【正文】 巴頓級(jí)商用車[前\后]縱置鋼板彈簧懸架設(shè)計(jì)一、課程設(shè)計(jì)的目的、題目和任務(wù)設(shè)計(jì)的目的：（1）進(jìn)一步熟悉汽車設(shè)計(jì)理論教學(xué)內(nèi)容；（2）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力；（3）訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力以及分析問題、解決問題的能力。設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求：（1）由已知參數(shù)確定汽車懸架的其他主要參數(shù)；（2）計(jì)算懸架總成中主要零件的參數(shù)；（3）繪制懸架總成裝配圖。已知基本設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)額定裝載質(zhì)量(kg)最大總質(zhì)量(kg)最大車速(km/h)比功率(kw/t)比轉(zhuǎn)速()120004500801630二、汽車整體設(shè)計(jì)參數(shù)的確定軸數(shù)汽車可以有兩軸、三軸四軸甚至更多的軸數(shù)，影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車的總質(zhì)量道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等。對(duì)于包括乘用車以及汽車總質(zhì)量小于19t的公路運(yùn)輸車輛均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉的兩軸方案。所以本設(shè)計(jì)采用兩軸形式。驅(qū)動(dòng)形式汽車的用途、總質(zhì)量和對(duì)車輛通過性能的要求等是影響選取驅(qū)動(dòng)形式的主要因素，增加驅(qū)動(dòng)輪數(shù)能提高汽車的通過能力，驅(qū)動(dòng)輪數(shù)越多，汽車的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，整備質(zhì)量和制造成本也隨之增加，同時(shí)也使汽車的總體布置工作變得困難，乘用車和總質(zhì)量小些的商用車，多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的42驅(qū)動(dòng)形式。所以本設(shè)計(jì)采用42驅(qū)動(dòng)形式。布置形式商用車（貨車）按照駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)的相對(duì)位置的不同，分為平頭式、短頭式、長(zhǎng)頭式和偏置式四種，又可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)位置不同，分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置和后置三種布置形式。本設(shè)計(jì)采用短頭式，優(yōu)點(diǎn)：短頭式貨車與長(zhǎng)頭式相比：汽車的總長(zhǎng)和軸距得到縮短，最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動(dòng)性能好（但不如平頭式貨車），與平頭式相比，汽車正面與其他物體碰撞時(shí)，駕駛員和前排乘員受到的傷害程度要小很多；采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇范圍廣，可選直列、V型或臥式發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性良好，維修方便，離合器、變速器等操縱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易布置。 圖1汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸參數(shù)有外廓尺寸、軸距、輪距等尺寸。汽車的長(zhǎng)、寬、高稱為汽車外廓尺寸，在公路和市內(nèi)行駛的汽車最大外廓尺寸受有關(guān)法規(guī)限制不能隨意確定，根據(jù)法規(guī)限制、經(jīng)驗(yàn)以及參考車型，該設(shè)計(jì)外廓尺寸長(zhǎng)、寬、高567017802700（單位mm）軸距L對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng)、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度等有影響，當(dāng)軸距短時(shí)，上述指標(biāo)減小，此外軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響，原則上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車、滿載質(zhì)量或載客量多的貨車，軸距取得長(zhǎng)。對(duì)機(jī)動(dòng)性要求高的汽車，軸距宜取短些，具體參照下表12。所以本設(shè)計(jì)軸距L取3360mm。 圖2 改變汽車輪距B會(huì)影響車廂或駕駛室內(nèi)寬、汽車總款、總質(zhì)量、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化，輪距不宜過大，但在選定的前輪距B1范圍內(nèi)，應(yīng)該能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證有足夠的轉(zhuǎn)向孔徑，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪直徑有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。確定后輪距B2時(shí)，應(yīng)考慮車架兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度以及他們之間應(yīng)留有必要的間隙。通過表2，并根據(jù)整體布置， 前輪距B1取1385mm 后輪距B2取1300mm。汽車質(zhì)量參數(shù)的確定汽車質(zhì)量參數(shù)主要由整車整備質(zhì)量、裝載質(zhì)量、汽車總質(zhì)量、軸荷分配等。 汽車的裝載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時(shí)所允許的額定載荷質(zhì)量，由已知參數(shù)得知：本設(shè)計(jì)的額定裝載質(zhì)量=2000kg.商用貨車的總質(zhì)量由整備質(zhì)量、額定裝載質(zhì)量和駕駛員以及隨行人員質(zhì)量三部分組成，即 =++65kg=4500kg式中，為包括駕駛員及隨行人員在內(nèi)的人數(shù),本設(shè)計(jì)為單排兩人。 本設(shè)計(jì) 最大總質(zhì)量=4500kg整車裝備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量，亦即我們常叫的“空載質(zhì)量”。 =65kg=45002000265=2370kg所以整車裝備質(zhì)量=2370kg 汽車的軸荷分配是指汽車在空載和滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各掣肘對(duì)支撐平面的垂直負(fù)荷。軸荷分配對(duì)輪胎壽命和汽車的許多使用性能有影響，從各輪胎磨損均勻和壽命相近考慮，各個(gè)車輪的負(fù)荷應(yīng)相差不大，為了保證汽車有良好的動(dòng)力性能和通過性，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠的負(fù)荷，而從動(dòng)軸上的負(fù)荷可以適當(dāng)減小，以利減小從動(dòng)輪滾動(dòng)阻力和提高在環(huán)路面上的通過性，為了保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，有要求轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷不應(yīng)過小，因此，可以得出作為很重要的軸荷分配參數(shù)，各使用性能對(duì)其要求是相互矛盾的。汽車的驅(qū)動(dòng)形式與發(fā)動(dòng)機(jī)位置、汽車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、車頭形式和使用條件等均對(duì)軸荷分配有顯著影響，各類汽車的軸荷分配見圖3，由于該汽車為42后輪雙胎，短頭式，所以滿載時(shí)，前軸軸荷25%，后軸軸荷75%；空載時(shí)，前軸軸荷45%，后軸軸荷55%。滿載時(shí)，前軸負(fù)荷：450025%=1125kg； 后軸負(fù)荷：450075%=3375kg.空載時(shí)，前軸負(fù)荷：237045%=； 后軸負(fù)荷：237055%=. 圖3汽車性能參數(shù)的確定比功率Pb是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率Pemax與汽車最大總質(zhì)量m之比；比轉(zhuǎn)矩Tb是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax與汽車最大總質(zhì)量m之比；已知汽車最大總質(zhì)量為4500kg=，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率Pemax=16=72kW 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩Temax=30=；根據(jù)上述參數(shù)要求，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)如下：發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：福田 BJ486EQV4汽缸數(shù)：4燃料種類：汽油排量：排放標(biāo)準(zhǔn)：國四/歐四最大輸出功率：90KW扭矩：186Nm馬力：122馬力最大扭矩轉(zhuǎn)速：32004500額定轉(zhuǎn)速：5000RPM該發(fā)動(dòng)機(jī)為北汽福田與英國蓮花公司、德國博世公司合作全新開發(fā)的省油高效發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)品滿足歐IV排放法規(guī)要求，采用頂置雙凸輪軸、16氣門，采用先進(jìn)的VVT技術(shù)，提高駕駛性能，降低整車油耗和排放。三、懸架主要參數(shù)的確定已知基本設(shè)計(jì)參數(shù)額定裝載質(zhì)量：2000kg 整車整備質(zhì)量：2370kg最大總質(zhì)量：4500kg 駕乘人員質(zhì)量：130kg滿載時(shí)，前軸負(fù)荷： 1125kg；后軸負(fù)荷： 3375kg.空載時(shí)，前軸負(fù)荷： ；后軸負(fù)荷： .設(shè)計(jì)外廓尺寸長(zhǎng)、寬、高567017802700（mm）軸距3360 mm 前輪距：1385mm 后輪距：1300mm前后懸架結(jié)構(gòu)型式選擇 根據(jù)本設(shè)計(jì)汽車的使用環(huán)境、舒適性、載貨情況以及參考市場(chǎng)同類型乘用車的懸架型式，本設(shè)計(jì)懸架方式如下：前懸架采用少片彈簧，主要因?yàn)榕c多片彈簧相比，少片彈簧重量降低40%左右；相應(yīng)地也就減少了對(duì)車架和車身的沖擊力。另外少片變截面彈簧在片間裝置有偏磨墊片，從而提高了彈簧的疲勞壽命。后懸架采用主、副簧多片彈簧，副簧布置在主簧之上，中間用墊塊隔開，兩簧在承載過程中不接觸，開始時(shí)僅主簧起作用，當(dāng)載荷增加到某值時(shí)副簧與主簧共同起作用，彈性特性由兩條直線組成。前懸架采用少片彈簧，后懸架采用主、副簧多片彈簧。懸架靜撓度 懸架靜撓度是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度c之比，即： =/c貨車的懸架與其簧上質(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的主要參數(shù)之一。因汽車的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于1,因此貨車車軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。貨車的車身的固有頻率n（亦稱偏頻）,可用下式來表示： 式中:c 為懸架的剛度(N/cm)，m 為懸架的簧上質(zhì)量（kg）當(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時(shí)，靜撓度可用下式表達(dá)： =mg/c其中g(shù)為重力加速度，g=10N/kg； 得到