【正文】 起作用到滿載的變形為 caf 。副簧，主簧的剛度之比為： 1/ ?? ?ma cc ， 0/FFw?? 式中， ac 為副簧的剛度， mc 為主簧的剛度。 使副簧開始起 作用時的懸架撓度 af 等于汽車空載時懸架的撓度 0f ，而使副簧開始起作用前一瞬間的撓度 kf 等于滿載時懸架的撓度 cf 。這兩項要求不能同時滿足。后懸架總成承受并傳遞各方向的力和力矩。這樣可以使汽車在不同載荷下，保證鋼板彈簧既有適當(dāng)?shù)膹椥杂钟凶銐虻膹姸取Ｖ鞲变摪鍙椈芍胁坑蒙w板和 U 型螺栓固定在后橋殼的鋼板座上。 后鋼板彈簧由主副兩副鋼板彈簧組成。 vx=A? cos? /i 式中 ， vx 為卸荷速度， A 為車身振幅，取 ? 40mm； ? 為懸架振動固有頻率。 設(shè)計減振器時應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車的行駛平順性的性能穩(wěn)定；有足夠的使用壽命。筒式減振器又分為單筒式和雙筒式和充氣筒式三種。雖然搖臂式減振器能在比較大的工作壓力（ 1020MPa）條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度變化的影響大而遭淘汰。后者因減振作用比前者好而得到廣泛應(yīng)用 。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減振阻力，將振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到周圍的空氣中去，達(dá)到迅速衰減振動的目的 。2m = ? — 道路附著系數(shù) , ? = 21 ll、 — 鋼板彈簧前、后段長度 , 21 ll、 =640mm Wo— 鋼板彈簧總截面系數(shù) , Wo=8658 c— 彈簧固定點到路面的距離 ,c=644mm σ max=[9895 )( ???? ]/[ 8658)640640( ?? ] =924Mpa1000Mpa，合格 （ 2）鋼板彈簧卷耳的強度核算 卷耳處所受應(yīng)力σ是由彎曲應(yīng)力和壓（拉）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即 )/()/()](3[ 1211 bhFbhhDF xx ???? （ 315） 式中， Fx— 沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力 , Fx= ?139。1 cllm ?? ]/[ oWll )( 21 ? ] (314) 式中， G1— 作用在前輪上的垂直靜載荷 , G1=9895N 39。 結(jié)果 c= 104N/m （ 1）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 Ho 鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和 U 形螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差，稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 Ho，用下式計算 Ho=fc+fa+△ f (38) 式中，△ f— 鋼板彈簧總成用 U形螺栓夾緊后引起的弧高 △ f= ? ?22 )(3 L ffsLs ca ?? （ 39） 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 △ f= 21 2 8 0 )8018(1 1 01 2 8 031 1 02 ????????????? =12 Ho=80+18+12=110mm （ 2）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 Ro Ro=L2/(8Ho) (310) Ro=12802/(8 110)=1862mm 根據(jù)最小勢能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的 Ro 1/Ro=? ?? ?nini iii LRL1 1/)/( （ 312） 結(jié)果 Ro=1872mm 經(jīng)檢驗合格。假定同一截面上各片曲率變化值相同，各片所承受的彎矩正比于其慣性矩，同時該截面上各片的彎矩和等于外力所引起的彎矩。 (如圖 34) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 5 54 7 0 . 12 3 2 . 91 7 3 . 62 9 2 . 23 5 1 . 54 1 0 . 85 2 9 . 45 8 8 . 71 1 4 . 36 4 0 圖 34 鋼板彈簧各片長度的作圖法 由于有關(guān)撓度增大系數(shù)δ、慣性矩 Jo、片長和葉片 端部形狀等的確定不夠準(zhǔn)確，所以要驗算剛度。該圖中實線所示的葉片長度是經(jīng)過圓整后的尺寸。 AB 線與各葉片上側(cè)邊的交點即決定了各片長度。用作圖法確定各片長度的方法是基于實際鋼板彈簧各葉片的展開圖接近梯形梁形狀這一原則來作圖的 ,先將各葉片厚度的立方值 3ih 按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪出，再沿橫坐標(biāo)繪出主片 長度之半(即 L／ 2)和 u形螺拴中心距之半 (即 s／ 2)，得 A、 B兩點。取片寬與片厚的比值 b/hp=7 所以 b=7 hp=7 10=70mm 取 b=75mm 2）鋼板彈簧片厚 h的選擇 矩形斷面等厚鋼板彈簧的總慣性矩 Jo Jo=nbh3/12 cWp EfksLWJh 6 ][)(/2 200 ????? 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 h 3 /12 nbJo ?? (36) 式中， n— 鋼板彈簧片數(shù)， n=10 h=3 /12 nbJo ? = 3 7510/1231327 ?? = 取各片片厚等厚： h1=h2=h3=h4=h5=h6=h7=h8=h9=h10=8mm 3）鋼板斷面形狀（如圖 33） 圖 33 矩形斷面 在選擇各葉片長度時，應(yīng)盡量使應(yīng)力在片間和沿片長的分布合理，以達(dá)到各片壽命接近并節(jié)省材料、減小板簧質(zhì)量的目的。貨車前懸架 L=（ ） 軸距，后懸架 L=（ ）軸距。所以本次設(shè)計 選取 fa=18mm。 fa 用來保證汽車具有給定的高度。 初始條件：滿載靜止時汽車前、后軸（橋）負(fù)荷 G1=24500N、 G2=69090N 和簧下部分荷重 Gu1=4710N、 Gu2=9270N，懸架的靜撓度 fc和動撓 度 fd，單個鋼板彈簧的載荷： Fw1=( G1 Gu1)/2=(245004710)/2=9895N, 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 Fw2=( G2 Gu2)/2=(690909270)/2=29910N 汽車的軸距 Lz=4050mm。鋼板彈簧中部在車軸（橋）上的固定中心至鋼板彈簧兩端卷耳中心之間的距離若相等，則為對稱式鋼板彈簧；若不相等，則稱為不對稱式鋼板彈簧?？v置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡單，故選用在 CA1091 貨 車上。 鋼板彈簧的設(shè)計 鋼板彈簧在汽車上可以縱置或者橫置。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速度衰減以改善汽車的行駛平順性。并且各片的彎度是不等的，鋼片越長彎度越小，這樣裝配后在工作時可以減小主片所受負(fù)荷，使各片負(fù)荷均勻接近。從而保證了彈簧變形時兩卷耳中心線間的距離有改變的可能。彈簧兩端的卷耳孔中壓入襯套。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第 3 章 前后懸架系統(tǒng)的設(shè)計 前懸架系統(tǒng)設(shè)計 前懸架由前鋼板彈簧和減振器組成。而前、后懸架側(cè)傾角剛度的分配會影響前、后輪的側(cè)偏角大小，從而影響轉(zhuǎn)向特性，設(shè)計還要考慮懸架側(cè)傾角剛度在 前、后軸上的分配。 CA1091 貨 車車身側(cè)傾角選為 6o。它對簧上質(zhì)量的側(cè)傾角有影響。載荷小時副簧不工作，載荷達(dá)到一定值時副簧與托架接觸，開始與主簧共同工作。（如圖 21） 0500010000150002020025000300003500040000450000 50 100 150 200 250fF 圖 21 懸架彈性特性曲線 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 后懸架主、副簧剛度的分配 CA1091 載貨汽車 后懸架采用主、副簧結(jié)構(gòu)的鋼板彈簧。當(dāng)懸架變形 f 與所受垂直外力 F 之間成固定的比例變化時，彈性特性為一直線，稱為線性彈性特性，此時懸架剛度為常數(shù)。 懸架彈性特性 懸架受到的垂直外力 F 與由此所引起的車輪中心相對于車 身位移 f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線，稱為懸架的彈性特性。要求懸架應(yīng)有足夠大的動撓度，以防止在壞路面上行駛時經(jīng)常碰撞緩沖塊。 懸架的彈性特性為線性變化時，前、后懸架的靜撓度可用下式表示 fc1=m1g/c1； fc2=m2g/c2 式中， g 為重力加速度 ,g=981cm/s2 。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)ε近似等于 1，于是汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系。此外，前后懸架的固有頻率接近可以避免產(chǎn)生較大的車身角振動， n1n2的汽車高速通過單個路障時 引起的車身角振動小于 n1n2的汽車。 汽車的前、后懸架與簧載質(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主要參數(shù)之一。在滿足零部件質(zhì)量小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命。 （ 5）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小。 （ 3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。 懸架的設(shè)計要求 懸架與汽車的多種使用性能有關(guān)，在懸架的設(shè)計中應(yīng)該滿足這些性能的要求： （ 1）保證汽車有良好的行駛平順性。同時獨立懸架非簧載質(zhì)量小，可提高汽車車輪的附著性。這樣使得發(fā)動機可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 5）側(cè)傾中心位置較高，有利于減小轉(zhuǎn)向時車身的側(cè)傾角。 （ 3）轉(zhuǎn)彎時車身傾斜度小。 其主要特點是： （ 1）組成懸架的構(gòu)件少，結(jié)構(gòu)簡單，便于維修，經(jīng)濟性好。目前廣泛應(yīng)用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有采用的。 非獨立懸架特點是兩側(cè)車輪安裝于一整體式車橋上，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊力時會直接影響到另一側(cè)車輪上，當(dāng)車輪上下跳動時定位參數(shù)變化小。彈性元件又有鋼 板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個別高級轎車則使用空氣彈簧。 (3)支承車橋上的車身，并使車身與車輪之間保持適當(dāng)?shù)膸缀侮P(guān)系。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第二章 懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分析 懸架的功能和組成 懸架系統(tǒng)功能很多，主要有 以 下幾點： (1)對不平路面所造成的汽車行駛中的各種顫動和搖擺還有振動等，與 輪胎一起，予以吸收和減緩，從而保證乘客和貨物的安全，并提高駕駛穩(wěn)定性。范圍內(nèi)，汽車有一定不足轉(zhuǎn)向特性，前懸架側(cè)傾角剛度應(yīng)大于后懸架側(cè)傾角剛度。當(dāng)汽車受側(cè)向力作用發(fā)生車身側(cè)傾，若側(cè)傾角過大，乘客會感到不安全，不舒適，如側(cè)傾角過小，車身受到橫向沖擊較大，乘客也會感到不適，司機路感不好。為 充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比設(shè)計得比伸張小。非簧載質(zhì)量對平順性的影響，常用非簧載質(zhì)量和簧載質(zhì)量之比 m/M 進(jìn) 行評價。車輪、非獨立懸架的車軸等屬于簧下質(zhì)量，也叫非簧載質(zhì)量 M。 影響汽車平順性的另一個懸架指標(biāo)是簧載質(zhì)量 ?；奢d質(zhì)量變化范圍大，固有頻率變化范圍也大。另外，當(dāng)懸架剛度一定時，簧載質(zhì)量越大，懸架垂直變形也愈大，而固有頻率越低。若固有頻率選取過低，很可能會出現(xiàn)制動點頭角，轉(zhuǎn)彎側(cè)貨角，空載和滿載車身高度變化過大。在懸架垂直載荷 一定時，懸架剛度越小， 固有頻率就越低， 但懸架剛度越小，載荷一定 時懸架垂直變形就越大。人體所習(xí)慣的垂直振動頻率約為 1～ 。由此可見懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車上是重要的總成之一。 現(xiàn) 代汽車對平順性和操縱穩(wěn)定性和舒適性的要求越來越高，已成為衡量汽車性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。而主動懸架的控制環(huán)節(jié)中安裝了能夠產(chǎn)生抽動的裝置，采用一種以力抑力的方式來抑制路面對車身的沖擊力及車身的傾斜力。其中彈簧主要起減緩沖擊力的作用，減振器的主要作用是衰減振動。 現(xiàn)代汽車中的懸架有兩種，一種是從動懸架，另一種是主動懸架。 現(xiàn)在懸架發(fā) 展十分快， 不斷出現(xiàn)嶄新的懸架裝置。鋼板彈簧作為彈性元件時，可不另設(shè)導(dǎo)向機構(gòu)，它本身兼起導(dǎo)向作用。導(dǎo)向機構(gòu)用來傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動軌跡相對車身跳動，通常導(dǎo)向機構(gòu)由控制擺臂式桿件組成。彈性元件種類包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧。 一 般懸架 由彈性元件、導(dǎo)向機構(gòu)、減振器和橫向穩(wěn)定桿組成。保證貨物完好和人員舒適；衰減由于彈性系統(tǒng)引進(jìn)的振動，使汽車行駛中保持穩(wěn)定的姿勢，改善操縱穩(wěn)定性；同時懸架系統(tǒng)承擔(dān)著傳遞垂直反力，縱向反力（牽引力和 制動力）和側(cè)向反力以及這些力所造成的力矩作用到車架（或車身）上，以保證汽車行駛平順；并且當(dāng)車輪相對車架跳動時，特別在轉(zhuǎn)向時，車輪運動軌跡要符合一定的要求，因此懸架還起使車輪按一定軌跡相對車身跳動的導(dǎo)向作用。 鋼板彈簧強度驗算 .......................