【正文】 構(gòu)大為簡化 鋼板彈簧的基本結(jié)構(gòu)和作用原理 在板簧式非獨(dú)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(shù)是用兩個(gè) U 形螺栓將鋼板彈簧的中部剛性地固定在車橋上部鋼板彈簧兩端通過鋼板彈簧銷與車架支座活動(dòng)鉸接以起傳力和導(dǎo)向作用 鋼板彈簧由若干長度不等等寬等厚厚度也可不等的彈簧鋼片迭成構(gòu)成整體上近似于等強(qiáng)度的彈性梁最長的第一片稱為主片兩端有卷耳鋼板彈簧的的卷耳受力嚴(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曲成卷耳包在主片卷耳的外面亦稱包耳自由狀態(tài)下鋼片曲率半徑不同下片小于上片多片鋼板由中心螺栓和若干鋼板夾連在一起鋼片之間須涂上較稠的石墨潤滑脂以減小各片彈簧之間的干摩擦和減小噪聲 鋼板彈簧變形時(shí)為保證車架兩端與鋼板彈簧連接的卷耳間的距離有伸縮的余地彈簧后端與車架的連接通常采用了以下幾種結(jié)構(gòu)型式 1 吊耳支架式解放 CAl091 型載貨汽車前懸架采用 2 滑板支承式東風(fēng) EQl090E 型載貨汽車前懸架采用 3 橡膠塊支承式一汽早期生產(chǎn)的 2． 5t 越野汽車前懸架采用 鋼板彈簧非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鋼板彈簧 一般安裝在非獨(dú)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(dòng)吊耳相連形成活動(dòng)鉸鏈支點(diǎn)保證彈簧變形時(shí)兩端卷耳間的距離有改變的可能 有的鋼板彈簧后端與車架之間采用滑板式連接滑板式連接結(jié)構(gòu)簡單拆裝方便不須潤滑廣泛應(yīng)用于貨車 貨車后懸架所受載荷因汽車裝載量不同在很大范圍內(nèi)變化要求懸架剛度可變一般采用加置加副彈簧的方式以達(dá)到設(shè)計(jì)要求副鋼板彈簧總成一般裝在主鋼板彈簧總成上方當(dāng)后懸架負(fù)荷較小時(shí)僅由主鋼板彈簧起作用在負(fù)荷增加到一定程度時(shí)副 鋼板彈簧總成與車架上的支架接觸開始起作用此時(shí)主副鋼板彈簧一起工作一起承受載荷而使懸架剛度增大保證車身振動(dòng)頻率不致因載荷增加而變化過大這種結(jié)構(gòu)形式的懸架其主要缺點(diǎn)是剛度的增加很突然對(duì)汽車行駛平順性不利為提高汽車的平順性有的輕型汽車上采用將副簧置于主簧下面的漸變剛度鋼板彈簧然而微型貨車所承受的載荷量一般不會(huì)很大在后懸架鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)上一般沒有副簧結(jié)果只由主簧結(jié)構(gòu)來承受載荷量結(jié)合課題所給參數(shù)我所設(shè)計(jì)的微型貨車后懸架鋼板彈簧故可以考慮不需設(shè)計(jì)副簧結(jié)構(gòu) [15] 2 鋼板彈簧的布置方案及材料選擇 鋼板彈簧在汽車上的布 置方式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)簡單故在汽車上得到廣泛應(yīng)用 縱置鋼板彈簧又有對(duì)稱式與不對(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)稱式鋼板彈簧在多數(shù)情況下汽車采用對(duì)稱式鋼板彈簧由于整車布置上的原因或者鋼板彈簧在汽車上的安裝位置不動(dòng)又要改變軸距或者通過變化軸距達(dá)到改善軸荷分配的目的時(shí)采用不對(duì)稱式鋼板彈簧 根據(jù)鋼板彈簧的工作情 況和 GBT12221984選擇 60Si2MnA作為鋼板彈簧的材料高溫回火后有良好的綜合力學(xué)性能用 60Si2MnA 制鋼板彈簧熱處理 870℃油浴淬火 440℃中溫回火再經(jīng)表面噴丸處理 我們此次研究的 HFJ1010 微型載貨汽車后懸架鋼板彈簧擬采用縱置對(duì)稱式鋼板彈簧 3 汽車后懸架系統(tǒng)鋼板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 31 設(shè)計(jì)給定參數(shù) 滿載重 Ga 1310 0 N 駕駛室內(nèi)兩人 自重 Go 695 0 N 駕駛室內(nèi)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(zhì)量 690N 指后懸架 7350690 6660N 每副鋼板彈簧滿載載荷 N 32 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 懸架的設(shè)計(jì)和主要參數(shù)的選擇首先取決于整車的一系列總布置參數(shù)以及它們之間的關(guān)系例如每副鋼板彈簧上的載荷就和整車重量軸距重心位置等參數(shù)有關(guān)懸架的結(jié)構(gòu)布置和幾何參數(shù)也必須與整車總體布置相適應(yīng)所以確定懸架的主要性能參數(shù)也應(yīng)從整車出發(fā)來考慮根據(jù)汽車的綜合性能要求懸架應(yīng)首先考慮保證汽車有良好的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性這就是我們選擇懸架主要參數(shù)的基本依據(jù) 前后懸架靜撓度和動(dòng)撓度 的選擇 表 31 汽車懸架的偏頻靜撓度和動(dòng)撓度 車 型 滿載時(shí)偏頻 Hz 滿載靜撓度㎝ 滿載動(dòng)撓度㎝ 前懸架 后懸架 前懸架 后懸架 前懸架 后懸架 轎 車 中低級(jí) 102144 118158 1224 1018 811 1014 高 級(jí) 091112 098129 2030 1526 811 1014 客車 129189 715 58 載貨汽車 151204 167223 611 59 69 68 越野汽車 139204 613 713 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)的懸架 剛度 c 之比即汽車前后懸架與其質(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)之一現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)可以近似認(rèn)為因此可認(rèn)為前后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系視為單獨(dú)運(yùn)動(dòng)此時(shí)的振動(dòng)頻率亦稱為偏頻另外前后懸架的偏頻及靜撓度的匹配對(duì)汽車行駛平順性有很大影響一般希望前后懸架的靜撓度值以及振動(dòng)頻率值都比較接近這樣可以減少共振機(jī)會(huì)同時(shí)希望后懸架的靜撓度比前懸架的小一些以減少車身縱向角振動(dòng)理論分析證明若汽車以較高的車速駛過單個(gè)路障時(shí)的車身縱向角振動(dòng)要比時(shí)小故推薦取考慮到貨車前后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值推薦取值 對(duì)于我所設(shè)計(jì)的 HFJ1010 微型貨車的后懸架鋼板彈簧后懸架系統(tǒng)的滿載偏頻為 n 1517Hz 由公式得靜撓度范圍為 111 選取 88cm 進(jìn)而由公式可得微型貨車后懸架系統(tǒng)的滿載偏頻 n 1686Hz 前懸架靜撓度 08 11cm 懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形車輪中心相對(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行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊對(duì)于乘用車取 79cm 對(duì)于客車取 58cm 對(duì)于貨車取 69cm 因?yàn)槲宜O(shè)計(jì)的為微型貨車所以滿載動(dòng)撓 度選取 鋼板彈簧滿載弧高的選擇 滿載弧高是指鋼板彈簧裝到車軸橋上汽車滿載時(shí)鋼板彈簧主片上表面與兩端 不包括卷耳孔半徑 連線間的最大高度差圖 31 弧高用來保證汽車具有給定的高度它直接影響車身高度一般希望它等于零可使彈簧滿載時(shí)在對(duì)稱位置工作但考慮到彈簧在使用中會(huì)產(chǎn)生塑性變形要由給予補(bǔ)償有時(shí)為了車架具有一定高度而又不使動(dòng)撓度值過小也許給予一定的值進(jìn)行補(bǔ)償通常取在此處我選取 圖 31 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 鋼板彈簧長度 L 的確定 鋼板彈簧長度 L 是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離它是鋼板彈簧 的主要參數(shù)之一要合理的確定彈簧長度必須考慮多方面的因素增加鋼板彈簧長度 L能顯著降低彈簧應(yīng)力這不僅提高了彈簧的強(qiáng)度而且隨 L 的增長彈簧變形時(shí)應(yīng)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鋼板彈簧的縱向角剛度是指鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時(shí)作用到鋼板彈簧上的縱向力矩值增大鋼板彈簧的縱向角剛度的同時(shí)能減少車輪扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈簧變形選用長些的鋼板彈簧會(huì)使汽車上布置時(shí)產(chǎn)生困難因此原則上在總布置許可的條件范圍內(nèi)應(yīng)盡可能將鋼板彈簧的長度取長 些一般推薦在下列范圍內(nèi)選用鋼板彈簧長度 對(duì)于乘用車鋼板彈簧長度為 040055 倍的軸距對(duì)于貨車前懸架鋼板彈簧長度為 026035 倍的軸距后懸架一般取鋼板彈簧長度為 035045 倍的軸距 [20] 本設(shè)計(jì)研究的 HFJ1010 微型汽車 式 31 后懸架鋼板彈簧的剛度計(jì)算 設(shè)計(jì)主鋼板彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)首先應(yīng)確定主鋼板彈簧的剛度 懸架總體剛度為 c Ｐ wfc 333088 3784Nmm 式 32 汽車后鋼板彈簧在空載滿載和主簧起作用時(shí)的載荷分別為 鋼板彈簧所需的總慣性矩的計(jì)算 有關(guān)鋼板彈簧的剛度強(qiáng)度等可按等截面簡支梁的計(jì)算公式計(jì)算但需引入撓度增大系數(shù)加以修正因此可根據(jù)修正后的簡支梁公式計(jì)算鋼板彈簧所需要的總慣性矩對(duì)于鋼板彈簧 式 33 式中 撓度增大系數(shù) 與主片等長的重疊片數(shù) 鋼板彈簧總片數(shù) 鋼板彈簧長度 鋼板彈簧非工作部分長 度是 U 型螺栓中心距非工作長度系數(shù)如剛性夾緊取撓性加緊取 彈簧材料彈性模量取 彈簧 取 則