上圖所示，簧上質(zhì)量質(zhì)心所在橫向平面內(nèi)的側(cè)傾軸到地面的高度為h，前后懸架心高度為h1 后懸架的側(cè)傾中心高度為h2，簧上質(zhì)量為m,，側(cè)向加速度為，質(zhì)心到前后軸的距離為im D ddh1h210.6957.45簧上質(zhì)量質(zhì)心所

5、在橫向平面內(nèi)的側(cè)傾軸到地面的高度 h mm31.74942761繞側(cè)傾軸的力矩平衡為由于這里側(cè)傾角很小，所以上述方程可以簡化為：而整車的側(cè)傾角剛度為前后懸架的側(cè)傾角剛度之和，即：滿載簧載質(zhì)量262側(cè)向加速度g 為重力加速度, 取g=9.8m/s2 =0.4g m/s24.9側(cè)傾角度 rad0.043633231滿載整車簧上質(zhì)量質(zhì)心高度H mm452整車的側(cè)傾角剛度 Nmm/rad 13443870.113.2 前后懸架側(cè)傾角剛度1 前懸架螺旋彈簧作用的側(cè)傾角剛度(122111h h L L L h h -+=K *+=-*+-* (sin (cos (r f K K h H G h H m *

6、+=-*+-* ( ( (r f K K h H G h H m =(*Hm K rf K K K +=彈簧中心線與下控制臂的垂線的夾角deg rad a 13.20.230383457參數(shù)l p 3803.93918.6 前懸架的側(cè)傾角剛度 N.mm/rad1762455.145 考慮襯套扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度有約為1520%的影響；2.前橫向穩(wěn)定桿剛度計(jì)算前懸架橫向穩(wěn)定桿的機(jī)構(gòu)簡圖如下橫向穩(wěn)定桿自身的角剛度計(jì)算可根據(jù)下面的公式，具體參數(shù)可由橫向穩(wěn)定桿簡圖得出：2cos (21=nlb p B C K s s sf K (+-=c b L ba L a L LEI K bf 22233124223式中

7、：E ：材料的彈性模量，N/mm2；206000：穩(wěn)定桿的截面慣性矩，1198.42247d：穩(wěn)定桿的直徑，這里初步?。?2.5其余參數(shù)由上圖可得：L 1 mm108.8L 2 mm69.1L mm 475.6a mm 84b mm38c mm115.8橫向穩(wěn)定桿自身的角剛度 Nmm/rad 11679023.12由于連接處橡膠件的變形，穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度會(huì)減小約1530。這里取20，因此，橫向穩(wěn)定桿9343218.495 該車前懸架的橫向穩(wěn)定桿連接在下橫臂上，所以側(cè)傾角剛度與車輪處的等效側(cè)傾角剛度存式中 車輪處等效的側(cè)傾角剛度 橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度橫向穩(wěn)定桿鉸接點(diǎn)至下前橫臂與副車架鉸接點(diǎn)距

8、離與下前橫臂兩鉸接點(diǎn)距離比值。I 4464mm d I =bfK (+-=c b L ba L a L LEI K bf 22233124223bfK ' wb bfaf f f K K ='af K w bf f bf K ' 0.57所以與之等效的車輪處側(cè)傾角剛度為：N.mm/rad5325634.5423.前懸架側(cè)傾角剛度前懸架的側(cè)傾角剛度由兩部分起作用即彈簧與橫向穩(wěn)定桿，即：前懸架的側(cè)傾角剛度 N.mm/rad7088089.687wb f f wbbf af f f K K =' af K afsf f K K +=K f K L 1，mm；166.3

9、9L 2，mm；109.64，mm；125.16b ，mm65.27c， m。393.28I后懸架橫向穩(wěn)定桿的直徑 mm12.39715355前角剛度 N.mm/rad7088089.687后角剛度 N.mm/rad6355780.419前后總角剛度 N.mm/rad13443870.11前后角剛度比1.115219413.4、整車的的縱傾角剛度 在制動(dòng)強(qiáng)度z 0.5時(shí)，當(dāng)車輛發(fā)生縱傾時(shí)，前后懸架的受力的變化量相當(dāng)于軸荷轉(zhuǎn)移量GBrK Lmzgh G g=d式中：z ：制動(dòng)強(qiáng)度, ；0.5 m：滿載簧載質(zhì)量Kg ；262 hg ：簧上質(zhì)心高mm （滿載）；452 L：軸距mm ；1905 g：

10、重力加速度，m/s29.8軸荷轉(zhuǎn)移量 N304.607664前后懸架單邊變形由公式S G/2C（C 為彈簧剛度）可得出前懸架單邊變形S 1, mm31.25981508后懸架單邊變形S 2, mm30.72256539整車縱傾角為 rad0.032536683縱傾角剛度為 Nmm/rad17834565.563.4.2 “抗點(diǎn)頭率”與“抗上浮率”的計(jì)算C1137.905C2200r16420.468r21154.625f10.76f20.24L 1905Lmzgh G g=G LS S 21(Ls C s C K sr sfx21+=h 452“抗點(diǎn)頭率”0.068799212“抗上浮率”0.

11、1752091673.5 前后懸架阻尼計(jì)算1 相對(duì)阻尼系數(shù)的選擇 2 減振器阻尼系數(shù)的確定減振器的阻尼系數(shù)為：式中： C 為懸架剛度(N/mm； m滿載簧載質(zhì)量(kg。為懸架固有（圓）頻率（rad/s）；在懸架中減振器軸線與垂直線成一定的夾角時(shí)，如下圖，減振器阻尼系數(shù)為參考同類型車：取前懸平均相對(duì)阻尼系數(shù)f=0.3;取后懸平均相對(duì)阻尼系數(shù)r=0.3;這里根據(jù) （0.250.5） ，前懸取 0.4 ，后懸取 0.5 則前后懸架相對(duì)阻尼系數(shù)為：c r rr c c m m c 22=*=m/=dsf 式中: i杠桿比；i=n/a 減振器安裝角；為懸架固有（圓）頻率；m 滿載單側(cè)簧載質(zhì)量(kg根據(jù)前

12、后懸架減振器的布置形式簡化為雙橫臂的形式，以下各參數(shù)取值如下： 前減振器壓縮阻尼系數(shù) N/（m/s）；200.221385前減振器伸張阻尼系數(shù) N/（m/s）；506.4423269前減振器平均阻尼系數(shù) N/（m/s）；353.331856后減振器壓縮阻尼系數(shù) N/（m/s）；346.3963219后減振器伸張阻尼系數(shù) N/（m/s）；692.7926439后減振器平均阻尼系數(shù) N/（m/s）519.59448293 最大卸荷力F0的確定22cos 2i m *=c r c r 式中：A 車身振幅，±40mm ； Vx 卸荷速度，取0.150.3m/s， 懸架固有（圓）頻率這里取卸荷

13、速度為 0.20.2前懸架減振器的最大卸荷力為： N101.2884654后懸架減振器的最大卸荷力為： N138.5585288工作缸直徑 D57.31754744缸筒直徑與連桿直徑之比0.5缸內(nèi)容許最大壓力334MPa彈簧剛度如果知道伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)0，最大卸荷力為：為減少傳到車身的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器的卸荷閥便被 以限制減振器所提供的最大阻尼力，此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度，即：iA V x cos =x V F *=00f F 0r F 0Dd /=p 前彈簧G 8300083000d 1610D 118118i712.9603776859.11857729

14、4.872192353后彈簧G 8300083000d 136D 106110i6.52.03780065938.276353974.957393046螺旋彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算前懸后懸4.8721923534.957393046633.53472493.465281681801031102、初步選擇彈簧中徑 端部結(jié)構(gòu)型式及所用材料前懸后懸130110端部結(jié)構(gòu)型式兩端內(nèi)彎兩端內(nèi)彎1、根據(jù)總布置要求及懸架的具體機(jī)構(gòu)形式求出需要的彈簧剛度 設(shè)計(jì)載荷時(shí)彈簧的受懸架在壓縮行程極限位置時(shí)彈簧的高度s C sC 38GC D i d s m =mH i P i H mH mD m D sm C D d G i =3

15、48材料3、參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定臺(tái)架實(shí)驗(yàn)時(shí)伸張及壓縮極限位置相對(duì)于設(shè)計(jì)載荷位置的彈簧變形量f1，f2,并確定前懸后懸f160.11666.349f260.48655.9814、初選鋼絲直徑d，并由相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)查處許用應(yīng)力前懸后懸d97.55、由右邊的公式解出 i 用劉維信汽車設(shè)計(jì)p491表13-10中的公式求出完全并緊時(shí)的高度前懸后懸G 8000080000有效圈數(shù) i6.1293660014.795276399總?cè)?shù) n7.6293660016.29527639957.9884369538.217968726、由 及 可以求出彈簧完全壓緊時(shí)的的載荷 臺(tái)架實(shí)驗(yàn)伸張，壓縮極限位置以及工作壓縮極限位置

16、的載荷 分別為：前懸后懸1169.5322161196.334536340.6380045164.5472088928.2341467770.9851001950.227223840.48279327、按彈簧指數(shù) 及 的表達(dá)式（如右下），求得 并用右下公式分別求得載荷所對(duì)應(yīng)的剪切力前懸后懸C 14.4444444414.666666671.0132082011.012946231cn sH s H i P i H s C s P mP 11f C P P s i -=22f C P P s i +=d D C m /=' K ' K 'K (m i s i m H H

17、C P P -+= (s i s i s H H C P P -+=（計(jì)算出的 > ，但 是懸架工作時(shí)彈簧實(shí)際對(duì)應(yīng)的最大剪應(yīng)力，對(duì)應(yīng)懸架的極8、校核 是否小于 若不成立，則返回第4步，重新選擇鋼絲直徑d，若余量很大，則視第9步壽命校核結(jié)果是否重新選取較小的直徑d9、校核臺(tái)架實(shí)驗(yàn)條件下的壽命，給定實(shí)驗(yàn)條件下的循環(huán)次數(shù) 可以按下公式估算：前懸后懸若算出的 小于預(yù)期的臺(tái)架壽命，則返回第4步重新選擇d，若有較大的余量，則與第8步的結(jié)果綜合考以節(jié)約材料，減小質(zhì)量10、得到合適的d后，可以進(jìn)一步確定彈簧的自由高度 和最小工作高度 ：前懸后懸式中 與彈簧指數(shù) 有關(guān)的系數(shù)11、穩(wěn)定性校核 又細(xì)又高的彈簧

18、在大載荷作用下會(huì)失穩(wěn)，失穩(wěn)的臨界載荷不僅與高度對(duì)直徑之比還與彈簧兩端的支撐方式有關(guān)，對(duì)于鋼絲截面為圓形的螺旋彈簧，其相對(duì)變形量 必須小于如下臨前懸后懸12smaxs max max max 63. 0=c n 13. 01808. 1(ec K n =(48. 1(74. 01212+-=e K c n 0H n H s i i C P H H /0+=diH H s n +=d D C m /=m D f / (89. 61(811. 0 (20C D fcr m -+='K螺旋升角前懸后懸p5056D 130110a8.1272909646.11687444彈簧自由長度計(jì)算前懸后懸

19、剛度 N/mm4.8721923534.957393046吉大仿真 N/mm33.530.234滿載單側(cè)簧載質(zhì)量 kg66.16564.835半載單側(cè)簧載質(zhì)量 kg64.646450.3536空載單側(cè)簧載質(zhì)量 kg4833彈簧與懸架的夾角(空間 deg13.21.6彈簧與懸架的夾角(空間 rad0.2303834570.027925268滿載時(shí)彈簧所受的軸向力 N631.285112635.1352737滿載時(shí)彈簧的變形量 mm129.5690043128.118805218.844331721.00731871滿載時(shí)彈簧的長度 mm168165自由長度297.5690043293.11880

20、52186.8443317186.0073187半載時(shí)彈簧所受的軸向力 N629.3837124503.3396789半載時(shí)彈簧的變形量 mm129.1787489101.5331393半載時(shí)彈簧的長度 mm168180297.1787489281.5331393(89. 61(811. 0 (20C D fcr m -+=空載時(shí)彈簧所受的軸向力 N467.3178738329.871338空載時(shí)彈簧的變形量 mm95.9153169566.54129195空載時(shí)彈簧的長度 mm201.6220自由長度297.5153169286.541292彈簧的長度 mm前懸后懸空載201.6220半載1

21、68180滿載168165上極限103110下極限281.427296.884自由長度3063034.8721923534.95739304639.56220191989.0550477956.77685784.788975308119.724382730.31941587項(xiàng)目參數(shù)值空載前偏頻H z1.64空載后偏頻H z2.10空載前后偏頻比0.78滿載前偏頻H z1.40滿載后偏頻H z1.50滿載前后偏頻比0.93半載前偏頻H z1.42懸架參數(shù)匯總半載后偏頻H z1.70半載載前后偏頻比0.83前懸彈簧剛度N/mm4.87后懸彈簧剛度N/mm4.96前懸剛度N/mm5.12后懸剛度N/

22、mm5.76整車側(cè)傾角剛度前懸壓縮阻尼系數(shù)N/（m/s）200.22前懸伸張阻尼系數(shù)N/（m/s）506.44后懸壓縮阻尼系數(shù)N/（m/s）346.40后懸伸張?zhí)K你系數(shù)N/（m/s）692.79前懸平均相對(duì)阻尼系數(shù)0.30后懸平均相對(duì)阻尼系數(shù)0.30前減震器平均阻尼系數(shù)353.33后減震器平均阻尼系數(shù)519.59懸架幾何參數(shù)匯總項(xiàng)目參數(shù)值前輪外傾角（靜態(tài)）0°車輪外傾角變化范圍（±50mm）-0.17°0.9°前輪前束（靜態(tài)）前輪前束變化范圍（±50mm）-0.8°0.01°主銷內(nèi)傾角（靜態(tài)）8.9°主銷內(nèi)傾角變化

23、范圍（±50mm）7.7°9.2°主銷后傾角（靜態(tài)）3.19°主銷后傾角變化范圍（±50mm）2.92°3.52°主銷偏距（靜態(tài)）+43.38mm主銷拖距（靜態(tài)）+27.7mm前懸側(cè)傾中心高度10.69mm 前輪距偏移量06m前輪跳動(dòng)行程(設(shè)計(jì)狀態(tài)+55，-70后輪跳動(dòng)行程(設(shè)計(jì)狀態(tài)+60，-70后輪軸距變化07.5后輪外傾角（靜態(tài)）0°后輪前束（靜態(tài)）0°計(jì)計(jì)算書 ff f m n K 2 2(=滿載1.4滿載（靜撓度f ）126.6514798/mm滿載1.5滿載（靜撓度f ）110.3275113f

24、f f m n K 2 2(=fffm Kn 21=rr m n Kr 22(=rr r m K n 21=Kf =Kf =1001986.02972657.231.119596098p 3918.6；這里取值為15%855.35416218.79，所以， 取為80000 MPa；2cos (lb pn K C f sf =22/(cos*( sf f C K P l n b =-+ 1.147731552122815.2114683.60.999610115p350.4856.4683012219.021075.4883012cos (lb pn K C r sr =22/(cos*( sf

25、 f C K P l n b =-+ 的力矩，根據(jù)汽車工程手冊(cè)P796：側(cè)向加速度為0.5g 時(shí)，整車的側(cè)傾角2 o5o的范圍內(nèi) 。這里我們?nèi)?cè)向意圖如下： 后懸架的側(cè)傾角剛度分別為 ， ，整車質(zhì)心高度為H，整車側(cè)傾角剛度為 ，前懸架，質(zhì)心到前后軸的距離為1 ，2則r K f KL1L2857.961047.047842257.5625601612.54*+= (n r f K K *+= ( r f K K h *-*+-= ( (*h H G h H m K b n 255.7255.7 桿簡圖得出：(6444dD I -=里取20，因此，橫向穩(wěn)定桿作用的側(cè)傾角剛度的等效側(cè)傾角剛度存在如下

26、的杠桿比關(guān)系：前橫臂兩鉸接點(diǎn)距離比值。如圖 后懸架側(cè)傾剛度須大于6355780.419N.mm/radafsf f K K +=K 166.39109.64125.1665.27393.285152.99726248437074.060013443870.1113443870.11 當(dāng)于軸荷轉(zhuǎn)移量G(Ls C s C K sr sf x 21+= 則前后懸架相對(duì)阻尼系數(shù)為：%100111=h r Lf C d %100222=h r Lf C s f 閥便被打開，減振器不再提供阻尼力，1(420-*=p F D 800008.95213109313064.872192353800007.7615511611105.54.957393046簧的受力 及彈簧高度 ，i P i H變形量f1，f2,并確