【文章內(nèi)容簡介】 可得 C=5137N/cm 又 ??? FoFW? ma cc/ = 1?? = 有上面的二式，可聯(lián)立方程組： cmNccc ma /5137??? （ 1） ma cc/ = （ 2） 由（ 1），（ 2）兩式可得： ac =2390N/cm , mc =2747N/cm 副簧起作用后，近似認(rèn)為變形相同，從副簧開始起作用到滿載的變形為 caf 。 Wk FFF 0? = 又： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 acamcakW CfCfFF ??? ，得： acf = )/()( makW CCFF ?? = 51 37 25 736 04 0 ? = cm NcmNcmCfF aaca 7 8 1 5/2 3 9 ????? Wm FF ? aac Cf ??=36040N 7815N=28225N 主簧 ： cmf =mmCF = 274728225 = 副簧 ： caf =aaCF =23907815 =第 4 章 前懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 第 4 章 前懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 前懸架由鋼板彈簧和減振器組成。 鋼板彈簧在汽車上采用縱置對稱布置形式，中部用兩個(gè) U型螺栓固定在前橋上。減振器為液力雙作用筒式減振器，減振器在拉伸和壓縮過程中，通過復(fù)原閥和壓縮閥及其相應(yīng)的節(jié)流系統(tǒng)產(chǎn)生阻尼力，從而使鋼板彈簧的振動(dòng)速度衰減以改善汽車的行駛平順性。減振器通過連接銷、上支架、下支架以及橡膠襯套分別與車架和前軸連接。 初選參數(shù) 選擇鋼板彈簧 長度時(shí)應(yīng)考慮到在整車上布置的方便性，因此要與總布置共同協(xié)商確定。一般情況下，轎車后簧長度為軸矩的 40％ — 55％，載貨汽車前后簧長度分別為軸距的 26％ — 35％和 35％ — 45％。 故前鋼板彈簧長度范圍： L=12221650 mm取 L=1410mm 目前國內(nèi)貨車所用的鋼板彈簧材料多為 MnSi? 鋼，如 60Si2Mn 、60SiMnA 、 55SiMnVB 這些材料有較高的彈性極限、屈強(qiáng)比及疲勞強(qiáng)度，而且價(jià)格便宜。 60Si2Mn 、 60SiMnA 彈簧鋼適用于厚度在 12 mm 以下的 鋼板彈簧，對于較厚的鋼板彈簧可采用淬透性較好的 55SiMnVB 彈簧鋼。 本車型選用的板簧單片厚度小于 12 mm，材料為 60Si2Mn。 為了提高鋼板彈簧疲勞壽命，對單片進(jìn)行噴丸處理，對總成進(jìn)行塑性預(yù)壓縮處理。鋼板彈簧經(jīng)強(qiáng)化處理后，受拉表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力層，彈簧受載時(shí)，降低了受拉表面的拉應(yīng)力。經(jīng)塑性預(yù)壓縮處理后的彈簧，使用中不易再產(chǎn)生塑性變形。 用的鋼板彈簧材料 60Si2Mn 表面經(jīng)應(yīng)力噴丸處理后，彈簧滿載靜應(yīng)力σ m：前彈簧 350～ 450 2/mmN ，后彈簧 450～ 550 2/mmN ；彈簧比應(yīng)力 ? ： 前、后彈簧比應(yīng)力 ～ 3/mmN 。 可按等截面簡支梁的計(jì)算公式并引進(jìn)一個(gè)修正系數(shù)加以修正，這時(shí)彈簧的撓度系數(shù) f 為 f =0348EIQL??=? ?334EnbhQL 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 式中： δ —— 撓度系數(shù)。 δ =～ 可按式：δ =∕ [ (1+∕ n ) ]選取，其中 n1 為與主片等長的重疊片數(shù)； N—— 總片數(shù)； B—— 板簧寬度； FW—— 支承載荷； L—— 板簧長度； E—— 材料的楊氏彈性模量，取 ? ； I0—— 總截面慣性矩， I0= 123nbh 。 設(shè)計(jì)時(shí)希望： 6＜ b／ h＜ 14 剛度 334LEnb hfFC WS ??? 鋼板 彈簧總截面系數(shù) 6 20 nbhW ? 比應(yīng)力 : 2332 64LEhE nbhQLnbhQLf ???? ??? ? =～ 試取前鋼板彈簧：長寬高 — 總片數(shù) (主片數(shù) )=1410 70 12— 9（ 2）； 由上面公式可得： 第 4 章 前懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 1 撓度系數(shù)： ?? ； 2 彎曲應(yīng)力： MPa420?? ∈ [350 450]； 3 比應(yīng)力： 3/ mmN?? ∈ [ ]； 4 靜撓度： f = mm∈ [50 110]； 5 鋼板彈簧截面系數(shù) : 30 mmW ? ； 6 剛度： mmNC s /? ； 7 總截面慣性矩 : 40 mmI ? 。 8 總片數(shù)為 9，片寬 70，厚 12 鋼板彈簧各片長度的確定 考慮到彈簧安裝的夾緊夾緊修正后的鋼板彈簧所需的慣性矩和應(yīng)滿足的強(qiáng)度要求分別為： ? ?E CksLI S48 3??? ? ? ? ? ??? ???04WksLQ 式中： s—— U型螺栓中心距， mm； k—— 考慮 U 型螺栓夾緊板簧后的無效長度系數(shù)，剛性夾緊時(shí) k=；撓性夾緊時(shí) k=0； W0—— 鋼板彈簧縱截面系數(shù)； [σ ]—— 許用彎曲應(yīng)力，對前板簧取 [σ ]=350—— 450MPa； 計(jì)算得： s∈ [0 405] 取 s=200mm； 由作圖法可求得前鋼板彈簧各片長度（圓整后）為：單位 mm。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第一片 1410 第二片 1410 第三片 1100 第四片 1015 第五片 0930 第六片 0845 第七片 0760 第八片 0675 第九片 0590 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 長度（ mm） 1410 1410 1100 1015 930 845 760 675 590 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 0H ；用下式表示： fffH ac ????0 式中， cf —— 靜撓度； af —— 滿載弧高； f? —— 鋼板彈簧總成用 U形螺栓夾緊后引起的弧高變化； 22 ))(3( L ffsLsf ca ???? s—— U型螺栓中心距； L為鋼板彈簧主片長度。 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 020 8HLR ? cf —— 靜撓度； 11 ?? CFf Wc mm； af —— 滿載弧高； af ∈ [10 20] mm 取 af =15 mm； 把數(shù)據(jù)帶入公式有： ? ?? ? ? ? mmL ffSLsf ca 03 )15(77. 4476110 03110 023 22 ?? ????????? ； mmfffH ac ??????? ； 第 4 章 前懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 在確定各片預(yù)應(yīng)力時(shí)，理論上應(yīng)滿足各片彈簧在根部處預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩Mi之代數(shù)和為零，即 01 ???ni iM 或 ?? ?ni iiW1 0 0? 設(shè)計(jì)時(shí)可取第一片、第二片預(yù)應(yīng)力為 80 ～ 150，最后幾片的預(yù)應(yīng)力為 20～60MPa。對于片厚相同的鋼板彈簧，各片預(yù)應(yīng)力值不宜選舉過大。 預(yù)應(yīng)力從長片到短片由負(fù)值逐漸遞增至正值。 初取各片鋼板彈簧的的預(yù)應(yīng)力值分別為：（單位 :MPa ） 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 預(yù)應(yīng)力 80 60 40 20 10 0 5 10 20 第一片 80；第二片 60；第三片 40；第四片 20；第五片 10；第六片 0；第七片 5；第八片 10；第九片 20 由公式：預(yù)應(yīng)力 ???????? ??00112 RREhIii? ； 可 得iiii EhR REhR ??0002? ； 式中 ih —— 第 i 片鋼板彈簧的高度； 0i? —— 第 i 片鋼板彈簧的預(yù)應(yīng)力； 0R —— 葉片裝配后的曲率半徑，可近視地看成與總成自由狀態(tài)下的曲率半徑； iR —— 鋼板彈簧第 i 片在自由狀態(tài)下的曲率半徑； E—— 材料的楊氏彈性模量，取 ? ； 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 由計(jì)算可得出鋼板彈簧第 i 片在自由狀態(tài)下的曲率半徑為：（單位： mm） 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 曲率半徑 2466 2459 2490 2485 同理可算得鋼板彈簧第 i 片在滿載狀態(tài)下的曲率半徑為：（單位： mm） 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 曲率半徑 如果第 i 片的片長為 iL ，則第 i 片彈簧的弧高為： iii RLH 82? 計(jì)算可求出第 i 片鋼板彈簧的弧高為：（單位： mm） 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 長度（ mm） 103 38 同理可算得鋼板彈簧第 i 片在滿載狀態(tài)下的弧高為：（單位： mm） 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 長度（ mm） 26 15 鋼板彈簧總成弧高的核算 根據(jù)最小勢能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)態(tài)平衡狀態(tài)是各片勢能綜合最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的 0R 為： ? ?? ?? ?? ni ni iii LRLR 1 10 /1 iR 為曲率半徑 式中 iL 為第 i 片鋼板彈簧的長度。 鋼板彈簧總成的弧高為 第 4 章 前懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 028RLH? 由計(jì)算可求得： mmR ? H= mm 因?yàn)? mmfffHH ac 0 ?????????? 所以所選彈簧參數(shù)合理。 鋼板彈簧強(qiáng)度核算 緊急制動(dòng)時(shí) ，前鋼板彈簧承受的載荷最大，在它后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力 max?為： ? ?? ? ? ?? ?02112ˊ11m a x WllcllmG ??? ? ?? 式中 G1—— 作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷； 1m? —— 制動(dòng)時(shí)前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，貨車： 1m? =～ ； 1l 、 2l —— 鋼板彈簧前后段長度； ? —— 道路附著系數(shù)，取 ； 0W —— 道路總截面系數(shù)； C—— 為彈簧固定點(diǎn)到路面的距離。 解得 ? ? M P aM P a 1 0 0 1 3m a x ??? ?? ； 所設(shè)計(jì)的鋼板彈簧合理。 故前橋鋼板彈簧參數(shù)為： 長寬高 — 總片數(shù) (主片數(shù) )=1410 70 12— 9（ 2） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 為加速車架和車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。 減振器的選擇與分 類 現(xiàn)代液壓減振的的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。目前，國內(nèi)外常用的結(jié)構(gòu)形式大致為三類，即彈性閥片型、彈性閥片和柱形彈簧結(jié)合型、閥門和柱形彈簧結(jié)合型。其共同的特點(diǎn)是：都采用帶有常通孔的液流控制閥門來實(shí)現(xiàn)減振器的內(nèi)特性，且節(jié)流形式大都屬于薄壁小孔節(jié)流。 安結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能在較大的工作壓力條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度的變化的影響大而遭淘汰。筒式減振器又可分為單向筒式、雙向筒式和充氣式三種。 設(shè)計(jì)減振器時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車行駛平順性的性能 穩(wěn)定；有足夠的使用壽命。 本設(shè)計(jì)選用雙向作用筒式減振器。 減振器相對阻尼系數(shù) 在減振器卸荷閥打開前，其中的阻力 F與減振器振動(dòng)速度 v 之間的關(guān)系為 F=δ v 式中 δ —— 為減振器阻尼系數(shù)。 汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減震動(dòng)，用相對阻尼系數(shù)ψ的大小來評定振動(dòng)衰減的快慢程度。ψ的表達(dá)式為： ψ =δ / (2 )scm 式中， c 為懸架系統(tǒng)的垂直剛度； sm 為簧上質(zhì)量。 將壓縮行程時(shí)的相對阻尼系數(shù) Y? 取得小些，將伸張行程時(shí)的相對阻尼 s? 取得大些。兩者之間保持有 Y? =（ ～ ） s? 的關(guān)系。 第 4 章 前懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 設(shè)計(jì)時(shí)先選取 Y? 與 s? 的平均值ψ。對于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取ψ=～ ；對于行駛路面較差的汽車，ψ值應(yīng)取大些，一般取 s? ＞ ；為了避免懸架碰撞車架，取 sY ?? 5,0? 。 本設(shè)計(jì)取ψ = 2 SY ??? ?? = S? ；得 s? = ???Y? 減振器阻尼系數(shù)δ的確定 減振器阻尼系數(shù)δ的計(jì)算式為 ???? 22 2cos2a nms? ω —— 懸架系統(tǒng)固有頻率 smc/?? ； n—— 雙橫臂懸架的下臂 長； a—— 減振器在下橫臂上的連接點(diǎn)到下橫臂在車身上的鉸接點(diǎn)之間的距離； α —— 為減振器軸線與鉛垂線之間的夾角； sm —— 簧上質(zhì)量； C—— 懸架