【正文】 在掌握汽車前、后懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功用和作用原理的基礎(chǔ)上，對(duì)前、后懸掛系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和參數(shù)確定，并對(duì)主、副鋼板彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)、校核，最后采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法，繪制出汽車后懸架系統(tǒng)的零件圖和裝配圖。少片彈簧的寬度，在布置允許的情況下應(yīng)盡可能取寬些，以增強(qiáng)橫向?qū)挾?，常?5～100mm，厚度＞8mm，以保證足夠的抗剪強(qiáng)度并防止太薄而淬裂，取12～20mm。許用應(yīng)力取為。目前國(guó)內(nèi)外汽車上廣泛地采用塑料襯套,因?yàn)樗哂心湍?、耐蝕、減摩、不需潤(rùn)滑、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)的卷耳根據(jù)卷耳軸線相對(duì)于主簧的位置分為：平卷耳、上卷耳。吊耳支撐式即用鉸鏈和吊耳將鋼板彈簧兩端固定在車架上的結(jié)構(gòu)形式，這種連接方式廣泛的應(yīng)用在汽車上。增加了端部的彈性，減小了片間的摩擦，同時(shí)也減輕了重量。對(duì)于具有副簧的懸架，驗(yàn)算強(qiáng)度時(shí)應(yīng)按主、副簧所受的實(shí)際載荷計(jì)算，主、副簧的參數(shù)應(yīng)取驗(yàn)算后的實(shí)際值，剛度應(yīng)取夾緊剛度。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好地貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。推薦主片在根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊加后的合成應(yīng)力在內(nèi)選取。通常?。? —由于U形螺栓夾緊后引起的鋼板彈簧總成弧高的變化量， 取1）后主簧在自由狀態(tài)下的總成弧高2）后副簧在自由狀態(tài)下的總成弧高根據(jù)上邊算得的彈簧總成弧高,就可按幾何關(guān)系近似計(jì)算出鋼板彈簧在自由狀態(tài)下的曲率半徑(等于裝配后的主片曲率半徑)。式中 為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，；E為材料彈性模量；、為主片和第片的一半長(zhǎng)度。圖7 確定鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的作圖法根據(jù)作圖法要求繪制出相關(guān)圖形，見(jiàn)圖8。鋼板彈簧各片長(zhǎng)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(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)使沿彈簧長(zhǎng)度變化的應(yīng)力均勻分布，以保證各片有相同的疲勞強(qiáng)度（各片具有大致相同的使用壽命）。可見(jiàn)改進(jìn)葉片斷面形狀是提高彈簧疲勞壽命的一條重要途徑，因此近年來(lái)出現(xiàn)了一些特殊斷面的葉片[14]。因此，可根據(jù)修正后的簡(jiǎn)支梁公式計(jì)算鋼板彈簧所需要的總慣性矩。鋼板彈簧長(zhǎng)度L是指鋼板彈簧伸直后兩卷耳中心線間的距離。我們此次研究的程勇汽車后懸掛系統(tǒng)鋼板彈簧擬采用縱置對(duì)稱式鋼板彈簧。縱置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故在汽車上得到廣泛應(yīng)用。于是可求： =式中和分別為空載和滿載時(shí)的懸架負(fù)荷。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。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(jiàn)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%。 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(guò)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。驅(qū)動(dòng)形式汽車的用途、總質(zhì)量和對(duì)車輛通過(guò)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(guò)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。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。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)。 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(méi)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”。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(kāi)，兩簧在承載過(guò)程中不接觸，開(kāi)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。這兩項(xiàng)要求不能同時(shí)滿足。由于貨車在空載和滿載時(shí)簧上質(zhì)量變化大，為了減少振動(dòng)頻率和車身高度的變化，因此選用剛度可變的非線性懸架。根據(jù)鋼板彈簧的工作情況和GB/T12221984，選擇60Si2MnA作為鋼板彈簧的材料。有時(shí)為了車架具有一定高度，而又不使動(dòng)撓度值過(guò)小，也許給予一定的值進(jìn)行補(bǔ)償。原則上貨車，前懸架L=（～）軸距，后懸架L=（～）軸距。整幅彈簧的各片雖可用不等厚度，但不能超過(guò)三組，為使葉片壽命相差不多。實(shí)踐證明，雙凹扁鋼的葉片在彎曲變形時(shí)，整個(gè)斷面的兩邊都略向上翹曲，下表面趨于平面，上表面則使原有的凹度大大增加，則各片間只有兩棱邊接觸。多片鋼板彈簧一般片數(shù)在614 片之間選取，重型貨車可達(dá)20 片。AB線與各葉片上側(cè)邊的交點(diǎn)即決定了各片長(zhǎng)度。如不能滿足要求，可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整各片長(zhǎng)度或改變斷面尺寸時(shí)期剛度接近所要求的理論值[16]。因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑。對(duì)于這種葉片厚度不同的鋼板彈簧,各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑,是根據(jù)由這些曲率半徑所引起的預(yù)應(yīng)力應(yīng)保證各片應(yīng)有相同的疲勞強(qiáng)度來(lái)確定的。副簧預(yù)應(yīng)力確定：各片預(yù)應(yīng)力值確定如下表：副簧各片預(yù)應(yīng)力葉片序號(hào)12345預(yù)應(yīng)力 12060060120副簧各葉片等厚，值相同。根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能總和最小狀態(tài)，可得計(jì)算公式： 對(duì)于葉片厚度相等的彈簧，則 鋼板彈簧總成弧高為： 1）主簧總成弧高核算：計(jì)算見(jiàn)下表：主簧總成弧高核算葉片序號(hào)113502135031220410805940680076708530939010260∑85902）副簧總成弧高核算：計(jì)算見(jiàn)下表： 副簧總成弧高計(jì)算葉片序號(hào)111002910371045205320∑3560，所以彈簧各片所選的預(yù)應(yīng)力值合適。所以它的實(shí)際重量比理論上所需的大。還有將葉片端部帶尖角的一邊向下或?qū)⒍瞬肯蛳戮韽?，以減少片間的局部壓力和減輕片間的磨損[18]。它的缺點(diǎn)是消耗優(yōu)質(zhì)橡膠多，相較易老化，壽命較吊耳及滑板結(jié)構(gòu)短[19]。鍛造的卷耳可用螺栓固定或焊接在主片上。用30或40鋼經(jīng)液體碳氮共滲處理時(shí)，彈簧銷擠壓應(yīng)力取為；用20鋼或20Cr鋼經(jīng)滲碳處理或用45鋼經(jīng)高頻淬火后，許用應(yīng)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。六、設(shè)計(jì)總結(jié)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，鋼板彈