【文章內(nèi)容簡介】 身高度的變化，本設(shè)計應(yīng)當(dāng)采用鋼度可變的非線性彈性特性懸架，即懸架變形與所受垂直力之間不成固定的比例變化。汽車懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。因此，固有頻率（Hz）可用式（）表示。 （）式中：——重力加速度，g=9810mm/s2；——懸架鋼度，N/mm；——懸架簧載重力，N。由于本車單輪簧載質(zhì)量kg，則N。一般乘用車的固有頻率在1~，本設(shè)計取Hz，由式（）得懸架的鋼度為N/mm由于懸架靜撓度，因此式（）又可表達(dá)為 （）式中的單位為mm。當(dāng)時mm為了避免汽車行駛過程中頻繁撞擊車架，應(yīng)當(dāng)有足夠的動撓度，一般乘用車的動撓度范圍為（70~90mm）。 阻尼特性當(dāng)汽車懸架僅有彈性元件而無摩擦或減振裝置時，汽車簧載質(zhì)量的振動將會延續(xù)很長時間，因此，懸架中一定要有減振的阻尼力。對于選定的懸架剛度，只有恰當(dāng)?shù)倪x擇阻尼力才能充分發(fā)揮懸架的緩沖減振作用。當(dāng)汽車在不平的路面上行駛時或當(dāng)車輪受到?jīng)_擊負(fù)荷時，為了衰減車身的自由振動和抑制車身、車輪的共振，以減小車身的垂直加速度和車輪的振幅，懸架系統(tǒng)應(yīng)具有合適的阻尼。雖然在懸架中存在干摩擦能衰減振動，但阻尼力不穩(wěn)定，不易控制，而且干摩擦的存在又使懸架在承受路面沖擊時，將部分沖擊傳給車身，損壞了行駛平順性。故目前多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)中盡量減少干摩擦而裝液力減振器，促使振動迅速衰減以提高汽車行駛平順性。 非簧載質(zhì)量根據(jù)是否由懸架彈簧支撐，汽車的總質(zhì)量可以分為簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量兩部分。非簧載質(zhì)量即為非懸掛質(zhì)量，例如車輪和轉(zhuǎn)向節(jié)的質(zhì)量，此外，還應(yīng)包括車輪和車身或車橋之間各連接件質(zhì)量的一半，比如導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的擺臂、彈簧（固定在車架上的扭桿彈簧除外）、減振器、橫向推力桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿等。為了獲得良好的平順性，非簧載質(zhì)量應(yīng)該盡量小。一般而一言，對于轎車的非驅(qū)動橋，其非簧載質(zhì)量約為（50~90）kg之間，采用獨(dú)立懸架時約為下限，采用非獨(dú)立懸架時約為上限，采用復(fù)合縱臂式后支持橋懸架時約為中間值。轎車的驅(qū)動橋，獨(dú)立懸架的非簧載質(zhì)量約為（60~100）kg，而非獨(dú)立懸架由于帶有主減速器、差速器和剛體橋殼，非簧載質(zhì)量可達(dá)（100~140）kg。 螺旋彈簧的設(shè)計計算 螺旋彈簧作為彈性元件，由于其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便及有高的比能容量，因此在現(xiàn)代輕型以下汽車的懸架中應(yīng)用相當(dāng)普遍，特別是在轎車中，由于要求良好的乘用舒適性和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在大擺動量下仍具有保持車輪定位角的能力，本設(shè)計中小型觀光旅游車選用螺旋彈簧作為其彈性元件。 螺旋彈簧計算公式（1）應(yīng)力公式 （）式中：——彈簧鋼絲表面的剪應(yīng)力，MPa；——彈簧載荷，N；——彈簧中徑，mm；——鋼絲直徑，mm；——應(yīng)力修正系數(shù) （）式中：為彈簧指數(shù)。（2）彈簧鋼度公式（或撓度公式） （） （）式中： ——彈簧鋼度，N/mm； ——彈簧工作圈數(shù)； ——彈簧撓度，mm。對彈簧鋼、硬 鋼絲、琴鋼絲、油回火鋼絲等材料，不管其鋼絲直徑粗細(xì)，原則上都取剪切彈性模數(shù)G=83000MPa。（3）固有頻率公式 （）式中：——懸掛質(zhì)量的固有頻率，Hz；——重力加速度，9800mm/s2。（4）阻尼公式（臨界阻尼系數(shù)公式） （）式中：Ccr臨界阻尼系數(shù),是決定減振器阻尼力的基礎(chǔ)。對應(yīng)力公式來說，在應(yīng)力計算中有四個變量，其中包含應(yīng)力修正系數(shù)K、彈簧鋼絲直徑的三次方計算等。計算起來很麻煩，而且當(dāng)計算結(jié)果應(yīng)力過大時還要改變d、D值，反復(fù)多次才能算好。而實際上是先決定許用應(yīng)力，在許用應(yīng)力的范圍內(nèi)尋求d、D值。對彈簧鋼度的計算也是如此。但是，在這些計算公式中，預(yù)先決定許用應(yīng)力、彈簧鋼度，然后定出d、D值中的一個，再求出另一個是相當(dāng)費(fèi)事的。由公式（）變形得 （）故應(yīng)力計算公式變形為： （）式中：K——應(yīng)力修正系數(shù)，；A——彈簧鋼絲截面積,（mm2）；S——由彈簧指數(shù)C決定的值。S=2KC （） （）將C作為待求的量，改變上式得彈簧指數(shù)計算公式 （）由公式（）變形得 （）設(shè)為每一圈彈簧的鋼度，則 （）取G=83000Mpa，則 （） 螺旋彈簧的計算由于彈簧需要承受的沖擊載荷較大，因此需要彈簧有較高的強(qiáng)度。在此選取60Si2Mn為懸架彈簧材料。滿載靜平衡時彈簧載荷P=1637N，從汽車平順性考慮取固有頻率=。初選彈簧鋼絲直徑d=8mm，查表得許用拉應(yīng)力Mpa，則許用切應(yīng)力Mpa。當(dāng)懸架彈簧經(jīng)噴丸處理時，最大載荷剪切應(yīng)力應(yīng)控制在Mpa以下。由于采用橡膠緩沖塊等故可防止過載，靜載荷時把應(yīng)力控制在600 Mpa以下為好。（即當(dāng)載荷倍數(shù)n=，使最大載荷時的應(yīng)力不超過Mpa，同時為以后改進(jìn)設(shè)計留有增加的重量的余地）。在此選取靜載荷時應(yīng)力Mpa。由d=8mm可算出鋼絲截面積 mm2由式（）解得將S帶入式（）得由式C=D/d得mm把C、d帶入式（）得N/mm 根據(jù)式（）求得彈簧鋼度和靜撓度N/mmmm根據(jù)式（）求得彈簧的有效圈數(shù)壓并高度mm。為了保證彈簧有足夠大的動撓度，即彈簧最大工作載荷F2==最大行程mm。動撓度mm，在允許范圍內(nèi)。彈簧的自由高度可由彈簧壓并高度和最大行程決定，即。但為了避免全壓縮，使自由高度高出一段距離更安全，取5mm。因此彈簧自由高度mm。對彈簧鋼絲直徑進(jìn)行校核，因為彈簧指數(shù)C=，則曲度系數(shù)小于原設(shè)定的值，取d=8mm。長徑比，不失穩(wěn)（合格）。 減振器的計算（1）相對阻尼系數(shù)在選擇時應(yīng)考慮到的取值較大，能使系統(tǒng)振動迅速衰減，但會使較大的不平路面的沖擊力傳到車身；選得過小，振動衰減過慢，不利于行駛平順性。對于內(nèi)無摩擦彈性元件（螺旋彈簧）懸架，取。（2）主要尺寸參數(shù)的選擇工作缸筒常由低炭無縫鋼管支撐，其壁厚一般取mm。單筒式減振器為防止外物撞擊而產(chǎn)生變形，應(yīng)取2mm。貯油筒直徑，壁厚取2mm，材料選取20鋼，活塞桿直徑d一般?。▇）D，工作缸筒長度的長度一般設(shè)計為減振器工作行程的2~3倍，為筒式減振器工作直徑。為了能以最少產(chǎn)品型號滿足各類汽車的需要，我國己制訂了汽車筒式減振器標(biāo)準(zhǔn)，由專業(yè)廠進(jìn)行系列化生產(chǎn)。筒式減振器以工作缸直徑制定系列，國家標(biāo)準(zhǔn)確定了工作缸徑的系列為：50、680（mm）。所計算得到的工作缸徑，要在系列尺寸中找出相近的缸徑作為最后確定尺寸。（3）減振器阻尼系數(shù) （）式中：——懸架剛度，N/m；——簧載質(zhì)量，kg。式中kg，N/m。KN/ms1為滿足減振器阻尼特性，伸張行程相對阻尼系數(shù)與壓縮行程相對阻尼系數(shù)之間的關(guān)系應(yīng)滿足式（）和（）的要求 （） （）解式（）和（）得， ，滿足式（）中要求，則減振器壓縮行程阻尼系數(shù)：KN/ms1減振器伸張行程阻尼系數(shù)：KN/ms1（4）卸荷速度為減少傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動速度達(dá)到一定值時，減振器應(yīng)打開卸荷閥。打開卸荷閥瞬時的減振器活塞速度稱為卸荷速度。~（5）筒式減振器工作直徑的確定 （）mm取標(biāo)準(zhǔn)值D=20mm。式中：——缸內(nèi)最大容許壓力，?。弧獮樽畲笮逗闪Γㄉ鞆堖^程），；——為伸張阻力系數(shù)，KN/ms1； ——為缸筒直徑與連桿直徑之比，取。（6）筒式減振器外形尺寸的確定選取減振器基長mm，工作行程mm；工作缸長度mm；減振器貯油筒直徑mm；選取活塞桿直徑mm；減振器最大長度mm；減振器最小長度mm。 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計分析 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)空間位置的分析麥弗遜式懸架由橫擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、減振器和車身構(gòu)成機(jī)構(gòu)組成部分。,其中BD為主銷中心線，MN為下擺臂旋轉(zhuǎn)軸線，DE為減振器中心線，P點為拉臂球頭中心，F(xiàn)為車輪的中心，Q點為主銷的中心線與車輪軸線的在后視圖上的交點，O點為MN連線的中點，G為車輪的著地點，G＇為主銷中心線與地面的交點。坐標(biāo)系X_Y_Z為靜坐標(biāo)系，為了方便后續(xù)的計算，取坐標(biāo)系的原點在懸架對稱中心平面（即YZ平面）上，并且XY平面過O點，XZ平面為地面。Z軸指向汽車的尾部，Y軸垂直向上，X軸由右手定，拇指指向Z軸，食指指向Y軸，則中指指向的則是X軸。