【正文】 速躍升為道路的 主角，很快將馬車淘汰出局。 1769 年法國炮兵工程師尼古拉斯 .古諾（ Nikolas Cyg） 把蒸汽機裝在一輛木制的三輪車上，制成了最早的機動車。 其 主要用途是運輸，亦即載送人和貨物或牽引載送人和貨物的車輛。 人類使用車輛已有 4000 多年的歷史。這也是最早的機動交通工具，成為古代交通運輸與近代交通運輸的分水嶺。 在 1900 年前后，裝備汽車的動力機械主要有三種：蒸汽機、電動機和汽油內燃機。這樣汽車才成為主導的交通工具。 在人類生產力水平不斷提高的長河中，汽車發(fā)展的短短一百多年的歷史中，出現了三次革命。這種單一的生產模式使得汽車生產成本昂貴，所以汽車只是富豪們的享受品。福特汽車公司生產出價廉物美的T型車，這是汽車走向大眾的起點。到 70 年代，日本一下子自成為世界上第二汽車生產大國。汽車發(fā)展到今天，已經不再是簡單的交通運輸工具，而且成為一種時尚。汽車界正在萌發(fā)一場新的革命，這次革命的核心還比較模糊。汽車發(fā)動機都是熱能動力裝置，或簡稱熱機。底盤由下列部分組成： 傳動 系統(tǒng)：將發(fā)動機發(fā)出的動力傳給驅動車輪。其功用是保證汽車能按駕駛員的意志而進行轉向行駛，保證轉向輪之間具有協(xié)調的轉角關系。車身結構和設備還應保證行車安全和減輕事故后果。其主要任務是傳遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動力和驅動力等；緩和由不 平路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由沖擊載荷引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車的行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運動特性，保證汽車操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。 由實踐得知，懸架對汽車的行駛平順性、 穩(wěn)定性、通過性、燃油經濟性等多種使用性能都有影響，因此在選擇懸架參數及布置導向機構時，應注意滿足這些性能的要求。導向機構在車輪跳動時，應不使主銷定位參數變化過大，車輪運動與導向機構運動應協(xié)調，不出現擺振現象。其 種類包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧。持續(xù)的振動易使乘員感到不舒適和疲勞。汽車車身和車輪振動時，減震器內的液體在流經阻尼孔時的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動阻力，將振動能量轉變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到周圍的空氣中去，達到迅速衰減震動的目的。通過硫化將橡膠與鋼板連接為一體，再經焊在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定到車架（車身）或其他部位上，起到限制懸架最大行程的作用。橫向穩(wěn)中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 6 頁 共 38 頁 定器可以在不增大懸架垂直剛度 C的條件下，增大懸架的側傾角剛度 ?C 。在汽車前懸架上設置橫向穩(wěn)定器，能增大前懸架的側傾角剛度 [9]。 汽車懸架系統(tǒng)的分類 從汽車出現一直到 現代汽車 工業(yè)的飛速發(fā)展， 懸架 作為重要 的 組成部分 ， 新型的懸架 系統(tǒng) 裝置不斷出現。這樣 當車輪上下跳動時定位參數變化小。 其常見的形式有： 縱置板簧式非獨立懸架（如解放基本型 CA1091 汽車的前懸架）； 螺旋彈簧非獨立懸架 (如紅旗 CA7200型系列轎車和奧迪 100型轎車的后懸架 )； 空氣彈簧非獨立懸架（如金龍大客 車前懸架）； 汽油彈簧非獨立懸架（如礦用自卸車前懸架）。 當一側車輪受沖擊，其運動不直接影響到另一側車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷開式的。 獨立懸架中多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧作為彈性元件，鋼板彈簧和其他形式的彈簧用得較少。具體地講，對于汽車懸架應滿足兩個方面的要求，一方面為提高轉彎、制動等操縱過程的穩(wěn)定性，要求懸架應具有高阻尼系數；另一方面為隔開隨機路面不平對汽車的擾動，提高乘坐舒適性，要求懸架應具有低阻尼系數。隨著高速公路網的發(fā)展和路面條件的改善，人們希望汽 車不僅有很高的行駛速度，而且還要有很好的行駛平順性、安全性和乘坐舒適性 12]。 懸架結構形式和性能參數的選擇合理與否，直接對汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性 具 有很大的影響。本次設計課題即在對懸架知識的了解掌握的基礎上 ,對微型貨車后懸架鋼板彈簧進行設計。保證轉向時車身具有較小的側傾角。在車輪跳動時，避免車輪定位參數變化過大。（ 6）結構緊湊、占用空間尺寸要小。這是因為轎車的車速比較高，對舒適性、操縱穩(wěn)定性要求高的緣故。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 10 頁 共 38 頁 在重型礦自卸用車上，為改善駕駛員的勞動條件，減少顛簸，提高汽車的平均速度，越來越多的采用油氣懸架代替鋼板彈簧懸架。目前在國外已有不少 車型使用一種擺臂式后軸平衡懸架。如要得到可以保證車軸上載荷不變，且與路面結構無關的懸架系統(tǒng)，其最好的方法是在靜不定的車軸上裝空氣彈簧懸架。利用隨吊耳實際擺角迅速增加的吊耳水平分力，可得到工作載荷有一個在大值的一條懸架特性曲線。 鋼板彈簧的基本結構和作用原理 在板簧式非獨立懸架中，鋼板彈簧一般是縱向安置，它與車橋的連接絕大多數是用兩個 U形螺栓，將鋼板彈簧的中部剛性地固定在車橋上部。為改善主片卷耳的受力情況，常將第二片末端也彎曲成卷耳，包在主片卷耳的外面（亦稱包耳）。 鋼板彈簧非獨立懸架的結構特點：鋼板彈簧一般安裝在非獨立懸架上，沿汽車縱向放置；鋼板彈簧中部用 U型螺栓通過上下蓋板和下托板與車橋固定連接，前端卷耳用銷子與支架相連；后端卷耳通過銷子與車架上的擺動吊耳相連，形成活動鉸鏈支點，保證彈簧變形時兩端卷耳間的距離有改變的可能。在負荷增加到一定程度時，副鋼板彈簧總成與車架上的支架接觸，開始起作用。結合課題所給參數，我所設計的微型貨車后懸架鋼板彈簧故可以考慮不需設計副簧結構 [15]。 縱置鋼板彈簧又有對稱式與不對稱式之分。 根據鋼板彈簧的工作情況和 GB/T12221984，選擇 60Si2MnA作為鋼板彈簧的材料。 3 汽車后懸架系統(tǒng)鋼板彈簧的設計計算 設計給定參數 滿載 重： Ga=1310 0 N( 駕駛室內兩人 ) 自重： Go= 695 0 N( 駕駛室內兩人 ) 空車：前軸載荷 =4250 N， 后軸載荷 =2700 N 滿載：前軸載荷 =5750 N， 后軸載荷 =7350 N 非簧載質量 = 690N （指后懸架） 1） 后懸架簧載荷Ｆ =7350690=6660N 2） 每副鋼板彈簧滿載載荷： cF = 333026660 ?? N 鋼板彈簧主要參數的確定 懸架的設計和主要參數的選擇首先取決于整車的一系列總布置參數，以及它們之間的關系。 前后懸架靜撓度和動撓度的選擇 表 汽車懸架的偏頻、靜撓度和動撓度 車 型 滿載時偏頻 n /Hz 滿載靜撓度 cf /㎝ 滿載動撓度 df /㎝ 前懸架 后懸架 前懸架 后懸架 前懸架 后懸架 轎 車 中、低級 ~ ~ 12~24 10~18 8~11 10~14 高 級 ~ ~ 20~30 15~26 8~11 10~14 客車 ~ 7~15 5~8 載貨汽車 ~ ~ 6~11 5~9 6~9 6~8 越野汽車 ~ 6~13 7~13 懸架靜撓度 cf 是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷 WF 與此時的懸架剛度 c之比，即 /cWf F c? 。此時的振動頻率亦稱為偏頻。 對于我所設計的 HFJ1010微型貨車的后懸架鋼板彈簧 ,。要求懸架應有足夠大的動撓度，以防止在壞路面行駛時經常碰 撞緩沖塊。它直接影響車身高度。在此處我選取 mmfa 15? 。增加鋼板彈簧長度 L能顯著降低彈簧應力，這不僅提高了彈簧的強度，而且隨 L的增長，彈簧變形時應中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 15 頁 共 38 頁 力變化幅度減小，降低彈簧剛度，從而使彈簧使用壽命得以提高，改善汽車的行駛平順性；在垂直剛度 C給定的條件下，又能明顯增加鋼板彈簧的縱向角剛度。一般推薦在下列范圍內選用鋼板彈簧長度 : 對于乘用車鋼板彈簧長度為（ ~）倍的軸距； 對于貨車，前懸架，鋼板彈簧長度為（ ~）倍的軸距，后懸架， 一般取鋼板彈簧長度為（ ~）倍的軸距 [20]。對于鋼板彈簧 E CKsLJ 48 )( 30 ?? ? （式 3..3） 式中 ? — 撓度增大系數， / [ (1 / ) ]nn? ? ? ? ?； 1n — 與主片等長的重疊片數； n — 鋼板彈簧總片數； L — 鋼板彈簧長度， mm ； 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 16 頁 共 38 頁 sK. — 鋼板彈簧非工作部分長度， s 是 U型螺栓中心距， 132s mm? ， k 非工作長度系數，如剛性夾緊，取 ? ；撓性加緊，取 0k? ； E — 彈簧材料彈性模量，取 MPaE ?? 彈簧： 取 1 0n? ， 5n? 則 1. 5 / [1. 04 (1 0. 5 0) ] 1. 44 23? ? ? ? ? ? 可得 4530 6 4 4)()4 4 2 ) 0 8 0[( mmJ ???????? 根據強度要求計算鋼板彈簧總截面系數 截面系數 指 機械零件和構件的一種截面幾何參量，舊稱截面模量。Jxx/y和 J0/y分別為彎曲和扭轉的截面模量。 彈簧： 取 2[ ] 500 /c N mm? ? 30 )(3330 mmW ?? ???? 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 17 頁 共 38 頁 取 0W = mm 鋼板彈簧平均厚度的計算 計算公式： 2/p o oh J W? （式 ） 彈簧： ?0J mm 0W = mm mmh p 6 8 6 4 42 ??? 驗算在最大動行程時的最大應力 計算公式： MP aksL ffE dc 1000~900)( )(6 2m a x ?? ?? ?? （式 ） 彈簧： MPaE ?? mm? mwc cpf ? 75df mm? ?? 代入公式計算得： ????? ????? MP ) 80(44 )7588( 25m a x? MPa1000][ ?? 故彈簧符合要求，能夠滿足鋼板彈簧對疲勞壽命的要求。 確定鋼板寬 b 由經驗公式可知： mmhb p ~)10~6( ?? 。 參考葉片寬度范圍和彈簧鋼片斷面扁鋼的尺寸規(guī)格（ GB/T 12221984），最終確定葉片厚度和寬度： 彈簧葉片斷面尺寸 (mm )： 取 960???hb ， 表 扁剛尺寸規(guī)格 厚度寬 度 5 6 () 7 8 9 () 10 11 12 (13) 14 16 18 20 25 30 45 50 55 60 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 19 頁 共 38 頁 (63) 65 70 75 (76) 80 90 100 120 140 160 （ 3）葉片斷面形狀選擇 葉片斷面除普遍應用的矩形斷面 (圖 )外，為了提高鋼板彈簧耐疲勞強度和減輕重量，采用了特殊形狀的斷面，常見的是單面帶拋物線邊緣的（圖 ）和單面帶槽的（圖 、 d）。因此矩形斷的葉片呈受拉應力的一面易破壞。改成平扁鋼后，鋼板彈簧的疲勞壽命有大幅提高。 前面初選的鋼板簧總片數： 5n? 鋼板彈簧的設計及校核 鋼板彈簧各片長度的確定 為了盡量降低彈簧鋼材的消耗，減輕鋼板彈簧自重，在選擇各葉片長度時，應使沿彈簧長度變化的應力均勻分布，以保證各片有相同的疲勞強度（各片具有大致相同的使用壽命）。連接 A、B兩點就得到三角形的鋼板彈簧展開圖。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 21 頁 共 38 頁 圖 確定鋼板彈簧各片長度的作圖法 鋼板彈簧各葉片長度的確定 根據作圖法要求繪制出相關圖形，見圖 圖 彈簧長度計算 作圖法