【正文】 是 ～ 2Hz，旅行客車 ～ ，高級(jí)轎車 1～ 。另外，當(dāng)懸架剛度一定時(shí)，簧載質(zhì)量越大，懸架垂直變形也 越 大，而固有頻率越低?？哲嚂r(shí) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 的固有頻率要比滿載時(shí)的高?；奢d質(zhì)量變化范圍大，固有頻率變化范圍也大。為了使空載和滿載 固有 頻率 保持一定或很小變化，需要把懸架剛度做成可變或可調(diào)的 。 影響汽車平順性的另一個(gè)懸架指標(biāo)是簧載質(zhì)量?；奢d質(zhì)量分為簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量?jī)刹糠?，由彈性元件承載的部分質(zhì)量，如車身、車架及其它所有彈簧以上的部件和載荷屬于簧上質(zhì)量 m。車輪、非獨(dú)立懸架的車軸等屬于簧下質(zhì)量，也叫非簧載質(zhì)量 M。如果減小非簧載質(zhì)量可使車身振動(dòng)頻率降低，而車輪振動(dòng)頻率升高，這對(duì)減少共振，改善汽車的平順性是有利的。非簧載質(zhì)量對(duì)平順性的影響，常用非簧載質(zhì)量和簧載質(zhì)量之比 m/M 進(jìn) 行評(píng)價(jià)。 影響汽車平順性的另一重要指標(biāo)是阻尼比 ，此 值取大，能使振動(dòng)迅速 衰減，但會(huì)把路面較大的沖擊傳遞到車身，值取小，振動(dòng)衰減慢，受沖擊后振動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，使乘客感到不舒服。為充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比設(shè)計(jì)得比伸張小。 懸架的側(cè)傾角剛度及前后匹配是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要參數(shù)。當(dāng)汽車受側(cè)向力作用發(fā)生車身側(cè)傾，若側(cè)傾角過大，乘客會(huì)感到不安全，不舒適，如側(cè)傾角過小，車身受到橫向沖擊較大，乘客也會(huì)感到不適，司機(jī)路感不好。所以，整車側(cè)傾角剛度應(yīng)滿足：當(dāng)車身受到 側(cè)向加速度時(shí)，其側(cè)傾角在 176。 ～ 4176。范圍內(nèi)，汽車有一定不足轉(zhuǎn)向特性，前懸架側(cè)傾角剛度應(yīng)大于后懸 架側(cè)傾角剛度。一般前懸架側(cè)傾角剛度與后懸架側(cè)傾角剛度比應(yīng)在 ～ 范圍內(nèi)，如前后懸架本身不能滿足上述要求，可在前后懸架中加裝橫向穩(wěn)定桿，提高汽車操縱穩(wěn)定性。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2章 懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分析 懸架的功能和組成 懸架系統(tǒng) 主要功能 ： (1)對(duì)不平路面所造成 的沖擊和 振動(dòng)等， 具有緩和和衰減的作用， 從而保證乘客 的舒適 和貨物的 完好 ，并提高駕駛穩(wěn)定性。 (2)將路面與車輪之間的摩擦所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力傳輸?shù)降妆P和車身。 (3)支承車橋上的車身，并使車身與車輪之間保持適當(dāng)?shù)膸缀侮P(guān)系。 典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè) 別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個(gè)別高級(jí)轎車則使用空氣彈簧 ，貨車常采用鋼板彈簧。 汽車懸架的分類 為適應(yīng)不同車型和不同類型車橋的需要 ， 懸架有分為獨(dú)立懸架和 非獨(dú)立懸架。 獨(dú)立懸架是兩側(cè)車輪分別獨(dú)立地與車架彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè)車輪，獨(dú)立懸架所采用的車橋是斷開式的。這樣使得發(fā)動(dòng)機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。獨(dú)立懸架允許前輪有大的跳動(dòng)空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的 彈簧元件使平順性得到改善。同時(shí)獨(dú)立懸架非簧載質(zhì)量小，可提高汽車車輪的附著性。 但獨(dú)立懸架成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 非獨(dú)立懸架特點(diǎn)是兩側(cè)車輪安裝于一整體式車橋上，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊力時(shí)會(huì)直接影響到另一側(cè)車輪上，當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)定位參數(shù)變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導(dǎo)向作用，使結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，降低成本。目前廣泛應(yīng)用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有采用的。非獨(dú)立懸架由于非簧載質(zhì)量比較大，高速行駛時(shí)懸架受到?jīng)_擊載荷比較大，平順性較差。 其主要特點(diǎn)是： （ 1） 組成懸架的構(gòu)件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修 ，經(jīng)濟(jì)性好 。 （ 2） 堅(jiān)固耐用，適合重載。 （ 3） 轉(zhuǎn)彎時(shí)車身傾斜度小。 （ 4） 車輪定位幾乎不因其上下運(yùn)動(dòng)而改變，所以輪胎磨損較少。 （ 5）側(cè)傾中心位置較高，有利于減小轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角 。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 所以 本次設(shè)計(jì)中 福田 輕 型貨車選用的是非獨(dú)立懸架。 懸架的設(shè)計(jì)要求 懸架與汽車的多種使用性能有關(guān)，在懸架的設(shè)計(jì)中應(yīng)該滿足 以下 性能要求： （ 1）保證汽車有良好的行駛平順性。 （ 2）具有合適的衰減振動(dòng)能力。 （ 3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。 （ 4）汽車制動(dòng)或加速時(shí)能保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，即點(diǎn)頭或后仰；轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適。 （ 5）結(jié)構(gòu)緊湊 、占用空間小。 （ 6）可靠的傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩。在滿足零部件質(zhì)量小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。 懸架主要參數(shù) 根據(jù)懸架在整車中的作用和整車的性能要求，懸架首先應(yīng)保證有良好的行駛平順性，這是確定懸架主要性能參數(shù)的重要依據(jù)。 汽車的前、后懸架與簧載質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性主要參數(shù)之一。懸架固有頻率選取的主要依據(jù)是“ ISO2631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》”，固有頻率取值與人步行時(shí)身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率接近。此外，前后懸架的固有頻率接近可以避免產(chǎn)生較大的車身角振動(dòng)， 12nn? 的汽車高速通過單個(gè)路障時(shí)引起的車身角振動(dòng)小于 12nn? 的汽車。故本次設(shè)計(jì)選取的汽車前后部分的車身固有頻率 1n 、 2n 分別為 1 Hz? , 2 Hz? 已知設(shè)計(jì)參數(shù)： 整車質(zhì)量：滿載： 5200 kg ，空載： 2200 kg 質(zhì)心位置： ? ? m? 非簧載質(zhì)量 : 80mf kg? , 120mr kg? 輪距： ? 由已知參數(shù)確定初始條件： 空載靜止時(shí)汽車前、 后軸（橋）負(fù)荷 1 ? 、 2 ? ； 滿載靜止時(shí)汽車前、 后軸（橋）負(fù)荷 1 ? 、 2 ? ； 簧下部分荷重 u1 784GN? 、 u2 1176GN? 。 滿載時(shí)單個(gè)鋼板彈簧的 載荷： ? ? ? ?w 1 1 1 / 2 16 81 6. 8 78 4 / 2 80 16 .4F G G u N? ? ? ? ?, 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 ? ? ? ?w 2 2 2 / 2 3 4 1 4 3 .2 1 1 7 6 / 2 1 6 4 6 4 .8 4F G G u N? ? ? ? ? 滿載時(shí)單個(gè)鋼板彈簧的簧載質(zhì)量： 11 / g 8 0 1 6 .4 / 9 .8 8 1 7 .1 7wm F k g? ? ? 2 w 2 / g 1 646 4 / 9 .8 168 9m F k g? ? ? 懸架的靜 撓度 cf 及剛度 c 懸架的靜撓度 cf 是指滿載靜止時(shí)懸架上的載荷 wF 與此時(shí)懸架剛度 c 之比，即cw /f F c? 。 因現(xiàn)代汽車的懸掛質(zhì)量分配系數(shù) ? 近似等于 1，于是汽車前、后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。因此，汽車前、后部分車身的固有頻率 1n 和 2n 可用下式表示 1n? )2/(/ 11 ?mc ； 2n? )2/(/ 22 ?mc （ 1） 式中， 1c 、 2c 為前、后懸架的剛度 ? ?/N mm ； 12mm、 為前、后懸架的簧上質(zhì)量（ kg ）。 懸架的彈性特性為線性變化時(shí)，前、后懸架的靜撓度可用下式表示 11g/cf m c? 1； 2 2 2/cf m g c? 式中， g 為重力加速度 , 29800 /g mm s? 。將 c1f 、 2cf 代入式（ 1）得到 所以 2211/ ( 2 ) 9 8 0 0 / ( 2 3 .1 4 1 .7 ) 8 5 .9 8cf g n m m?? ? ? ? ? 22/ ( 2 ) 98 00 / ( 2 3. 14 2. 0) 62 .1 2cf g n m m?? ? ? ? ? 懸架剛度 221 1 1( 2 ) ( 2 1 .7 3 .1 4 ) 8 1 7 .1 7 9 3 1 3 8 .5 7 /c n m N m?? ? ? ? ? ? 2 2 2( 2 ) ( 2 2. 0 3. 14 ) 16 80 .2 9 25 61 5. 32 /c n m N m?? ? ? ? ? ? 懸架的動(dòng)撓度 df 懸架的動(dòng)撓度 df 是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允的最大變形時(shí)，車輪中心相對(duì)車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。所以， 對(duì)于貨車，取 /1dcff? ，所以1186dcf f mm?? ， 2263dcf f mm?? 。 懸架彈性特性 懸架受到的垂直外力 F 與由此所引起的車輪中心相對(duì)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(dāng)懸架變形 f 與所 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 受 垂直外力 F 之間成固定的比例變化時(shí)，彈性特性為一直線，稱為線性彈性特性，此時(shí)懸架剛度為常數(shù)。 當(dāng)懸架變形 f 與所受垂直外力 F 之間不成固定的比例變化時(shí)，則稱為變剛度，其彈性特性為一曲線，稱為非線性彈性特性。 （ 1）前懸架常剛度 前懸架承載輕且載荷變化不大，所以設(shè)計(jì)為常剛度的， 鋼板彈簧非獨(dú)立懸架的彈性特性可視為線性的（如圖 21）。 圖 21 常剛度懸架彈性特 性曲線 示意圖 （ 2）后懸架變剛度 福田 輕型貨車后懸 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如圖 22所示。載荷小時(shí)副簧不工作，當(dāng)載荷達(dá)到一定值時(shí)副簧與主簧接觸，開始與主簧共同工作。 圖 22 變剛度懸架 彈性特性曲線 示意圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 懸架側(cè)傾角剛度及其在前、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(shí)，懸架給車身的彈性恢復(fù)力矩。它對(duì)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。 福田 貨 車車身側(cè)傾角選為 176。6 。 此外，還要求汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，在 的側(cè)向加速度作用下，前、后輪側(cè)偏角之差 12??? 應(yīng)當(dāng)在 176。 176。1~3 范圍內(nèi)。而前、后懸架側(cè)傾角剛度的分配會(huì)影響前、后輪的側(cè)偏角大小，從而影響轉(zhuǎn)向特性，設(shè)計(jì)還要考慮懸架側(cè)傾角剛度在前、后軸上的分配。所以前、后懸架側(cè)傾角剛度的比值為1cΦ/2cΦ =。 鋼 板彈簧結(jié)構(gòu) 斷 面形狀：標(biāo)準(zhǔn)型矩形 斷 面。 圖 23 矩形 斷 面 ：矩形。 圖 24 矩形葉片 ：上卷耳型式。 ：分體式。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 3章 前后懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 前懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 前懸架由前鋼板彈簧和減振器組成。 鋼板彈簧中部用兩個(gè) 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(diǎn)，與車架連起來；后端卷耳則通過吊耳銷與用鉸鏈掛在后支架上可以自由擺動(dòng)的吊耳相連，與車架連起來。 從而保證了彈簧變形時(shí)兩卷耳中心線間的距離有改變的可能。鋼板彈簧工作時(shí)，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(qiáng)度和彈性，鋼片長(zhǎng)度由上到下逐漸縮短。并且各片的彎度是不等的，鋼片越長(zhǎng)彎度越小，這樣裝配后在工作時(shí)可以減小主片所受負(fù)荷，使各片負(fù)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(dòng)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 ，并且向后傾斜 十度 。 鋼板彈簧的設(shè)計(jì) 鋼板彈簧在汽車上可以縱置或者橫置。后者因?yàn)橐獋鬟f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。縱置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故 本次設(shè)計(jì)采用縱置，鋼板彈簧布置在車架正下方 。 縱置鋼板彈簧又有對(duì)稱與不對(duì)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(duì)稱式鋼板彈簧；若不相等，則稱為不對(duì)稱式鋼板彈簧。 福田 貨 車采用對(duì)稱式鋼板彈簧。 （ 1）滿載弧高 af 滿載弧高 af 是指鋼板彈簧裝到車軸（橋）上，汽車滿載時(shí)鋼板彈簧主片上表 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差。 af 用來保證汽車具有給定的高度。取 10af mm? 。 （ 2）鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 的確定 鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離。 0. 3 10 80L mm? ? ? ?（ 2 ） （ 3） 鋼板彈簧斷面寬度 b 及厚度 h 的確定 鋼板彈簧的總慣性矩 oJ oJ ? ?EcksL 48/])[( 3 ??? 式中， s — U 形螺栓中心距，取 s 100? mm k — U 形螺栓夾緊彈簧后的無效長(zhǎng)度系數(shù)，取 k ? c — 前鋼板彈簧垂直剛度， c =1c ? /N mm ? — 撓度系數(shù) , 1 .5 / { 1 .04 1 / 6 } 1 .32? ? ? ?（ ） E — 材料的彈性模量， 10E M Pa?? 35o [ 1 0 8 0 0 .5 1 0 0 9 3 .2 7 1 .3 2 ] / ( 4 8 2 .0 6 1 0 ) 1 3 6 0 5 .6 J m m? ? ? ? ? ? ? ? ４（ ） 又因?yàn)椋?3( ) /12oJ nbh? ，取寬度 60b mm? ，則可得單片厚度 mm? ，取7h mm? ， / ? ，在 6 10～ 之間，符合條件。 （ 4