【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：由于無法傳遞縱向力，必須設(shè)置附加導(dǎo)向裝置，從而加大了汽車質(zhì)量。使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜?？v置的特點(diǎn)：可以傳遞各種力和力矩且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以在設(shè)計(jì)時(shí)可以不用添加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。減少了汽車的復(fù)雜性。 根據(jù)懸架中鋼板彈簧中部在車軸上的固定中心與兩卷耳的相對(duì)位置，又將縱置分為對(duì)稱布置和非對(duì)稱布置。 根據(jù)使用情況的不同，布置的方式也不同，一般只有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)的情況下，且有想改變軸距已達(dá)到分配軸荷的目的時(shí)才會(huì)采用非對(duì)稱布置。其他情況均采用對(duì)稱性布置。 故在此設(shè)計(jì)中采用的最常見的情況即鋼板彈簧縱置對(duì)稱式布置的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 鋼板彈簧的支撐端的形式選擇 由于鋼板彈簧的固定方式不同，其支承端的形式也不同，大致上可以分為兩部分：卷耳和滑板式。 滑板式多用于 兩級(jí)式主副簧懸架中副簧的支承和平衡懸架中板簧的支承。卷耳式是在貨車最為常見的一種形式，也是種類比較多的一種，為了 區(qū)別 這些卷耳。又根據(jù)基準(zhǔn)相對(duì)于平面的位置將其分為三類即上卷耳、平卷耳和下卷 耳。而這三種卷耳各有各的特點(diǎn)。平卷耳可以將法向作用力直接傳遞給主片減少對(duì)主片的附加卷曲力矩。上卷耳和平卷耳均可以在必要時(shí)采用第二片加強(qiáng)卷耳。下卷耳雖然無法像上卷耳和平卷耳那樣，但下卷耳可以保證在主片斷裂時(shí)仍能起支撐作用，而且還可以在懸架反彈時(shí)仍與主片一起擔(dān)負(fù)簧載部分的重力。由于下卷耳的特殊作用，所以其經(jīng)常用于對(duì)板簧的安裝位置與角度有特殊要河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 求的情況中。但為了進(jìn)一步減緩懸架所承受的水平?jīng)_擊，進(jìn)而采用非各向同性的橡膠支承。如圖所示：為各端支撐端的結(jié)構(gòu)形式。 a） 上卷耳 b）下卷耳 c）平卷 耳 d）滑板 圖 31 卷耳的結(jié)構(gòu)形式圖 在本次設(shè)計(jì)中采用的是上卷耳式的支撐方式。 鋼板彈簧夾的結(jié)構(gòu)選擇 為了更好的保證鋼板彈簧的固定，也防止鋼板彈簧之間產(chǎn)生滑移，保證各片之間的良好接觸，更好傳遞力，所以在鋼板彈簧安裝時(shí)，需要將各片連接夾緊，從而采用了鋼板彈簧夾 。 目前應(yīng)用最廣泛的是可拆型彈簧夾。下圖各種彈簧夾示意圖。 a)、 b)不可拆裝式 c)可執(zhí)裝式 圖 32 鋼板彈簧結(jié)構(gòu) 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 鋼板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知參數(shù)： 滿載靜止時(shí)汽車的前、 后橋負(fù)荷 G1=,G2= 和簧下部分質(zhì)量Gu1=4847N,Gu2=9403N。汽車軸距 L=3950mm Fw=（ )/2= Fw=()/2= 前懸架鋼板彈簧的計(jì)算 (1) 滿載弧高 fa 將鋼板彈簧 安 裝到車軸（橋）上 以后 ，當(dāng)汽車滿載時(shí)，鋼板彈簧主片上表面與兩端連線間的最大高度差被稱之為滿載弧高 [1]。其作用 ： 一，保證汽車具有給定的高度；二，保證在使用期間鋼板彈簧能有足夠的塑性變形；三，保證 在已限定的車架高度中有足夠的動(dòng)撓度值。所以在選取滿載弧高時(shí)有一定的范圍限制。即取 fa=10~20mm。故取 fa=20mm。 (2) 鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 的確定 由于鋼板彈簧的長(zhǎng)度過長(zhǎng)或過短都會(huì)對(duì)汽車的行駛狀況產(chǎn)生一定影響。 鋼板彈簧長(zhǎng)度增加：一，顯著降低彈簧應(yīng)力 ,提高使用壽命；二，降低剛度，改善汽車行駛平順性；三，在剛度一定的情況下，能增加鋼板彈簧的縱向傾角剛度。而鋼板彈簧的縱向傾角剛度增大，可以減少車輪扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈性變形。然而鋼板彈簧過長(zhǎng)，會(huì)引起鋼板彈簧在布置時(shí)，產(chǎn)生一定的困難。 因此，為了既能保證鋼板彈簧長(zhǎng)度的 優(yōu)勢(shì)，又能很好的安裝布置，所以在鋼板彈簧設(shè)計(jì)時(shí)就其長(zhǎng)度做了一些要求。經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)：貨車的前懸架， L=（ ~）軸距；后懸架 ,L=(~)軸距。 故選取鋼板彈簧的長(zhǎng)度為 L=3950=1264mm (3)鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定 鋼板斷面寬度 b 的確定公式 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 ? ?? ? ? ?EcksLJ 48/δ30 ?? （ 31） 式子中各字 母所代表的含義： s 為 U 型螺栓中心距， s=120mm k 為考慮 U 形螺栓夾緊彈簧后的無效長(zhǎng)度系數(shù)，取 k=。 c 為鋼板彈簧垂直剛度， c=FW/fw， 所以 c=134N/mm。 ? 為撓度增大系數(shù)， ? =。 E 為彈性模量 所以 J0= 鋼板彈簧總截面系數(shù)： ? ? ? ?? ?? ?w0 σ4/ksLFW W ?? （ 32） [ p? ]為許用彎曲應(yīng)力 ,為 55SiMnVB,表面經(jīng)噴丸處理后， [ p? ]=350MPa~450MPa,取 400MPa，所以 W0≧ 鋼板彈簧平均厚度 ： ? ? ? ?cw200 6 E f σδ/2 ksLWJh p ??? （ 33） 所以 hp=9mm 鋼板彈簧片寬： 葉片寬度對(duì)于鋼板彈簧的使用壽命有一定的要求。葉片寬度增加，可以增強(qiáng)卷耳的強(qiáng)度；但葉片過寬，會(huì)導(dǎo)致車身受傾向力傾斜時(shí)，鋼板彈簧扭轉(zhuǎn)應(yīng)力增大。如果葉片過窄，為了保證鋼板彈簧的有效性，則需增加片數(shù)、增加片間的摩擦或者彈簧的厚度；彈簧過窄，還會(huì)導(dǎo)致鋼板彈簧裝配布置的復(fù)雜性。所以在一般設(shè)計(jì)鋼板彈簧厚度時(shí)，經(jīng)常保證 6b/h10。故而在本次設(shè)計(jì)中，選取片寬 b=75mm。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 鋼板彈簧斷面形狀： 圖 33 鋼板彈簧 斷面形狀 （ 4） 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 選擇各葉片長(zhǎng)度時(shí)， 為了保證 各片壽命相近、節(jié)省材料以及減小板簧質(zhì)量 ，應(yīng)盡量使應(yīng)力在片間和沿片長(zhǎng)的分布合理。為了達(dá)到以上要求，經(jīng)常采用兩種方法計(jì)算板簧長(zhǎng)度，即：計(jì)算法和作圖法。而在本設(shè)計(jì)以作圖法來求解各鋼板彈簧的長(zhǎng)度問題。為了保證鋼板彈簧易于加工，一般要求將各片鋼板彈簧實(shí)際長(zhǎng)度尺寸圓整后在進(jìn)行確定。 因此求得各片半長(zhǎng)經(jīng)過圓整后數(shù)據(jù)分別是 635mm、 565mm、 495mm、 420mm、350mm、 275mm、 205mm、 135mm。 （ 5）鋼板彈簧剛度的驗(yàn)算 由于撓度增大系數(shù)、慣 性矩、片長(zhǎng)和葉片端部的形狀等的確定都不夠準(zhǔn)確。所以必須檢驗(yàn)彈簧的剛度是否滿足要求。而關(guān)于鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算一般分為兩種即共同曲率法和集中載荷法。在本次設(shè)計(jì)中采用的是共同曲率法。其剛度公式如下： )(61311 ??? ??? ?KKKnKYYaEP ? （ N/cm） [1] （ 34) 其中 1 1 1kka l l???? 1kKYI?? 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 式中各參數(shù)含義如下 ： ? 為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)， ? =； E 為彈性模量， E=103Mpa。 kl 為第 k 片葉片的 12 長(zhǎng)度 kI 為第 k 片葉片慣性矩； 經(jīng)計(jì)算求得鋼板彈簧的剛 度為 104N/m （ 6） 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算 將 鋼板彈簧各片安裝 以 后，在預(yù)壓縮和 U 型螺栓夾緊前， 鋼板彈簧 主片上表面與兩端連線間的最大高度差 稱之為 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 H0[1]。 ???? ac ffH 0 [1] （ 35） 式中： fc—— 靜撓度； ?—— 鋼板彈簧在預(yù)壓縮時(shí)產(chǎn)生的塑性變形，一般 ? =8～ 13mm,在本次設(shè)計(jì)中，選取 ? 為 12mm。 所以 H0=69+20+12=101mm 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 R0 ? ?020 8/ HLR ? [1] （ 36） 所以 R0=1996mm (7) 鋼板彈簧總成弧 高的核算 根據(jù)最小勢(shì)能原理 可知：當(dāng) 鋼板彈簧總成的 趨于 穩(wěn)定平衡狀態(tài) 時(shí)，此時(shí) 各片勢(shì)能總和最小狀態(tài) 。 由此可求得等厚葉片彈簧的 R0 ? ? ?? ??? ni ini ii LRLR 110 ///1 （ 37） 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 結(jié)果 R0=1906mm 經(jīng)檢驗(yàn)合格 鋼板彈簧總成弧 H 根據(jù) ? ?iii RLH 8/2? （ 38） 得 H=105mm. (8) 卷耳內(nèi)徑 D： D=36mm 后懸架鋼板彈簧的計(jì)算 由于后懸也為鋼板彈簧，所以計(jì)算步驟與前懸一樣。從而得到后懸參數(shù)。 滿載弧高 f 主 0=20mm， f 副 0=20mm； 鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 主 =1580mm， L 副 =1185mm； 主、副簧鋼板斷面寬度 b=75mm 主簧片數(shù) n=11 片，副簧片數(shù) n=8 片。 主鋼板彈簧厚度均為 h=15mm； 副鋼板彈簧厚度均為 h=10mm； 主鋼板彈簧各片 長(zhǎng)度 1580mm、 1450mm、 1320mm、 1180mm、 1050mm、920mm、 790mm、 650mm、 520mm、 390mm、 260mm 副鋼板彈簧各片長(zhǎng)度 1190mm、 1060mm、 930mm、 790mm、 660mm、 520mm、390mm、 260mm 主、副鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 H0分別為 97mm、 100mm 主、副鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 R0分別為 、 主副鋼板彈簧總成弧高的核算 主鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 R0=3217mm 副鋼板彈簧 總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 R0=1770mm 主鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 H0=95mm 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 副鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 H0=96mm 卷耳內(nèi)徑 D=40mm 由于后懸架是由主副彈簧組成的，所以這就導(dǎo)致了后懸架有兩種剛度即主簧剛度 ca 和副簧剛度 cm。由于貨車的副簧設(shè)計(jì)要求不同，后懸架的鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算公式不同。由于本貨車主要工作在滿載情況下，所以在計(jì)算時(shí)將副簧工作前一瞬間的撓度視為空載撓度，將副簧其作用時(shí)的撓度視為滿載撓度。最后將主副簧剛度相加，即可得到后懸剛度值。所以經(jīng)計(jì)算求得：后懸剛度值為 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 4 減振器的設(shè)計(jì) 減振器的簡(jiǎn)介與選型 汽車受到來自不平路面的沖擊時(shí)，其懸架彈簧可以緩和這種沖擊，但同時(shí)也激發(fā)出較長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)，使乘坐不適。而與彈性元件并聯(lián)安裝的減振器可以很快衰減這種振動(dòng)，從而改善汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。 現(xiàn)在的懸架大多數(shù)采用的是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。當(dāng)