非承載底盤設(shè)計作業(yè)指導(dǎo)書

1、XXXXXXXXXXX 有限公司非承載底盤設(shè)計作業(yè)指導(dǎo)書編制：校對：審核：批準(zhǔn)：2015-06-15 發(fā)布2015-06-15實施XXXXXXXXXXX 有限公司 發(fā)布一、底盤總布置1 概述底盤技術(shù)是整車技術(shù)的關(guān)鍵，它直接影響整車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性、 環(huán)保性等性能， 換句話來說， 底盤技術(shù)的好與壞影響著用戶對整車的評價， 也決定了整車的隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們的生活質(zhì)量要求越來越高的因素的影響，安全性、舒適性、 平穩(wěn)性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性成為當(dāng)今整車發(fā)展的重要因素。2 電動整車底盤設(shè)計要求（ 1）調(diào)查研究與初始決策：選定設(shè)計目標(biāo)，并制定產(chǎn)品設(shè)計工作及方針原則。（2）總體方案設(shè)計：根據(jù)

2、所選定的目標(biāo)及對開發(fā)目標(biāo)制定的工作方針、設(shè)計原則等主 導(dǎo)思想提出底盤設(shè)想。（3）繪制底盤總布置草圖，確定底盤主要尺寸、質(zhì)量參數(shù)與性能以及各總成的基本形 式。（4）編寫設(shè)計任務(wù)書。（ 5）底盤總布置設(shè)計。 （6）總成設(shè)計。（7）試制、試驗、定型。3 底盤主要參數(shù)及部件的確定 在主要參數(shù)的選擇和計算問題上，主要考慮了電動整車整體的安全性、動力性、舒適性等， 以及底盤總體布置的難易程度來進(jìn)行的。 設(shè)計主要包括： 車型構(gòu)成： 車輛的主要尺寸、 驅(qū)動方式和采用的主要部件（如動機(jī)、變速器、驅(qū)動橋、懸架、轉(zhuǎn)向器）及附屬設(shè)備；車輛 的總體布置；整車性能、計算校核。各部件的選擇主要考慮到利用國內(nèi)各汽車部件生產(chǎn)廠

3、的現(xiàn)有資源，可從中選擇適合的 部件，并對同型號車進(jìn)行參考，避免對各部件單獨設(shè)計以降低生產(chǎn)成本。4 各部件及總成總體位置的確定在初步確定汽車的載客量（載質(zhì)量） 、驅(qū)動形式、發(fā)動機(jī)形式等以后，要深入做更具體 的工作， 包括繪制總布置草圖， 并根據(jù)理論依據(jù)校核初步選定的各部件結(jié)構(gòu)和尺寸是否符合 整車尺寸和參數(shù)的要求，以尋求合理的總布置方案。對于各部件及總成在車架上安裝位置的問題，主要考慮到它們之間的工作關(guān)系、運動 關(guān)系、安全因素和對軸荷分配的影響來完成的。如果對上述問題考慮的不周到、不全面，將 會給整車帶來性能上不好的影響及安全隱患。5 底盤總體設(shè)計的特點和要求（1）確定整車型式、結(jié)構(gòu)和尺寸；（2）

4、確定整車的主要性能指標(biāo)；（3）初選各總成的結(jié)構(gòu)型式、尺寸和性能；（4）協(xié)調(diào)各總成與整車的關(guān)系以及各總成之間的關(guān)系。前幾項需要進(jìn)行選件分析，后一項需要進(jìn)行理論校核分析，使其該設(shè)計底盤達(dá)到最優(yōu)。6 電動機(jī)的選擇 考慮到整車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、乘客面積利用率和電動機(jī)使用可靠度、 耐久性、動力性、接近性、電動機(jī)的冷卻性能、整車的供暖性等因素。7 傳動系統(tǒng) 動力裝置和驅(qū)動輪之間的所有傳動部件總稱為傳動系。傳動系的功用是將動力裝置輸 出的功率傳動給驅(qū)動輪， 并改變動力裝置的功率輸出特性以滿足汽車行駛要求。 所設(shè)計的輕 型電動整車根據(jù)動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等因素選擇傳動系統(tǒng)。8 行駛系統(tǒng) 輪式底盤行駛

5、系，一般由車架、車橋、車輪和懸架組成。它要充分利用動力傳動系統(tǒng) 在主動輪或車輪處提供的轉(zhuǎn)矩， 合理匹配的行駛機(jī)構(gòu)設(shè)計是非常重要的。 達(dá)到最佳的匹配動 力性能、運動性能、最佳的駕駛性能，是行駛機(jī)構(gòu)設(shè)計的主要目的。9 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 確定轉(zhuǎn)向系時應(yīng)滿足以下要求：1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。2）汽車轉(zhuǎn)向行駛后，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線行駛位 置，并穩(wěn)定行駛。3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。4）轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時，由于運動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最 小。5）保證汽車有較高的機(jī)動性，具有迅速和

6、小轉(zhuǎn)彎行駛能力。6）操縱輕便。7）轉(zhuǎn)向輪碰到障礙物后傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖擊力要盡可能小。8）轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。9）在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使 駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。10）進(jìn)行運動校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向一致。10 蓄電池的布置 蓄電池與快慢充電口有一定的布置聯(lián)系，能夠使電池在電使用完畢后能夠方便的快速充電， 以便能夠繼續(xù)行駛。 同時還要考慮前后橋的質(zhì)量分配。 電池與驅(qū)動電機(jī)的距離越近越 好，以縮短線路，同時還要考慮拆裝方便和良好的接近性。二、 車架設(shè)計車架是汽車設(shè)計的重要項目，因為它的好壞

7、直接關(guān)系到車的一切性能（操控、性能、安 全、舒適等等）。評價車架設(shè)計和結(jié)構(gòu)的好壞，首先應(yīng)該清楚了解的是車輛在行駛時，車架 所要承受的各種不同的力。 如果車架在某方面的韌性不佳， 就算有再好的懸掛系統(tǒng)， 也無法 達(dá)到良好的操控表現(xiàn)。而車架在實際環(huán)境下要面對 4 種壓力。1）負(fù)載彎曲從字面上就可以十分容易的理解這個壓力，部分汽車的非懸掛重量（ unsprung mass ） 是由車架承受的，通過輪軸傳到地面。而這個載荷，主要會集中在軸距的中心點。因此車架 底部的縱梁和橫梁，一般都要求較強(qiáng)的剛度。2）非水平扭動當(dāng)前后對角車輪遇到道路上的不平而滾動，車架的梁柱便要承受這個縱向扭曲壓力，情 況就好像要你

8、將一塊塑料片扭曲成螺旋形一樣。3）橫向彎曲所謂橫向彎曲， 就是汽車在入彎時重量的慣性 （即離心力） 會使車身產(chǎn)生向外彎甩的傾 向，而輪胎的抓著力會和路面形成反作用力，兩股相對的壓力將車架橫向扭曲。4）水平菱形扭動因為車輛在行駛時， 每個車輪因為路面和行駛情況的不同 （路面的鋪設(shè)情況、 凹凸起伏、 障礙物及進(jìn)出彎角等等） ，每個車輪會承受不同的阻力和牽引力， 這可以使車架在水平方向 上產(chǎn)生推拉以至變形，這種情況就好像將一個長方形拉扯成一個菱形一樣。本公司車架設(shè)計規(guī)定以上指標(biāo)均要求進(jìn)行CAE分析。2.1 車架選型2.1.1 、梯形車架梯形車架是最早出現(xiàn)的車架形式。 顧名思義， 梯形車架的樣子就好像

9、一條平躺著的梯子 由兩條縱向的主梁，結(jié)合許多大?。ù旨?xì)）不同的副橫梁所構(gòu)成的，有些情況還會加上斜梁 作加固。目前只有商用車才使用梯形車架。貨車使用梯形車架主要是看中它車身和底盤分離的設(shè)計， 車架和車殼作非固定連接， 在 行走的時候， 崎嶇的大幅路面上下落差環(huán)境， 會導(dǎo)致車架的大幅扭動。 梯形車架的非水平扭 曲剛性其實并不理想， 一樣會產(chǎn)生大幅的扭動， 分離式車身正好阻止了車殼的扭動。 另外這 種車架的前向抗彎曲能力 （即對抗前方正面撞擊力的能力） 非常的強(qiáng)！ 所以這款車架仍被越 貨車普遍的使用。由于梯形車架的負(fù)載抗彎曲能力高， 而車架先天造就平臺造型， 無論對營造車廂空間還 是載貨空間都有極其

10、正面的作用。 梯形車架的優(yōu)點也造就了它的缺點， 平面結(jié)構(gòu)令它的非水 平扭曲剛性相對于一體式車架來的低。1.2 、一體式金屬車架使用一體式車架的汽車， 整個車身的外殼本身就屬于車架的一部分。 所以它不同于傳統(tǒng) 的梯形車架或者管式車架， 需要在車架外包裹外殼。 按嚴(yán)格的定義來說， 一體式車架都是由 不同的組件裝配而成的，其中最大的一塊就是地臺，其余的如車頂、側(cè)板大小各異，所有的 板件都是由壓模機(jī)壓制出來的，利用機(jī)械手做電焊處理，有的甚至使用激光焊接技術(shù)。由此可見，一體式車架適應(yīng)高度機(jī)械化的流水生產(chǎn)作業(yè)大量生產(chǎn)， 大大的降低生產(chǎn)成本。 而且一體式車架先天擁有良好的撞擊保護(hù)能力， 車頭以及車尾加裝副車

11、架一方面有利于吸收 撞擊所造成的沖擊力， 另一方面對車架行駛的剛性也有所幫助。 其次， 一體式車架能夠預(yù)留 用以吸收撞擊能量的吸能區(qū)外， 車架本身的包裹式構(gòu)造還可以將吸能區(qū)域吸收不完的能力經(jīng) 過骨架分散到車體的其余部分，避免猛烈撞擊力在瞬間過于集中而對乘客造成嚴(yán)重的創(chuàng)傷！ 相對于其他的車架構(gòu)造， 一體式車架沒有高而闊的門檻、 防滑動支撐架和大型的傳動軸管道 等，空間的利用率極高。但一體式車架生產(chǎn)前的配套投資極其龐大，不適合小批量生產(chǎn)。另外一個明顯的缺陷， 就是一體式車架因為使用大量的金屬， 重量偏高。 外殼的作用主要是用來營造理想的空間效 果， 而車架的設(shè)計主要由金屬鋼片構(gòu)成， 雖然鋼片已經(jīng)作

12、了開孔的加強(qiáng)韌度處理， 但是在物 理結(jié)構(gòu)上的剛度，特別是非水平扭動（longitudinal torsion），始終不及鋼管式車架。如果以重量和剛性比來做比較的話， 使用同等金屬重量所制作出來的一體式車架是所有車架中 剛性表現(xiàn)最不經(jīng)濟(jì)的。2.1.3 、超輕量一體式車架傳統(tǒng)的一體式車架， 其優(yōu)點是對于大量生產(chǎn)成本相對較低， 擁有較強(qiáng)的空間效能， 同時 撞擊保護(hù)能力較強(qiáng)。缺點是車身沉重，初期投入很高，無法做小批量生產(chǎn)。超輕量一體式車 架在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)的一體式車架無異， 輕量化的主要原因是車的板塊由液壓形式壓制。 傳統(tǒng) 車架用高重量壓模機(jī)壓制的車架模塊， 效果就好像用紙蓋著硬幣， 然后用鉛筆描出圖案

13、的效 果。車架和車殼的板塊因為壓模機(jī)的壓制細(xì)膩度有所規(guī)限， 整體厚度和設(shè)計的厚度有一定的 出入，尤其在彎角和邊緣的位置，在壓制后肯定是最薄弱的地方。為了彌補(bǔ)這個缺陷，整個 車架在壓制時會刻意做的厚一點， 就是說用厚一點的鋼板去遷就這些最薄弱的位置都符合最 低的厚度要求，從而達(dá)到剛度要求。液壓利用極高的水壓，將鋼材壓迫成所需的車架形狀。 因為水的壓力是平均的， 不同的地方所受的壓力同樣是相同。 這樣就解決了車架沖壓受力不 均的問題，車架便可以造得更薄了。2.2 、車架設(shè)計規(guī)范（一）、確定設(shè)計條件在車架設(shè)計時必須明確以下設(shè)計條件， 應(yīng)聯(lián)系總布置及有關(guān)專業(yè)進(jìn)行細(xì)致的了解， 必要 時需查閱已有的試驗分

14、析資料、開展專門的試驗工作和使用調(diào)查。1. 市場狀況擬設(shè)計車型的類別、用途、使用條件（如裝載情況、道路條件、運行情況等） 、需求 量情況（數(shù)量、時間、前景預(yù)期等） 、可靠性要求、以及同類車型（特別是競爭對象） 的車架使用情況。2. 車型系列化情況 同時設(shè)計的車型以及準(zhǔn)備發(fā)展的車型有哪些？這些車型的外形尺寸和載荷級別的情 況如何？主要車型是哪些？3. 生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)方式有關(guān)生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)率的準(zhǔn)則如何？在采用大型壓力機(jī)、 大型復(fù)雜模具、 自動焊接設(shè) 備等方面的約束條件如何？哪些車型須按批量生產(chǎn)考慮？4. 總布置對車架部件的形狀和尺寸的限定情況，各部件同車架的連接尺寸。5. 汽車載荷大小及其分布，各

15、部件的重量和中心位置及其在車架上的懸置位置。6. 各部件的結(jié)構(gòu)特點，剛度情況及主要工作載荷情況，對車架剛度和應(yīng)力的影響如何？ 和同類車型相比，將出現(xiàn)哪些重大變化？（二）、確定設(shè)計要求1. 可靠性及耐久性要求 縱梁等主要零件，在使用期內(nèi)，不得出現(xiàn)嚴(yán)重的致命故障，如嚴(yán)重變形及開裂，致使 其它部件不能正常安裝和工作。 鉚釘?shù)纳倭扛鼡Q， 以及其它較易修復(fù)的故障的出現(xiàn)， 不得低于三保里程。2. 剛度及振動特性要求車架的固有頻率不應(yīng)與車身等的固有頻率以及發(fā)動機(jī)和簧下質(zhì)量的激勵頻率相耦合，致使平順性和操縱穩(wěn)定形變壞、噪音過大、零件損壞。車架扭轉(zhuǎn)剛度應(yīng)適度避免變形過大，橫擺嚴(yán)重，通過性變壞，可靠性下降。車架滿

16、載時垂直彎曲撓度通常約在10mm以內(nèi)。行駛中最大扭角約為每米軸距1°。3安全性要求在正常使用條件下，能克服障礙物的干擾，保護(hù)車前板件少受損壞。在發(fā)生碰撞事故 時，能吸收大部分碰撞能量、 降低減速度值、避免乘員空間被嚴(yán)重擠占而危及乘員聲明。4. 改裝性及維修性要求盡量使汽車改裝方便。避免改裝時對車架部件進(jìn)行較大的改動，如過多的增加新孔。（三）、車架受力分析1、車架（整車）扭轉(zhuǎn)剛度車架（整車）扭轉(zhuǎn)剛度指整車狀態(tài)下的車架扭轉(zhuǎn)剛度。在車架出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形時，與車架連接在一起的汽車部件，必將隨之一起變形，導(dǎo)致車架剛度增大；當(dāng)這些部件和車架剛性連接時，其剛度提高情況基本取決于連接部分的 剛度。通常車

17、架（整車）扭轉(zhuǎn)剛度比車架扭轉(zhuǎn)剛度要大出幾倍。在現(xiàn)代轎車上，車身的 扭轉(zhuǎn)剛度常為車架剛度的 3倍。在貨車上，車廂在車架上的扭轉(zhuǎn)剛度可達(dá)車架剛度的3倍以上。前后軸及彈簧總成、駕駛室和車頭以及發(fā)動機(jī)等在車架上的扭轉(zhuǎn)剛度也可達(dá)到 或接近車架剛度水平。汽車部件的大剛度和車架的低剛度比較廣泛的實現(xiàn)了成功的結(jié) 合。在轎車上車架的自重也比以前有所降低。2、車架（整車）扭轉(zhuǎn)剛度與扭角2.1、車架（整車）靜扭轉(zhuǎn)當(dāng)車架（整車）扭轉(zhuǎn)剛度和懸架系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)剛度已知時，則緩慢通過或靜止處在不平路面上的汽車的車架軸間扭角（如圖3），即可用以下公式就得：(1Cj)1圖3車架（整車）扭轉(zhuǎn)式中：以通過左右前輪接地點的連線與通過左右后

18、輪的相應(yīng)連線之間的夾角,道路不平度， 表示。Cj ,車架（整車）扭轉(zhuǎn)剛度。 Cs,懸架系統(tǒng)（含車輪）扭轉(zhuǎn)剛度。由公式可知，車架的靜扭角大小， 取決于Cj/Cs比值情況。改變Cj或Cs，都 將引起的改變。一般貨車 Cj/Cs接近于 1或更大，故其車架的靜扭角約為道路扭 角的一半或更小。在轎車上Cj遠(yuǎn)大于Cs， 故其車架靜扭角較小。顯然，車架扭轉(zhuǎn) 剛度對車架扭角的影響比車架（整車） 扭轉(zhuǎn)剛度Cj的影響更小。當(dāng)汽車斜越深溝時，一個車輪可能離開地面，車架扭角從而達(dá)到極限，曾測得某中型貨車的極限扭角為 13°,某輕型貨車為 8°。在崎嶇路面上行駛時，車架扭角可 達(dá)每米軸距1 

19、6;。車架的單位長度扭角沿其全長是變化的，一般其前部較大，后部較小。3、車架（整車）扭轉(zhuǎn)剛度與扭矩汽車處于不平路面上，車架受到的扭轉(zhuǎn)載荷可以下式計算CjCSMC j CS即作用于車架上的扭矩，隨著路面的不平度變化而變大，同時也隨的Cj、CS增大而增大。此扭矩系車輪上的斜對稱垂直載荷構(gòu)成，故驅(qū)動軸必有一側(cè)的垂直載荷將下降，這意味著該軸的附著重量將較之成倍的下降，故通過性隨之變壞。M隨著Cj、CS的變大而提高后，車架及懸架系統(tǒng)的應(yīng)力必然相應(yīng)提高。4、車架剛度與振動車架固有頻率的大小決定于其相關(guān)剛度。 確定車架剛度時，應(yīng)使其固有頻率不和道 路及發(fā)動機(jī)激勵頻率想耦合， 也不合駕駛室等部件的固有頻率想耦

20、合， 以免平順性變壞， 可靠性下降。5、車架（整車）扭轉(zhuǎn)剛度與汽車橫向擺動降低車架（整車）扭轉(zhuǎn)剛度，將使汽車的橫向擺動加劇，嚴(yán)重時，使人產(chǎn)生不安全 感。高速行駛時，操縱穩(wěn)定性變壞。6、車架剛度與成本提高車架剛度，往往受到經(jīng)濟(jì)因素的制約，如制造及裝配成本提高、重量增大等。 通過非剛度途徑，解決某些剛度問題，有時更為簡單易行。對于剛度和強(qiáng)度都較大的汽車部件，如車身、車廂等，使其對車架剛度發(fā)揮增強(qiáng)作用是極為有利的。對于剛度較大而強(qiáng)度較低的汽車部件，可根據(jù)具體情況，采用三點懸置、四點懸置或菱形懸置以及剛度適當(dāng)?shù)能泬|與車架連接，以使車架變形部分得到隔離，而不出現(xiàn)損壞。通過懸置點布置（如移近振型節(jié)點）、懸

21、置姿態(tài)、懸置剛度的選擇，有時也可解決一些振動問題。7、車架剛度計算采用有限元分析法， 對車架扭轉(zhuǎn)剛度、 垂直彎曲剛度和水平彎曲剛度進(jìn)行計算，現(xiàn)已取得相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果。并可預(yù)測出車架的模態(tài)頻率和振型。在轎車設(shè)計中也進(jìn)行車架縱向沖擊剛度計算，預(yù)測其變形及碰撞減速度。（四）、縱梁設(shè)計注意事項1應(yīng)力特點整車縱梁常為開口截面，其應(yīng)力主要有以下4種：1）.垂直彎曲能力在汽車自重及載荷作用下，縱梁中部（駕駛室后）及后部（后彈簧后）出現(xiàn)彎矩峰 值?？捎脧澗夭罘ㄇ蟮茫ㄒ娙债a(chǎn)柴資料）。彎曲應(yīng)力沿斷面的分布情況如圖4a。2）.水平彎曲能力汽車在彎道上行駛時， 在離心力、轉(zhuǎn)向力和車輪阻力的作用下，縱梁出現(xiàn)水平彎曲。其應(yīng)

22、力沿截面的分布情況如圖 4b。3）.縱梁局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力在偏心載荷的作用下，縱梁呈現(xiàn)局部扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，常常在載荷作用處及其左右節(jié)點處， 出現(xiàn)約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力峰值，這時，其沿該段縱梁長度及截面的分布情況如圖5。Ta/rall I卜圖4縱梁彎曲應(yīng)力圖a垂直彎曲b水平彎曲2縱梁截面1).槽形截面抗彎強(qiáng)度好，零件安裝緊固方便。 采用沖壓工藝，可方便的制成變截面梁、 有時還可做成雙向彎曲的梁，適于大量 生產(chǎn)。廣泛應(yīng)用于貨車和整車。選用鋼廠出產(chǎn)的冷彎型材做胚料， 工廠即可不用大型沖壓設(shè)備和模具。采 用翼緣加厚的型材，其比強(qiáng)度較大。% 5縱梁局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力圖a雙力矩b扇性應(yīng)力4) .扭轉(zhuǎn)應(yīng)力汽車使用中，當(dāng)車輪收到斜對稱的

23、垂直載荷時，車架隨即呈現(xiàn)扭轉(zhuǎn)狀態(tài)， 縱梁在節(jié)點處常收到翹曲約束，而出現(xiàn)約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力峰值。當(dāng)約束極大時，雙力矩(應(yīng)力)的分 布情況如圖6。根據(jù)節(jié)點翹曲約束情況的不同， 縱梁兩種扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的分布也將發(fā)生諸多變化， 只有 采用有限元分析方法， 才能比較精確的加以計算， 應(yīng)在產(chǎn)品開發(fā)階段進(jìn)行。 車廂等連接 于車架上以后，縱梁應(yīng)力分布還將發(fā)生變化， 應(yīng)在樣品上進(jìn)行試驗研究。逐步實現(xiàn)早期 分析。JHJJ 口 V$*JLfcTllq2) .箱形截面扭轉(zhuǎn)剛度及強(qiáng)度都較大，多用于轎車。在整車和輕型越野車上也有應(yīng)用。3) 工字型截面可用不同強(qiáng)度、不同厚度的板料組焊而成，以取得極大的彎曲強(qiáng)度，并可減輕重量。常用于超重

24、型貨車。4）Z型截面當(dāng)發(fā)動機(jī)尺寸較大時，便于整車前部布置。為少數(shù)貨車采用。3縱梁強(qiáng)度3.1彎曲強(qiáng)度1選用較大的截面尺寸。2. 選定合適的截面形狀，加高腹板則垂直彎曲強(qiáng)度變大，加寬翼緣則水平彎曲強(qiáng)度 變大。通常高寬比為 3: 1左右。3翼緣加厚、加寬或在其上貼加強(qiáng)板。3.2局部扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度1. 降低以至消除縱梁局部扭轉(zhuǎn)載荷a. 注意偏心載荷的布置，盡量減小偏心距。b. 將發(fā)動機(jī)、駕駛室的懸置布置在橫梁的彎心上。c. 在懸架支架處，設(shè)置彎曲剛度較大的橫梁并采用剛度較大的連接。d. 限制縱梁加工扭曲度。2提高縱梁抗扭能力a. 使偏心載荷盡量接近橫梁，必要時可采用較大的橫梁連接板。b. 縮小橫梁的間距，并

25、使橫梁和縱梁翼緣連接。c. 加大縱梁截面尺寸。d. 在縱梁局部扭轉(zhuǎn)處的部分長度上，構(gòu)成封閉截面。3.3扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度1. 減小縱梁截面尺寸。2. 在縱梁大截面處，使橫梁與其腹板相連。3. 與縱梁翼緣連接的兩橫梁，不要相距過近。3.4局部強(qiáng)度1. 加大縱梁板厚。2. 局部貼加強(qiáng)板，必要時將加強(qiáng)板翻邊或壓筋。3. 沿載荷作用方向加大支架的尺寸。增加受拉緊固件的數(shù)量。4. 使垂直于腹板的較大力位于其上下側(cè)，而不位于其中部。3.5減少應(yīng)力集中及其它1. 盡量減少翼緣上的孔數(shù)，減小其孔徑，禁止在其上出現(xiàn)大孔和空孔，在縱梁高應(yīng) 力區(qū)，尤其應(yīng)重視。2. 禁止在槽形縱梁翼緣邊上施焊，特別是短焊縫和“點焊”。3. 縱

26、梁截面高度轉(zhuǎn)折處或橫向彎曲處，翼緣可能出現(xiàn)“波紋”，應(yīng)盡量使變形緩和和以減低波紋使其處于拉應(yīng)力區(qū)或低壓應(yīng)力區(qū)，波紋高度應(yīng)限制在1mm以下。4. 縱梁加強(qiáng)板兩端的形狀及連接應(yīng)不 引起剛度突變，并不處于橫梁附近（可遠(yuǎn)離橫梁或與橫梁重合），見圖7。5. 縱梁受壓翼緣的寬度不能太大（可 為板厚的12倍）。圖7加強(qiáng)板的連接6. 采用屈服點較低、伸長率較大的材料，在沖壓后，其實際疲勞強(qiáng)度往往較大。修 磨沖壓毛邊和修鉸沖孔，也可顯著提高其實際疲勞強(qiáng)度。以上措施是從不同方面分別考慮的，因而存在諸多矛盾。設(shè)計時，必須根據(jù)使用特點和縱梁具體部位，抓住主要矛盾，作出恰當(dāng)?shù)木駬?。如縱梁中部，彎矩較大，且常存在剛度突變

27、情況，應(yīng)注意不在使扭轉(zhuǎn)應(yīng)力在該處出現(xiàn)峰值；在彈簧支架處則應(yīng)著力處理好局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。盡量避免各種應(yīng)力峰值出現(xiàn)在同一部位。在越野車上， 則可選用較小的縱梁截面，以免車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力過大。五）、橫梁設(shè)計注意事項5.1 橫梁截面1. 槽形截面沿腹板方向彎曲， 剛度和強(qiáng)度都較大， 多用于彈簧支架處。 通常都為直梁或彎度不 大的梁，以利于制造。其缺點是，在縱梁截面高度改變時，極難適應(yīng)。沿翼緣方向彎 曲時，剛度和強(qiáng)度將下降很大。2. 帽形截面通常都用矩形胚料直接成形， 較易制成大彎度梁； 在空間受到限制時較易布置， 且 可獲得相當(dāng)?shù)膹澢鷱?qiáng)度和剛度。 故適于在其上布置大總成的懸置。 采用鱷魚式結(jié)構(gòu)時， 可形成較大

28、的連接寬度； 變化其接頭設(shè)計， 可以與截面高度不同的縱梁實現(xiàn)各種形式 的連接，通用性較好。3. Z 形截面其特性與槽形截面近似，常用于前橫梁，便于發(fā)動機(jī)懸置。4. 工字形截面常由槽形截面組合而成，彎曲強(qiáng)度和剛度都很大。5. 封閉截面常為管形及箱形。其突出的優(yōu)點是扭轉(zhuǎn)剛度極大。管形截面常為現(xiàn)成的型材， 不須為其配備大的生產(chǎn)設(shè)備和模具。 通過接頭可連接在不同截面高度的縱梁腹板上，實現(xiàn)極大的通用。箱形截面通常由帽形截面組合而成，其剛度和強(qiáng)度較大，但成本過高。5.2 橫梁連接 橫梁作用的發(fā)揮程度，全在于其連接設(shè)計是否恰當(dāng)。應(yīng)從以下幾個方面考慮：1. 連接寬度加大連接寬度， 可以布置較多的緊固件， 以形

29、成較大的連接強(qiáng)度和抗菱形能力， 往 往可使偏離橫梁的縱梁局部扭轉(zhuǎn)載荷得到一定的支撐。 為了加大連接寬度， 可將槽形 截面橫梁兩端加寬或另加連接板，也可采用鱷魚式橫梁。2. 連接跨度 橫梁上下方的連接，應(yīng)保持較大的跨距，以便更好的鉗住縱梁，限制其扭轉(zhuǎn)變形。3. 連接強(qiáng)度連接強(qiáng)度應(yīng)和橫梁的強(qiáng)度和剛度相匹配， 以免連接失效。 為此， 應(yīng)使連接件有較大 的強(qiáng)度、緊固件數(shù)量多些并保持適當(dāng)距離。4. 連接剛度橫梁及其連接， 共同構(gòu)成了對縱梁的約束， 連接剛度不足， 將不利于對縱梁局部扭 轉(zhuǎn)的控制；連接剛度大時，車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力又將變大，故應(yīng)根據(jù)具體部位的應(yīng)力情況， 做出選擇。5. 連接型式 橫梁和縱梁翼緣連接

30、，可得到較大的連接跨度和連接剛度，使車架扭轉(zhuǎn)剛度增大， 縱梁布局扭轉(zhuǎn)改善， 但常常引起車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力提高。 橫梁和縱梁腹板連接， 則結(jié)果相 反?？捎糜诳v梁的大截面處， 并注意增大其連接跨度。 橫梁和縱梁腹板及一個翼緣同時相連，則兼有以上兩種連接方式的特點。有時使橫梁只和縱梁的一個翼緣相連，則極難發(fā)揮其剛度作用。5.3橫梁布置橫梁布置對縱梁局部扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和車架扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度有很大的影響，必須十分注意?？蓞⒁娍v梁設(shè)計部分。通常在彈簧支架處都設(shè)置彎曲剛度較大和縱梁的偏心載荷相適應(yīng)的橫圖8常見橫梁故障梁，在發(fā)動機(jī)及駕駛室的懸置處，設(shè)置彎曲強(qiáng) 度足夠的橫梁。當(dāng)二者重合在一起或較為接近 時，則可合用一梁。在縱梁的中

31、部或后部可設(shè) 置剛度不太大的橫梁。汽車保險杠或其它類似 桿件，如其和縱梁的連接與橫梁相似，則在結(jié) 構(gòu)分析時，也應(yīng)視同橫梁。采用翼緣連接的橫梁，彼此相距不宜太近, 橫梁間散布有縱梁局部扭轉(zhuǎn)載荷時，則其間距 不宜太大。5.4橫梁故障模式橫梁故障多出現(xiàn)于其端部，疲勞裂紋一般 由其翼緣邊上開始發(fā)生，并沿其垂直方向擴(kuò)展, 鉚釘剪斷情況尤為多見，典型故障見圖8。（六）、車架通用化和系列化設(shè)計注意事項在車架零件的制造中，一般都需采用大型壓力機(jī)和大型模具，不僅其價格昂貴，且制造周期較長，因此在設(shè)計中必須十分重視車架的系列化，使其能以少數(shù)零部件組成多種總成， 并可用少數(shù)模具制造出來，以滿足汽車多品種系列化的需要

32、。發(fā)展系列車型時，車架的長度、軸距和部分孔位一般都要發(fā)生變化，有時還要改變車架的寬度和承載能力。因此各種縱梁的長度、孔位和截面尺寸常常不能保持一致，橫梁的結(jié)構(gòu)、數(shù) 量和長度也會發(fā)生變化。在系列化設(shè)計中，如將其處理得好，即可使生產(chǎn)大大簡化。6.1縱梁6.1.1長度系列化縱梁，不論其品種多少、長度如何變化，一般用一套組合沖模（指生產(chǎn)一種 車架縱梁所需得沖模數(shù)）即可滿足需要。如縱梁前后部都存在變截面部分，則在改變長度時，只要保持各變截面部分形狀不變（圖9C、F段），只變化等截面部分得長度（圖 9AB、DE、FG段），通過增減或更 換各種沖模鑲塊，即可采用一套組合式?jīng)_模將所有不同長度縱梁壓制出來。如為

33、等截面縱梁或僅在前部存在變截面部分的縱梁，由于各種縱梁的差別Trgpj隹口3 - M!匚燈多發(fā)生在其后部等截面部分，則組合式?jīng)_模比較簡單。圖9縱梁沖模分塊圖6.1.2 孔1. 采用大沖孔模生產(chǎn)縱梁時，應(yīng)注意使所有縱梁的絕大多數(shù)孔保持通用，并注意使 某些縱梁的專用孔與這些通用孔保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以便使這些孔的沖頭和凹模鑲塊 可裝在一套通用模上。這樣當(dāng)不生產(chǎn)該縱梁時，只需拔去該塊換沖頭即可。對于哪 些于強(qiáng)度無影響的孔，也可任其沖出。如某縱梁的專用孔和通用孔過近或孔徑不同 時，通過更換鑲塊雖可沖出，但較麻煩，最好少用。也可采用補(bǔ)鉆、補(bǔ)沖的方法加工出某些專用孔。2減小縱梁孔的數(shù)量，非常有利于縱梁的生產(chǎn)，

34、最好每一個縱梁的孔數(shù)不多于100個。為此，應(yīng)多方設(shè)法減少縱梁上的裝置件數(shù)，如將多個貯氣筒固定在一套支架上，該系統(tǒng)的其它小附件，有的也可以緊固在該支架上，又如將駕駛室踏板直接不定在 駕駛室上等。3縱梁的緊固孔徑應(yīng)予以標(biāo)準(zhǔn)化，一般以3種為宜，最好不多于 5種。6.1.3強(qiáng)度通常采取以下措施，以滿足系列化縱梁不同強(qiáng)度的要求。1. 采用不同強(qiáng)度的材料，模具可完全通用。2. 采用不同厚度的材料，改變料厚時縱梁截面內(nèi)高應(yīng)保持不變，這樣僅須改動部分 鑲塊機(jī)殼通用原模具生產(chǎn)。同時，翼緣聯(lián)接的橫梁也可通用。3. 采用不同的翼緣寬度，應(yīng)結(jié)合板厚大小合理確定，模具可大部分通用。4. 采用加強(qiáng)板局部加強(qiáng)，加強(qiáng)板的長度

35、及板厚也可按需要進(jìn)行多種變化。5當(dāng)車型系列較寬時，可再增加一種截面高度。6.1.4支架1各支架緊固處的壁厚應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，以減少緊固件的品種。2. 支架按對稱原則設(shè)計，以使左右件通用或左右件的工模具通用。3. 左右支架由通用的胚件組焊而成。4將某些零件共用一套支架與車架固定，以減少支架數(shù)量。5. 注意支架在車型間的通用。在支架改變時，注意保持緊固孔位通用。6.2橫梁1. 采用腹板連接結(jié)構(gòu)，可使橫梁在同一車架上或不同車架上實現(xiàn)比較廣泛的通用。 采用腹板及翼緣綜合連接的橫梁，通用性一般要差些。2. 同一橫梁通過兩端連接件的改變，亦可實現(xiàn)較大的通用。3. 采用翼緣連接結(jié)構(gòu)的橫梁，只要縱梁截面內(nèi)高保持不變，

36、即可使之通用。4. 盡量保持車架寬度不變，車型系列較寬時，可增加一種寬度尺寸。并注意二者的橫梁設(shè)計，盡可能使其模具通用。（七）、車架公差縱梁和橫梁等主要零件通常用板料沖壓 而成，由于成形時，材料的某些部分的纖維 被拉長或壓縮，成形后必然回彈，致使零件 尺寸、形狀出現(xiàn)偏差，見圖 10.這些偏差與零 件形狀、材料強(qiáng)度和厚度公差、模具設(shè)計及 精度、工藝及調(diào)整情況有關(guān)，有時很大，必 須根據(jù)車架自身裝配要求及裝置件安裝的需 要，予以限定。圖10縱梁形狀偏差7.1縱梁1. 腹板縱向直線度（F）如模具壓緊面時平的，則腹板水平彎曲較大； 如模具壓緊面反向彎曲，則腹板水平彎曲即可較小，但截面負(fù)回彈較大，且模具復(fù)

37、雜，故一般少用。變截面梁常定為總長的0.15% ;材料屈服點高時，往往需要放寬到0.3%。等截面梁可定為0.1%以下。每米長度上的直線度一般可小于4mm， 2.截面扭曲（N ）變截面縱梁在截面轉(zhuǎn)折部位將出現(xiàn)較大的扭曲，很難解決， 故最好不在該處緊固零件。兩相鄰橫梁的緊固處，相對扭角應(yīng)小于1°。等截面直梁的扭曲較小，一般不必限定公差（按自由公差） 。3.截面喇叭口（ A1 、A2） 由于工藝條件不同， 截面可能出現(xiàn)正回彈或負(fù)回彈， 在無裝配問題處， 其偏差可不加 限定；當(dāng)有裝配要求時，可定為A = 1°,或限定其開口尺寸公差為 2 （可雙向分布） 4.壓彎半徑（ R ） 壓彎

38、半徑過小則易開裂，過大則回彈加大。隨著模具磨損，該尺寸將變大，從而使喇 叭口和翼緣上的孔邊距增大，影響裝配，其公差常定為1.5，或為 1/4 板厚。5腹板橫向直線度（） 沖模調(diào)整不當(dāng)，壓緊力不夠，腹板可能出現(xiàn)弧形，必須嚴(yán)格控制。在非壓彎區(qū)測量， 橫向直線度公差可為 0.3 （從園角切點開始，從腹板內(nèi)表面或外表面測量）。6.波紋度（B）一般應(yīng)小于2mm ,高應(yīng)力區(qū)應(yīng)小于 Imm ,拉應(yīng)力區(qū)可不限定。7.2車架總成 根據(jù)裝配需要，可注出若干公差，必要時應(yīng)對車架實施矯正，加以保證。1. 寬度公差車架寬度一般可保持± 5mm 以內(nèi)，但在縱梁截面轉(zhuǎn)折處，相當(dāng)長的范圍內(nèi)，寬度偏 差可能很大， 如

39、存在裝配問題無法滿足， 則應(yīng)根據(jù)需要注明公差 （如懸架系統(tǒng)及踏板 支架緊固處） 。以便公以上考慮校正措施。2. 懸置孔位公差發(fā)動機(jī)、駕駛室的懸置孔，最好采用長孔，否則應(yīng)規(guī)定孔位置度公差，可為1mm。3. 對角線公差應(yīng)在左右縱梁上選用一組對稱孔，孔距以 1.52m 為宜，以便檢查，該組孔的對角線 孔距差應(yīng)小于 5mm。八）、材料選用注意事項8.1 性能要求1 較大的實際疲勞強(qiáng)度 車架零件在正常使用情況下， 應(yīng)力極少達(dá)到材料的屈服點。 常見的損壞形式是疲勞裂 紋?？v橫梁通常采用沖壓加工，表面質(zhì)量較差，甚至存在顯微裂紋，故零件的實際疲 勞強(qiáng)度比試樣強(qiáng)度降低很多。 其降低的幅度與材料的應(yīng)力集中敏感性有

40、關(guān)。 敏感性差 的材料，即使標(biāo)準(zhǔn)試樣強(qiáng)度較低，其實際疲勞強(qiáng)度卻可能搞些。2. 較好的沖壓性能 沖壓工藝，生產(chǎn)率高，成本低，在車架生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。材料的沖壓性能不好， 如伸長率小， 則極易開裂， 有時裂紋較小， 難以察覺， 常被流出廠外， 導(dǎo)致早起損壞。 如屈服點過高，則零件回彈大，即將出現(xiàn)較大的弓形、扭曲、喇叭口、直線度、孔位 置度等誤差， 不僅影響裝配質(zhì)量和難度， 也可能因預(yù)應(yīng)力大， 而使零件的可靠性降低。 轎車車架形狀復(fù)雜，尤應(yīng)重視材料的沖壓性能。3. 較好的焊接性能 轎車車架等生產(chǎn)中采用焊接工藝， 車架修理和改裝時一般也用焊接工藝。 如焊接性能 不好，焊接后強(qiáng)度必將下降。4 .一定的

41、耐腐蝕性能 車架零件與路面較為接近， 故較易腐蝕， 當(dāng)采用較薄的板料， 做成不易防銹處理的封 閉截面梁時（如轎車車架） ，尤應(yīng)考慮其耐腐蝕性問題。8.2 常用材料1. 板料形狀較復(fù)雜的冷沖壓件，常采用伸長率較大（>35%）,強(qiáng)度較低的低碳鋼板或低合金高強(qiáng)度鋼板，如 08、 09MnL 、09MnReL 等。形狀比較簡單的冷沖壓件，常采用 強(qiáng)度稍大的碳鋼或低合金高強(qiáng)度鋼板，如20、16MnL 、10Ti、09SiV、T52L 等。在國外，因考慮成本和剛度因素，采用碳鋼的極為普遍，如日本多采用38， 41， 45kg級鋼板，也用 55kg 級鋼板。強(qiáng)度越大的材料，往往伸長率越低，沖壓性能越差

42、，有 時不得不限制材料抗拉強(qiáng)度的上限， 導(dǎo)致成本增加。 有些大型貨車車架縱梁采用合金 鋼板，壓制后，再經(jīng)熱處理和噴丸處理，可使抗拉強(qiáng)度提高到1000Mpa ，但工藝復(fù)雜，并受剛度及成本因素制約，應(yīng)用受限。有些超重型車架縱梁采用組合截面， 由不同強(qiáng)度和厚度的鋼板焊成， 可用強(qiáng)度較大的 鋼板。2. 槽形型鋼僅適用于等截面件， 可省去相應(yīng)的壓制設(shè)備， 直接向鋼廠采購。 產(chǎn)量少時， 尤宜考慮。 也有翼緣加厚的槽形型鋼，其材料利用更加有效。3. 園管常在兩端焊接接頭，制成橫梁，而不須壓制設(shè)備。8.3 工藝對材料實際疲勞強(qiáng)度的影響曾對 09SiV 、16Mn、T52L 三種鋼板進(jìn)行專門試驗，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)試樣靜

43、強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度 較高的材料， 其沖壓試樣的疲勞強(qiáng)度卻較低。 同一種材料， 沖孔與鉸孔試樣疲勞強(qiáng)度 竟相差一倍。 說明這些鋼板的疲勞強(qiáng)度對沖壓非常敏感， 且材料的靜強(qiáng)度越大， 伸長 率越小，其敏感性越強(qiáng)，越不利于使用。更加這種材料的沖壓性能較差，也不利于生 產(chǎn)，故在選用時必須全面比較。8.4 提高材料實際疲勞強(qiáng)度的工藝措施1.噴丸處理可使沖壓的扯裂帶得到強(qiáng)化； 使銹皮脫盡， 防銹層牢固； 因而可提高零件的實際疲勞 強(qiáng)度，但比熱處理工藝簡單。2. 鉆孔縱梁裂紋不少從孔邊開始， 如采用較精細(xì)的鉆削規(guī)范， 代替一般鉆孔或沖孔， 也可較 大的提高其實際疲勞強(qiáng)度。 對于易于開裂的個別沖孔， 則可采用擴(kuò)孔或

44、鉸孔工藝。 加 以改善。3. 邊緣刨、銑加工或局部修磨縱橫梁裂紋不少從邊緣開始， 如在該處采用刨或銑加工， 代替沖壓或剪切、 則可極大 的提高其實際疲勞強(qiáng)度。如沖壓毛邊在某處較易開裂，則可在該處局部加以修磨。4. 嚴(yán)格工藝避免施工不當(dāng)，使零件強(qiáng)度受損，如隨意在縱梁翼緣邊上施焊（特別是點 焊）。使用銹蝕嚴(yán)重或酸洗時間過場的材料、隨意保留縱梁上的無用孔等。2.3 車架設(shè)計輔助工具公司車架設(shè)計建議使用三維結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計，同時要求建立數(shù)模輸出后采用計算機(jī)輔助有限元分析（ CAE ）驗證設(shè)計結(jié)果。三、懸掛系統(tǒng)匹配公司非承載底盤懸掛系統(tǒng)主要采用兩種形式：前麥弗遜獨立懸架+后鋼板彈簧帶雙向液

45、壓減震器式和前后縱向鋼板彈簧式。設(shè)計關(guān)注事項按下規(guī)則執(zhí)行：鋼板彈簧的布置方案鋼板彈簧在汽車上可以縱置或者橫置。后者因為要傳遞縱向力，必須設(shè)置附加的導(dǎo)向傳力裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大，所以只在少數(shù)輕、微型車上應(yīng)用?？v置鋼板彈簧能傳遞 各 種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡單，故在汽車上得到廣泛應(yīng)用。縱置鋼板彈簧又有對稱式與不對稱式之分。鋼板彈簧中部在車軸（橋）上的固定中心至鋼板彈簧兩端卷耳中心之間的距離若相等，則為對稱式鋼板彈簧； 若不相等，則稱為不對稱式鋼板彈簧。多數(shù)情況下汽車采用對稱式鋼板彈簧。由于整車布置上的原因，或者鋼板彈簧在汽車上的安裝位置不動，又要改變軸距或者通過變化軸距達(dá)到改善軸荷分配的目的時

46、，采用不對稱式鋼板彈簧。鋼板彈簧主要參數(shù)的確定在進(jìn)行鋼板彈簧計算之前，應(yīng)當(dāng)知道下列初始條件：滿載靜止時汽車前、后軸（橋）負(fù)荷G1、G2和簧下部分荷重 Gul、Gu2 ,據(jù)此計算出單個鋼板彈簧 的載荷：Fwl =（GI-GU1 ）/2 和Fw2 = （G2 - Gu2 ）/2 ,懸架的靜撓度fc和動撓度fd ,汽車的軸距等。2.1滿載弧高fa滿載弧高fa是指鋼板彈簧裝到車軸（橋）上，汽車滿載時鋼板彈簧主片上表面與兩端 （不 包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差（圖6 11）。fa用來保證汽車具有給定的高度。當(dāng)fa = 0時，鋼板彈簧在對稱位置上工作。為了在車架高度已限定時能得到足夠的動撓度值，常取

47、fa = 1020mm2.2鋼板彈簧長度L的確定鋼板彈簧長度L是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離。增加鋼板彈簧長度 L能顯著降低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命；降低彈簧剛度，改善汽車平順性；在垂直剛度 c 給定的條件 下，又能明顯增加鋼板彈簧的縱向角剛度。 鋼板彈簧 的縱向角剛度系指鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時，作用到鋼板彈簧上的縱向力矩值。增大鋼板彈簧縱向角剛度的同時，能減少車輪 扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈簧變形；選用長些的鋼板彈 簧，會在汽車上布置時產(chǎn)生困難。 原則上在 總布置可能的條件下， 應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取 長些。推薦在下列范圍內(nèi)選用鋼板彈簧的長度：轎車：L= (0.400.55)軸距；貨車前懸架：L

48、= (0.260.35)軸距，后懸架：L= (0.35 0.45) 軸距。3. 鋼板彈簧斷面尺寸及片數(shù)的確定3.1 鋼板斷面寬度 b 的確定有關(guān)鋼板彈簧的剛度、 強(qiáng)度等，可按等截面簡支梁的計算 公式計算，但需引入撓度增大 系數(shù)加以修正，因此，可根據(jù)修正后的簡支梁公式計算鋼板彈簧所需要的總慣性矩 J0 。對于對稱鋼板彈簧：3J0= ( L - ks ) 3c /( 48 E )(65)式中： s 為 U 形螺栓中心距 (mm)；k 是為考慮 U 形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù) (如剛性夾緊，取 k = 0.5 ，撓性夾緊，取 k = 0 ) ；c 為鋼板彈簧垂直剛度 (Nmm)， c = F w

49、 / f c ；為撓度增大系數(shù)(先確與主片等長的重疊片數(shù)n i ,再估計一個總數(shù) no ,求得=nn 0 ,然后用 = 1.5 /1.04(1 + 0.5 ) 初定 );E 為材料的彈性模量。鋼板彈簧總截面系數(shù)W0 用下式計算W0 F w ( L -ks ) / 4 w(66)式中， w 為許用彎曲應(yīng)力。 對于 55SiMnVB 或 60Si2Mn 等材料 ,面經(jīng)噴丸處理后， 推 薦 w在下列范圍內(nèi)選?。呵皬椈珊推胶鈶壹軓椈蔀?50450MPa后主簧為450550MPa ；后副簧為 220 250MPa 。將式(66)代人下式計算鋼板彈簧平均厚度hphp = 2J 0/W0= ( L -ks

50、) 2 w /6Ef c (67)有了 hp 以后，再選鋼板彈簧的片寬 b 。增大片寬，能增加卷耳強(qiáng)度，但當(dāng)車身受側(cè)向力作用傾斜時，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。前 懸架用寬的彈簧片，會影響轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角。片寬選取過窄，又得增加片數(shù)，從而增加片 間的摩擦和彈簧的總厚。推薦片寬與片厚的比值 b / h P在610范圍內(nèi)選取。3.2 鋼板彈簧片厚 h 的選擇矩形斷面等厚鋼板彈簧的總慣性矩J0用下式計算J0 = nbh3 / 12(68)式中， n 為鋼板彈簧片數(shù)。由式(68)可知，改變片數(shù) n、片寬b和片厚h三者之一，都影響到總慣性矩J。的變 化；再結(jié)合式（65）可知，總慣性矩 Jo的改變又會影響到鋼板彈

51、簧垂直剛度 C的變化，響 汽車的平順性變化。其中，片厚 h的變化對鋼板彈簧總慣性矩 Jo影響最大。增加片厚 h,可 以減少片數(shù) n。鋼板彈簧各片厚度可能有相同和不同兩種情況，希望盡可能采用前者。 但因為主片工作條件惡劣，為了加強(qiáng)主片及卷耳，也常將主片加厚，其余各片厚度稍薄。此時，要求一副鋼 板彈簧的厚度不宜超過三組。為使各片壽命接近又要求最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于1.5。最后，鋼板斷面尺寸 b和h應(yīng)符合國產(chǎn)型材規(guī)范圖6-12葉片斷面形狀a）矩形斷面b）T形斷面C）單面有拋物線邊緣的斷面d）單面有雙槽的斷面3.3鋼板彈簧片數(shù)n片數(shù)n少些有利于制造和裝配，并可以降低片間的干摩擦，改善汽車行駛平順

52、性。但 片數(shù)少了將使鋼板彈簧與等強(qiáng)度梁的差別增大，材料利用率變壞。多片鋼板彈簧一般片數(shù)在614片之間選取，重型貨車可達(dá)20片。用變截面少片簧時，片數(shù)在14片之間選取。四鋼板彈簧各片長度的確定片厚不變寬度連續(xù)變化的單片鋼板彈簧是等強(qiáng)度梁，形狀為菱形（兩個三角形）。將由兩個三角形鋼板組成的鋼板彈簧分割成寬度相同的若干片，然后按照長度大小不同依次排列、 疊放到一起，就形成接近實用價值的鋼板彈簧。實際上的鋼板彈簧不可能是三角形，因為為了將鋼板彈簧中部固定到車軸（橋）上和使兩卷耳處能可靠地傳遞力，必須使它們有一定的寬度，因此應(yīng)該用中部為矩形的雙梯形鋼板彈簧（圖6 13）替代三角形鋼板彈簧才有真正的實用

53、意義。這種鋼板彈簧各片具有相同的寬度，但長度不同。首先假設(shè)各片厚度不同，則具體進(jìn)行步 驟如下：先將各片厚度的立方值按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪制在圖（圖6 14）上，再沿橫坐標(biāo)量出主片長度的一半L /2和U形螺栓中心距的一半 S/2 ,得到A、B兩點，連接A、B即得到三角形的鋼板彈簧展開圖。AB線與各葉片上側(cè)邊的交點即為各片長度。如果存在與 主片等長的重疊片，就從B點到最后一個重疊片的上側(cè)邊端點連一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點即為各片長度。各片實際長度尺寸需經(jīng)圓整后確定。圖6-13雙梯形鋼板彈簧圖6-14確定鋼板彈簧各片長度的作圖法五鋼板彈簧剛度驗算在此之前，有關(guān)撓度增大系數(shù) 不夠準(zhǔn)確，所以有必要

54、驗算剛度。、總慣性矩J 0剛度驗算公式為、片長和葉片端部形狀等的確定都ak1 l1 lk 1Ykk 1k 11kYkY. 11k 1JiE為材料彈性模量；l 1 、l k+1為主片Yk 1為經(jīng)驗修正系數(shù)， 片的一半長度。式(6 9)中主片的一半I 1 ,如果用中心螺栓到卷耳中心間的距離代入，求得的剛度值為 鋼板彈簧總成自由剛度 Cj ;如果用有效長度，即代入式(6 9),求得的剛 度值是鋼板彈簧總成的夾緊剛度。式中，和第(k +1 )O90 i 0.94 ;六鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算6.1鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧咼Ho鋼板彈簧各片裝配后， 在預(yù)壓縮和U形螺栓夾緊前，其主

55、片上表面與兩端(不包括卷耳 孔半徑)連線間的最大高度差(圖6 11)，稱為鋼 板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 Ho，用 下式計算Ho = ( fc + f a + ?f )(6 10)式中，fC為靜撓度；fa為滿載弧高；?f為鋼板彈簧總成用 U形螺栓夾緊后引起的弧 高變化，?f =S (3L - S )(f a + f C ) /2L2 ； S為U形螺栓中心距；L為鋼板彈簧主片長度。鋼 板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑Ro = L2 / (8 Ho)。6.2鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好地貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。圖6 15鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下的曲率半徑矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定R=R 1 + (2 oi Ro )/ ( EhI) (611)式中，Ri為第i片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑(mm); Ro為鋼板彈簧總成在自