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汽車懸架設(shè)計 第一節(jié)概述第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定第四節(jié)彈性元件計算第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計第六節(jié)減振器第七節(jié)懸架的結(jié)構(gòu)元件 第一節(jié)概述 一 功用彈性連接車架 車身 與車軸 車輪 傳遞作用在車輪與車架 車身 之間的一切力和力矩緩和路面?zhèn)鹘o車架 車身 的沖擊載荷 緩和振動 保證行駛平順性保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運動特性 保證汽車操縱穩(wěn)定性 使汽車獲得高速行駛能力 第一節(jié)概述 二 組成彈性元件 導(dǎo)向裝置 減振器 緩沖塊和橫向穩(wěn)定器 第一節(jié)概述 三 設(shè)計要求1 保證汽車有良好的行駛平順性2 具有合適的衰減振動能力3 保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性4 汽車制動或加速時要保證車身穩(wěn)定 減少車身縱傾 轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要合適5 有良好的隔聲能力6 結(jié)構(gòu)緊湊 占用空間尺寸要小7 可靠地傳遞各種力和力矩 在滿足零部件質(zhì)量要小的同時 還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命 第一節(jié)概述 四 分類 第一節(jié)概述 四 分類 獨立懸架 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 一 非獨立懸架和獨立懸架 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 二 獨立懸架結(jié)構(gòu)方式分析 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 二 獨立懸架結(jié)構(gòu)方式分析 側(cè)傾中心位置高 它到車身質(zhì)心距離短 則側(cè)傾力臂及力矩小 車身側(cè)傾角小 側(cè)傾中心位置高 車身側(cè)傾時輪距變化大 輪胎磨損 主銷后傾角變化大轉(zhuǎn)向輪易擺振 外傾角變化大影響直線行駛穩(wěn)定性和輪距變化 輪胎磨損速度 輪距變化影響輪胎磨損速度 懸架側(cè)傾角剛度影響車廂側(cè)傾角大小 懸架橫向剛度小 轉(zhuǎn)向輪容易擺振 占用空間大小影響發(fā)動機(jī)布置 拆裝的方便性 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 三 前后懸架方案的選擇1 前后懸架的匹配 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 三 前后懸架方案的選擇2 三種匹配方式1 前 后輪采用非獨立懸架 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 三 前后懸架方案的選擇2 三種匹配方式1 前 后輪采用非獨立懸架上述優(yōu)缺點是指一副鋼板彈簧而言 如果前后軸 橋 四個車輪都裝有縱置鋼板彈簧 對整車來說又有下述缺點 1 汽車轉(zhuǎn)彎行駛有軸轉(zhuǎn)向效應(yīng) 對前軸增加不足轉(zhuǎn)向趨勢 對后橋增加過多轉(zhuǎn)向趨勢 為克服后者 轎車要求將后懸架的前吊耳位置布置低些 2 前懸架采用縱置鋼板彈簧 前輪容易擺振 汽車操縱穩(wěn)定性變壞 應(yīng)用 中 重型貨車 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 三 前后懸架方案的選擇2 三種匹配方式1 前 后輪采用非獨立懸架 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 三 前后懸架方案的選擇2 三種匹配方式1 前 后輪采用非獨立懸架 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 三 前后懸架方案的選擇2 三種匹配方式2 前輪獨立 后輪非獨立 1 目前轎車前輪多采用車輪上 下跳動時 車輪定位參數(shù)變化小的麥弗遜式懸架 因而可以保證前輪不易發(fā)生擺振現(xiàn)象 使汽車有良好的操縱穩(wěn)定性 麥弗遜式懸架優(yōu) 缺點見前述 除此之外 兩前輪裝上麥弗遜式懸架以后 當(dāng)主銷軸線的延長線與地面的交點位于輪胎胎冠印跡中心外側(cè)時 具有負(fù)主銷偏移距rs 有利于制動穩(wěn)定性 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 三 前后懸架方案的選擇2 三種匹配方式2 前輪獨立 后輪非獨立 2 前懸架采用雙橫臂式獨立懸架 后懸架采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架時 可通過將雙橫臂中的上橫臂支承軸銷的軸線布置成前高后低狀 使懸架的縱向運動瞬心位于能減少制動前俯角處 使制動時車身縱傾減少 達(dá)到保持車身有良好的穩(wěn)定性能 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 三 前后懸架方案的選擇2 三種匹配方式3 前 后輪獨立轎車前輪用麥弗遜式懸架 后輪用扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式后懸架 用的非常廣泛 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 三 前后懸架方案的選擇2 三種匹配方式3 前 后輪獨立 橡膠襯套因橡膠襯套橫截面方向上 按對角線方向開有楔形孔 結(jié)果在不同方向襯套的剛度不一樣 即 在汽車縱軸線方向襯套的剛度小 襯套的縱向剛度大 襯套的總扭轉(zhuǎn)剛度大b c兩項大的原因是 轉(zhuǎn)向行駛時 車輪與地面之間作用有側(cè)向力FY1 FY2 簡化作用到襯套上的力F1 F2和力矩M1 M2 在F1和F2作用下襯套內(nèi) 外側(cè)相對移動 同時處于橡膠襯套內(nèi)徑處的金屬隔套突肩壓緊橡膠襯套 使之縱向剛度 扭轉(zhuǎn)剛度 減輕軸轉(zhuǎn)向效應(yīng) 操縱穩(wěn)定性好 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 四 彈性元件分析 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 四 彈性元件分析 變厚少片簧比多片減少20 40 的質(zhì)量 油氣彈簧比多片鋼板彈簧輕50 扭桿彈簧本身固定在車架上 簧下質(zhì)量小 板簧軸銷處要求每天或行駛500公里保養(yǎng)一次 即加注潤滑脂 板簧在交變應(yīng)力作用下 并有污泥 濁水腐蝕 易產(chǎn)生細(xì)而深裂紋 疲勞裂紋 板簧壽命好路10 15萬Km壞路1 1 5萬Km一般4 5萬Km空氣彈簧氣囊壽命是板簧四倍 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 五 輔助元件分析1 橫向穩(wěn)定器通過減小懸架垂直剛度 能降低車身振動固有頻率 達(dá)到改善平順性的目的 但因為懸架側(cè)傾角剛度和懸架垂直剛度之間是正比關(guān)系 所以減小垂直剛度同時會減小側(cè)傾角剛度 并使車廂側(cè)傾角增加 使乘員不舒服和降低了行車安全感 因此設(shè)置橫向穩(wěn)定器 在不增大垂直剛度條件下增大懸架側(cè)傾角剛度 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時前后軸車輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移大小 主要取決于前后懸架的側(cè)傾角剛度 當(dāng)前角剛度大于后角剛度時 前軸車輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移大于后軸 并使前輪側(cè)偏角大于后輪側(cè)偏角 以保證汽車有不足轉(zhuǎn)向特性 第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)形式分析 五 輔助元件分析2 緩沖塊僅用來限制懸架最大行程的緩沖塊 用半個橢圓形橡膠硫化到鋼板上制成 兼有輔助彈性元件作用的緩沖塊 用多孔聚氨脂制作 它的特點是強(qiáng)度高 耐磨 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 一 懸架靜撓度fc1 定義 是指汽車滿載靜止時 懸架上的載荷FW與此時懸架剛度C之比 即fc FW C2 影響因素 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 一 懸架靜撓度fc3 選取原則1 對轎車應(yīng)保證有良好的平順性 即n低 大客車次之 載貨汽車最后 2 級別越高的轎車n應(yīng)越小 3 fc21時小 設(shè)計時應(yīng)使n1 n2 即fc2 fc1 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 一 懸架靜撓度fc4 取值范圍設(shè)計時 先從為了保證汽車有良好的平順性 確定n 然后可算得fc n的選定范圍見下表 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 二 懸架動撓度fd1 定義 從滿載靜平衡位置開始 懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形時 車輪中心相對車架 車身 的垂直位移 2 影響因素 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 二 懸架動撓度fd3 選取fd的原則懸架剛度小 使用條件又不好的汽車 fd應(yīng)取大 4 推薦fd的選取范圍 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 三 懸架彈性特性1 定義 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 懸架變形 的關(guān)系曲線 剛度 彈性特性曲線上某點的切線與水平坐標(biāo)軸夾角的正切為該點剛度 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 三 懸架彈性特性2 線性的彈性特性特點 1 定義 懸架變形f與所受垂直外力F之間呈固定比例變化時 彈性特性為一直線 稱之為線性彈性特性 2 特點 懸架的剛度為常數(shù) 使用中由于m的變化 空 半 超載等 引起n變化 空 半載時 n 平順性變壞 超載時n 平順性 懸架動容量定義 懸架從滿載靜載荷的位置起 變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止 消耗的功 動容量大 懸架碰撞緩沖塊的可能性愈小 具有線性特性的懸架 在n比較低的條件下與非線性特性懸架比較 當(dāng)動容量相同時 其動撓度增加很多 碰撞車架 舒適性 為不碰撞車架 可抬高車架 hg 汽車穩(wěn)定性 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 三 懸架彈性特性3 非線性的彈性特性特點 1 定義 懸架變形f與所受垂直外力F之間 不呈固定比例變化時 彈性特性為曲線 2 特點 懸架的剛度C是變化的 要求C的變化規(guī)律如下 滿載位置附近 點8 C要小 特性曲線平緩 平順性 空載位置附近 點2到點1 C要大 特性曲線變陡 碰撞車架的機(jī)會 動載荷位置附近 點7以上 C要大 曲線變陡 擊穿緩沖塊的機(jī)會 圖中兩端 2 1和7以上 C大 在動容量不變的條件下fd 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 三 懸架彈性特性4 影響選取彈性特性的因素 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 四 后懸架主副簧剛度的分配1 工作特點 兩個階段 1 空載及小載荷工況下 只有主簧工作 副簧不參與工作 從結(jié)構(gòu)變形看 主簧仍是下凹狀 隨載荷增加向平的狀態(tài)接近 隨之副簧與托架之間的間隙逐漸減小 懸架的彈性特性是線性的 且剛度C較小 2 載荷增加到FK瞬間 副簧與托架之間間隙消除 從此 副簧與主簧共同承擔(dān)作用在懸架上的載荷 剛度C增大 懸架的彈性特性曲線變陡 所以只有主簧或者是主副簧共同工作以后 單看這兩段彈性特性都是線性的 合在一起是非線性的 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 四 后懸架主副簧剛度的分配2 載荷分配主副簧共同工作時 作用到主副簧上的載荷與它們的剛度成正比分配 3 剛度分配設(shè)計有副簧的懸架 需要確定兩個參數(shù) 1 主副簧之間的剛度分配 2 副簧開始參加工作時的載荷 考慮的原則是 使空載時頻率n0 f0 滿載時懸架的頻率nc fc 副簧起作用前瞬間的振動頻率nk fk 起作用后懸架的頻率na fa 相差不大 即保證汽車滿載和空載平順性良好為基本出發(fā)點 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 四 后懸架主副簧剛度的分配5 第一種分配方法副簧開始起作用時的載荷等于空載與滿載時懸架載荷的平均值 Fk 0 5 F0 FW 并使Fo和Fk間的平均載荷對應(yīng)的頻率與Fk和FW間平均載荷對應(yīng)的頻率相等 即圖中f1 f2 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 四 后懸架主副簧剛度的分配5 第一種分配方法 1 只有主簧工作時 C不變 隨F n 2 副簧參加工作瞬間C n 當(dāng)F繼續(xù) 時 n又 由圖可知只要作到n0 nc nk na相近 汽車的平順性在空 滿載和副簧起作用前后等均良好 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 四 后懸架主副簧剛度的分配6 第二種分配方法 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 四 后懸架主副簧剛度的分配6 第二種分配方法 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 五 懸架側(cè)傾角剛度及其在前后軸的分配1 懸架側(cè)傾角剛度定義簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時懸架給車身的彈性恢復(fù)力矩 2 懸架側(cè)傾角剛度對下列使用性能有影響 第三節(jié)懸架主要參數(shù)的確定 五 懸架側(cè)傾角剛度及其在前后軸的分配3 車身側(cè)傾角當(dāng)側(cè)向慣性力等于0 4倍車重時 車身側(cè)傾角的范圍4 前后懸架側(cè)傾角剛度前后懸架側(cè)傾角剛度的分配影響前后輪側(cè)偏角大小 要求汽車轉(zhuǎn)彎行駛時 在0 4g側(cè)向加速度作用下 1 2 10 30內(nèi) 為滿足不足轉(zhuǎn)向特性要求 應(yīng)使前懸架側(cè)傾角剛度略大于后懸架的側(cè)傾角剛度 轎車前后懸架側(cè)傾角剛度比值為1 4 2 6 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 一 布置方案對稱式 鋼板彈簧中部在車軸 橋 上固定中心至兩端卷耳中心距離相等不對稱式 鋼板彈簧中部在車軸 橋 上固定中心至兩端卷耳中心距離不相等 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定由總體布置給出的初始條件 G1 G2 滿載靜止時 汽車前 后軸 橋 負(fù)荷Gu1 Gu2 簧下部分荷重板簧載荷 Fw1 G1 Gu1 2 Fw2 G2 Gu2 2L 汽車軸距已選定的參數(shù) fc fd 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定1 滿載弧高fa1 定義 是指板簧裝到車軸上 汽車滿載時鋼板彈簧主片上表面與兩端 不含卷耳孔半徑 連線間的最大高度差 2 影響選取fa的因素3 fa的推薦值10 20mm 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定2 鋼板彈簧長度L1 定義 鋼板彈簧伸直后 兩卷耳中心之間的距離 2 影響選取L的因素 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定2 鋼板彈簧長度L縱向角剛度C 的定義 鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時 作用到鋼板彈簧上的縱向力矩 T 值 分析上式可知 在垂直剛度不變的條件下 C L2所以L增加的同時C 也上升 結(jié)果因扭轉(zhuǎn)力矩T引起的變形減少 即r角減少 導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)力矩T產(chǎn)生的應(yīng)力減少 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定2 鋼板彈簧長度L3 選取原則 在總布置允許的條件下 L盡可能選長些 4 推薦L的選取范圍 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定3 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定1 鋼板斷面寬度b 影響因素 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定3 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定1 鋼板斷面寬度b 平均厚度hp 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定3 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定1 鋼板斷面寬度b 推薦b 6 10 hp b應(yīng)符合國標(biāo) 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定3 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定2 鋼板彈簧片厚h 影響因素 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定3 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定2 鋼板彈簧片厚h 選取原則 h應(yīng)當(dāng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 h選用 1 0 1 h計算 厚度組數(shù) 三組 而且hmax hmin 1 5 相鄰兩組的厚度比 1 25 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定3 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定3 鋼板斷面形狀鋼板斷面形狀不同的原因 圖a示出的矩形斷面鋼板彈簧中性軸在對稱位置處 工作時 上 下表面的拉 壓應(yīng)力絕對值相等 因為材料抗壓能力大于抗拉能力 所以 受拉應(yīng)力的上表面先行損壞 移動中性軸可以使拉應(yīng)力下降 壓應(yīng)力上升 壽命提高 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定3 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定4 鋼板彈簧片數(shù)n 推薦范圍 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 二 主要參數(shù)的確定3 鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定4 鋼板彈簧片數(shù)n 影響因素 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 三 各片長度的確定 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 四 剛度驗算 共同曲率法假設(shè) 1 同一截面各片曲率半徑變化值相同 2 各片承受的彎矩正比于其慣性矩 3 截面上各片的彎矩和等于外力所引起的力矩 l1 lk 1 主片和第 k 1 片的一半長度E 材料彈性模量 經(jīng)驗修正系數(shù) 0 90 0 94l1用主片的一半代入得到的是鋼板彈簧總成自由剛度Cj l1 0 5ks 代入得到的是鋼板彈簧總成夾緊剛度Cz 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 五 自由狀態(tài)弧高及曲率半徑計算1 弧高定義 鋼板彈簧各片裝配后 在預(yù)壓縮和U型螺栓夾緊前 主片上表面與兩端 不含卷耳孔半徑 連線間的最大高度差H0 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 五 自由狀態(tài)弧高及曲率半徑計算1 弧高計算公式 H0 fc fa f f 鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高變化量 2 曲率半徑鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑Ro 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 五 自由狀態(tài)弧高及曲率半徑計算2 曲率半徑 1 自由狀態(tài)下曲率半徑的特點 各片曲率半徑不同 而且如圖所示 主片附近的幾片曲率半徑比較大 片越短 曲率半徑越小 裝配夾緊之后 各片曲率半徑相同 2 自由狀態(tài)下曲率半徑不同的原因 保證各片有相同的壽命由式可知 在承受垂直載荷作用時 片厚h厚的片應(yīng)力 稍大 主片又承受其它力 故早于其它片損壞的機(jī)會多 當(dāng)將各片曲率半徑作成不一樣時 裝配后用U形螺栓夾緊 有些片產(chǎn)生負(fù)預(yù)應(yīng)力 有些片則產(chǎn)生正的預(yù)應(yīng)力 工作時產(chǎn)生的應(yīng)力與之合成 使各片應(yīng)力大致接近 壽命也接近 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 五 自由狀態(tài)弧高及曲率半徑計算2 曲率半徑減輕主片的工作條件 a各片厚度一樣 各片曲率半徑也作成不同 目的是利用各片曲率半徑不同 裝配夾緊后各片之間貼合良好 當(dāng)載荷小時 各片也能參加工作 減輕主片負(fù)荷 b若各片曲率半徑相同 在車輪自由落下時 下面幾片松脫 因為有U形螺栓 不會散開 車輪 車軸的質(zhì)量由主片承擔(dān) 不合理 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 五 自由狀態(tài)弧高及曲率半徑計算2 曲率半徑 3 要求各片自由狀態(tài)下具有的曲率半徑 經(jīng)裝配夾緊后產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力 能保證各片有相同的疲勞強(qiáng)度 4 各片自由狀態(tài)下的曲率半徑Ri的確定 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 五 自由狀態(tài)弧高及曲率半徑計算2 曲率半徑 5 0i的確定原則1 裝配前各片彈簧片間間隙相差不大 裝配后貼合良好2 適當(dāng)降低主片及相鄰長片的應(yīng)力 保證有足夠的使用壽命 原則 各片厚度相同的鋼板彈簧 0i不宜選取過大 各片厚度不同的鋼板彈簧 厚片 0i可取大些 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 五 自由狀態(tài)弧高及曲率半徑計算2 曲率半徑 6 推薦 0i的取值范圍預(yù)應(yīng)力從長片到短片由負(fù)值逐漸增至正值 1 4片長片疊加負(fù)的的預(yù)應(yīng)力 短片疊加正的的預(yù)應(yīng)力 主片根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊加后的合成應(yīng)力要在300 350N mm2 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 六 鋼板彈簧總成弧高的核算等厚葉片Ro用下式計算 鋼板彈簧總成弧高H用下式計算兩式核算結(jié)果應(yīng)相近 如果相差甚多須從新選取 0i再核算 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 七 鋼板彈簧強(qiáng)度驗算 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 七 鋼板彈簧強(qiáng)度驗算 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 七 鋼板彈簧強(qiáng)度驗算 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 七 鋼板彈簧強(qiáng)度驗算 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 七 鋼板彈簧強(qiáng)度驗算卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算 第四節(jié)彈性元件的計算 一 鋼板彈簧的設(shè)計 八 少片簧 第四節(jié)彈性元件的計算 二 扭桿彈簧分類 第四節(jié)彈性元件的計算 二 扭桿彈簧布置形式分析 第四節(jié)彈性元件的計算 二 扭桿彈簧圓形斷面扭桿設(shè)計扭桿直徑d扭桿有效長度L設(shè)計時先根據(jù)平順性要求選定懸架剛度C 而懸架剛度有與扭桿扭轉(zhuǎn)剛度成正比 所以 扭轉(zhuǎn)剛度不宜過大 以防汽車平順性變壞 第四節(jié)彈性元件的計算 二 扭桿彈簧材料40Cr 45CrNiMoVA 42CrMo 50CrV 經(jīng)過預(yù)扭處理和噴丸處理端部形狀 如用三角形花鍵 花鍵角度若取太小 載荷分布不均勻 花鍵角度若取太大 套管會因強(qiáng)度不足而裂開 一般應(yīng)選用90 三角花鍵或漸開線花鍵 組合式用的多 第四節(jié)彈性元件的計算 二 扭桿彈簧端部尺寸 推薦 D 1 2 1 3 dL1 0 4D 過渡段尺寸推薦 端部到桿部用30 夾角椎體過渡 使之應(yīng)力集中最小過渡段長 Lg D d 2tg15 過渡圓角 r 1 5d L Lo 2Le 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 一 設(shè)計要求1 對前輪獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求1 懸架上載荷的變化 保證輪距變化 4 0mm2 懸架上載荷的變化 前輪定位參數(shù)有合理變化特性 車輪不應(yīng)產(chǎn)生縱向加速度 有縱向加速度 就有縱向沖擊 就能引起慣性力矩作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上 使轉(zhuǎn)向盤上的力矩變化 3 轉(zhuǎn)彎行使時 車身側(cè)傾角小 要求作到 在0 4g側(cè)向加速度作用下 車身側(cè)傾角不大于6 7 車輪與車身同向傾斜 增強(qiáng)不足轉(zhuǎn)向效應(yīng) 4 制動時 應(yīng)使車身有抗前俯的作用 加速時 應(yīng)使車身有抗后仰的作用 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 一 設(shè)計要求2 對后輪獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的要求1 懸架上載荷變化時 輪距無明顯變化 2 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時 應(yīng)使車身側(cè)傾角小 并使車輪與車身的傾斜反向 減少過多轉(zhuǎn)向效應(yīng) 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)1 側(cè)傾中心位置的確定方法 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)1 側(cè)傾中心位置的確定方法1 雙橫臂式獨立懸架側(cè)傾中心位置的確定首先延長上 下橫臂交于P點 其次P點與車輪接地中心點N連線 PN線與汽車橫斷面對稱線交于W點 W點即是側(cè)傾中心 W點至地面距離hw稱之為側(cè)傾中心高度 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)1 側(cè)傾中心位置的確定方法2 滑柱擺臂式獨立懸架側(cè)傾中心位置的確定 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)1 側(cè)傾中心位置的確定方法2 滑柱擺臂式獨立懸架側(cè)傾中心位置的確定首先 從E點做活塞桿運動方向的垂直線與下橫臂延長線 GD 交于P點 P點于車輪接地中心點N連線 交在汽車橫斷面對稱線上W點 W為懸架側(cè)傾中心 式中 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)1 側(cè)傾中心位置的確定方法 1 側(cè)傾中心的定義 在側(cè)向力的作用下 車身在通過左 右車輪中心的橫向平面內(nèi)發(fā)生側(cè)傾時 相對于地面的瞬時擺動中心 2 獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在橫向平面內(nèi)的布置位置對側(cè)傾中心位置有影響 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)2 側(cè)傾中心1 側(cè)傾軸線 汽車前后側(cè)傾中心的連線稱為側(cè)傾軸線要求 1 側(cè)傾軸線大致與地面平行 并盡可能離地面高些 側(cè)傾軸線與地面平行 為的是在汽車轉(zhuǎn)彎行駛時 汽車前 后軸上的軸荷變化接近相等 從而保證中性轉(zhuǎn)向特性 側(cè)傾軸線離地面高些 是為了使它到車身質(zhì)心的距離短些 結(jié)果側(cè)向力造成的側(cè)傾力矩的力臂減少 結(jié)果車身的側(cè)傾角減少 2 前懸架側(cè)傾中心位置的高度越高 輪距變化可能越大 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)2 側(cè)傾中心2 推薦值 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)3 縱傾中心定義確定方法 1 雙橫臂式懸架縱傾中心位置的確定 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)3 縱傾中心確定方法 2 麥弗遜式懸架縱傾中心位置的確定 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)4 抗制動前俯角當(dāng)汽車前 后懸架的縱傾中心位于軸距以內(nèi)時 縱傾中心便具有抗制動前俯角性能 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)5 抗驅(qū)動縱傾性 后仰 求解方法與4相似 結(jié)論如下 1 汽車為單橋驅(qū)動才有抗驅(qū)動縱傾性作用2 對于獨立懸架 縱傾中心位置應(yīng)高于驅(qū)動橋車輪中心 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 二 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)6 懸架擺臂定位角 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計1 縱向平面內(nèi)上 下橫臂的布置1 上 下橫臂軸軸線在汽車縱向平面內(nèi)的布置方案 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計1 縱向平面內(nèi)上 下橫臂的布置2 主銷后傾角變化規(guī)律 1 懸架彈簧壓縮時后傾角增大 2 懸架彈簧拉伸時后傾角減小按上述規(guī)律變化 制動時汽車前俯角減小 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計1 縱向平面內(nèi)上 下橫臂的布置3 1 2角的匹配對主銷后傾角的影響 1 2角有多種匹配方案 在車輪上 下跳動 z 時 不同匹配方案對主銷后傾角的影響不一樣 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計1 縱向平面內(nèi)上 下橫臂的布置3 1 2角的匹配對主銷后傾角的影響 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計2 橫向平面內(nèi)上 下橫臂的布置方案上 下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案組合起來有多種 不同方案匹配結(jié)果影響側(cè)傾中心位置不同 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計2 橫向平面內(nèi)上 下橫臂的布置方案1 側(cè)傾中心位置求解過程 1 首先求懸架的瞬時擺動中心 如圖a O14 2 從瞬時擺動中心與車輪接地中心連線 3 左 右瞬時擺動中心與車輪接地中心連線交在O點 即為側(cè)傾中心所在位置處 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計2 橫向平面內(nèi)上 下橫臂的布置方案2 圖例特點根據(jù)已初步選定的側(cè)傾中心位置高度尺寸和為保證此尺寸能準(zhǔn)確實現(xiàn) 利用改變上 下橫臂位置即可 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計3 水平面內(nèi)上 下橫臂擺動軸線的布置方案1 布置方案與主銷后傾角的關(guān)系在水平面內(nèi)上 下橫臂的擺動軸線 可以與汽車縱軸軸線平行 也可能與之呈一定的夾角 稱為水平斜置角 并規(guī)定軸線前端遠(yuǎn)離汽車縱軸線的夾角為正 反之為負(fù) 平行者為零 下橫臂軸MM與縱軸軸線夾角用 1表示 上橫臂軸NN與縱軸軸線夾角用 2表示 1與 2的匹配有三種方案 不同方案對車輪上跳主銷后傾角變化有影響 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計3 水平面內(nèi)上 下橫臂擺動軸線的布置方案1 布置方案與主銷后傾角的關(guān)系 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計3 水平面內(nèi)上 下橫臂擺動軸線的布置方案2 主銷后傾角 變化范圍 增大 1 如圖使主銷延長線與地面交點變化 并使c增至c1 結(jié)果 車輪易擺振 操縱穩(wěn)定性變壞 車輪上跳時要求 不易增大 2 增大 車身上的懸架支承處 會產(chǎn)生反力矩 具有抑制制動時前俯作用 要求 增大為好 要求 轎車的 值為 1o 2o 車輪上跳時 懸架每壓縮10mm 主銷后傾角變化范圍為10 40 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計3 水平面內(nèi)上 下橫臂擺動軸線的布置方案2 主銷后傾角 變化范圍 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計3 水平面內(nèi)上 下橫臂擺動軸線的布置方案3 抗前俯角的確定 1 2的確定 圖中a 為不同減速度時 車身下沉量f1與 d的關(guān)系 b 為 1不同時 主銷后傾角變化率d df1與 d的關(guān)系 c 為不同球銷距 d df與 2 1 之間的關(guān)系確定步驟 1 先定允許前俯角值 如0 4g時為1o 3o 再定f1并在a 圖沿虛線求得 d 2 在b 圖初選 1 求得主銷后傾角變化率d df1 如不滿足懸架每壓縮10mm 后傾角變化范圍10 40 則應(yīng)重選 1 3 先在c 圖上選定球銷中心距 與前面定的d df1虛線相交 求得 2 1 經(jīng)布置后確定 2 1角可行 即告結(jié)束 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計4 上 下橫臂長度的確定1 上 下橫臂長度不同影響車輪上 下跳動時 前輪定位參數(shù)和輪距的變化要求 前輪定位參數(shù)變化小 保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性 輪距變化小 減少輪胎的磨損 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計4 上 下橫臂長度的確定2 上 下橫臂長度的確定 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 三 雙橫臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計4 上 下橫臂長度的確定2 上 下橫臂長度的確定l2 l1 0 6時 By曲線曲率半徑最大 表明輪距變化最小 而 和 角變化曲線的曲率接近最小 和 變化大 l2 l1 1 0時 和 角變化曲線為一垂直線 表明車輪上 下跳動時 和 角沒有變化 l2 l1 1 0 By變化很大 曲線曲率半徑接近最小 滿足By變化最小時 應(yīng)選擇l2 l1 0 6滿足 和 變化最小時 應(yīng)選擇l2 l1 1 0因此同時滿足By 和 都小是不可能的 推薦取l2 l1 0 66 0 7 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 四 滑柱擺臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析1 作用在導(dǎo)向套上的橫向力F3 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 四 滑柱擺臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析2 減小F3力的途徑 1 分析 式可知 增加 c b 尺寸 可以減少F3 但增加 c b 尺寸 會導(dǎo)致懸架占用的高度空間增多 總體布置有困難 2 分析 式可知 減小尺寸a 可以減少F3 但減小尺寸a 在給出的圖例 即將減振器傾斜角度增大 下部更靠近車輪 布置上也有難度 3 減振器軸線保持不變 僅將下端G點向車輪方向移 使主銷軸線與減振器軸線不重合 既解決了布置上的困難 又減小了a 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 四 滑柱擺臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析2 減小F3力的途徑 4 彈簧軸線與減振器軸線相互偏移s 如b 圖所示 兩軸線偏移后 由于有s的存在和彈簧軸向力F6的作用 使F3力用下式表示 增加s可以使F3 但受彈簧下部托盤與車輪有碰上的危險 s增加是有限的 麥弗遜式懸架減振器軸線 主銷軸線 彈簧軸線三者不重合的根本原因即為上述 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 四 滑柱擺臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析2 減小F3力的途徑 5 為了使活塞桿 導(dǎo)向套耐磨 在活塞桿表面采用微裂紋鍍鉻工藝處理 裂紋處可存入少量潤滑油有利于減少磨損 鍍鉻本身又耐磨損 壽命 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 四 滑柱擺臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計2 擺臂軸線布置方式的選擇 1 麥弗遜式懸架擺臂軸線布置方式與主銷后傾角 的匹配影響汽車縱傾穩(wěn)定性 2 要求 懸架壓縮行程時 主銷后傾角 有增加的趨勢 以利于減少制動時的縱傾 前俯 3 匹配方案 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 四 滑柱擺臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計3 擺臂長度的確定1 麥弗遜式懸架下擺臂長度不同 影響 1 輪距By的變化 2 主銷內(nèi)傾角 車輪外傾角 主銷后傾角 的變化2 要求 1 車輪上跳時 By變化愈小愈好 以利增加輪胎的壽命 2 變化愈小愈好 以利有良好的操縱穩(wěn)定性 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 四 滑柱擺臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計3 擺臂長度的確定3 擺臂長度的確定原則 第五節(jié)獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 四 滑柱擺臂式獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計3 擺臂長度的確定3 擺臂長度的確定原則圖中下擺臂長度l1是變化的 曲線1 l1最小 依次曲線5的l1最長 分析上圖可得到的結(jié)論是 l1愈長 By變化愈小 l1愈長 車輪上跳時 變化愈小 車輪上跳40mm以前 各參數(shù)變化不明顯確定擺臂長度的原則是 在布置允許的條件下 盡可能加長擺臂長度 第六節(jié)減振器 一 分類1 形式 第六節(jié)減振器 一 分類2 優(yōu)缺點分析 雙筒充氣液力式減振器的優(yōu)點 1 工作性能穩(wěn)定2 干摩擦阻力小3 噪聲低4 長度短 應(yīng)用廣泛 第六節(jié)減振器 一 分類3 對減振器的要求減振器應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求有 1 保證行駛平順性性能穩(wěn)定 2 工作可靠 有足夠的壽命 第六節(jié)減振器 二 相對阻尼系數(shù) 1 阻尼系數(shù)及其特點定義 減振器中的振動阻力F與減振器的振動速度V之比稱之為減振器阻尼系數(shù) 即 F v1 阻力 速度特性曲線由四段近似直線的線段組成 其中壓縮行程和伸張行程各占兩段2 有四個阻尼系數(shù) 各線段特性曲線的斜率為減振器的阻尼系數(shù) F v 3 壓縮行程阻尼系數(shù)為 Y FY VY 伸張行程阻尼系數(shù)為 s Fs Vs Y s 第六節(jié)減振器 二 相對阻尼系數(shù) 2 相對阻尼系數(shù) 汽車懸架系統(tǒng)裝有減振器 有阻尼 簧上質(zhì)量振動為周期衰減振動 振動衰減速度用相對阻尼系數(shù) 來評定1 的物理意義 的表達(dá)式 c為懸架垂直剛度 ms為簧上質(zhì)量 的物理意義 減振器的阻尼作用在與不同剛度c和不同簧上質(zhì)量ms的懸架系統(tǒng)匹配時 會產(chǎn)生不同的阻尼效果 第六節(jié)減振器 二 相對阻尼系數(shù) 2 相對阻尼系數(shù) 2 推薦 值 壓縮行程時 Y取小些 即 取小些 伸張行程時 s取大些 即 取大些 且使 Y 0 25 0 50 s 第六節(jié)減振器 三 減振器阻尼系數(shù) 的確定1 不考慮布置特點 的確定 第六節(jié)減振器 三 減振器阻尼系數(shù) 的確定2 考慮減振器安裝特點時 的確定 第六節(jié)減振器 四 最大卸荷力F0的確定伸張行程的最大卸荷力 Fo sVxVx為打開卸荷閥時 活塞運動速度稱為卸荷速度 如b 所示安裝減振器時 Vx 0 15 0 30m s A為車身振幅 取 40mm 為懸架系統(tǒng)固有振動頻率減振器活塞振動速度達(dá)到一定值時 打開卸荷閥 可減少傳到車身上的沖擊力 第六節(jié)減振器 五 筒式減振器工作缸直徑D的確定 p 許用壓力 取3 4MPa 為連桿直徑與缸筒直徑之比D的系列 20 30 40 45 50 65mm 第七節(jié)懸架的結(jié)構(gòu)元件 一 控制臂與推力桿1 控制臂與推力桿控制臂 獨立懸架中的縱臂 橫臂 斜臂統(tǒng)稱為控制臂推力桿 車輪與車架之間用來傳力 力矩 的桿件控制臂與推力桿用來在車輪與車架之間傳遞力或力矩 控制臂還決定了車輪跳動時的運動規(guī)律2 要求1 足夠的縱向彎曲應(yīng)力 用鋼管制造 沿桿件軸線方向傳遞拉力或壓力時 注意使之有足夠的縱向彎曲應(yīng)力2 足夠的強(qiáng)度 剛度 如控制臂受力狀態(tài)復(fù)雜 為了保證有足夠的剛度可以用箱形斷面結(jié)構(gòu) 或用深沖壓成型的構(gòu)件3 能調(diào)節(jié)長度或者角度 如用螺紋連接即可改變長度 以方便安裝 消除制造誤差 第七節(jié)懸架的結(jié)構(gòu)元件 二 接頭1 分類2 要求1 摩擦阻力小2 使用期間不需要進(jìn)行保養(yǎng)3 有少許彈性4 隔音 第七節(jié)懸架的結(jié)構(gòu)元件 二 接頭3 球銷式接頭球頭銷 球頭碗 第七節(jié)懸架的結(jié)構(gòu)元件 二 接頭3 球銷式接頭殼體 第七節(jié)懸架的結(jié)構(gòu)元件 二 接頭4 軸銷式接頭