【正文】 了彈簧 和減震器。汽車懸架常用的彈性元件有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、橡膠彈簧及空氣彈簧等。減震器有多種形式，現(xiàn)在最常用的是筒式減震器。 為了完成 4 項(xiàng)功能，懸架采用了適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向干系把車架 (車身 )與車軸(車輪 )聯(lián)接起來。導(dǎo)向桿系有多種新式，可單獨(dú)用其中的一種，也可將幾種配合起來使用。鋼板彈簧懸架中的鋼板彈簧不僅用作彈性元件而且兼起導(dǎo)向的作用 。 為了減輕車軸對(duì)車架 (或車身 )的直接沖撞，采用了緩沖塊。為了減小車身的側(cè)傾角，有的汽車還裝有橫向穩(wěn)定桿。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 2 鋼板彈簧簡(jiǎn)介 [3] 鋼板彈簧是 汽車懸架 中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件， 它是由若干片等寬但不等長(zhǎng)（厚度可以相等，也可以不相等）的合金彈簧片組合而成的一根近似等強(qiáng)度的彈性梁。 當(dāng)鋼板彈簧安裝在汽車懸架中，所承受的垂直載荷為正向時(shí)，各彈簧片都受力變形，有向上拱彎的趨勢(shì)。這時(shí)， 車橋 和 車架 便相互靠近。當(dāng)車橋與車架互相遠(yuǎn)離時(shí)，鋼板彈簧所受的正向垂直載荷和變形便逐漸減小，有時(shí)甚至?xí)聪颉? 主片卷耳受力嚴(yán)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，包在主片卷耳的外面，稱為包耳。為了使得在彈性變形時(shí)各片有相對(duì)滑動(dòng)的可能，在主片卷耳與第二片包耳之間留有較大的空隙。有些懸架中 的鋼板彈簧兩端不做成卷耳，而采用其他的支撐連接方式，如橡膠支撐墊。 扁平長(zhǎng)方形的鋼板呈彎曲形，以數(shù)片疊成的底盤用彈簧，一端以梢子安裝在吊架上，另一端使用吊耳連接到大梁上，使彈簧能伸縮。目前適用于中大型的貨卡車上 。 國內(nèi)重卡 鋼板 懸架發(fā)展現(xiàn)狀 鋼板彈簧懸架 (簡(jiǎn)稱板簧懸架 )又分為少片變截面鋼板懸架與等截面多片板簧懸架。目前國內(nèi) 95%以上的重卡懸架系統(tǒng)是以鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置的非獨(dú)立懸架，其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工藝成熟，工作可靠。缺點(diǎn)是汽車平順性、舒適性較差；簧下質(zhì)量大，無法適應(yīng) 重卡輕量化的發(fā)展，并且不能同時(shí)兼顧重卡的舒適性與操縱穩(wěn)定性。 國內(nèi)汽車懸架彈簧生產(chǎn)企業(yè) 160 余家，遍布全國各地，具有規(guī)模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè) (生產(chǎn)規(guī)模在 萬噸以上 )約 80 余家。產(chǎn)品質(zhì)量水平已達(dá)到國外先進(jìn)國家 90 年代水平。大部分企業(yè)規(guī)模較小，生產(chǎn)集中度低，散亂差問題較嚴(yán)重。其中真正形成大規(guī)模、大批量生產(chǎn)的企業(yè)為數(shù)不多，大多仍停留在簡(jiǎn)單生產(chǎn)工藝的水平上，產(chǎn)品成本較高，難以參與國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。國內(nèi)能夠生產(chǎn)高檔次汽車鋼板懸架彈簧的企業(yè)只有 4 家：一汽集團(tuán)遼陽汽車彈簧廠、東風(fēng)汽車懸架彈簧有限公司、重慶紅巖汽車彈簧廠、山東汽 車彈簧廠，他們都具有生產(chǎn)多種疊片簧、漸變剛度彈簧、少片變截面鋼板彈簧和雙曲率半徑及平直段的汽車鋼板彈簧的能力。國內(nèi)能夠同時(shí)生產(chǎn)客車、貨車、轎車懸架彈簧哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 3 的廠家只有三個(gè)：一汽集團(tuán)遼陽汽車彈簧廠、東風(fēng)汽車懸架彈簧有限公司、山東汽車彈簧廠 。 論文研究的背景及意義 國內(nèi)汽車懸架彈簧生產(chǎn)企業(yè) 160 余家，遍布全國各地，具有規(guī)模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè) (生產(chǎn)規(guī)模在 萬噸以上 )約 80 余家。產(chǎn)品質(zhì)量水平 剛 達(dá)到國外先進(jìn)國家 90 年代水平。大部分企業(yè)規(guī)模較小，生產(chǎn)集中度低，散亂差問題較嚴(yán)重。其中真正形成大規(guī)模、大批量生產(chǎn)的企業(yè)為數(shù)不 多，大多仍停留在簡(jiǎn)單生產(chǎn)工藝的水平上，產(chǎn)品成本較高，難以參與國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。國內(nèi)能夠生產(chǎn)高檔次汽車鋼板懸架彈簧的企業(yè)只有 4 家：一汽集團(tuán)遼陽汽車彈簧廠、東風(fēng)汽車懸架彈簧有限公司、重慶紅巖汽車彈簧廠、山東汽車彈簧廠，他們都具有生產(chǎn)多種疊片簧、漸變剛度彈簧、少片變截面鋼板彈簧和雙曲率半徑及平直段的汽車鋼板彈簧的能力。國內(nèi)能夠同時(shí)生產(chǎn)客車、貨車、轎車懸架彈簧的廠家只有三個(gè)：一汽集團(tuán)遼陽汽車彈簧廠、東風(fēng)汽車懸架彈簧有限公司、山東汽車彈簧廠。 自主開發(fā)是中國汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的保障。我國汽車產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)初 具規(guī)模，但是面臨著能源緊張、技術(shù)落后、自主品牌嚴(yán)重缺乏以及國際競(jìng)爭(zhēng)加劇帶來的壓力。我國的汽車產(chǎn)業(yè)要加速、持續(xù)和健康的發(fā)展，并成為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，必須堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，選擇面向自主發(fā)展具有中國特色的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新模式，推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)、技術(shù)的進(jìn)步、以及民族品牌的崛起。 所以為了適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)的自主開發(fā)道路，對(duì)懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算并進(jìn)行推廣交流顯得尤為重要 畢業(yè)論文研究?jī)?nèi)容 本文主要對(duì)小型商用車 —— 微卡的后懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。 1 鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 介紹鋼板彈簧的設(shè)計(jì)方法，確定鋼板彈簧的主要參數(shù)的 過程和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 4 圖 11 2 對(duì)鋼板彈簧進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析 介紹鋼板彈簧懸架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析方法和過程。 3 最后以長(zhǎng)安星卡 SC1022D7 車型為例設(shè)計(jì)后懸架 —— 鋼板彈簧懸架，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng) 度設(shè)計(jì)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 5 第 2章 汽車懸架概述 懸架是汽車的車架與車橋或者車輪之間的一切傳力、連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力矩，并且緩沖 衰減 由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊，以保證汽車能平順行駛。 懸架基本概念 懸架概念 保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng) (車架或承載式車身 )之 間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動(dòng)以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱 。 懸架最主要的功能 懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架 (或車身 )之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車的行駛平順性。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的載荷，并依靠其變形來吸收能量，達(dá)到緩沖的目的。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量 (即非簧載質(zhì)量 )和彈簧 (彈性元件 )組成 的振動(dòng)系統(tǒng)，承受來自不平路面、空氣動(dòng)力及傳動(dòng)系、發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)。為了迅速衰減不必要的振動(dòng)，懸架中還必須包括阻尼元件，即減振器。此外，懸架中確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對(duì)于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定了車輪跳動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡和車輪定位參數(shù)的變化，以及汽車前后側(cè)傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。 懸架 基本 組成 [4]~ [6] 懸架主要由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器組成，有些懸架中還有緩沖塊哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 6 和橫向穩(wěn)定桿。 彈性 元件受沖擊后會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的振動(dòng)，使乘坐不適，因此，設(shè)有減振器將振動(dòng)迅速衰減，使振幅迅速減小。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來確定車輪相對(duì)于車架或車身的運(yùn)動(dòng)，傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。 為減少車軸對(duì)車架或車身的直接沖撞，一些汽車懸架上裝有緩沖塊，起限制移動(dòng)行程。橫向穩(wěn)定桿的作用是減少轉(zhuǎn)彎時(shí)車身的側(cè)傾，并提高輪胎 對(duì)地面的附著力。 懸架類型 [7] 1 根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，汽車懸架可以分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩大類。 (1) 非獨(dú)立懸架是左、右車輪之間由一剛性梁或非斷開式車橋聯(lián)接，當(dāng)單邊車輪駛過凸起時(shí)，會(huì)直接影響另 一側(cè)車輪 。 (2) 獨(dú)立懸架中沒有這樣的剛性梁，左右車輪各自 “獨(dú)立 ”地與車架或車身相連或構(gòu)成斷開式車橋，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可細(xì)分為橫臂式、縱臂式、斜臂式等等。 2 按照彈性元件的種類， 鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、空氣懸架以及油氣懸架等 。 懸架系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)的領(lǐng)域 汽車懸架系統(tǒng)的研究 與設(shè)計(jì) 主要是為了提高汽車整車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。汽車懸架系統(tǒng)的研究 與設(shè)計(jì)的領(lǐng)域 也相應(yīng)地分為兩大部分：一是對(duì)汽車平順性產(chǎn)生主要影響的懸架特性；另一是對(duì)汽車操縱穩(wěn)定產(chǎn)生主要影響的懸架特性 。 前一部分主要是對(duì)懸 架的彈性元件和阻尼元件特性展開工作，主要是將路面、輪胎、非簧載質(zhì)量、懸架、簧載質(zhì)量作為一個(gè)整體進(jìn)行研究 與設(shè)計(jì) ，由于它主要研究的是在路面的反作用力的激勵(lì)下，影響汽車平順性的彈性元件以及阻尼元件的力學(xué)特性，因此可以稱之為懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究。 后一部分主要是對(duì)懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，主要是研究在車輪與車身哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 7 發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如何引導(dǎo)和約束車輪的運(yùn)動(dòng) 、 車輪定位及影響轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的一些懸架參數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。這一部分的研究稱為懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究?？紤]了彈性襯套等連接件對(duì)懸架性能的影響，則懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)即為懸架彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)。 懸架彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)是闡述由于輪胎和路面之間的力和力矩引起的車輪定位等主要懸架參數(shù)的變化特性。這樣懸架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究就包括了懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)和彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)兩個(gè)方面的內(nèi)容。 懸架設(shè)計(jì)要求 如前所述，汽車懸架和簧載質(zhì)量、非簧載質(zhì)量構(gòu)成了一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，該振動(dòng)系統(tǒng)的特性很大程度上決定了汽車的行駛平順性，并進(jìn)一步影響到汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性。該振動(dòng)系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動(dòng)載，并進(jìn)而影響到這些零件的使用壽命。此外，懸架對(duì)整車操縱穩(wěn)定性、抗縱傾能力也起著決定性的作用。因而在設(shè)計(jì)懸架時(shí)必須考慮 以下幾個(gè)方面的要求 [8]~ [9]： 1 通過合理設(shè)計(jì)懸架的彈性特性及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，具有較低的振動(dòng)頻率、較小的振動(dòng)加速度值和合適的減振性能，并能避免在懸架的壓縮伸張行程極限點(diǎn)發(fā)生硬沖擊，同時(shí)還要保證輪胎具有足夠的接地能力； 2 合理設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以確保車輪與車架或車身之間力和力矩可靠傳遞 。 3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，否則可能引起轉(zhuǎn)向輪擺振； 4 側(cè)傾中心及縱傾中心位置恰當(dāng)，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)具有抗側(cè)傾能力，汽車制動(dòng)和加速時(shí)能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽 車在制動(dòng)和加速時(shí)的車身縱傾 (即所謂 “點(diǎn)頭 ”和 “后仰 ”)； 5 懸架構(gòu)件的質(zhì)量要小尤其是其非懸掛部分的質(zhì)量要盡量小； 6 便于布置 7 所有零部件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和使用壽命； 8 制造成本低； 9 便于維修、保養(yǎng)。 懸架設(shè)計(jì)可以大致分為結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)選擇和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，有時(shí)還要反復(fù)交叉進(jìn)行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總 成的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 8 懸架的主要特性 懸架的垂直彈性特性 汽車懸架的垂直彈性特性表示作用在懸架上的垂直載荷與在輪軸上方的變形之間的關(guān)系。 圖 21 懸架彈性特性曲線 彈住特性上任意點(diǎn)的懸架剛度 c，為 ： KKdSdTC? (21) 當(dāng)簧下質(zhì)量固定不動(dòng)時(shí)，而又無減震器時(shí)，簧上質(zhì)量的自由振動(dòng)偏頻 0n僅與有效靜撓度有關(guān) CTTCgn ??? 212 00 ?? (22) 減振器的特性 減振器阻力 P 與其活塞位移速度 y 之間 的關(guān)系。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 9 經(jīng)常用的是雙向作用的，具有非對(duì)稱特性及卸荷閥的減振器。在現(xiàn)有的減振器中，復(fù)原阻力系數(shù)比壓縮阻力系數(shù)要大 2— 6 倍。 減震器的 外特性 主要指的是 阻力 速度特性 [10]，特性圖如下圖 。 圖 22 減震器的 外特性 本章小結(jié) 本章通過對(duì)懸架的一般基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，對(duì)懸架有了初步的認(rèn)識(shí)，了解其分類，功能，設(shè)計(jì)要求，熟悉懸架的彈性特。熟悉本章內(nèi)容，對(duì)后文的分析和設(shè)計(jì)起基礎(chǔ)作用。 懸架是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力矩，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的振動(dòng)，以保證汽車能平順行駛 。依靠彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠其變形來吸收能量，達(dá)到緩沖的目的。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量 (即簧載質(zhì)量 )、非懸掛質(zhì)量 (即非簧載質(zhì)量 )和彈簧 (彈性元件 )組成的振動(dòng)系統(tǒng)，承受來自不平路面、空氣動(dòng)力及傳動(dòng)系、發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)。 懸架設(shè)計(jì)可以大致分為結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)選擇和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，有時(shí)還要反復(fù)交叉進(jìn)行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 10 第 3章 懸架對(duì)汽車主要性能的影響 懸架型式、導(dǎo)向桿系的布置以及懸架參數(shù)的 選擇等對(duì)汽車性能的影響，并不是孤立的，而是存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。為此從不同角度去分析汽車各種性能的影響 。 懸架對(duì)汽車平順性的影響 良好的汽車行駛平順性不僅能保證乘員的舒適與所運(yùn)貨物的完整無損，而且還可以提高汽車的運(yùn)輸生產(chǎn)率、降低燃油消耗、延長(zhǎng)零件的使用壽命及提高零件的工作可靠性等。 目前主要參照國際標(biāo)準(zhǔn) ISO2631 來評(píng)價(jià)汽車平順性，它把乘員承受的疲勞 降低工效界限表示為振動(dòng)加速度均方根值隨頻率變化的函數(shù)。對(duì)垂直振動(dòng)而言，人體對(duì) 4— 8Hz 的振動(dòng)最敏感，所以這一頻帶的界限值最低。為使人體承受的振動(dòng)不超過 規(guī)定的界限值，主要靠懸架來降低車身振動(dòng)加速度均方根