懸架系統(tǒng)匹配設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上懸架系統(tǒng)匹配設(shè)計一、 懸架系統(tǒng)概述懸架是現(xiàn)代汽車上重要總成之一，它把車架與車軸彈性地連接起來。其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪和車架之間的一切力和力矩，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車平順地行駛。懸架主要由彈性元件、導(dǎo)向機構(gòu)和減振器組成（在有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿）。彈性元件用來傳遞垂直力，并緩和由不平路面引起的沖擊和振動，其種類有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧及橡膠彈簧等。由于鋼板彈簧在懸架中可兼作導(dǎo)向機構(gòu)用，可使懸架結(jié)構(gòu)簡化，且保養(yǎng)維修方便、制造成本低，所以貨車懸架中一般都采用鋼板彈簧作為彈性元件。

2、鋼板彈簧是汽車懸架中作為汽車當中應(yīng)用最廣泛的彈性元件，它是由若干等寬但不等長的合金彈簧片組成的一根近似等強度的彈性梁，鋼板的彈簧的第一片一般是主片，其兩端彎成卷耳內(nèi)裝青銅、粉沫治金組成的襯套，以便用彈簧銷與固定在車架的支架或吊耳作鉸接連接。鋼板彈簧一般用U型螺栓固定在車橋上。中心螺栓用以連接各片彈簧片，并保證裝配時各片的相對位置。中心螺栓距兩卷耳的距離可相等也可以不等。主片卷耳受力最嚴重，是薄弱處，為改善主片卷耳的受力情況，常將第二片末端也彎成卷耳，包在主片的外面（也稱包耳）。有些懸架中的鋼板彈簧兩端不做成卷耳，而采用其它的支承方式（比如滑塊式）。連接各構(gòu)件，除了中心螺栓以外，還有若干個彈簧夾

3、，其主要作用是當鋼板彈簧反向變形時，使各片不致于相互分開，以免主片單獨承載，此處，為了防止各處橫向錯動。彈簧夾用鉚釘鉚接在下之相連的最下邊彈簧的端部，彈簧的夾的兩邊用螺栓連接，在螺栓上有套管頂住彈簧片的兩邊，以免將彈簧片夾得過緊。中螺栓套管和彈簧片之間有一定的間隙（不少于（1.5mm）。以保證彈簧變形可以相互滑移。鋼板彈簧在載荷作用下變形時，各片有相對滑移而產(chǎn)生摩擦，可以促進車架的振動的衰退。但各片的干摩擦，將使車輪所受的沖擊在很大程度上傳給車架，即降低了懸架的緩和沖擊能力,并使彈簧片加速磨損，這是相當不利的，為了減少彈簧片之間的摩擦，在裝組合鋼板彈簧時，各片間需涂上石墨潤滑脂，并應(yīng)定期的保養(yǎng)

4、。二、懸架系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計鋼板彈簧首先應(yīng)確定的參數(shù)1、 彈簧載荷通常新車設(shè)計時，根據(jù)整車布置給定的空、滿載軸荷減去估算的非簧載質(zhì)量，得到每副彈簧上的承載質(zhì)量。一般將前、后軸，車輪、制動鼓及轉(zhuǎn)向節(jié)、等總成視為非簧載質(zhì)量，將傳動軸、轉(zhuǎn)向縱拉桿等總成一半也視為非簧載質(zhì)量。如果鋼板彈簧布置在車橋上方，彈簧3/4的質(zhì)量為非簧載質(zhì)量；下置彈簧，1/4彈簧質(zhì)量為非簧載質(zhì)量。2、 彈簧伸直長度應(yīng)根據(jù)不同車型要求，由總布置給出彈簧伸直長度的控制尺寸。在布置可能的情況下，盡量增加彈簧長度，這主要是考慮以下幾方面原因：（1） 由于彈簧剛度與彈簧長度的三次方成反比，因此從改善汽車平順性角度看，希望彈簧長度長些好。（2）

5、在彈簧剛度相同情況下，長的彈簧在車輪上下跳動時，彈簧兩卷耳孔距離變化相對較小，對前懸架來說，主銷后傾角變化較小，有利于行駛穩(wěn)定性。（3） 增加彈簧長度可以降低彈簧應(yīng)力和應(yīng)力幅，從而提高彈簧使用壽命。（4） 增加彈簧長度可以選用片厚的彈簧，從而減少彈簧片數(shù)，并且片厚的彈簧對提高主片卷耳強度有利。由于受整車總布置的限制，所以要與總布置設(shè)計人員商定，推薦數(shù)值如下：貨車：前簧L=（0.260.35）軸距，后簧L=（0.350.45）軸距。3、 前、后懸架靜撓度和動撓度的選擇（1）前、后懸架靜撓度的選擇理論研變和使用經(jīng)驗證明：汽車前、后懸架與其簧載質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要

6、參數(shù)之一。前、后懸架的振動頻率（亦稱偏頻）為：n1= ，n2= (1)當采用線性懸架時，懸架的靜撓度與簧載質(zhì)量和懸架剛度的關(guān)系為：fc1=m1g/c1，fc2=m2g/c2 (2)將（2）式代入（1）式得：n15/ ，n25/ （3）式中 n1，n2前、后懸架的偏頻，單位為Hz；fc1，fc2前、后懸架在簧載質(zhì)量m1，m2作用下的靜撓度，單位為cm；c1，c2前、后懸架的剛度。 由此可見，車身振動頻率直接與懸架的靜撓度有關(guān)。在懸架設(shè)計中，先根據(jù)行駛平順性要求確定n1和n2值，然后就可根據(jù)式（3）確定前、后靜撓度fc1和fc2。 前、后懸架系統(tǒng)的偏頻及靜撓度的匹配，對汽車行駛平順性有很大影響。一

7、般使前、后懸架的靜撓度值及偏頻值接近些以免造成較大的車身縱向角振動。對貨車而言，考慮到前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，其前懸架的靜撓度一般大于后懸架的，取fc2=（0.60.8）fc1。 （2）前、后懸架動撓度的選擇 懸架動撓度是指從滿載位置開始，壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形時，車輪中心相對車架的垂直位移。 為了防止在不平路面上行駛時經(jīng)常撞擊緩沖塊，懸架必須具備足夠的動撓度fd。 載貨汽車一般取fd=（0.71.0）fc。 4、 滿載弧高fa滿載弧高直接影響車身高度，一般希望它等于零，可使彈簧滿載時在對稱位置工作，但考慮到彈簧在使用中會產(chǎn)生塑性變形，要由fa給予補償，有時為了在車架高度已限定

8、時能得到足夠的動撓度值，也需要有一定的fa值，常取1020mm?；蓴嗝娉叽绾烷L度的確定懸架靜撓度確定后，根據(jù)下式可以求出期望的彈簧剛度值（夾緊剛度）。K= (4)根據(jù)公式K=（5）可計算出彈簧斷面尺寸和長度。（1） 初步確定彈簧撓度增大系數(shù)。先確定與主片等長的片數(shù)n1，然后估算總片數(shù)n，由式=（6）初步計算出撓度增大系數(shù)值。選擇彈簧總片數(shù)時，盡可能使片數(shù)少些，這不僅可以減少片間摩擦，而且便于彈簧生產(chǎn)制造。（2） 確定彈簧有效長度Le。由U型螺栓夾緊距和總布置給定的彈簧伸直長度，用式Le=L-kS（7）初步確定出彈簧有效長度Le，式中k考慮U型螺栓夾緊后無效長度系數(shù)，剛性夾緊時，取k=0.5SU

9、型螺栓中心距（3） 彈簧總慣性矩。由式（5）計算出彈簧總慣性矩后，可以確定彈簧片數(shù)、片寬、片厚。(a) 彈簧片寬度選取。增加彈簧片寬度，可以減少彈簧片數(shù)，并能增加卷耳強度。對前懸架來說，為保證轉(zhuǎn)向車輪有一定轉(zhuǎn)向空間，增加片寬度受到一定限制。(b) 彈簧片厚度選取。由于彈簧片厚度和彈簧總慣性矩的三次方成正比，稍許增加片厚度，就可以減少片數(shù)。因此在滿足彈簧使用壽命的前提下，應(yīng)盡可能選擇片厚的彈簧。另外，選擇彈簧片厚度時，同一副彈簧的不同片厚度的組數(shù)越少越好，希望片厚度能相等。彈簧尺寸參數(shù)（彈簧長度、片寬度及片數(shù)）確定后，應(yīng)重新按式（5）對彈簧剛度進行驗算。如果彈簧剛度不能滿足設(shè)計要求，應(yīng)重新進行計

10、算。除了對彈簧剛度進行驗算外，還應(yīng)對彈簧強度進行核算，計算的彈簧應(yīng)力和比應(yīng)力應(yīng)在推薦的范圍內(nèi)。如果所選的彈簧尺寸參數(shù)不能滿足強度要求，則應(yīng)重新計算，直至所選定的彈簧尺寸參數(shù)滿足彈簧剛度和強度要求為止。注意：最后選定的彈簧寬度與厚度最好選用社會現(xiàn)有彈簧鋼板規(guī)格。彈簧強度驗算5、 彈簧靜應(yīng)力cc=cW0鋼板彈簧總截面系數(shù)對于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面經(jīng)應(yīng)力噴丸處理后，推薦c在下列范圍內(nèi)取值：前彈簧350450N/mm2；后主簧450550 N/mm2；后副簧220250 N/mm2。6、 彈簧比應(yīng)力比應(yīng)力是指彈簧單位變形的應(yīng)力，它對鋼板彈簧的疲勞壽命有顯著影響。=建議的設(shè)計值應(yīng)在

11、下列范圍內(nèi)：貨車的前、后簧=4555Mpa/cm；副簧=7585Mpa/cm。如所得比應(yīng)力值不合適，應(yīng)修改片厚和片數(shù)。7、 最大動行程時的最大應(yīng)力maxmax=(fc+fd)9001000 N/mm2懸架的彈性特性1、懸架的彈性特性是指懸架變形f與其所受載荷F之間的關(guān)系曲線。當懸架變形與所受載荷成固定的比例一起增長時，彈性特性可由一直線表示，稱為線性特性。此時，懸架剛度是常數(shù)。2、線性懸架的汽車，在使用中由于裝載的多少會使簧載質(zhì)量值不同，如剛度保持不變，則會使振動頻率發(fā)生變化，這一變化顯著時將導(dǎo)致平順性變壞，故為了改善這種情況，應(yīng)該采用剛度可變的非線性懸架。3、采用非線性懸架，對于載荷變化大的

12、貨車，其必要性是很明顯的。例如150T-1A(G)車型，空載時后軸荷為350Kg，載重1259.5噸時，后軸荷為7662Kg，約為空載時的6倍。假如用線性懸架，剛度不變，則空載時后懸架頻率顯得過高，因而其平順性差。如采用變剛度非線性懸架，使空車時的剛度比滿載時小，就會降低空車的振動頻率而改善行駛平順性。4、在貨車上一般采用加副簧的方法得到變剛度特性。貨車后懸架主、副簧的剛度分配1、貨車后懸架主、副簧結(jié)構(gòu)簡圖副簧在主簧上面，載荷較小時，只有主簧工作，載荷增至一定值，副簧和副簧支架接觸，副簧開始參加工作。 2、設(shè)計主、副簧結(jié)構(gòu)參數(shù)時，首先應(yīng)確定主、副簧之間的剛度分配，以及副簧開始參加工作時的載荷。

13、一般首先從保證良好的行駛平順性考慮，這一要求包含著兩個內(nèi)容：一是從空載到滿載范圍內(nèi)頻率的變化應(yīng)盡量地小；二是在副簧接觸托架前、后的頻率突變不要太大。3、主副簧剛度匹配有兩種方法：（1） 比例中項法Fk=C副/C主=1，=Fc/F0(2)平均值法Fk=( F0+ Fc)/2 C副/C主=2(-1)/(+3) 式中 F0空載時后懸架簧載質(zhì)量 Fc 滿載時后懸架簧載質(zhì)量 Fk副簧開始起作用時后懸架簧載質(zhì)量 C副副簧剛度 C主主簧剛度用第一種方法可使空、滿載范圍內(nèi)懸架系統(tǒng)振動頻率變化不大，但副簧接觸托架前、后的頻率突變較大，對于運輸部門使用的貨車，因其半載運輸狀態(tài)少，所以采用此法計算效果好。為了減少副

14、簧接觸支架前、后的頻率突變，可使副簧與前、后托架錯開接觸，但會使副簧前后段應(yīng)力略有差別。用第二種方法確定的副簧接觸載荷，會使副簧接觸托架前、后的頻率突變小些，但卻使全部載荷變化范圍內(nèi)的頻率差變化大。因此，對于經(jīng)常處于半載狀態(tài)運輸或值較小的車輛，采用此法較為合適。(三)實例分析150T-1A(G)前后懸架的匹配分析。 作下列分析：整車相關(guān)質(zhì)量參數(shù)現(xiàn)有前、后板簧參數(shù)軸荷分配 前、后懸架匹配。 1：整車相關(guān)參數(shù) 車型150T-1A(G)整車整備質(zhì)量（Kg）2290前橋（Kg）186后橋（Kg）280車輪（Kg）35軸距（mm）3400貨廂（mm）3200X1900X600前板簧（Kg）35.6

15、15;2后板簧（Kg）58.5×2副簧（Kg）21.5×2 2：前、后板簧參數(shù)前板簧后板簧副簧規(guī)格8X912X117X9自由弧高9810546夾緊弧高9510040自由剛度83217.5210夾緊剛度91.8246.82543：前、后空，滿，超載時軸荷分配及前后簧載質(zhì)量整車重量前軸荷后軸荷前簧簧載后簧簧載空載（按45%）22901030.51259.5346.65334.75滿載(貨物比重按1.8)6026+229018306486746.42948超載（加250的邊板）7533+229021617662911.935364前、后懸架的匹配分析*空載時的匹配：前懸架空載孤高

16、的計算已知：前軸荷為1030.5Kg 前懸架簧載質(zhì)量：346.65Kg 單側(cè)板簧夾緊剛度91.8N/mm 單側(cè)板簧夾緊弧高95mm（含卷耳） 空載前簧弧高（不含卷耳）：H1=95-346.65×9.8/91.8+5 =63mm 空載時前懸架撓度 f1=346.65×9.8/193=37mm 偏頻 n1=2.6后懸架空載弧高已知：后軸載荷為1259.5Kg 后懸架簧載質(zhì)量：334.75mm 主簧剛度246.8 夾緊弧高 100 副簧剛度 254 夾緊弧高 40空載時后懸架弧高（不含卷耳）：H2=100-334.75×9.8/246.8+5=91.71mm空載時后懸架

17、撓度： f2=334.75×9.8/246.8=13.29mm 偏頻： n=4.337前、后懸架的撓度比：f2：f1=13.29：37=0.359 *滿載時：前后懸架的匹配根據(jù)貨廂內(nèi)部尺寸（3100×1800×600），設(shè)計裝載到6026Kg時，前、后板簧的弧高為h1、h2 已知：滿載6026Kg時，前軸載荷為：1830Kg 前懸架簧載質(zhì)量：746.4Kg 滿載時前簧弧高（不含卷耳）：h1=95-746.4×9.8/91.8+5=20.32mm 滿載時前懸架撓度：f1=746.4×9.8/91.8=79.68mm 偏頻：n1=1.777 已知：

18、滿載6026Kg時，后軸載荷為：6486Kg 后懸簧載質(zhì)量：2948Kg 后簧跳動65后，副簧開始接觸，設(shè)此時主，副簧共同跳動的尺寸為y 則：246.8×（65+y）+254×y=2948×9.8 得：y=25.66mm 此時主簧弧高（不含卷耳）：h2=100+5-（65+25.66）=14.34mm 滿載時，后懸架撓度：f2=2948×9.8/（246.8+254）=60.8mm 偏頻：n2=1.612 滿載時，前、后懸架的撓度比；f2：f1=60.8 ：79.86=0.76*超載時：前、后懸架的匹配 根據(jù)貨廂內(nèi)部尺寸（3100×1800×750），設(shè)計超載到7533Kg時，前、后板簧的弧高為h1，h2 已知：超載753