【正文】 胎的磨損量小、車(chē)輪的跳動(dòng)量最小、保證各車(chē)軸相互平行并始終與車(chē)架垂直、轉(zhuǎn)向軸主銷(xiāo)后傾角變化盡量小以及制造成本低廉等。首先，要決定懸架內(nèi)部質(zhì)量 彈性 阻尼的匹配，以獲得局部的彈性 阻尼特性；其次要進(jìn)行車(chē)輛前后軸懸架之間剛度的匹配和牽引車(chē)與掛車(chē)之間的剛度匹配，以改善車(chē)輛的垂直振動(dòng)特性和角振動(dòng)特性等。同時(shí)，它還必須與車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)裝置等有良好的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)或匹配。 在常見(jiàn)的縱置鋼板彈簧的非獨(dú)立懸架中，轉(zhuǎn)向系的轉(zhuǎn)向節(jié)使與前軸一起跳動(dòng)的，而轉(zhuǎn)向節(jié)搖臂球頭又與轉(zhuǎn)向直拉桿相連接。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須使縱置鋼板彈簧與轉(zhuǎn)向直拉桿運(yùn)動(dòng)時(shí)不發(fā)生干涉，否則，車(chē)輪或車(chē)架的振動(dòng)將會(huì)引起轉(zhuǎn)向車(chē)輪繞主銷(xiāo)的擺動(dòng)和轉(zhuǎn)向盤(pán)的抖 動(dòng)，從而影響了汽車(chē)列車(chē)的操縱穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)的前后懸架都是縱置鋼板彈簧懸架，是有副簧的鋼板彈簧，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、維修方便、價(jià)格低廉。從受力情況而言，主、副鋼板彈簧是并聯(lián)的。在重載或是滿載的情況下，車(chē)架相對(duì)車(chē)橋下移，使車(chē)架上的副簧滑板式支座與副簧接觸，即主、副簧共同參黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 加工作，一起承受載荷而使懸架剛度增大，以保證車(chē)身振動(dòng)頻率不致因載荷增大而變化過(guò)大。 1主簧 2副簧 圖 載貨汽車(chē)主、副鋼板彈簧后懸架 本章小結(jié) 本章對(duì)掛車(chē)懸架進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與總結(jié)，之后對(duì)本設(shè)計(jì)所應(yīng)用的懸架進(jìn)行了選取，本設(shè)計(jì)采用鋼板彈簧懸架，因?yàn)樗兄圃旌?jiǎn)單、價(jià)格低廉、維修方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)?？梢愿玫耐瓿蓱壹艿淖饔煤捅匾难b載任務(wù)。 掛車(chē)前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率 1n 和 2n （亦稱偏頻），是影響掛車(chē)行使平順性的主要參數(shù)之一。因此，汽車(chē)前、后部分車(chē)身的固有頻率 1n 和 2n （亦稱偏頻）可用下列公式表示： 1n = ? ??211 mc ； 2n = ? ??222 mc 。 當(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時(shí)，前、后懸架的靜撓 度可用下式表示： fc1=11 cgm ； fc2=22 cgm 。 靜 撓度與偏頻的關(guān)系為 c5 fn? ， 由分析可知：懸掛的靜撓度直接影響車(chē)身振動(dòng)的偏頻。 在選取前、后懸架的靜撓度值 1cf 和 2cf 時(shí)，應(yīng)當(dāng)使之接近，并希望后懸架的靜撓度 2cf 比前懸架的靜撓度 1cf 小些，這有利于防止車(chē)身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)。 根據(jù)平順性要求，后懸架期望滿載固有頻率取為 Hz2/120Rw ?? 分次N 。 懸架動(dòng)撓度 df 懸架的動(dòng)撓度 df 是指從滿載靜平衡位置開(kāi)始懸掛壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的 1/2 或 2/3）時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架（或車(chē)身）的垂直位移。對(duì)貨車(chē)； df 取 6～ 9cm。 懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性兩種。對(duì)于空載與滿載時(shí)簧上質(zhì)量變化大的貨車(chē)和客車(chē)，為了減少振動(dòng)頻率和車(chē)身高度的變化，應(yīng)當(dāng)選用剛度可變的非線性懸架。 懸架主、副簧剛度的分配 為保證掛車(chē)有良好的平順性，要求固有頻率變化小。這兩方面的要求是矛盾的。本設(shè)計(jì)采用兩點(diǎn)等頻率法，既使副簧開(kāi)始起作用時(shí)的懸掛撓度af 等于汽車(chē)空載時(shí)懸掛的撓度 0f ，而使副簧開(kāi)始起作用前一瞬間的撓度 kf 等于滿載時(shí)懸掛的撓度 cf 。 副簧開(kāi)始參加工作的載荷： w0k FFF ? () 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 式中： 0F 和 wF 分別為空載與滿載時(shí)的懸架載荷。 主副簧的總剛度為： 2wwa 300 ????????? NFCC m () 式中： aC —— 為副簧剛度； mC —— 為主簧剛度； ? —— 副簧、主簧的剛度比 ， 0FFw?? ； wN —— 掛車(chē)滿載時(shí)的固有頻率。兩側(cè)為圓邊，半徑為厚度的 —— 倍。通常認(rèn)為許用壓應(yīng)力可大于許用拉應(yīng)力，其比值達(dá) —— ，采用圖（ b）、（ c）、（ d）截面的板簧與采用傳統(tǒng)圖 （ a） 截面的板簧相比可節(jié)約 10%—— 14%的鋼材，疲勞壽命約可提高 30%。其中黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 矩形為制造成本最低的一種（由于對(duì)片端不做任何加工），但同時(shí)也是效果最差的一種。同時(shí)也是板簧的作用機(jī)理與“應(yīng)力方式”去甚遠(yuǎn)，導(dǎo)致了板簧質(zhì)量的增大。片段壓延的橢圓形端部更接近于理想的“應(yīng)力形狀”，并且在接 觸區(qū)內(nèi)壓力分布更均勻，片端片間摩擦磨損都有所減少，但需要專(zhuān)門(mén)的延壓設(shè)備。 圖 葉片端部結(jié)構(gòu) 鋼板彈簧端部的支撐形式 以板簧端部的支撐形式而言，可以大致分為卷耳和滑板（見(jiàn)圖）兩大類(lèi)。卷耳根據(jù)其相對(duì)簧上平面的位置可以分為上卷耳、平卷耳和下卷耳三類(lèi)，分別如圖 （ b）（ｃ）（ｄ） 所示。為了方便采用非各向同性的橡膠支撐以減緩懸架所受的水平?jīng)_擊。 滿載時(shí) 0 6 5 6RwFw ?? FF ， 得 5R0RwF0Fw ??? FFFFλ 。 按兩點(diǎn)等頻率法求剛度分配及接觸點(diǎn)撓度： 2 3 ??? ?maCC ； RR ??? ?maCC 。 式中： mF 、 aF 分別為滿載時(shí)鋼板彈簧主簧、副簧承受的載荷。增加鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 能顯著降低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命；降低彈簧剛度，改善汽車(chē)行駛的平順性；在垂直剛度 C 給定的條件下，又能明顯增加鋼板彈簧的縱向角剛度。增大鋼板彈簧縱向角剛度的同時(shí)，能減少車(chē)輪扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈簧變形；選用長(zhǎng)些的鋼板彈簧，會(huì)在汽車(chē)布置上時(shí)產(chǎn)生困難。推薦掛車(chē)懸架 前鋼板彈簧主簧長(zhǎng)度L=（ ） 軸距，后懸架 L=（ ） 軸距 ；取 mm1 3 5 04 5 0 ???mL ，副簧 mm1150F ?aL ； 后鋼板彈簧主簧 mm1 5 7 54 5 0 ???mL ， 副簧mm1330R ?aL 。 前鋼板彈簧： 主簧 ： ? ? )(E6 )( 52Fw2FF ???? ??????????mmm fskLh ??； 副簧： ? ? )(E6 )( 52Fw2FF ???? ???????????aaa fskLh ??。 片寬 b： 推薦片寬與片厚的比值 hb 在 6～ 10 范圍內(nèi)選取，取前后鋼板彈簧主副簧b =100mm。 鋼板彈簧片數(shù) n ： 根據(jù)掛車(chē)的總質(zhì)量 及結(jié)構(gòu)形式 ，選取前后主簧的片數(shù)為 n =6 片，副簧的片數(shù)為 39。 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度就是基于實(shí)際鋼板各片展開(kāi)圖接近梯形梁的形狀這一原則來(lái)作圖確定的，具體進(jìn)行步驟如下： 先將各片厚度的立方值按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪制在圖上，再沿橫坐標(biāo)量出黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 主片長(zhǎng)度的一半 2L 和 U 形螺栓中心距的一半 2s ，得到 A、 B 兩點(diǎn)，連接 A、 B既得到三角形的鋼板彈簧 展開(kāi)圖。各片實(shí)際長(zhǎng)度尺寸需經(jīng)過(guò)圓整后確定。 鋼板總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑的計(jì)算 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 0H 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（如圖 55），稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 0H 用公式計(jì)算 fffH ac ????0 () 式中： cf 為靜撓度； af 為滿載弧高； f? 為鋼板彈簧總成用 U 形螺栓夾緊后引起的弧高變化。 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 )8( 020 HLR ? （ ） 圖 鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下的曲率半徑 前鋼板彈簧： 主簧： fffH ac ????0 af =15 cf = 6 4 5 0 0 0 9 3 01202 ))(3(2 ???????? L ffsLsf ca 0H =15++=145 157114581350)8( 2020 ???? HLR 副簧： fffH ac ????0 af =15 cf = 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 6 4 5 0 0 0 3 3 01 2 02 ))(3( 2 ???????? L ffsLsf ca 0H =15++= 5 9 1 5 0)8( 2020 ???? HLR 后鋼板彈簧： 主簧： fffH ac ????0 af =15 cf = ))(3(2 ???????? L ffsLsf ca 0H =15++= )8( 2020 ???? HLR 副簧： fffH ac ????0 af =15 cf = 5 3 7 8 0 8 7 01 2 02 ))(3(2 ???????? L ffsLsf ca 0H =+15+= 9 4 3 3 0)8( 2020 ???? HLR 鋼板彈簧 各片自由狀態(tài)下的曲率半徑的確定 因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑 Ri。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 矩形斷面鋼板彈簧裝配 前各片曲率半徑由下式確定： ])()2(1[ 000 iii EhRRR ??? （ ） 式中： iR 為第 i 片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑（ mm） 。 在已知鋼板彈簧總成自由狀態(tài)下曲率半徑 0R 和各片彈簧預(yù)加應(yīng)力 i0? 的條件下，可以用公式（ ）計(jì)算各片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑 iR 。 為此，選取各片預(yù)應(yīng)力時(shí)，對(duì)于片厚相同的鋼板彈簧，各片預(yù)應(yīng)力值不宜選取過(guò)大。 如果第 i 片的片長(zhǎng)為 iL ，則第 i 片彈簧的弧高為： )8(2 iii RLH ? （ ） 懸架的強(qiáng)度校核計(jì)算 鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算 在此之前，有關(guān)撓度增大系數(shù) ? 、慣性矩 J0、片長(zhǎng)和葉片端部形狀等的確定都不夠準(zhǔn)確，所以有必要驗(yàn)算剛度。剛度驗(yàn)算公式為： ?? ?? ???nk kkkYYC1 13 1 )(aE6? () 其中： ? ?111 ?? ?? kk lla ； ???ki ik JY 11； ???? ?111 1ki ik JY。 代入已知數(shù)據(jù)可得： ? ??? ?mC ； ? ??? ?aC ； ? ??? ?mC ； ? ??? ?aC 。 前鋼板副簧： 322F 9 4 06 ????? nbhW a ； M P 1 9 4 04 )1 2 1 5 0(9 4 3 6 64 )( FFFF ?? ???????? aaaa W skLF? ； cm/M P ??? aaa f?? 。 后鋼板 副簧： 322R39。 從實(shí)際規(guī)格尺寸及應(yīng)力規(guī)范修正設(shè)計(jì)參數(shù) 前后主副鋼板彈簧比應(yīng)力稍低于許用值下限，取主副彈簧的極限應(yīng)力之比1F?? ， 1R?? ； 6 13 2F1FF ?? ??? ， 5 7 6 2R1RR ?? ??? ；極限動(dòng)行程系數(shù)取 ?d ， 3R?d ，則極限動(dòng)行程為： 2F1FFwFF CC Fdf d ?? （ ） 2R1RRwRR CC Fdf d ?? （ ） 代入得： ????df； ????df 。后鋼板橡膠墊塊高度為 3cm，壓縮量為 ，極限動(dòng)行程計(jì)算值應(yīng)取為 ?dfR +? 。 主副鋼板彈簧負(fù)荷分配和應(yīng)力核算 滿載主簧撓度： amaCC CfFf ??? kw1 （ ） 滿載極限應(yīng)力： )(m a x dm ff ??? ?? （ ） 于是可得： ???? am am CC CfFf ； ??? fff ma ； cm2 F0F0F ??mCFf ； 1 2 8 8FFF ??? mmm fCF ； 3 6 7FFwF ??? ma FFF ； M P a4 7 6 ????? mmm f?? ； M P ????? aaa f?? ； M P 8 1)( FFFm a xFm a xF ????? daaam ff??? 。 由上述計(jì)算結(jié)果可知，滿載平均靜應(yīng)力和極限應(yīng)力都在許用值范圍內(nèi)，故滿足使用條件。由于本設(shè)計(jì)是主副簧共同參與工作，所以本章也對(duì)副簧參加工作的條件，以及祝?；傻墓ぷ鞣峙溥M(jìn)行了