低速電動(dòng)貨車懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì),低速,電動(dòng),貨車,懸掛,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)方案 畢業(yè)設(shè)計(jì)方案 題 目 低速電動(dòng)貨車懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 班 級 機(jī)設(shè)16G2班 學(xué) 生 孔碩 學(xué) 號 20160431018 指導(dǎo)教師 王文明 二〇一八年四月一日 - 6 - 濟(jì)南大學(xué) 學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生 孔碩 學(xué)號 20160431018 設(shè)計(jì)題目 低速電動(dòng)貨車懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一、選題背景與意義 1. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)汽車除了保證其基本性能，即行駛性、轉(zhuǎn)向性和制動(dòng)性等之外，目前正致力于提高安全性與舒適性，對此，尤其作為提高操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性的轎車懸架必須進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。舒適性是汽車最重要的使用性能之一，是汽車上的重要總成之一，懸架的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動(dòng)、保證乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動(dòng)載荷。 國外的汽車懸掛發(fā)展現(xiàn)狀，隨著汽車結(jié)構(gòu)和功能的不斷改進(jìn)和完善，研究汽車振動(dòng)，設(shè)計(jì)新型懸懸架電控系統(tǒng)，將振動(dòng)控制到最低水平是提高現(xiàn)代汽車品質(zhì)的重要措施。汽車振動(dòng)是影響汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，以及汽車零部件疲勞壽命的重要因素。嚴(yán)重的振動(dòng)還會(huì)影響汽車的行駛速度，并產(chǎn)生環(huán)境噪聲污染。汽車減振主要使用懸架系統(tǒng)。懸架系統(tǒng)一般由彈性元件和阻尼元件構(gòu)成，用以緩沖和吸收因路面不平而產(chǎn)生的激振力，同時(shí)承受汽車轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的側(cè)傾力。而汽車行駛的平順性與操縱穩(wěn)定性在汽車設(shè)計(jì)中又是矛盾的，故傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)難以同時(shí)滿足這種要求。 2. 選題的目的及意義 簡單來說，汽車懸掛系統(tǒng)就是指由車身與輪胎間的彈簧和避震器組成整個(gè)支持系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)應(yīng)有的功能是支持車身，改善乘坐的感覺，不同的懸掛設(shè)置會(huì)使駕駛者有不同的駕駛感受。外表看似簡單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力，決定著轎車的穩(wěn)定性、舒適性和安全性，是汽車十分關(guān)鍵的部件之一。 懸掛系統(tǒng)是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車能平順地行駛。典型的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。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)代轎車懸掛系統(tǒng)多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個(gè)別高級轎車則使用空氣彈簧。懸掛系統(tǒng)是汽車中的一個(gè)重要總成，它把車架與車輪彈性地聯(lián)系起來，關(guān)系到汽車的多種使用性能。 本文研究的是低速電動(dòng)貨車懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過對懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來增加低速電動(dòng)貨車行駛的穩(wěn)定性。 二、研究內(nèi)容與目標(biāo) 2.1 懸掛的分類 懸掛分為獨(dú)立懸掛系統(tǒng)和非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)兩類。 非獨(dú)立懸掛 獨(dú)立懸掛 2.2 獨(dú)立懸掛系統(tǒng) 獨(dú)立懸掛系統(tǒng)是每一側(cè)的車輪都是單獨(dú)地通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點(diǎn)是:質(zhì)量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力;可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性;可以使發(fā)動(dòng)機(jī)位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性;左右車輪單獨(dú)跳動(dòng)，互不相干，能減小車身的傾斜和震動(dòng)。不過，獨(dú)立懸掛系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)。現(xiàn)代轎車大都是采用獨(dú)立式懸掛系統(tǒng)，按其結(jié)構(gòu)形式的不同，獨(dú)立懸掛系統(tǒng)又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸掛系統(tǒng)等。 2.3 非獨(dú)立懸掛系統(tǒng) 非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身的下面。非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn)，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上。 2.3.1平行片狀彈簧式非獨(dú)立懸掛系統(tǒng) 平行片狀彈簧式是用二組平行安裝的片狀彈簧支撐車軸，片狀彈簧當(dāng)做避震裝置的彈簧，也作為車軸的定位之用。由于這種懸掛方式的構(gòu)造非常的簡單，使制造成本減少，因片狀彈簧的強(qiáng)度高而有較高的可靠度，以及可以降低車身底板的高度。使用在車身重量變化大的汽車上，可以在車身高度降低時(shí)還不容易改變車輪的角度，使操控的感覺保持一致，因而保持不變的乘坐舒適性。市面上強(qiáng)調(diào)乘載量的商用和輕載貨車車型，其后懸掛多采用平行片狀彈簧式。 2.3.2扭力梁車軸式非獨(dú)立懸掛系統(tǒng) 扭力梁車軸式主要使用在前置引擎前輪驅(qū)動(dòng)(FF)的車。有一連結(jié)左右輪的梁，在梁的二端有用來作為前后方向定位的拖曳臂，整個(gè)懸掛系統(tǒng)以拖曳臂的前端與車身連結(jié)，在梁的上方有用來作為橫向定位的連桿。在車身傾斜時(shí)因扭力梁車軸的扭曲，使車輪的傾角會(huì)有變化。由于扭力梁車軸式的構(gòu)造簡單，以及占用車底的空間較小，相對的車室空間就可以加大，因此大多使用在小型車。 2.3.3扭力梁式非獨(dú)立懸掛系統(tǒng) 扭力梁式在左右拖曳臂的中間設(shè)置扭力梁，使懸掛的外形類似H型，懸掛系統(tǒng)以拖曳臂的前端與車身連結(jié)。因左右拖曳臂的剛性大，所以不需要裝設(shè)橫向連桿。在車身傾斜時(shí)因扭力梁車軸的扭曲，會(huì)使車輪的傾角發(fā)生變化。歐洲小型掀背車之后懸掛，多采用扭力梁式設(shè)計(jì)。而Toyota現(xiàn)行的ETA Beam系統(tǒng)中，加入了可控制方向的襯套(Toe-Control Bushing)，使懸掛在車身傾斜時(shí)有較佳的指向性。 三、研究方法與手段 3.1鋼板彈簧的布置方案及材料選擇 鋼板彈簧在汽車上的布置方式可以縱置或者橫置。后者因?yàn)橐獋鬟f縱向力，必須設(shè)置附加的導(dǎo)向傳力裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大，所以只在極少數(shù)汽車上應(yīng)用?？v置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡單，故在汽車上得到廣泛應(yīng)用。 縱置鋼板彈簧又有對稱式與不對稱式之分。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。在多數(shù)情況下，汽車采用對稱式鋼板彈簧。由于整車布置上的原因，或者鋼板彈簧在汽車上的安裝位置不動(dòng)，又要改變軸距或者通過變化軸距達(dá)到改善軸荷分配的目的時(shí)，采用不對稱式鋼板彈簧。 我們此次研究的低速電動(dòng)載貨汽車后懸架鋼板彈簧擬采用縱置對稱式鋼板彈簧。 3.2汽車后懸架系統(tǒng)鋼板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 懸架的設(shè)計(jì)和主要參數(shù)的選擇首先取決于整車的一系列總布置參數(shù)，以及它們之間的關(guān)系。例如每副鋼板彈簧上的載荷就和整車重量、軸距、重心位置等參數(shù)有關(guān)；懸架的結(jié)構(gòu)布置和幾何參數(shù)也必須與整車總體布置相適應(yīng)。所以，確定懸架的主要性能參數(shù)也應(yīng)從整車出發(fā)來考慮。根據(jù)汽車的綜合性能要求，懸架應(yīng)首先考慮保證汽車有良好的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，這就是我們選擇懸架主要參數(shù)的基本依據(jù)。 3.2.2 前后懸架靜撓度和動(dòng)撓度的選擇 以下是汽車懸架的偏頻、靜撓度和動(dòng)撓度 車 型 滿載時(shí)偏頻 /Hz 滿載靜撓度/㎝ 滿載動(dòng)撓度/㎝ 前懸架 后懸架 前懸架 后懸架 前懸架 后懸架 客車 1.29~1.89 7~15 5~8 載貨汽車 1.51~2.04 1.67~2.23 6~11 5~9 6~9 6~8 越野汽車 1.39~2.04 6~13 7~13 懸架靜撓度是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)的懸架剛度c之比，即。汽車前后懸架與其質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一?，F(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)，可以近似認(rèn)為。因此，可認(rèn)為前后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系，視為單獨(dú)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)的振動(dòng)頻率亦稱為偏頻。另外，前后懸架的偏頻及靜撓度的匹配對汽車行駛平順性有很大影響，一般希望前、后懸架的靜撓度值以及振動(dòng)頻率值都比較接近，這樣可以減少共振機(jī)會(huì)，同時(shí)希望后懸架的靜撓度比前懸架的小一些，以減少車身縱向角振動(dòng)。理論分析證明：若汽車以較高的車速駛過單個(gè)路障，時(shí)的車身縱向角振動(dòng)要比時(shí)小，故推薦取?？紤]到貨車前，后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦取值：。 對于我所設(shè)計(jì)的HFJ1010微型貨車的后懸架鋼板彈簧,。后懸架系統(tǒng)的滿載偏頻為n=1.5~1.7Hz，由公式,得靜撓度范圍為~11.1），選取=8.8cm。進(jìn)而由公式可得微型貨車后懸架系統(tǒng)的滿載偏頻n=1.686Hz ,前懸架靜撓度=/0.8=11cm。懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。對于客車，取5~8cm；對于貨車，取6~9cm；因?yàn)槲宜O(shè)計(jì)的為微型貨車，所以滿載動(dòng)撓度選取。 3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 遇到系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的零件時(shí)，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以節(jié)省成本提高效率。比如軸承，絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。其他的零件也盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件。 3.2.4 三維建模及繪圖 經(jīng)過前面的選型、計(jì)算以及對鋼板彈簧結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)，可以基本掌握各零部件的參數(shù)，然后開始進(jìn)行繪制草圖。之后使用SolidWorks進(jìn)行三維建模分析。最后進(jìn)行手工繪制重要零件圖。 3.2.5設(shè)計(jì)思路總結(jié) 本論文是對低速電動(dòng)貨車懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先選擇懸掛的方式。之后根據(jù)任務(wù)書的參數(shù)，對懸掛類型進(jìn)行選擇。再對鋼板彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算以及強(qiáng)度校核，之后用三維軟件進(jìn)行建模，將其重要零部件進(jìn)行手工繪圖。 四、參考文獻(xiàn) [1] 胡勇,《汽車底盤檢測與維修實(shí)訓(xùn)》,機(jī)械工業(yè)出版社,2008年3月? 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