【正文】 懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允的最大變形時，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經(jīng)常碰撞緩沖塊。所以，對于貨車，fd取值與fc相同。懸架受到的垂直外力F與由此所引起的車輪中心相對于車身位移f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線，稱為懸架的彈性特性。懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性兩種。當懸架變形f與所受垂直外力F之間成固定的比例變化時，彈性特性為一直線，稱為線性彈性特性，此時懸架剛度為常數(shù)。鋼板彈簧非獨立懸架的彈性特性可視為線性的。（如圖21） 圖21 懸架彈性特性曲線、副簧剛度的分配CA1091載貨汽車后懸架采用主、副簧結(jié)構(gòu)的鋼板彈簧。其懸架的彈性特性曲線圖22 主、副簧為鋼板彈簧結(jié)構(gòu)的彈性特性曲線如圖22所示。載荷小時副簧不工作，載荷達到一定值時副簧與托架接觸，開始與主簧共同工作。、后軸的分配懸架側(cè)傾角剛度系指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時，懸架給車身的彈性恢復(fù)力矩。它對簧上質(zhì)量的側(cè)傾角有影響。側(cè)傾角過大或過小都不好。CA1091貨車車身側(cè)傾角選為6o。此外，還要求汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，前、后輪側(cè)偏角之差δ1δ2應(yīng)當在1o～3o范圍內(nèi)。而前、后懸架側(cè)傾角剛度的分配會影響前、后輪的側(cè)偏角大小，從而影響轉(zhuǎn)向特性，設(shè)計還要考慮懸架側(cè)傾角剛度在前、后軸上的分配。所以前、。第3章 前后懸架系統(tǒng)的設(shè)計前懸架由前鋼板彈簧和減振器組成。 鋼板彈簧中部用兩個U型螺栓固定在前橋上。彈簧兩端的卷耳孔中壓入襯套。前端卷耳用鋼板彈簧銷與前支架相連，形成固定的鉸鏈支點，與車架連起來；后端卷耳則通過鋼板彈簧吊耳銷與用鉸鏈掛在后支架上可以自由擺動的吊耳相連，與車架連起來。從而保證了彈簧變形時兩卷耳中心線間的距離有改變的可能。鋼板彈簧工作時，越靠近中間受到的彎曲力矩越大，為了充分利用材料并有足夠的強度和彈性，鋼片長度由上到下逐漸縮短。并且各片的彎度是不等的，鋼片越長彎度越小，這樣裝配后在工作時可以減小主片所受負荷，使各片負荷均勻接近。 減振器為液力雙作用筒式減振器。減振器在拉伸和壓縮過程中，通過復(fù)原閥和壓縮閥及其相應(yīng)的節(jié)流系統(tǒng)產(chǎn)生阻尼力，從而使鋼板彈簧的振動速度衰減以改善汽車的行駛平順性。減振器通過連接銷、上支架、下支架以及其橡膠襯套分別與車架和前軸連接。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，所以只在極少數(shù)汽車上應(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，故選用在CA1091貨車上?？v置鋼板彈簧又有對稱與不對稱式之分。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。CA1091貨車采用對稱式鋼板彈簧。初始條件：滿載靜止時汽車前、后軸（橋）負荷G1=24500N、G2=69090N和簧下部分荷重Gu1=4710N、Gu2=9270N，懸架的靜撓度fc和動撓度fd，單個鋼板彈簧的載荷：Fw1=( G1 Gu1)/2=(245004710)/2=9895N, Fw2=( G2 Gu2)/2=(690909270)/2=29910N汽車的軸距Lz=4050mm。（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。fa用來保證汽車具有給定的高度?？紤]到使用期間鋼板彈簧塑性變形的影響和為了在車架高度已限定時能得到足夠的動撓度值，常取fa=1020mm。所以本次設(shè)計選取fa=18mm。（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。貨車前懸架L=（）軸距，后懸架L=（）軸距。L=Lz=4050=1280mm（3）. 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定1）鋼板斷面寬度b的確定 鋼板彈簧的總慣性矩JoJo （33）式中，s—U形螺栓中心距，s=110mmk—U形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)，k=c—鋼板彈簧垂直剛度，c= Fw1/ fc1=9895/80=123(N/mm)δ—撓度增大系數(shù), δ=（先確定與主片等長的重疊片n1 ，在估計一個總片數(shù)n0 ，求的η= n1 / n0 ,然后用δ=[(1+)]初定δ）E—材料的彈性模量，E=105MPaJo=[（110）3123]/(48105)=31327mm2 鋼板彈簧總截面系數(shù)WoWo≥[Fw1(Lks)/(4[σw])] （34）式中，[σw]—許用彎曲應(yīng)力，[σw]=350～450MPaWo≥[9895(110)/(4350)]=8658剛板彈簧的平均厚度hp （35） =10mm推薦片寬與厚度的比值在610范圍內(nèi)選取。取片寬與片厚的比值b/hp=7所以b=7hp=710=70mm 取b=75mm2）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JoJo=nbh3/12 h (36)式中，n—鋼板彈簧片數(shù)，n=10h=== 取各片片厚等厚：h1=h2=h3=h4=h5=h6=h7=h8=h9=h10=8mm3）鋼板斷面形狀（如圖33）圖33 矩形斷面 在選擇各葉片長度時，應(yīng)盡量使應(yīng)力在片間和沿片長的分布合理，以達到各片壽命接近并節(jié)省材料、減小板簧質(zhì)量的目的。確定各葉片長度的方法有作圖法和計算法。用作圖法確定各片長度的方法是基于實際鋼板彈簧各葉片的展開圖接近梯形梁形狀這一原則來作圖的,先將各葉片厚度的立方值按同一比例尺沿縱坐標繪出，再沿橫坐標繪出主片長度之半(即L／2)和u形螺拴中心距之半(即s／2)，得A、B兩點。連接這兩點就得到三角形的鋼板彈簧展開圖。AB線與各葉片上側(cè)邊的交點即決定了各片長度。當有與主片等長的重疊片時，可將B點與最下一個重疊片的上側(cè)端點相連。該圖中實線所示的葉片長度是經(jīng)過圓整后的尺寸。有的葉片端部裝有卡箍，則需伸出卡箍稍許。(如圖34) 圖34 鋼板彈簧各片長度的作圖法由于有關(guān)撓度增大系數(shù)δ、慣性矩Jo、片長和葉片端部形狀等的確定不夠準確，所以要驗算剛度。用共同曲率法來計算剛度。假定同一截面上各片曲率變化值相同，各片所承受的彎矩正比于其慣性矩，同時該截面上各片的彎矩和等于外力所引起的彎矩。剛度驗算公式為c=6αE/[] (37)其中 ak+1=(l1lk+1) Yk= Yk+1=式中，α—經(jīng)驗修正系數(shù)，α=E—材料的彈性模量，E=105MPallk+1—主片和第k+1片的一半長度。結(jié)果c=104N/m（1）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高Ho鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U形螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差，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+fa+△f (38)式中，△f—鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高 △f= （39）△f==12Ho=80+18+12=110mm（2）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑RoRo=L2/(8Ho) (310)Ro=12802/(8110)=1862mm根據(jù)最小勢能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的Ro1/Ro= （312）結(jié)果Ro=1872mm經(jīng)檢驗合格。鋼板彈簧總成弧高HH=L2/(8Ro) (313)H=L2/(8Ro)=12802/(81872)=109mm（1）緊急制動時，前鋼板彈簧承受的載荷最大在它的后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力σmaxσmax=[G1]/[] (314)式中，G1—作用在前輪上的垂直靜載荷, G1=9895N—制動時前軸負荷轉(zhuǎn)移系數(shù), =—道路附著系數(shù), =—鋼板彈簧前、后段長度,=640mmWo—鋼板彈簧總截面系數(shù), Wo=8658c—彈簧固定點到路面的距離,c=644mmσmax=[9895]/[]=924Mpa1000Mpa，合格（2）鋼板彈簧卷耳的強度核算卷耳處所受應(yīng)力σ是由彎曲應(yīng)力和壓（拉）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即 （315）式中，F(xiàn)x—沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力, Fx==13720ND—卷耳內(nèi)徑,D=42mmb—鋼板彈簧寬度,b=75mmh1—主片厚度,h1=8mm[]—許用應(yīng)力，[]=350MPa=[]=350MPa 合格（3） 鋼板彈簧銷強度計算 〈79Mpa，合格 懸架中用的最多的減振器是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。汽車車身和車輪振動時，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時的摩擦和液體的粘性摩擦形成了減振阻力，將振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⑸l(fā)到周圍的空氣中去，達到迅速衰減振動的目的。如果能量的耗散僅僅是在壓縮行程或者在伸張行程進行，則把這種減振器稱為單向作用式減振器；反之稱為雙向作用式減振器。后者因減振作用比前者好而得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能在比較大的工作壓力（1020MPa）條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度變化的影響大而遭淘汰。，但由于工作性能穩(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛的應(yīng)用。筒式減振器又分為單筒式和雙筒式和充氣筒式三種。雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定和干摩擦力小和噪生低等優(yōu)點，在乘用車上得到越來越多的應(yīng)用。設(shè)計減振器時應(yīng)當滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車的行駛平順性的性能穩(wěn)定；有足夠的使用壽命。CA1091貨車選用的是雙筒式減振器主要性能參數(shù)的確定1）和的確定前懸架是鋼板彈簧有內(nèi)摩擦，取= =2msn2/a2 n/a=i= =2πf==. 22=19293N/mm22）最大卸荷力F0的確定卸荷速度vx，~。vx=A cos/i 式中，vx為卸荷速度，A為車身振幅，取40mm；為懸架振動固有頻率。n/a=i= vx=Acos/i=伸張行程的最大卸荷力F0=vx==5403N3）減振器主要尺寸的確定根據(jù)伸張行程的最大卸荷力F0計算工作缸直徑D=式中，[p]為工作缸最大允許壓力，取3~4MPa，選取[p]=；為連桿直徑與缸筒直徑之比，雙筒式減振器取=~，選取=，所以D===由汽車筒式減振器國家標準（QC/T491—1999）選出一個標準尺寸D=50mm貯油筒直徑Dc的確定一般Dc=（~）D ， Dc= D ==70mm壁厚取為2mm，材料可選20鋼 后懸架只有鋼板彈簧組成。后鋼板彈簧由主副兩副鋼板彈簧組成。主鋼板彈簧由數(shù)片鋼片疊成，副鋼板彈簧用數(shù)片鋼片疊成，連接方法副鋼板彈簧裝在主鋼板彈簧的上方。主副鋼板彈簧中部用蓋板和U型螺栓固定在后橋殼的鋼板座上。當汽車裝載質(zhì)量較大時，副鋼板彈簧抵在輔助鋼板彈簧支架下面，主副鋼板彈簧共同參加工作。這樣可以使汽車在不同載荷下，保證鋼板彈簧既有適當?shù)膹椥杂钟凶銐虻膹姸?。后鋼板彈簧通過銷、前支架與車架相連接，形成固定旋轉(zhuǎn)支承端；后卷耳通過吊耳銷、吊耳、支架銷和后支架與車架連接，形成擺動旋轉(zhuǎn)支承端。后懸架總成承受并傳遞各方向的力和力矩。如何確定副簧開始參加工作的載荷和主，副簧之間剛度的分配，受懸架的彈性特性和主，副簧上載荷分配的影響，原則上要求車身從空載到滿載時的振動頻率變化要小，以保證汽車有良好的平順性，還要求副簧參加工作前后的懸架振動頻率不大。這兩項要求不能同時滿足。由于貨經(jīng)常處于滿載狀態(tài)，采用如下方法來確定。 使副簧開始起作用時的懸架撓度等于汽車空載時懸架的撓度，而使副簧開始起作用前一瞬間的撓度等于滿載時懸架的撓度。于是可求 = 式中分別為空載和滿載時的懸架的載荷。副簧，主簧的剛度之比為： ， 式中，為副簧的剛度，為主簧的剛度。單個鋼板彈簧滿載載荷：Fw= 滿載時： （49）式中為副簧簧上質(zhì)量，為主簧簧上質(zhì)量。單個鋼板彈簧空載載時簧上質(zhì)量：Fo=n= , m=3137kg,代入公式： n= 可得 C=4800N/cm又