【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 21 ② 螺旋彈簧 螺旋彈簧主要應(yīng)用于獨(dú)立懸架，它是由鋼制材料卷制而成，其螺距由相等江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 9 頁(yè) 共 28 頁(yè) 和不相等兩種。等螺距其剛度無(wú)法改變，不等螺距剛度可以改變。螺旋彈簧因其彈性性能好、質(zhì)量輕便、體積較小、便于布置等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于轎車及輕型貨車上。 ③ 扭桿彈簧 扭桿彈簧一端與車架相連，另一端與導(dǎo)向臂相連?？梢詡鬟f并承受扭轉(zhuǎn)力矩。其布置形式有縱向及橫向，或者兩個(gè)方向皆有。扭桿彈簧單位質(zhì)量?jī)?chǔ)能 量豐富，其簧下質(zhì)量很小，在貨車及小型客車上使用較多。 其還具有工作可靠性高、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 方案確定 由于非獨(dú)立懸架的構(gòu)造簡(jiǎn)單而且使用壽命長(zhǎng)、不宜損壞、經(jīng)久耐用大多數(shù)貨車的前后懸架都會(huì)采用。懸架的構(gòu)造，尤其是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的構(gòu)造受彈簧的影響很深，有的如空氣彈簧、螺旋彈簧之類的，它的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)會(huì)偏復(fù)雜一些。而鋼板彈簧因?yàn)樗陨砭秃袑?dǎo)向的作用，它可以不裝導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，使懸架的構(gòu)造變得很簡(jiǎn)單。 本設(shè)計(jì)方案選擇前懸架為鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 10 頁(yè) 共 28 頁(yè) 第三章 前懸架主要參數(shù)選擇 鋼板彈簧懸架 主要參數(shù)有：固有頻率、靜撓度、動(dòng)撓度與 懸架側(cè)傾角剛度等。 汽車主要設(shè)計(jì)參數(shù) （ 1）設(shè)計(jì)外廓尺寸： 軸距： 2950mm 前軸距： 1414mm 后軸距： 1370mm 外型尺寸（長(zhǎng)寬高）： 5303*1890*2021 前懸架： 1032mm 后懸架： 1268mm （ 2）汽車載荷分配： 總質(zhì)量： 3805kg 整備質(zhì)量： 1980kg 空載：前 1055kg 后 925kg 滿載：前 1285kg 后 2520kg 非簧載質(zhì)量： 130kg 懸架彈性特性 懸架承受的垂直作用力 F 與導(dǎo)致其車輪中心相較于車身位置變化 f (即懸架的變形 )的關(guān)系曲線稱為懸架的彈性特性。其切線的斜率是懸架的剛度。 懸架的彈性特性主要分為線性和非線性。當(dāng)懸架承受垂直作用力 F 時(shí)與引起其本身出現(xiàn)的形變之間按一定比例變化時(shí)，彈性特性為一條筆直的線段，稱為線性彈性特性，這時(shí)的 懸架剛度為常量的數(shù)。當(dāng)懸架承受垂直作用力 F 與其導(dǎo)致它產(chǎn)生形變之間的聯(lián)系不再是按照一定的比例變化時(shí)，彈性特性如圖 31所示。這個(gè)時(shí)候懸架剛度變成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)，其特點(diǎn)是當(dāng)曲線在中間部分 (圖中點(diǎn) 8)的時(shí)候，曲線波動(dòng)比較平穩(wěn)其剛度較小，可以獲得可靠的行駛平順性；在曲線的兩個(gè)邊緣部分，曲線波動(dòng)比較陡峭，剛度也逐漸增大。它的優(yōu)勢(shì)是在動(dòng)撓度 df 范圍內(nèi)，可以獲得比線性懸架更加豐富的動(dòng)容量。懸架的動(dòng)容量是指懸架從靜止?fàn)顟B(tài)到最大變形量過程中所需要的功。適當(dāng)?shù)脑黾討壹艿膭?dòng)容量，可以降低緩 沖塊江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 11 頁(yè) 共 28 頁(yè) 被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。 例如從空載到滿載過程中簧載質(zhì)量出現(xiàn)很大范圍的改變，這樣其振動(dòng)頻率和車身高度也會(huì)受到很大的影響，當(dāng)然要使這樣的影響盡可能的降低的話，應(yīng)該選取剛度可變的非線性懸架。轎車對(duì)簧載質(zhì)量的變化范圍控制的非常嚴(yán)格，因?yàn)橐紤]到轎車在行駛過程中車架容易受到車軸的沖擊，在轉(zhuǎn)彎過程中車身易發(fā)生傾斜，在制動(dòng)過程中車身會(huì)出現(xiàn)前俯，在加速的時(shí)候車身會(huì)出現(xiàn)后仰，選用剛度可變的非線性懸架可以盡可能減輕這些影響，從而提高其行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。， 鋼板彈簧非獨(dú)立懸架為線性彈性特性。 圖 3— 1 懸架彈性特性曲線 1— 緩沖塊復(fù)原點(diǎn) 2— 復(fù)原行程緩沖塊脫離支架 3— 主彈簧彈性特性曲線 4— 復(fù)原行程 5— 壓縮行程 6— 緩沖塊壓縮期懸架彈性特性曲線 7— 緩沖塊壓縮時(shí)開始接觸彈性支架 8— 額定載荷 懸架參數(shù) 選擇 （ 1）懸架固有頻率 懸架系統(tǒng)有較低的固有頻率。由車輛前后懸架以及簧載質(zhì)量組合而成的振動(dòng)系統(tǒng)汽車前后懸架與簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是保障車輛能夠穩(wěn)定江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 12 頁(yè) 共 28 頁(yè) 可靠行駛的重要條件之一。 因當(dāng)代車輛的質(zhì)量分配系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 相當(dāng)于 1，于是車輛前軸上方車 身與車輛后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行。 汽車前懸架車身的固有頻率 n1 和后懸架車身的固有頻率 n2 可用下式表示： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 , n2=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (31) 式中 c1,c2 和 m1,m2— 前后懸架的剛度與簧上質(zhì)量。 當(dāng)懸架的線性變化為彈性特征時(shí)，前后懸架的靜撓度可表示為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 32） 式中 g— 重力加速度（ g=981cm/s） 將 fc1,fc2 代入上式得到 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (33) n1 與 n2 的匹配要合適。 要盡可能使 fc1 與 fc2 貼近，但不可以相同（防止共振），而且要讓 fc1 比 fc2適當(dāng)?shù)拇笠稽c(diǎn)，這樣可以避免車身產(chǎn)生比較大的振動(dòng)。如果車輛在高速狀態(tài)下通過某個(gè)障礙路段時(shí)， n1/n21 時(shí)的車身縱向角產(chǎn)生振動(dòng)要比 n1/n21 小，故推薦fc2=()fc1。 由于貨車前后軸 的差異和讓駕駛員乘坐得更加舒服，取后懸架的靜撓度小于前懸架的靜撓度，推薦 fc2=()fc1。 某些微型轎車要求讓后座的乘客能夠乘坐的更舒服，有時(shí)取前懸架的偏振大于后懸架的偏振。 fc 選擇要考慮到車輛的差異以及路況的區(qū)別。 不同的車輛對(duì)平順性的標(biāo)準(zhǔn)都是不一樣的，其中轎車最為嚴(yán)格，而大客車居中，載貨車最低。對(duì)中檔及以下轎車滿載的情況，前懸架偏振選取為 ,后懸架則保持在 。 理論上懸架的偏振與轎車的檔次成反比。轎車越高檔，懸架偏振越低。當(dāng)高檔轎車滿載的情況，前 懸架偏振為 ,后懸架則保持在 。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 13 頁(yè) 共 28 頁(yè) 貨車滿載時(shí)，前懸架偏振為 ，而后懸架則保持在 。 （ 2）懸架靜撓度與動(dòng)撓度 擬定前懸架偏振標(biāo)準(zhǔn)為 ，選定偏振，即可得出懸架的靜撓度。 靜撓度 ：車輛滿載靜止不動(dòng)時(shí)懸架載荷 Fw與此時(shí)懸架剛度 c之比，即 fc=Fw/c。 C= 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 *1285=（ 35） fc=1285*981/= （ 36） 動(dòng)撓度 fd的選擇 懸架動(dòng)撓度是當(dāng)其在滿載時(shí)懸架從靜止?fàn)顟B(tài)變化到被壓縮的最大變形量。對(duì)乘用車， fd取 79cm；客車 fd取 58cm；貨車 fd取 69cm。本設(shè)計(jì)擬選定動(dòng)撓度為 6cm。 （ 3）懸架側(cè)傾角剛度及其在前后軸的分配 懸架側(cè)傾角剛度：系指簧載質(zhì)量出現(xiàn)單位側(cè)傾角時(shí)懸架使車身進(jìn)行彈性恢復(fù)所需要的力矩。它會(huì)和簧載質(zhì)量相互作用。 側(cè)傾角取值范圍： 轎車側(cè)傾角一般在 的范圍內(nèi)，貨車側(cè)傾角一般在 67 之間。 前后輪側(cè)傾角之差 汽車在 的側(cè)面加速度狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，此刻要求前輪 側(cè)傾角與后輪側(cè)傾角相差 13 的數(shù)值。而且后懸架的側(cè)傾角剛度要稍小于前懸架。 轎車的前后懸架側(cè)傾角剛度比例通常在 的范圍內(nèi)。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 14 頁(yè) 共 28 頁(yè) 第四章 鋼板彈簧設(shè)計(jì) 鋼板彈簧主要參數(shù)確定 （ 1）滿載弧高 fa 滿載弧高 fa 是當(dāng)鋼板彈簧已經(jīng)安裝在車上后，車輛處于滿載狀態(tài)下主片彈簧最底端到兩邊邊線的距離，常取 fa=1020mm。如（圖 41）所示 圖 41 （ 2）鋼板彈簧總長(zhǎng)度 L確定 鋼板彈簧長(zhǎng)度 L是指彈簧拉直后兩個(gè)卷耳中心之間的距離。如果使鋼板彈簧長(zhǎng)度 L加長(zhǎng)，彈簧應(yīng)力會(huì)相應(yīng)減少，而彈簧使 用壽命也會(huì)延長(zhǎng)；彈簧剛度會(huì)由此減少，優(yōu)化了車輛的行駛平順性；在垂直剛度保持不變的前提下，還可以顯著提升它的縱向角剛度。鋼板彈簧的縱向角剛度系指鋼板彈簧一旦出現(xiàn)產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時(shí)，鋼板彈簧受到的縱向力矩值。車輪一旦產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩時(shí)會(huì)使彈簧產(chǎn)生變形，通過加大鋼板彈簧縱向角可以降低這種變形的程度。不過鋼板彈簧過長(zhǎng)會(huì)使布置難度增加，在理論允許的最大范圍內(nèi)，要選擇較長(zhǎng)的鋼板彈簧。以下有幾種參數(shù)可供選擇： 轎車： L＝ (～ )軸距； 貨車前懸架： L＝ (～ )軸距，后懸架： L＝ (～ )軸距。 本設(shè)計(jì)鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 為 1024mmm。 （ 3）鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定 通過等截面簡(jiǎn)支梁公式可以算出鋼板彈簧的剛度和強(qiáng)度，計(jì)算完之后需要通江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論文 ） 第 15 頁(yè) 共 28 頁(yè) 過導(dǎo)入擾度增大系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚齼?yōu)化。因此，通過修正后的簡(jiǎn)支梁公式能夠推算出鋼板彈簧所要求的總慣性矩 J0 對(duì)于對(duì)稱鋼板彈簧 J0=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =9450 （ 41） 式中， s 為 U 形螺栓中心距（ mm） ； C 為考慮 U 形螺栓夾緊 彈簧后的無(wú)效 長(zhǎng)度系數(shù)，其中，剛性?shī)A緊，取 C=，撓性?shī)A緊取 C=0； kt 為鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架所要達(dá)到的垂直剛度（ N/mm） ,kt=F/fo； F 為單個(gè)彈簧所承受的載荷； E 為材料的彈 性模量（ MPa） ； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為撓度增大系數(shù)。 撓度增大系數(shù)的計(jì)算過程為：首先要確定好與主片一樣長(zhǎng)的重疊片數(shù) n1； 再推算一個(gè)總片數(shù) n0,求得重疊比 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 （ 42） 然后求得撓度增大系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 43） 鋼板彈簧總截面系數(shù) W0用式計(jì)算 W0=(LCs)F/4[ 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 w]=317 （ 44） 式中， [錯(cuò)誤 !未找到引用源。 w]為許用彎曲應(yīng)力。對(duì)于 55SiMnVB 或 60Si2M 等材料，表面經(jīng)過處理后，推薦在下列范圍內(nèi)選取 [錯(cuò)誤 !未找到引用源。 w]；前彈簧和平衡懸架彈簧為350450MPa；后 主簧為 450550MPa；后副簧為 220250MPa。 計(jì)算鋼板彈簧的平均厚度 hp hp=2Jo/Wo =(LCs)錯(cuò)誤 !未找到引用源。 [錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ]F/6Efo (45) =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 *460*(6**錯(cuò)誤 !未