【導(dǎo)讀】給車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。本次設(shè)計主要是貨車的懸架設(shè)計。參照力帆LFJ3048的基本參數(shù)，根據(jù)載。通過汽車主要的質(zhì)量參數(shù)的分析，初步制定懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。性元件選擇鋼板彈簧，經(jīng)過設(shè)計計算確定鋼板彈簧的主要尺寸和結(jié)構(gòu)形式。過程中即要考慮設(shè)計的合理性，同時還要考慮結(jié)構(gòu)簡單、成本低等因素。計算得出的數(shù)據(jù)表明此次設(shè)計的懸架系統(tǒng)符合設(shè)計要求。

　　

【正文】 紋端部不 多于兩牙允許有機械加工的缺陷。 （ 5）表面處理：螺栓，螺母表面須經(jīng)防蝕處理。螺栓表面處理按主機廠要求，電鍍層或化學(xué)處理按 QC/T2641999《汽車電鍍層和化學(xué)處理層》規(guī)定：涂漆處理按QC/T 4841999《汽車油漆涂層》規(guī)定。螺母表面處理按主機廠要求，電鍍層或化學(xué)處理按 QC/T 2641999 規(guī)定。螺栓表面采用鍍鋅處理的，鍍鋅后必須去氫。 4 卷耳的設(shè)計 第 26 頁 共 40 頁 4 卷耳的設(shè)計 卷耳形式的選擇 卷耳有多種形式，卷耳主要對制造工藝性，葉片的應(yīng)力情況，主片的工作條件等產(chǎn)生影響。一般鋼板彈簧端部做成卷耳狀，再通過鋼板 彈簧銷固定在車架的托架或吊耳的孔中。選擇卷耳上卷式結(jié)構(gòu)，其特點是制造工藝性良好，但因卷二中心線與主片斷面中心線之間存在一定距離，所以工作時葉片內(nèi)應(yīng)力較大。因此應(yīng)使彈簧第二片端部也要向上卷起，包在第一片卷耳上，使主片工作條件改善，工作可靠性提高。此設(shè)計中前鋼板彈簧采用卷耳，而后鋼板采用活動鋼板彈簧。 由于所懸架的使用范圍是輕型貨車，一般采用 1/4 包耳形式，卷耳銷采用不可拆式，卷耳形式如 圖（ 41）所示。 41卷耳 卷耳的強度驗算 圖 42鋼板彈簧主 片卷耳受力圖 4 卷耳的設(shè)計 第 27 頁 共 40 頁 卷耳所受應(yīng)力 ? 是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即 ? ? ? ? ? ?21 1 13 xxF D h b h F b h? ??? ? ??? （ 41） 式中， xF 為沿彈簧縱向力作用在卷耳中心線上的力； D 為卷耳內(nèi)徑； b 為鋼板彈簧寬度； 1h 為鋼板彈簧 主片厚度。 據(jù)歐美日等國的有關(guān)標準或法規(guī)對制動時的減速度 j ，對載貨汽車應(yīng)為 ~ 。選取 2ms 為本設(shè)計的最大減速度，前懸吊耳直經(jīng) mm30?D ，后懸吊耳直徑 mm40?D 。則 mjF?x （ 42） 則，前懸 NmjF 7 9 2 4 0 0x ???? ，將數(shù)據(jù)代入（ 41）式，得 ?? 許用應(yīng)力 pa350M?? 。后懸 NmjF 1 5 8 7 8 8 0x ???? ,將數(shù)據(jù)代入 （ 41）是得， M?? pa350M?? 。 鋼板彈簧銷的強度驗算 用 30 鋼或 40 鋼經(jīng)液體碳氮共滲處理時，彈簧銷許用擠壓應(yīng)力 [σz]取為 34 paM ；用 20 鋼或 20Cr 鋼經(jīng)滲碳處理或用 45 鋼經(jīng)高頻淬火后，其許用應(yīng)力 [σz]≤79 paM ，對鋼板彈簧銷，要驗算鋼板彈簧受靜載荷時它受到的擠壓應(yīng)力 ? ?zsF bd? ? 。其中， sF為滿載靜止鋼板彈簧端部的載荷， 2/s mgF ? ； b 為卷耳處葉片寬； d 為鋼板彈簧銷直徑。前鋼板彈簧銷直徑定為 25mm,代入數(shù)據(jù)，得 M?? pa97 M 。彈簧銷強度符合要求。后鋼板彈簧銷直徑定為 30mm，代入數(shù)據(jù)，得 M??? 。彈簧4 卷耳的設(shè)計 第 28 頁 共 40 頁 銷強度符合要求。 表 51卷耳的基本參數(shù) 葉片的端部結(jié)構(gòu) 葉片的端 部結(jié)構(gòu)可以按其形狀和加工方式分為矩形，梯形（片端切角），橢圓形（片端壓延）和片端壓延切斷四種。矩形制造成本最低，但效果最差。與壓延后的片端相比，在片端的接觸區(qū)域，傳遞的壓力更大也更集中，導(dǎo)致片間摩擦和磨損加劇。同時，也增加了板簧的質(zhì)量，但由于其制造簡單，因此選用此種形式。名稱 材料 加工方法 直徑（ mm） 前懸卷耳 55SiMnVB 表面噴丸 30 前懸鋼板彈簧銷 45鋼 經(jīng)高頻淬火 25 后懸卷耳 55SiMnVB 表面噴丸 40 后懸鋼板彈簧銷 45鋼 經(jīng)高頻淬火 30 5 減震器的設(shè)計 第 29 頁 共 40 頁 5 減振器的設(shè)計 減振器是產(chǎn)生阻尼力的主要元件，其作用是迅速衰減汽車振動，改善汽車行駛平順性，增強車輪與路面的附著性能，減少汽車因慣性力引起的車身傾角變化，提高汽車操縱性和穩(wěn)定性。另外，減振器能夠降低車身部分的動載荷，延長汽車使用壽命。懸 架中用得最多的減振器是內(nèi)部充有液體的液體式減振器。汽車車身和車輪振動時，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動阻力，將振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⑸l(fā)到空氣中去，達到迅速誤差振動的目的。 減振器的分析和選型 減振器分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能夠在比較大的工作壓力（ 10～ 20） Mpa）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。筒式減振器工作壓力雖然僅為 ～ 5Mpa，但因為工作性能穩(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛應(yīng)用。目前汽車使用的減振器主要是筒式 減振器，其結(jié)構(gòu)形式可分為雙筒式，單筒充氣式和又筒充氣式三種。 （ 1）雙筒式減振器：減振器在拉伸（或壓縮）時，工作缸內(nèi)油液流經(jīng)復(fù)原閥（或壓縮閥）產(chǎn)生復(fù)原阻力（或壓縮阻力）。其優(yōu)點是阻力容易調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。缺點是調(diào)整運動阻力不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生液流噪聲。 （ 2）單筒充氣式減振器：在缸筒下部裝有一個浮動活塞，它與缸筒下端形成密封氣室，充入高壓氮氣，浮動活塞將減振器和高壓氣體分開。減振器在拉伸或壓縮時，油液流經(jīng)活塞上壓縮閥（或復(fù)原閥）產(chǎn)生阻力。由于減振器充入高壓氣體可以得到穩(wěn)定的阻力特性，不容易產(chǎn)生噪聲。缺點 是軸向安裝尺寸大，對油封和零部件加工要求高。 （ 3）雙筒式充氣減振器：在貯油缸內(nèi)充入低壓氮氣，和單筒充氣式減振器一樣，在拉伸或壓縮時油液流經(jīng)復(fù)原閥或壓縮閥產(chǎn)生阻力，另外在壓縮時有部分油液從工作缸下端通孔進入貯油缸產(chǎn)生阻力。雙筒充所式減振器克服了上述兩種減振器的缺點，可以在很大的工作范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的阻力特性，而且軸向尺寸和噪聲小，價格便宜，5 減震器的設(shè)計 第 30 頁 共 40 頁 雙筒充氣式減振器在轎車上廣泛應(yīng)用。設(shè)計減振器時應(yīng)當滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定。 本車選用筒式減振器，選用單筒形式。工作壓力為 ~ 5Mpa。 阻尼器基本參數(shù)的確定 相對阻尼系數(shù) ? 圖 51 減震器阻力 速度特性 在減振器卸荷閥打開前，其中的阻力 F 與減振器振動速度 v 之間的關(guān)系為 FV?? （ 51） 式中， σ 為減振器阻尼系數(shù)。 圖所示為減振 器的阻力 —— 速度特性。該圖具有如下特點：阻力 —— 速度特性由四段近似直線線段組成，其中壓縮行程和伸張行程的阻力 —— 速度特性各占兩段；各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù) σ=F/u，所以減振器有四個阻尼系數(shù)。在沒有特別指明時，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)。通常壓縮行程的阻尼系數(shù) yyFu?? 與伸張行程的阻尼系數(shù) ssFu?? 不等。 汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼系數(shù) ψ 的大小來評定振動衰減的快 慢速度。 ψ 的表達式為： )2/( scm??? （ 52） 式中， c 為懸架系統(tǒng)的垂直剛度； sm 為簧上質(zhì)量 ,上式表明，相對阻尼系數(shù) ψ 的物理5 減震器的設(shè)計 第 31 頁 共 40 頁 意義是：減振器的阻尼作用在于不同剛度 c 和不同簧上質(zhì)量 sm 的懸架系統(tǒng)匹配時，會產(chǎn)生不同的阻尼效果。 ψ 值大，振動能迅速衰減，同時又能將較大的路面沖擊力傳到 車身； ψ 值小則相反；通常情況下，將壓縮行程時的相對阻尼系數(shù) Y? 取得小些，伸張行程時的相對阻尼系數(shù) S? 取得大些。兩者之間保持有 ? ?0 .2 5 ~ 0 .5 0YS??? 的關(guān)系。設(shè)計時，現(xiàn)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=～；對于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架， ψ 值取小 些。對于行駛路面條件較差的汽車，ψ 值應(yīng)取大些，一般取 ? ? ；為避免懸架碰撞車架，取 ??? 。 本設(shè)計中， ψ 取 ， S? =， Y? = 。 伸張行程的阻尼系數(shù) s? 根據(jù)公式 )2/( scm??? （ 53） 式中， c 為懸架系統(tǒng)的垂直剛度； sm 為簧上質(zhì)量； ? 為減振器阻尼系數(shù)。 有伸張行程阻尼系數(shù) )s/m( 2 4 32 ???? sss cm 。 最大卸荷力 F 的確定 為減少傳到車身上的沖擊力，當減振器活塞振動速 度達到一定值時，減振器打開卸荷閥。此時的活塞速度稱為卸荷速度 xv 。一般地， xv 在 ~ /ms。 已知伸張行程的阻尼系數(shù) S? ，在伸張行程的最大卸荷力為 0 SxFv?? （ 54） 其中， xv 取 ，則 NF 6730 ? 。 5 減震器的設(shè)計 第 32 頁 共 40 頁 筒式減振器主要尺寸參數(shù)的確定 筒式減振器工作缸直徑 D 可由最大卸荷力 0F 和缸內(nèi)允許壓力 [p]來近似求得 ? ?)1(4 20 ???? p FD （ 55） 式中， [p]—— 缸內(nèi)最大允許壓力； ? 為缸筒直徑與連桿直徑比。缸內(nèi)最大允許壓力，取 3~4Mpa ，取 ? ? Mpap 4? 。 雙筒式減振器 ~ ?? ；單筒式減振器 ~ ?? ，選用單筒 ?? ；計算 出 D 后，根據(jù)標準將缸徑圓整為 50、 65 mm。 代 入數(shù)據(jù)，得 ?D ，按標準取 mm30?D 。 貯油筒直徑 ? ?1 .3 5 ~ 1 .5 0cDD? ，取 ?? DD C ，壁厚取為 2mm，選擇20 鋼進行制造。 6 總結(jié) 第 33 頁 共 40 頁 6 總結(jié) 本次設(shè)計采用常規(guī)方法對 輕型貨車進行懸架 設(shè)計，并參照車型 LFJ3048 的基本參數(shù)，進行懸架系統(tǒng)的設(shè)計。先作出設(shè)計方案，根據(jù)設(shè)計方案確定懸架的基本參數(shù)。在設(shè)計過程中主要是懸架彈性元件和減震器。 彈性元件選擇鋼板彈簧，先初選參數(shù)，對其進行計算與校核，使鋼板彈簧的剛度、強度達到設(shè)計的標準，從而確定鋼板彈簧尺寸。減震器選擇單筒式減震器，通過計算得出減震器的尺寸，在根據(jù)標準選擇合理的尺寸。設(shè)計過程中有很多附于零件（鋼板彈簧中心螺栓、 U 型螺栓、襯套等）是按照相關(guān)規(guī)定和標準選取。 此次設(shè)計主要是通過理論的計算與驗證，其鋼板彈簧的強度、剛度都符合設(shè)計要求。由于設(shè) 計的鋼板片數(shù)較多，在重量和成本控制方面有一定的不足。在設(shè)計過程中，遇到很多問題，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，順利的完成了本次設(shè)計。 參考文獻 第 34 頁 共 40 頁 參考文獻 [1] 濮良貴 .機械設(shè)計 .北京：高等教育出版社， 2021 [2] 彭 莫 . 習(xí)增祥 . 汽車懸架構(gòu)件的設(shè)計計算 . 機械工業(yè)出版社 [3] 梁新成，黃志剛，朱婷，穆以東 .汽車懸架的發(fā)展現(xiàn)狀和展望 [J].北京工商大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2021,第 24 卷第 2 期 [4] 丁謂平 .懸架彈性元件最佳剛度分布的工程設(shè)計方法 [J].汽車工程 2021,第 27卷第 5 期 [5] BOSCH 汽車工程手冊 [P].北京理工大學(xué)出版社， 2021 [6] 王望予 .汽車設(shè)計 [M].北京機械工業(yè)出版社， 2021 [7] 余志生 .汽車理論 [M].北京機械工業(yè)出版社， 2021 [8] 陳家瑞 .汽車構(gòu)造 [M].北京機械工業(yè)出版社， 2021 [9] 張洪欣 .汽車設(shè)計 [M].北京機械工業(yè)出版社， 1995 [10] and Measurement of Driver vehicle Handling PA:SAE paper 730486 [11] Moon Byung2Young， and reliability analysisof stochastic structue system using p robabi2 listicfininte element method [J]. Structural Engineering and Me2chanics， 2021 教師簡介 第 35 頁 共 40 頁 指導(dǎo)教師簡介 王海軍，男， 1965 年 8 月出生于吉林于吉林農(nóng)安縣 。 1988 年 7 月畢業(yè)于吉林工業(yè)大學(xué)，獲學(xué)士學(xué)位。 2021 年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，獲碩士學(xué)位。 1997 年被評為工程師。 2021 年被評為高級工程先后在一汽吉林輕型車廠研究所和西南林學(xué)院交通機械與土木工程學(xué)院工作。主要從事過汽車設(shè)計與制造及汽車銷售工程，獲多項技術(shù)改造成果獎?，F(xiàn)主要從事汽車理論、汽車設(shè)計、汽車電器及載運工具方面的教學(xué)與研究