【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車的乘坐舒適性和安全性的要求逐漸提高，因此對汽車的懸架系統(tǒng)和減振器也提出了更高的要求。本次設(shè)計題目是CA1046輕型貨車的前后懸架系統(tǒng)設(shè)計。所設(shè)計懸架系統(tǒng)的前懸架采用鋼板彈簧非獨(dú)立式懸架，后懸架是由主副簧組成，也是鋼板彈簧非獨(dú)立式懸架。然后對主要性能參數(shù)進(jìn)行確定，在前懸的設(shè)計中首先設(shè)計了鋼板彈簧，包括彈簧斷面形狀的選擇，材料和許用應(yīng)力的校核，和方案布置的設(shè)計，還有減振器的選擇。在后懸架系統(tǒng)設(shè)計中主要對主副鋼板彈簧進(jìn)行了設(shè)計。最后采用MATLAB軟件對懸架系統(tǒng)的平順性進(jìn)行了編程分析，目的是判斷所設(shè)計的懸架平順是否滿足要求。結(jié)論是沒有不舒適性。因而對提高汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性是有利的。關(guān)鍵詞：懸架設(shè)計；鋼板彈簧；平順性；貨車AbstractWith the development of the Automobile industry, people have been promoting the requirement for the safety and ride fort quality of the vehicle. As a result, there is a higher demand on the suspension and the shock absorber system of the vehicle. The title of this thesis is the design of front and rear suspension systems of CA1046 truck.The front suspension system is the leaf spring, dependent suspension. The rear suspension system consists of the main spring and the helper spring and it is also the leaf spring, dependent suspension. In the procedure of the design we made certain the structural style of the suspension system in the first, then we made certain the main parameters. In the design of the front suspension we designed the leaf spring firstly, including the selection of section shape of leaf spring, material and allowable stress and the design of scheme, moreover the design of shock absorber. In the design of rear suspension we carried out the design of the main spring and the helper spring.In the final design stage, the MATLAB software is used to analyze the ride fort of the suspension system by programming. The aim is whether suspension ride quality meets to the performance requirement. The results indicate that there is no unfortableness for the car on road. Therefore, it is helpful for the dynamical, economical and handling performances of the vehicle.Key words: Suspension Design。 Leaf spring。 Ride Comfort。 Truck目 錄第1章 緒 論 1第2章 懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分析 3 懸架的功能和組成 3 汽車懸架的分類 3 懸架的設(shè)計要求 4 懸架主要參數(shù) 4 懸架的靜撓度fc及剛度c 5 懸架的動撓度 fd 5 懸架彈性特性 5 懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸的分配 7 鋼板彈簧結(jié)構(gòu) 7第3章 前后懸架系統(tǒng)的設(shè)計 9 9 9 11 1副鋼板彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù) 13 15第4章 減振器設(shè)計 17 17 17 17 18 18第5章 平順性分析和編程 20 20 20 21第6章 結(jié)論 25參考文獻(xiàn) 26致 謝 27附 錄 Ⅰ： 程序 28附 錄 Ⅱ：外文資料 32附 錄 Ⅲ：中文翻譯 35IV第1章 緒 論懸架是汽車的車架與車橋之間的一切傳力連接裝置的總稱。它的作用是彈性地連接車橋和車架，緩和行駛中車輛受到的沖擊力。保證貨物完好和人員舒適，使汽車在行駛中保持穩(wěn)定的姿勢，改善操縱穩(wěn)定性；同時懸架系統(tǒng)承擔(dān)著傳遞垂直反力，縱向反力和側(cè)向反力以及這些力所造成的力矩，以保證汽車行駛平順；并且當(dāng)車輪相對車架跳動時，特別在轉(zhuǎn)向時，車輪運(yùn)動軌跡要符合一定的要求，因此懸架還起使車輪按一定軌跡相對車身跳動的導(dǎo)向作用。 懸架是汽車中的一個重要組成部分，它把車架與車輪彈性地連接起來，關(guān)系到汽車的多種使用性能。懸架是一個較難達(dá)到完美要求的汽車總成，這是因?yàn)閼壹芗纫獫M足汽車的舒適性要求，又要滿足其操縱穩(wěn)定性的要求，而這兩方面又是互相對立的。比如，為了取得良好的舒適性，需要大大緩沖汽車的震動，這樣彈簧就要設(shè)計得軟些，但彈簧軟了卻容易使汽車發(fā)生剎車“點(diǎn)頭”、加速“抬頭”以及左右側(cè)傾嚴(yán)重的不良傾向，不利于汽車的轉(zhuǎn)向，容易導(dǎo)致汽車操縱不穩(wěn)定等。 現(xiàn)代汽車懸架的發(fā)展迅速，不斷出現(xiàn)嶄新的懸架裝置。按控制形式不同分為被動式懸架和主動式懸架。目前多數(shù)汽車上都采用被動懸架，汽車姿態(tài)只能被動地取決于路面及行駛狀況和汽車的彈性元件，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減振器這些機(jī)械零件。20世紀(jì)80年代以來主動懸架開始在一部分汽車上應(yīng)用，并且目前還在進(jìn)一步研究和開發(fā)中。主動懸架可以能動地控制垂直振動及其車身姿態(tài)，根據(jù)路面和行駛工況自動調(diào)整懸架剛度和阻尼現(xiàn)代汽車對平順性和操縱穩(wěn)定性和舒適性的要求越來越高，已成為衡量汽車性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否，直接對汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。由此可見懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車上是重要的組成之一。 汽車的固有頻率是衡量汽車平順性的重要參數(shù)，它由懸架剛度和簧載質(zhì)量所決定。人體所習(xí)慣的垂直振動頻率約為1～。車身振動的固有頻率應(yīng)接近或處于人體適應(yīng)的頻率范圍，才能滿足舒適性要求。在懸架垂直載荷一定時，懸架剛度越小，固有頻率就越低，但懸架剛度越小，載荷一定時懸架垂直變形就越大。這樣若沒有足夠大的限位行程，就可能會撞擊限位塊。若固有頻率選取過低，很可能會出現(xiàn)制動點(diǎn)頭，轉(zhuǎn)彎側(cè)傾角大，空載和滿載車身高度變化過大?！?Hz，～，高級轎車1～。另外，當(dāng)懸架剛度一定時，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的固有頻率要比滿載時的高?；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)量兩部分，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)量可使車身振動頻率降低，而車輪振動頻率升高，這對減少共振，改善汽車的平順性是有利的。非簧載質(zhì)量對平順性的影響，常用非簧載質(zhì)量和簧載質(zhì)量之比m/M進(jìn)行評價。影響汽車平順性的另一重要指標(biāo)是阻尼比，此值取大，能使振動迅速衰減，但會把路面較大的沖擊傳遞到車身，值取小，振動衰減慢，受沖擊后振動持續(xù)時間長，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：，176?！?176。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?！缜昂髴壹鼙旧聿荒軡M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。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) 對不平路面所造成的沖擊和振動等，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)動力和制動力傳輸?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，個別高級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)車輪受沖擊力時會直接影響到另一側(cè)車輪上，當(dāng)車輪上下跳動時定位參數(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)彎時車身傾斜度小。（4）車輪定位幾乎不因其上下運(yùn)動而改變，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)向時車身的側(cè)傾角。所以本次設(shè)計中CA1046輕型貨車選用的是非獨(dú)立懸架。 懸架的設(shè)計要求懸架與汽車的多種使用性能有關(guān)，在懸架的設(shè)計中應(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能力。（3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。（4）汽車制動或加速時能保證車身穩(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，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《人體承受全身振動的評價指南》”，固有頻率取值與人步行時身體上下運(yùn)動的頻率接近。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，n1n2的汽車高速通過單個路障時引起的車身角振動小于n1n2的汽車。故本次設(shè)計選取的汽車前后部分的車身固有頻率nn2分別為n1=,n2=已知設(shè)計參數(shù)：整車質(zhì)量：滿載：4600kg（45126N），空載：2100kg(20601N)質(zhì)心位置：a= b= hg= 非簧載質(zhì)量: mf=80kg, mr=120kg輪距：B= 由已知參數(shù)確定初始條件：空載靜止時汽車前、 后軸（橋）負(fù)荷G1=11445N、G2=；滿載靜止時汽車前、 后軸（橋）負(fù)荷G1=、G2=；簧下部分荷重Gu1=784N、Gu2=1176N。滿載時單個鋼板彈簧的載荷：Fw1=( G1 Gu1)/2=()/2=, Fw2=( G2 Gu2)/2=()/2= 滿載時單個鋼板彈簧的簧載質(zhì)量：m1= Fw1/g=m2= Fw2/g= 懸架的靜撓度fc及剛度c懸架的靜撓度fc 是指滿載靜止時懸架上的載荷Fw與此時懸架剛度c之比，即fc= Fw /c。 因現(xiàn)代汽車的懸掛質(zhì)量分配系數(shù)ε近似等于1，于是汽車前、后軸上方車身兩點(diǎn)的