柴油動力微型客車設(shè)計（懸掛設(shè)計）（含CAD圖紙）

柴油動力微型客車設(shè)計（懸掛設(shè)計）（含CAD圖紙）,柴油,動力,微型,客車,設(shè)計,懸掛,CAD,圖紙 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 （學(xué)生填表） 學(xué)院：車輛與交通工程學(xué)院 年 4 月 14 日 課題名稱 柴油動力微型客車設(shè)計（懸掛設(shè)計） 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 課題類型 工程設(shè)計 指導(dǎo)教師 職稱 教授 課題來源 生產(chǎn)實(shí)際 1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義 一輛汽車有多個系統(tǒng)組成，傳動系統(tǒng)，制動系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，行駛系統(tǒng)等等，而決定汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的是汽車懸架系統(tǒng)。懸架是現(xiàn)代汽車上重要總成之一。汽車懸架把車架（或車身）與車軸（或車輪）彈性的連接起來。懸架的最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩，緩和汽車駛過不平路面時路面?zhèn)鬟f給車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的行駛平順性。保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。懸架由彈性元件、導(dǎo)向裝置、減震器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成。導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿系組成，用來決定車輪相對于車架（或車身）的運(yùn)動特性，并傳遞除了彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。緩沖塊用來減輕車軸對車架（或車身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時車身的側(cè)傾角和橫向角振動。減振器是具有減振作用，使振動迅速衰減，減輕振動使乘員感到不舒適和疲勞。彈性元件則是為了緩和沖擊，使車架與車橋之間具有彈性聯(lián)系。 汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術(shù)規(guī)格表，作為衡量轎車質(zhì)量的指標(biāo)之一。完善的汽車懸架系統(tǒng)可以很好的緩解路面給予車輛的沖擊，減輕汽車振動給乘客帶來頭暈，暈車等不良反應(yīng)，使乘客感受到很好的乘坐舒適性。同時將汽車的懸架系統(tǒng)調(diào)校好，好的懸架系統(tǒng)在彎道性能上就能很好的表現(xiàn)出來，還有出去郊游時，能在惡劣的路況下通行，可以給駕駛員帶來更好的操作穩(wěn)定性以及一定的駕駛樂趣。優(yōu)良的懸架避震性能，也可以減輕振動給零件帶來的沖擊導(dǎo)致?lián)p壞，減少故障，降低維修成本和行駛安全。懸架系統(tǒng)使汽車能精準(zhǔn)的過彎轉(zhuǎn)向，也能避免一定的交通事故發(fā)生可能性。因此可以發(fā)現(xiàn)，懸架對于整輛車具有重大的意義，不可或缺。而當(dāng)前的汽車懸架雖然已經(jīng)十分先進(jìn)，但是畢竟沒有完美的事物，不論什么形式的獨(dú)立懸架或非獨(dú)立懸架都有其缺點(diǎn)和不足。因此還需要不斷的研究發(fā)展。 2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述 最近這幾年，中國汽車產(chǎn)銷不斷上升，自2002年之后，中國汽車行業(yè)開始進(jìn)入爆發(fā)式增長階段，特別是隨著私人消費(fèi)的興起，轎車需求量開始迅速攀升，并成為推動中國汽車發(fā)展的一股重要力量。與此同時，中國在全球汽車產(chǎn)業(yè)中的地位也逐漸上升。2007年，中國汽車需求總量為879萬輛，在全球市場占比從2001年4.3%上升到2007年的12.2%。2009年首次超越美國成為全球第一大汽車產(chǎn)銷國后， 2010年中國再次穩(wěn)坐全球銷量第一的位置。全年銷量超過1800萬輛。 目前中國汽車市場自主品牌發(fā)展態(tài)勢良好。自主品牌乘用車的銷售量也是十分可觀的。之所以自主品牌的銷量不斷上升，跟中國汽車品牌在乘用車領(lǐng)域技術(shù)不斷學(xué)習(xí)進(jìn)步不無關(guān)系。 中國汽車工業(yè)這些年逐步建立起有競爭性、不同技術(shù)層次的零部件配套體系。并積極開展節(jié)能、環(huán)保型的汽車研發(fā)，推動技術(shù)進(jìn)步，加快汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)升級。堅持對外開放和自主發(fā)展相結(jié)合的原則，努力提高自主研發(fā)能力，培育自主品牌產(chǎn)品。雖然目前中國已經(jīng)有許多自主品牌的汽車，不但在國內(nèi)銷量不錯，而且有個別車型能夠出口。然而，其實(shí)很多自主品牌的汽車，內(nèi)部零部件或多或少也都不是中國自己的技術(shù)，沒有自主知識產(chǎn)權(quán)，雖然從整車角度看，是中國的自主品牌，其實(shí)不然。零部件是組成一輛整車的基本，而在零部件制造生產(chǎn)上具有自主知識產(chǎn)權(quán)，才能使中國的自主品牌汽車真正暢銷市場，經(jīng)久不衰。 3. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 1.根據(jù)該車基本參數(shù)，參考同類車型，完成柴油動力微型客車懸掛設(shè)計設(shè)計計算； 2.繪制總和不少于3張零號圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、裝配圖和零件圖，其中應(yīng)包含用計算機(jī)（或手工）繪制的具有中等難度的1號圖紙一張以上； 3.按要求格式獨(dú)立撰寫不少于12000字的設(shè)計說明書，應(yīng)有中英文摘要（中文摘要不少于400字）； 4.查閱與課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料15篇以上，獨(dú)立完成10000以上印刷符號的外語資料譯文； 4. 設(shè)計（或研究）方法 1.調(diào)查搜集到的大量資料進(jìn)行分析、綜合、比較、歸納，對畢業(yè)設(shè)計中的課題進(jìn)行周密的、系統(tǒng)的規(guī)劃； 2.確定懸架類型與形式； 3.確定尺寸，計算及繪圖； 4.編寫說明書及其他內(nèi)容 5. 實(shí)施計劃 1.（5周） 調(diào)研，搜集、分析資料。 2.（6周） 全組集體討論，確定總體方案與部件方案，撰寫開題報告。 3.（7 —9周） 完成主要總圖設(shè)計。（其中4月30日下午至少交第一張零號圖） 4.（10—11周） 完成零、部件圖設(shè)計，并完成機(jī)繪圖。（5月25日下午交其余部分圖紙） 5.（12—13周） 按要求整理、編寫設(shè)計說明書、整理圖紙及全部設(shè)計文件，最后交卷。（6月4日下午四點(diǎn)交全部圖紙及設(shè)計說明書） 6.（14周） 老師審核、互審評閱設(shè)計，答辯，評定成績。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字： 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）任 務(wù) 書 （指導(dǎo)教師填表） 填表時間： 年 3 月31 日 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 課題類型 工程設(shè)計 設(shè)計（論文）題目 柴油動力微型客車設(shè)計（懸掛設(shè)計） 主要研 究內(nèi)容 該車的基本參數(shù)為：柴油發(fā)動機(jī)，最高車速140KM/h，最小轉(zhuǎn)彎半徑≤4.5米，乘員人數(shù)6~8人，擋位數(shù)4+1(或5+1)。 參照微型客車的整體布局參數(shù)（網(wǎng)上可以查到）、微型客車底盤實(shí)物（車輛實(shí)驗室整車陳列室內(nèi)）、微型轎車實(shí)物（車輛實(shí)驗室整車拆裝室內(nèi)）和有關(guān)的其他車型（查閱有關(guān)資料），完成該車的底盤（總體）設(shè)計任務(wù)。 主要技 術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo)) 完成該車的變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計（無極變速加有限元計算），繪制總和不少于3張零號圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、裝配圖和零件圖，其中應(yīng)包含用計算機(jī)（或手工）繪制的具有中等難度的1號圖紙一張以上。 按要求格式獨(dú)立撰寫不少于12000字的設(shè)計說明書，應(yīng)有中英文摘要（中文摘要不少于400字），全部用計算機(jī)打?。ň幣乓蟮胶幽峡萍即髮W(xué)教務(wù)處網(wǎng)站查：河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)手冊），查閱與課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料15篇以上，獨(dú)立完成10000以上印刷符號的外語資料譯文。 進(jìn)度計劃 （5周） 調(diào)研，搜集、分析資料。 （6周） 全組集體討論，確定總體方案與部件方案，撰寫開題報告（模板到“教育在線”下載）。 （7 —9周） 完成主要總圖設(shè)計。（其中4月30日下午至少交第一張零號圖） （10—11周） 完成零、部件圖設(shè)計，并完成機(jī)繪圖。（5月25日下午交其余部分圖紙） （12—13周） 按要求整理、編寫設(shè)計說明書、整理圖紙及全部設(shè)計文件，最后交卷。（6月4日下午四點(diǎn)交全部圖紙及設(shè)計說明書） （14周） 老師審核、互審評閱設(shè)計，答辯，評定成績。 主要參 考文獻(xiàn) 高等數(shù)學(xué)； 理論力學(xué)； 材料力學(xué)； 有限元分析； Matlab； 機(jī)械原理； 機(jī)械零件 電子技術(shù) 研究所（教研室）主任簽字： 2015 年 3 月31 日 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 目 錄 第一章 前言 1 第二章 設(shè)計的主要內(nèi)容和要求 2 第三章 懸架結(jié)構(gòu)方案分析 3 第四章 前懸架設(shè)計 4 §4.1 分析麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)及特性 4 §4.2 確定懸架主要參數(shù) 5 §4.3 懸架的彈性特性設(shè)計 6 §4.4 懸架擾度的設(shè)計 7 §4.4.1 懸架頻率的選擇 7 §4.4.2 懸架靜擾度設(shè)計 7 §4.4.3 懸架動擾度設(shè)計 8 §4.4.4 懸架剛度的計算 8 §4.5 懸架彈性元件設(shè)計 9 §4.5.1 螺旋彈簧分析 9 §4.5.2 選擇螺旋彈簧尺寸及材料 10 §4.5.3 彈簧鋼絲直徑按受最大載荷時計算 11 §4.5.4 彈簧的校核 11 §4.5.5 小結(jié) 12 §4.6 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 13 §4.6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計要求 13 §4.6.2 麥弗遜式獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)示意圖 13 §4.6.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析 14 §4.6.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 15 §4.7 懸架減震器設(shè)計 17 §4.7.1 減震器的概述 17 §4.7.2 減震器的分類 18 §4.7.3 雙向筒式液力減振器的工作原理 18 §4.7.4 相對阻力系數(shù)ψ 19 §4.7.5 確定減振器阻尼系數(shù)δ 19 §4.7.6 確定減振器工作缸直徑D 20 §4.7.7 小結(jié) 22 §4.8 橫向穩(wěn)定器 23 第五章 后懸架設(shè)計 25 §5.1 鋼板彈簧的種類 25 §5.2 選取鋼板彈簧主要的結(jié)構(gòu)元件 26 §5.2.1 鋼板彈簧斷面形狀 26 §5.2.2 彈簧端部形狀 28 §5.2.3彈簧卷兒形狀 29 §5.2.4彈簧包耳 30 §5.3 鋼板彈簧設(shè)計計算 30 §5.3.1 鋼板彈簧布置方案 31 §5.3.2 確定鋼板彈簧主要參數(shù) 31 第六章 結(jié)論 43 參考文獻(xiàn) 44 致 謝 45 第一章 前言 近些年來，我國的汽車行業(yè)發(fā)展迅速，尤其是隨著人均消費(fèi)的提高，轎車的需求量迅速增加。這時，我們國家在整個汽車行業(yè)地位漸漸提高。目前，中國汽車行業(yè)國產(chǎn)品牌發(fā)展態(tài)勢良好，國產(chǎn)品牌乘用車銷量十分不錯。到現(xiàn)在，中國汽車工業(yè)取得良好的成績與中國汽車品牌在汽車領(lǐng)域技術(shù)不斷學(xué)習(xí)，積極引進(jìn)外國經(jīng)驗有很大關(guān)系。 然而要繼續(xù)發(fā)展汽車工業(yè)，創(chuàng)造自己國家的汽車品牌，就要從最基本做起來，從零部件設(shè)計開發(fā)開始，用自己研發(fā)的零部件組成的汽車才能是自主研發(fā)的汽車，才能成就自主品牌。 本次設(shè)計的內(nèi)容為乘用車懸架。一般情況下，汽車懸架由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，彈性元減震器和橫向穩(wěn)定桿等構(gòu)成。懸架的作用是把車架子和車轱轆間所有傳遞力裝備連接起來。懸架可以減緩地面沖擊，提高不同的路況的通過性，以及可以為駕駛員提供良好的操作穩(wěn)定性能。故此，懸架是整車良好運(yùn)行的必不可缺少的零部件。雖然當(dāng)前懸架種類繁多，十分先進(jìn)，但并不能完全解決所有問題，不論何種懸架都有著這樣或那樣的不足。于是乎，汽車懸架還需要技術(shù)創(chuàng)新和研究發(fā)展。 第二章 設(shè)計的主要內(nèi)容和要求 根據(jù)本次設(shè)計要求和方案布置對懸架中的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，彈性元件，減振器等機(jī)構(gòu)進(jìn)行必要的設(shè)計計算和校核。 對懸架的設(shè)計要求： （1）使車輛能夠在行駛過程中有不錯的平順性 （2）具備適當(dāng)?shù)恼饎铀p能力 （3）具備良好的操作穩(wěn)定性 （4）具備良好的隔音能力 （5）使汽車能夠擁有緊湊的布置，盡量少占用地方 （6）具備傳導(dǎo)車架與車轱轆之間所有力和力矩。 第三章 懸架結(jié)構(gòu)方案分析 懸架是用來傳導(dǎo)車轱轆和車身架子他們的中間的所有的力與力矩，并且能夠減緩汽車駛在不平整的路面上的時候所能接受到的沖擊性的力，在這個相同的時間里使由這個沖擊力引起的振動會得到相當(dāng)?shù)臏p弱，來確保汽車的行駛過程中的平順性能的要求。 根據(jù)懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的不一樣。汽車懸架我們可以把懸架分為兩種，一種就是非獨(dú)立懸架而另外一種獨(dú)立懸架。第一中非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)的特別之處是左邊車轱轆和右車邊轱轆安裝在同一個的剛性梁或著是非斷開式車橋的兩頭，當(dāng)其中一邊的車轱轆經(jīng)過路面凸起向上跳動時，將會產(chǎn)生影響對另一側(cè)車的轱轆。非獨(dú)立懸架主要優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)大為簡單，制造很方便，且方便維修，但是會使汽車的行駛過程中的平順性變得較差，收到載荷沖擊也較大。根據(jù)懸架的結(jié)構(gòu)的特別之處，非獨(dú)立懸架又可分為下面這幾種一個是鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架，而后另外一種呢是螺旋彈簧式非獨(dú)立懸架，然后就是空氣彈簧式非獨(dú)立懸架，最后一種就是空氣彈簧式非獨(dú)立懸架。而獨(dú)立懸架中沒有類似的統(tǒng)一車軸，兩側(cè)車轱轆各獨(dú)自與車骨架或車的身體相連，當(dāng)其中一個車轱轆收到碰撞，它并不讓另一個車轱轆運(yùn)動。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是占用空間小，降低重心，能夠使汽車具有非常棒的使乘客更舒適和司機(jī)操作更為舒適。 由于此次設(shè)計車輛為微型客車，為了滿足其操作舒適性，乘坐舒適性，行駛平順性，同時降低造價，故選擇前懸架為獨(dú)立懸架，后懸架選用非獨(dú)立懸架。 第四章 前懸架設(shè)計 本次設(shè)計過程中，前懸架選用麥弗遜式這種獨(dú)立懸架。 §4.1 分析麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)及特性 麥弗遜式懸掛一般由這幾種成分組成一是螺旋彈簧，另外一個是減振器以及還有下擺臂等，除此之外絕大部分汽車還會用上橫向穩(wěn)定桿。主要的結(jié)構(gòu)是將選用的螺旋彈簧套在所選的減震器上，而減震器則是能夠保證選用的螺旋彈簧在受到地面的沖擊力的時候不會產(chǎn)生或向前、或向后、或向左、或向右向一側(cè)偏的現(xiàn)象，使選用的螺旋彈簧只能夠是向上或向下方移動，并且能夠用減震器的來回距離來制定懸架的軟硬件及以其性能。由于麥弗遜式懸掛組成很是簡單因此才會讓其輕量、反應(yīng)快。其結(jié)構(gòu)又能夠自動的調(diào)整車轱轆向外側(cè)的傾角，從而能夠在其轉(zhuǎn)變角度的時候自動的能夠適應(yīng)各種不一樣的路面，讓輪胎的與地面接觸的面積能夠達(dá)到最大化。雖然說是麥弗遜式懸架這類懸架的結(jié)構(gòu)并不是很有技術(shù)，但是麥弗遜式懸架在汽車行使過程中的舒適性上的能力還是非常讓人感到很不錯的，不過由于他的結(jié)造是直筒式的，因此對來自左方向和來自右方向的沖擊力缺少足夠的阻擋力，導(dǎo)致抗剎車點(diǎn)頭作用能力不好，懸掛剛度比較低，而且它的穩(wěn)定性也是很差，它的轉(zhuǎn)彎時產(chǎn)生側(cè)傾也很是明顯。由于其占用的地方小，麥弗遜式懸架適合那些小型汽車車和一些微型客車這些車型。例如國內(nèi)廣州本田飛度、國產(chǎn)的桑塔納、卡羅拉、高爾夫、大眾邁騰等。 圖4-1麥弗遜式懸架圖 懸架特別的性能：有較高的向一側(cè)傾斜的中間的高度；有改變較小的車轱轆向外側(cè)的傾角與主銷向里的傾角；兩車輪之間的距離變化基本不改變的，于是輪胎損耗的速度就會很慢的；有若是較大的懸架向一側(cè)的傾角剛度因此可以不加裝備橫向的穩(wěn)定器；橫向剛度大；占用空間尺寸??；結(jié)構(gòu)相對簡單；因此在緊密湊在一起型的乘用汽車上使用的較多。 §4.2 確定懸架主要參數(shù) 本次懸架的設(shè)計可分為結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計，主要組成重要參數(shù)的確定校核和。懸架上的參數(shù)會影響到大多整車特別的性能，而且又與其他零部件的擺放有關(guān)。故此要與車身總體部件安排的同學(xué)共同商量確定。 表4.1參考數(shù)據(jù) 總長（mm） 4790 總寬(mm) 1800 總高(mm) 1970 軸距L(mm) 2985 前后輪距(mm) 1560/1540 發(fā)動機(jī)型式 3R2? 排量（cc） 2693 整車整備質(zhì)量（kg） 1900 車轱轆 鋁合金 輪胎 205/70R15 驅(qū)動型式 前置后驅(qū) §4.3 懸架的彈性特性設(shè)計 當(dāng)獨(dú)立懸架變化才生的偏離量f 和其所受垂直方向的所受的力F 之間不成不變化的比例變化時，其彈性特別的性能如圖4-1 所示。此時，懸架所具有的剛度不是不改變的，它的特別之處是在滿載的位置（圖 4-1 點(diǎn)8）附近，剛度是不大的而且曲線的改變不是陡峭的，故此它的又平又順性很是不錯。距離最大負(fù)重時較遠(yuǎn)的兩頭，曲線驟然變的急陡，懸架的剛度也就隨著增大。這樣，我們就可以在相應(yīng)一定范圍內(nèi)的動撓度fd內(nèi)，能夠得到比成線性一樣的特性的懸架還要有更為較多的動容量。 圖4-1懸架彈性特性曲線 §4.4 懸架擾度的設(shè)計 §4.4.1 懸架頻率的選擇 對大多數(shù)汽車來說，它懸架所具有的質(zhì)量的分配系數(shù)=0.8～1.2，因而我們可以近似地把這個系數(shù)，也就是汽車前面車橋和后面車橋上面的車身那一部分質(zhì)量的垂直方向上振動是沒有聯(lián)系的，并可以用偏頻，表示前面懸架和后面懸架的不受約束的振動頻率，它的偏頻欲是小，于是汽車在運(yùn)行過程中的平順性也就相當(dāng)不錯。一般情況下對于鋼板制做成彈簧的轎車，約為1～1.3Hz（60～80次/min），約為1.17～1.5Hz（70～90次/min），很是接近與人們步行時的自然頻率。原則上，汽車發(fā)動機(jī)的排量越大，那么它的懸架應(yīng)有的偏頻就應(yīng)該越小，汽車載滿貨物或人時前面懸架應(yīng)該有的偏頻我們就要求在0.80――1.15Hz，而后面懸架的則需要盡量在1.70――2.17Hz。 因此?。呵皯壹芷l n=1.2Hz 后懸架偏頻 n=1.3Hz §4.4.2 懸架靜擾度設(shè)計 汽車懸架和它的懸架上的質(zhì)量所形成振動體系的固有的頻率，是能夠改變乘用車行駛過程中車輛平順性最為有用參數(shù)中的一個。由于現(xiàn)今汽車的質(zhì)量的分配系數(shù)可以約為1，因此乘用車在前軸上方點(diǎn)的振動和后軸上方車身點(diǎn)的振動沒有一點(diǎn)關(guān)系。于是，乘用車體的固有的頻率N(偏頻)就可以用式4-1表示 (4-1) 式中，-為懸架剛度 N/cm;m-懸架簧上質(zhì)量 kg。 當(dāng)所采用的彈簧特性是成線一樣的變化的懸架的時候，懸架靜撓度就可以用式4-2來表示： (4-2) 式中，g-重力加速度，g = 9.8m/s2.。 將fc代入式（4-1）得到： 則 = =173.6mm §4.4.3 懸架動擾度設(shè)計 懸架應(yīng)要有具有滿足要求那么大的動撓度，以用來避免汽車行駛在不好的路面上時不斷的發(fā)生車懸架碰撞車架上面的緩沖塊。對乘用車，fd 取70-90m；對客車，fd取50-80mm；對貨車，fd取60-90mm。 由于本次設(shè)計車型為乘用車型，故設(shè)定懸架的動擾度fd為80mm。 §4.4.4 懸架剛度的計算 已知：已知整車裝備質(zhì)量：m =1900kg 取簧上質(zhì)量為1820kg；設(shè)置簧下質(zhì)量為80kg。我們可以由下面的軸荷分配圖中所示的軸荷分配知： 圖4-2各類軸荷分配范圍 汽車空載的時候前面軸一個輪軸荷取52%：=473.2kg 汽車滿載的時候前面軸一個輪軸荷取47%：540.5kg （乘用車滿載時車上8人，60kg/名）。 則懸架剛度： §4.5 懸架彈性元件設(shè)計 §4.5.1 螺旋彈簧分析 螺旋彈簧作為彈性元件的一種，它的結(jié)構(gòu)較不復(fù)雜、制做很是容易而且還有相當(dāng)不錯的比能容量，因此在現(xiàn)今輕型汽車的懸架中被使的很是普遍，尤其是在轎車中，對其要求要有不錯的乘客乘坐非常舒服性和懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在發(fā)生很大擺動時產(chǎn)生的偏移下仍然能夠讓車轱轆定位角不變的本事，于是乎螺旋彈簧作為懸架的彈性元件代替了鋼板彈簧懸架的位置。 螺旋彈簧的頭部形狀也是非常值得我們注意的，螺旋彈簧頭部形式多樣。可以是形成碾細(xì)的樣子、或者是并緊，還可以是成直角切斷或?qū)⑽膊肯騼?nèi)彎曲，其最常見的結(jié)構(gòu)如圖4-3所示那樣。其中(a)為彈簧兩尾部碾細(xì)型。這種形狀的優(yōu)點(diǎn)一來可以減少使用材料，二來能夠占用很小的地垂向空間小，而且尤其的是由于兩尾部都是平整，安裝的時候能夠隨便的旋轉(zhuǎn)，因而在設(shè)計過程中彈簧的總?cè)?shù)根據(jù)設(shè)計的需要可以選擇取隨意的值，而且不需要就是整數(shù)。但是它的缺點(diǎn)是需要一定的的方法和專用的設(shè)備來碾細(xì)，這就增加了這類彈簧制做成本。(b)為直角切斷型。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)不僅制作時纏繞繞簡單方便，還是特便宜，但缺點(diǎn)確是增大了它的垂直方向上長度和使的材料的消耗增加，安裝時且需要必須在一定方向并且需要一個和它能夠配合的彈簧座。(c)為端部向里面彎并且形成了與彈簧的中心線相互垂直的平面，該種結(jié)構(gòu)彈簧經(jīng)常用在與彈簧的座位配合起定位作用，如果要是兩端都向里面彎，那么就需要有一定的設(shè)備。 圖4-3螺旋彈簧的尾部形狀 §4.5.2 選擇螺旋彈簧尺寸及材料 為了讓彈簧很靠譜的工作，彈簧的材料必須要擁有非常高的疲勞極限和彈性極限，與此同時應(yīng)使其非常高的不可逆變形性與韌性，以及相當(dāng)不錯的可熱處理性。 因此開始選用的彈簧的材料就是60Si2MnA ，材料性能的參數(shù)如表4.2所示： 表4.2 60Si2MnA 性能參數(shù) 性能參數(shù)數(shù)據(jù) 許用切應(yīng)力[] 64 剪切應(yīng)力[] 100 剪切模量G 8000 彈性模量E 20000MP § 4.5.3 彈簧鋼絲直徑按受最大載荷時計算 按下面公式能夠運(yùn)算制成彈簧的鋼絲直徑： ? (4-3) 式4-3中 i-彈簧有效的工作圈數(shù)量，暫定8； G-剪切彈性摸量，為8.3× 104MPa； Dm-彈簧中徑，取100mm； 帶入計算得： d = 12.45mm 查建用表可取相近的標(biāo)準(zhǔn)值 d = 14mm 于是能夠初確以下列參數(shù)： d = 14mm （彈簧絲直徑） Dm = 100mm （彈簧中徑） i = 8 （彈簧圈數(shù)） §4.5.4 彈簧的校核 （1）彈簧剛度校核 彈簧剛度計算公式： (4-4) 代入上面那些參數(shù)就能夠得出彈簧的剛度Cs： = 49.82N/mm > 31.13 N/mm 因此所選彈簧剛度符合要求。 （2）校核彈簧的表面剪切應(yīng)力 彈簧的壓縮工作的時候其實(shí)和扭桿的差不多，他們原理是用材料的剪切方向的變形來吸收對其產(chǎn)生的能量，下面是彈簧鋼絲表面的剪應(yīng)力： = (4-5) 式中 C-彈簧指數(shù)（旋繞比），C = Dm/d （4-6） P-----彈簧軸向載荷。 已知 ：Dm = 100mm ， d = 14mm 可以算出彈簧指數(shù)C 和曲度系數(shù)K’： = 7.14 = 1.20 = 5216.42 N 可得彈簧的表面剪切應(yīng)力： = = 580.6MP < = 640 MP 所以彈簧滿足要求。 §4.5.5 小結(jié) 由以上計算的結(jié)果就能夠確定彈簧的設(shè)計參數(shù)： 彈簧鋼絲直徑：d=14mm 彈簧外徑：D=100mm 彈簧有效工作圈數(shù)：n=8 彈簧節(jié)距：t=(0.28—0.5)D 取t=0.3D=0.3*100=30mm 彈簧間距：δ=t-d δ=30-14=16mm 彈簧自由高度：不容易運(yùn)算出非常準(zhǔn)確的結(jié)果，那么它的近似值就可以按照圖4-5中的公式運(yùn)算，并推薦按GB1538的規(guī)定------- GB/T1239.[16—92]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 本次設(shè)計彈簧選用兩尾部磨平，因此 圖4-5彈簧端部 取 n—工作圈數(shù) =8*30+2*14=268mm §4.6 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 §4.6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計要求 （1）懸架所受力變化時，要確保兩輪之間的距離變化不超過，否則兩輪之間的距離若是變化太大就會引起輪胎在起始階段就發(fā)生磨損。 （2）懸架所受力發(fā)生變化時，前面車轱轆的定位參數(shù)一定要有合乎理的變化特別性能，要使車轱轆不應(yīng)該產(chǎn)生有縱向方向上的加速度。 （3）汽車在行駛過程改變方向時，一定要確保使車的身體的側(cè)傾角要很小很小的。在側(cè)向加速度下，車身向一側(cè)的傾角應(yīng)該要不大于，并且使車轱轆和車身體有同一側(cè)的傾斜，以用來增加不足的改變方向的能力。 （4）在汽車停車過程中，要確保車的身體具有一定抵抗向前俯沖作用能力，加速時要具有抗后仰作用能力。 §4.6.2 麥弗遜式獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)示意圖 圖4-6麥弗遜懸架 （1）適用彈簧：螺旋彈簧 （2）使用情況：汽車前轱轆； （3）車轱轆在向上向下振動的時候前轱轆定位發(fā)生的變化： a.兩輪之間的距離和向外面傾斜角的改變相對是不大的； b.在相當(dāng)?shù)某潭壬侠瓧U布置是能夠發(fā)生改變的。 (4)操縱穩(wěn)定性： a.橫向剛度高； b.一定成度上能夠通過改變向外傾斜角的變化來改變汽車的操縱穩(wěn)定性。 §4.6.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析 受力簡略圖形（如圖4-7）。由圖可知：可以得到橫向力F3 ： F3 = F1ad/[(c+b)(d-c)] 式中 F1 -前輪靜力 ； F1’-減去前軸懸架系統(tǒng)下質(zhì)量的一半。 橫向上的力 F3 越是大，那么相互作用的摩擦力 F3f 也就跟著越大，那么這對于汽車行駛過程中所需求的又平又順性能會產(chǎn)生的非常不好的影響。為能讓其摩擦力變小，則會在導(dǎo)向套與活塞的表面的之間添加使摩擦力變小的材料和比較不同的方法。由上面那個公式我們能知到，為能讓 F3變小 ，那么就一定要使 c + b的結(jié)果 最好是最大的，或者讓a的長度變小。增大c+b會使懸架占用整車的地方增加，這會在空間安排上產(chǎn)生一些困難；若是通過增加筒式減振器的中心線傾斜角的辦法，能夠減小a 的尺寸，可是這會有空間安排上有不少困難的問題。于是，若是讓減振器的中心線保持不變的，經(jīng)常把下圖中的那個G 點(diǎn)向外延伸到車轱轆里面，不僅能夠縮小a ，而且還得到相對不太大的還有可能是負(fù)的主銷偏向一邊移動的距距離，有利于提高剎車時穩(wěn)定性能。因此改變G 點(diǎn)位置后的主銷中心線將不會再和減振器中心線重疊在一起。 圖4-7懸架受力簡圖 §4.6.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)布置的參數(shù)能夠很重要影響汽車行駛過程中駕駛員操做的穩(wěn)定性，布置參數(shù)包括有側(cè)傾中心、縱傾中心、懸架擺臂的定位角。 （1） 側(cè)傾中心 麥弗遜式獨(dú)立懸架的向一側(cè)傾斜的中心可以由圖 4-8所示方法得到。從E點(diǎn)作和活塞桿相垂直的直線并且延長下橫臂所在直線。那么這兩條直線所交到的那一點(diǎn)就是圖上顯示的P 點(diǎn)。 圖 4-8 麥弗遜懸架側(cè)傾中心圖 麥弗遜懸架中的減振器EG 安置得越是和地面相垂直，那么下橫臂GD 安置更是鄰近于水平，于是乎向一側(cè)傾斜的中心W 更是鄰近于地面，則車轱轆跳動時車轱轆向外傾角的變化有些大?？梢酝ㄟ^換成更長的下面橫擺臂，來使運(yùn)動這方面的特性變得更好。 設(shè)計過程中要先確定(與兩輪輪之間距離距變化有關(guān)的)車輛前面懸架的向一側(cè)傾斜的中心的高度，然后再安排后面的懸架的向一側(cè)傾斜的中心的高度。若是懸架用獨(dú)立懸架，那么它的向一側(cè)傾斜的中心的高度就要變大點(diǎn)。若是懸架為用鋼板制成的彈簧作為非獨(dú)立懸架，那么后面懸架的向一側(cè)傾斜的中心要增大其相應(yīng)一定的高度。 （2）縱傾中心 麥弗遜式懸架的縱向傾斜的中心，可以通過E這一點(diǎn)來作懸架上減振器向上后下運(yùn)動方向上的垂線，那么這條相垂的直線和過G這一點(diǎn)的擺胳膊軸的相互平行 兩條線的相交點(diǎn)就是縱向傾斜中心O，如圖4-9所示。 圖4-9麥弗遜懸架的縱傾中心示意圖 （3）懸架擺臂的定位角 在獨(dú)立的懸架中的擺胳膊軸其中大部分為空間向一側(cè)傾斜擺放。為了說明更為方便，我們就把擺胳膊空間確定位置角認(rèn)為擺胳膊的水平面向一邊斜置角α ，抵抗向前傾俯角β ，向一邊斜置的初始角θ 。如圖4-10所示。 圖4-10 α、β、θ的定義 §4.7 懸架減震器設(shè)計 §4.7.1 減震器的概述 為使車的骨架與車的身體的振動能夠得到更快的減弱，來提高汽車在運(yùn)動過程中的平順性，于是在很大一部分汽車的獨(dú)立的懸架體系里裝備有各式不同特性的減振器。在麥弗遜懸架中，減震器是放在螺旋彈簧里面的。 現(xiàn)在汽車懸架系統(tǒng)中我們大多數(shù)是使用是液力這種減振器。它的工作原理是，當(dāng)車身體和車的車橋作一來一去的相對或相向的運(yùn)動時減震器的活塞在筒內(nèi)作一來一去相對或相向運(yùn)動時，減振器外殼底下里面的油性液體便一來一去的通過一個不大的孔洞進(jìn)入到另一個腔體重，此時筒上小孔與油性液體之間的摩擦及油性液體分子內(nèi)會產(chǎn)生摩擦那么就會阻止懸架形成的振動，使車的身體和車架子的振動具有的能量轉(zhuǎn)化成為看不見的熱能然后就被油性液體和減振器外殼身體所吃掉，然后就放到到大氣中。 §4.7.2 減震器的分類 減振器按照其內(nèi)部形式的不一樣，我們就可以將減震器分為搖臂式減震器與筒式減震器兩種類。而筒式這種類的減振器工作時所產(chǎn)生的壓力相對于搖臂式的要小的多，僅為 ，然而由于其工作的時候性能很是穩(wěn)定所以在如今的汽車上得到大范圍的使用。筒式這種減振器又可以把他們分成為一個筒式的兩個筒式的以及充氣筒式的這三種類型的。兩個筒的充氣液力這種減振器由于其工作的時候很是穩(wěn)定、純摩擦力較小、產(chǎn)生噪聲很是低的、總的身體長度短等這些好處，所以更多的用在乘用車上。 §4.7.3 雙向筒式液力減振器的工作原理 兩個筒的液力減振器的工作時候的樣子就似圖4-11所示。圖示A 是工作腔，C是補(bǔ)償腔。兩個腔體之間是通過中間的閥系相連通的。當(dāng)車轱轆因路面不平上下移動時，會通過一定壓力推動動相連的活塞1 在工作腔A 中向上向下的移動，這就會壓迫減振器中的液體流經(jīng)一定身體的有阻力的孔，將運(yùn)動中能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苋缓笙纳⒌?。車轱轆向上跳起來的時候也就是說懸架受壓收縮的時候，活塞1 會向下移動，這時油就會通過閥Ⅱ進(jìn)入到工作腔體中的上面空腔，然而有因為活塞桿9 這一部分又會占具了一定的體積，因此一定要有一部分油性液經(jīng)過閥Ⅳ進(jìn)入到能夠作為補(bǔ)償?shù)那惑wC；當(dāng)車轱轆經(jīng)過凹坑向下面跳下去的時候是也就是懸架受拉伸張的時候，活塞1 會向移，工作腔體A 中壓力會上升，油性液體經(jīng)過閥Ⅰ流入到了下腔的時候，它就會提供一大部分阻止上升的力，另外會有一部分油性液體就經(jīng)過活塞桿和導(dǎo)向座體之間的小縫然后再經(jīng)過作為回流用的孔6 進(jìn)入到補(bǔ)償腔。那么同樣的，活塞桿是實(shí)體也會占具整個內(nèi)筒的一定的體積，于是乎當(dāng)活塞在向上運(yùn)動的時候，那么就肯定會有一部分油性液體經(jīng)過另外一個閥Ⅲ流入到工作時所有腔的下面那個腔。 圖4-11 減震器原理圖 §4.7.4 相對阻力系數(shù)ψ Ψ的值大的時候，那么產(chǎn)生震動就能等到很快減弱，同時還可以把較大的路面沖擊力傳達(dá)到車的身體；ψ的值小的時候則反之。一般的情況下，我們設(shè)計時會把向下受壓收縮過程時的相對阻尼系數(shù)ψy選用的就小一點(diǎn)，把向上伸張過程時的ψs選的相對的大一點(diǎn)。它們之間保持這樣的關(guān)系ψy =（0.25～0.50）ψs。 設(shè)計的過程中，一般先要取取出ψy和ψs這兩系數(shù)的平均值ψ。若是沒有內(nèi)部相互磨蹭的彈性元件懸架，那么我們就會取ψ=0.25～0.35；若是有內(nèi)部相互磨蹭的彈性元件懸架，那么我們就會將ψ值選的相對的小一些。為了不讓懸架會碰撞到車的身體，那么我們就會取ψy=0.5ψs。 取ψ=0.3，則有：（ψs+0.5ψ）/2 = 0.3 計算可得到：ψs=0.4 ψy=0.2 §4.7.5 確定減振器阻尼系數(shù)δ 減振器的阻尼系數(shù)。由于懸架系統(tǒng)的固有頻率,因此在理論上 。然而在實(shí)際的設(shè)計過程中，我們就應(yīng)該要依據(jù)減振器的放置的特別來具體選取我們需要的減振器的阻尼系數(shù)。由于我們這次設(shè)計選擇用圖(4-12)的安裝方式，于是乎我們就能夠確定它的阻尼系數(shù)δ為： (4-7) 圖4-12減振器位置圖 根據(jù)公式，可得出： =2πn (4-8) 代入數(shù)據(jù)得： μ=7.54Hz，取a/b=0.8,α取100 代入上面運(yùn)算得到數(shù)據(jù)那么我們就可以算出減振器的阻力系數(shù)： =3705.5N·s/m。 §4.7.6 確定減振器工作缸直徑D 依據(jù)拉伸張開過程時的所受到的最大的力F0來運(yùn)算減震器的工作缸的直徑D ： (4-9) 其中，[P]—工作缸最大壓力，在3 MP ～4 MP ，取[p]=3 MP ； λ—連桿它的直徑與工作用缸體的直徑之比 λ =0.4～0.5，λ=0.4。 代入數(shù)據(jù)計算可以算的出工作缸體的直徑D ： D= 25mm 圖4-13推薦工作缸直徑 由上圖按照標(biāo)準(zhǔn)可以選D為30mm， 查表可得基長L=103mm， 圖4-14推薦減震器基長 查看下面的圖4-15我們就可以選取活塞的行程S=240mm， 圖4-15 活塞行程 則有如下數(shù)據(jù)： Lmin = L + S = 343mm （壓到底時是長度） Lmax = Lmin + S =583 （拉足時的長度） 貯油桶直徑： 那么我們就選取貯油桶的直徑為45mm 壁厚為1.5-2mm 查表可以選則活塞桿直徑：d=13mm §4.7.7 小結(jié) 通過上面的各種運(yùn)算我們可以得出減振器主要需要的參數(shù)： 表4.3減振器參數(shù) 減振器參數(shù)名稱 數(shù)據(jù)mm 工作缸直徑 30 貯油缸直徑 45 最大壓縮長度 343 拉足長度 583 連桿直徑 13 基長 103 活塞行程 240 §4.8 橫向穩(wěn)定器 橫向穩(wěn)定桿是一根能夠具有相應(yīng)剛度的扭桿彈簧，一般和左邊右邊兩側(cè)獨(dú)立懸架的下面的托臂或著是減震器它的滑柱相連結(jié)的。當(dāng)兩側(cè)的懸架在不是平整的路面上的時候，兩側(cè)的懸架會一起的向上或者向下運(yùn)動，那么穩(wěn)定桿就不會旋轉(zhuǎn)；然而當(dāng)汽車轉(zhuǎn)動方向的時候，這就會使外面那一側(cè)的懸架所承受的力相對較大，車身就會產(chǎn)生一定的向外側(cè)傾。這個時候外面那一側(cè)的懸架就會壓縮，而里邊的懸掛就會伸開，于是乎橫向穩(wěn)定桿就發(fā)生一定角度的旋轉(zhuǎn)，然后產(chǎn)生相應(yīng)的彈力，那么這個彈力就會阻礙汽車發(fā)生的側(cè)傾。這也就是為什么會提高汽車行駛不平整路面上的過程中的穩(wěn)定性。如果若是再加上縱向的支撐桿，那么就能夠同時使懸架的縱向剛度得到增加?？墒?，單單只是憑借添加穩(wěn)定桿來使性能得到提高，那么它是有限的。也就是說通過用各種穩(wěn)定用的桿只能夠提高一定程度穩(wěn)的定性和懸架的幾何剛度。然而要是想從最根本上解決這些問題，那么說就要必須重新設(shè)計懸架的整體布置。由于本次設(shè)計用的麥弗遜式懸架的減震器支柱會承受相應(yīng)的橫向作用力，而且還要減低向上或者向下運(yùn)動的震動，所以說減震器它的用來支撐的桿會產(chǎn)生很不均勻的摩擦力。同時減震器油封也是很容易發(fā)生的磨損的，這就會造成液壓油泄露從而會導(dǎo)致減震效果下降。為了使汽車的本身帶有的振動的頻率減小來達(dá)到行駛時的平順性能更佳，如今的汽車懸架的基本上都會有相對較小的垂直方向上的剛度值，因此汽車的向一側(cè)傾斜角剛度值也會相對不大，這就是導(dǎo)致汽車改變方向時車身發(fā)生嚴(yán)重向一側(cè)的傾斜，從而會使汽車在行進(jìn)過程中的穩(wěn)定性發(fā)生改變。為了解決上述問題，現(xiàn)在的汽車基本上都會通過裝置橫向穩(wěn)定桿這一零部件來變大懸架的向一側(cè)的傾斜角的剛度以此來使汽車的行進(jìn)的穩(wěn)定性得到提高。圖4-16是橫向穩(wěn)定桿應(yīng)用在懸架中的最常用的樣子。 圖4-16橫向穩(wěn)定桿示意圖 第五章 后懸架設(shè)計 §5.1 鋼板彈簧的種類 現(xiàn)如今汽車上用的鋼板彈簧主要有下面這四種類型: (1) 普通多片鋼板彈簧；圖5-1所示。 圖5-1普通多片鋼板彈簧 圖 5-2彈簧彈性特性曲線 (2) 少片變截面形式鋼板彈簧；圖5-3所示。 圖5-3 變截面形式鋼板彈簧 圖5-4 彈簧彈性特性曲線 (3) 兩級變剛度復(fù)式鋼板彈簧，圖5-5所示。 圖5-5 兩級變剛度復(fù)式鋼板彈簧 圖 5-6 彈簧彈性特性曲線 （4）漸變剛度鋼板彈簧，如下圖所示。 圖5-7 漸變剛度鋼板彈簧 圖5-8 彈簧彈性特性曲線 由于本次設(shè)計車型屬于微型客車，后懸架的載荷不會發(fā)生太大變化。那么設(shè)計過程中考慮到經(jīng)濟(jì)成本的問題，故此我們可以選用以一種彈簧-普通多片鋼板組成的彈簧。 §5.2 選取鋼板彈簧主要的結(jié)構(gòu)元件 §5.2.1 鋼板彈簧斷面形狀 （1）矩形斷面 圖5-9矩形斷面簧片 圖5-9的長方形斷面簧片其特點(diǎn)是制做方面相當(dāng)容易，現(xiàn)在最為廣泛的使用。長方形鋼板斷面其中心軸線是在斷面的中間部位，這種鋼板的兩面的壓應(yīng)力與拉應(yīng)力是一樣一樣的。但是因為 材料的抗壓應(yīng)力的性能沒有它抵抗拉應(yīng)力性能好，所以長方形斷面的彈簧在承受拉應(yīng)力的那一面是相當(dāng)容易被用壞的。一般多用于輕型汽車 （2）單面帶槽斷面 圖5-10單面帶槽斷面 （3）T形斷面 圖5-11 T形斷面 （4）單面帶雙槽斷面 圖5-12單面帶雙槽斷面 圖5-10、圖5-11和圖5-12的斷面形狀成并不是對稱式的，這就會令斷面中性軸向受拉斷面移動，那么這會改變其所受應(yīng)力的布局，從而減小能夠彈簧所受的拉應(yīng)力。實(shí)驗得出，這種斷面的鋼板彈簧會將彈簧使用時間提高30﹪，節(jié)約大概10﹪的材料，相對于長方形斷面。 由于本次設(shè)計車型是微型客車，其不需要較大斷面許用應(yīng)力，因此矩形斷面彈簧就可以，而且再加上他的制造的時候很簡單，成本又不高，故此選用矩形斷面。 §5.2.2 彈簧端部形狀 現(xiàn)在市場上常見的三種簧片尾部形狀型式。 （1）矩形 圖5-13 矩形端部 這種彈簧制做起來相當(dāng)容易，多應(yīng)用在拉貨的汽車上。但是由于片端是長方形，這會使彈簧鋼板之間相互摩擦較大，也就增大了彈簧的剛度。 （2） 梯形 圖5-14 梯形端部 為克服矩形端部彈簧的缺點(diǎn)，可以把彈簧鋼板頭部切去兩個角而形成梯形，如圖5-14。 （3） 壓延 圖 5-15 壓延端部 通過將頭部沿長并且逐漸擠壓延長減薄如圖c，這樣可以避免長方形斷面的缺點(diǎn)。上面說的這兩種鋼板彈簧實(shí)際上都可以減小鋼板彈簧片之間的相互摩擦，而且同時還能夠降低鋼板彈簧的剛度，使彈簧的應(yīng)力分布能夠更為合理。但是這種頭部軋壓延長彈簧就會增加頭部軋制這種工藝，于是乎彈簧制造手法就更加復(fù)雜。 由于矩形斷面彈簧缺點(diǎn)太明顯，而端部壓延彈簧造價有太高，因此選用梯形端部彈簧。 §5.2.3彈簧卷兒形狀 鋼板彈簧的卷耳在一般的情況我們將其分為3種，一種是下卷耳，一種上卷耳以及平卷耳，如圖5-16所示。一般情況下上卷耳使用的較多，下卷耳沒法和上卷耳那樣，其容易張開，不能夠保證強(qiáng)度，但必要時可以用下面一塊鋼板加強(qiáng)卷耳的結(jié)構(gòu)；平卷耳可以減少卷耳所受的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，原因是彈簧所受縱向方向上的力的作用方向是與彈簧第一片斷面的中心線相重合的，主要用于條件不允許增加第一片彈簧的厚度可是同時又要使第一片卷耳有一定強(qiáng)度的鋼板彈簧。由于平卷耳制做起來比其他兩種卷耳制做起來要不容易的，所用費(fèi)用較多，因此一般是不常用的 圖5-16下卷耳 圖5-17上卷耳 圖5-18平卷耳 對于微型客車來說經(jīng)常使用上卷耳，可不僅可以避免下卷耳不能承受較大強(qiáng)度的問題又能使卷耳的制做花費(fèi)沒有平卷耳的那么高. §5.2.4彈簧包耳 汽車由于會條件非常不好的的情況下使用，因此我們需要用一些其他辦法來強(qiáng)化卷耳。目前我們最常見到的方法就是把鋼板彈簧的第二片彈簧制做成包耳的樣子，以用來保護(hù)第一片彈簧。用的最多包耳形狀的有1／4包耳如圖5-19和3／4包耳如圖5-20。 圖5-19 1／4包耳 圖5-20 3／4包耳 本車屬于微型客車，那么我們選用1／4包耳就可以了。 §5.3 鋼板彈簧設(shè)計計算 §5.3.1 鋼板彈簧布置方案 汽車上的鋼板彈簧布置上一般的情況有兩種，其中一種是縱向放置的，那么另外一種是橫向放置的。由于橫置鋼板彈簧要傳遞縱向力，就一定要安裝另外的導(dǎo)向傳遞力的裝置，那么這就會使整個結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜而又增加質(zhì)量，因此這種結(jié)構(gòu)并不常用?？v置鋼板彈簧不僅能夠傳導(dǎo)車轱轆與車架之間各種所受力和力矩，而且其身體結(jié)構(gòu)較為清楚明白不復(fù)雜，所以能夠廣泛的應(yīng)用到汽車上。縱置鋼板彈簧又可以按它的對稱與否又可以分成為對稱式的鋼板彈簧和不對稱式的鋼板彈簧。 為節(jié)約人力成本，本車用對稱式的鋼板彈簧。 §5.3.2 確定鋼板彈簧主要參數(shù) 已知初始條件 后懸架偏頻：N=1.25 靜擾度：fc2=147.9mm Fc2/fc1=0.85 符合fc2=(0.7-0.9)fc1 汽車空載時后面軸一個輪軸荷取48%： 汽車滿載后面一個輪軸荷取53%： 懸架剛度： 汽車軸距：L=2985mm (1)滿載弧高 當(dāng)時，那么表示了彈簧就運(yùn)作在相互對稱的地方上。由于設(shè)計中想到在使用的過程中鋼板彈簧會產(chǎn)生不可逆的變形，在同一時間里為了能夠使車架的高度不變時能保證獲得到充足的動撓度值，常取。這里取。 圖5-21 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 (2)確定鋼板彈簧長度 鋼板彈簧長度的增加能能很明顯使彈簧應(yīng)力得到下降，能夠延長其使用時間，并且會減弱彈簧的剛度，同時還能夠使汽車在行駛過程中的平順性能夠更好。若是給定垂直方向上的剛度，那么就可以非常清楚的使鋼板彈簧的縱向的角剛度得到加大。原則上，如若是總體位置安排能給出相應(yīng)的條件，那么鋼板彈簧盡量用長點(diǎn)。通常，設(shè)計者會在給出的長度范圍內(nèi)選自己要用的鋼板彈簧的： 乘用車：軸距 貨車前懸架：軸距 后懸架：軸距 本次設(shè)計車型為微型客車，從上面的選擇范圍中，選取后懸架的鋼板彈簧為0.40軸距，則長度為。 (3)確定鋼板斷面尺寸及片數(shù) a.確定鋼板斷面寬度 對于運(yùn)算鋼板彈簧的剛度、強(qiáng)度等，那么我們可以把其當(dāng)作斷面的簡支梁來運(yùn)算，但是這需在相同斷面的簡支梁的計算式子中引入撓度增大系數(shù)來來修改。于是，我們就可以得到修改之后的式子，然后來進(jìn)行運(yùn)算所有的鋼板彈簧的總共的慣性矩。對于對稱鋼板彈簧有： (5-1) 式5-1中 —U形狀螺栓的中心距mm； —U形狀的螺栓在緊夾住彈簧后的沒有用到的長尺寸系數(shù)。剛性夾緊：取；撓性夾緊：取； —彈簧在垂直方向上的鋼板的剛度N/mm，； —撓度增大系數(shù)（首先選擇與第一片一樣長的相重疊在一起的片數(shù)，然后再估算總共需要的片數(shù)，可以求得，而后再用這個公式初定）； —材料彈性模量（MPa）； 選?。? 采用剛性夾緊，所以； 有前面數(shù)據(jù)可得到鋼板彈簧在垂直方向上的剛度：c=Fw/fc=41.21N/mm； 選與第一片一樣長的相重疊在一起片數(shù)；估計總共片數(shù)為no=6；； 撓度增大系數(shù)； 材料的彈性模量。（選擇作為懸架材料） 所以 計算得到：Jo=12472.8mm4。 下面我們就來計算鋼板的彈簧的總體的截面的系數(shù)： (5-2) 式中 ——需用彎曲應(yīng)力；我們設(shè)計的時候要盡量讓在下面范圍選用：前彈簧和平衡懸架彈簧為；后主簧為；后副簧為。 這里選取。 所以 計算得到，Wo=4031.84； 故此 總截面的系數(shù)Wo=6000。 將式4-15代入下面的式子我們就可以運(yùn)算出鋼板彈簧的平均厚度： (5-3) 那么 代入上面計算所得的和得到mm 根據(jù)相關(guān)推薦，選用的鋼板片的寬度與鋼板片的厚度的可選比值能取在6~10這個范圍內(nèi)。本次設(shè)計所用鋼板片的寬度和鋼板片的厚度的比值為，于是乎可確定鋼板彈簧片寬。 b，選擇鋼板彈簧片厚 我們可以用下面這個式子來計算長方形斷面同樣厚的鋼板彈簧的它的總慣性矩： (5-4) 式5-4中，-鋼板彈簧的片數(shù)。 在這一次的設(shè)計中我們就初步選取鋼的板彈簧的片厚。采用相同厚度鋼板。 c，鋼板彈簧的片數(shù) 對于多片鋼板彈簧來說，其彈簧片的數(shù)量一般多會在在6～14片之內(nèi)選用，而對于大型拉貨車最多可用20片。若是設(shè)計時運(yùn)用不等截面少片簧的時候，那么它的彈簧片的數(shù)量一般的應(yīng)該是在1～4片之內(nèi)選用。那么此次設(shè)計我們就把鋼板彈簧的數(shù)量選取n=6片。 （4）確定鋼板彈簧各片長度 用畫圖的方法來得出每一個鋼板彈簧的長的尺寸，其原理就是根據(jù)實(shí)際上每一片鋼板在打開后然后連接成的圖形非常接近于梯形梁的樣子這樣的一個原則來進(jìn)行畫圖測量的。假設(shè)各片鋼板厚度不不相同的，那么其詳細(xì)的畫圖步驟如下： 首先呢我們要把每一片鋼板的厚度的立方根值按照相同的比例尺運(yùn)算長度后然后在縱方向的坐標(biāo)畫在圖上(圖5-22)，然后再順著橫方向的坐標(biāo)將第一片鋼板長的尺寸的L/2和U形螺栓中心之間的距離s/2畫出來，然后就可以得到A、B這兩個點(diǎn)，順勢的就可以將A、B連在一起于是可以得到所需要的三角形一樣的每一片鋼板彈簧都一一排開的樣子。AB線和每個葉片一邊有個交點(diǎn)，這個交點(diǎn)就決定了每個彈簧片的長度。若是和第一片一樣的長的彈簧片不為一個的時候，那么就可以把B點(diǎn)與和第一片一樣的長的還是最下面的那個彈簧片的上邊端點(diǎn)相連接。 圖5-22 確定鋼板彈簧各片長度 由所做出來的三角圖形圖可以得到每一片的鋼板彈簧的長的尺寸： ，，，，。 （5） 鋼板彈簧的剛度驗算 如果要用共同曲率法來計算彈簧的剛度，那么就有個條件，就是假設(shè)同一個位置截面上每片鋼板彈簧的曲率變化值都一樣，那么每一片鋼板所接受到的彎矩和它的慣性矩是能夠成正比的，此時在這個截面的上每一片鋼板的彎矩和就等于所有其他的外來力所能能產(chǎn)生的彎矩。剛度驗算公式為： (5-5) 其中 ，， 。 式中 -經(jīng)驗修正系數(shù)：； -材料彈性模量：； 故此，可選擇經(jīng)驗修正系數(shù)。 彈簧的撓度為：； 每一片鋼板彈簧的剛度表示為：； 于是我們可以確定這個時候每一片的鋼板彈簧具有的剛度能夠表示為： (5-6) 運(yùn)算6片的鋼板彈簧的慣性矩：，單位為。 本次設(shè)計所選用每一片鋼板彈簧都一樣包括片厚和片寬尺寸，這樣它其斷面慣性矩就會都一樣，于是計算得到： 每個鋼板截面上的彎矩和為： 主片上 ； 第二片上； 第三片上 ； 第四片上 ； 第五片上 ； 第六片上 ； 將卷耳中心于中間螺栓之間的距離代入式子中，那么就可以可以得到鋼板的彈簧的總成的自由的剛度。 所以，； ； 。 此時 將上面得的結(jié)果帶入式子計算可以得到： 故此，我們就可以利用式(4-22)運(yùn)算出鋼板彈簧的總成的自由的剛度： 為求剛度，我們可以使用鋼板彈簧的有效長度來充當(dāng)主片的1/2L，就是使用來充當(dāng)。得到： 從而計算得到： 可得夾緊剛度為： 。 偏頻為：。 （6）計算鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑 a.計算弧高 可以用下面的式子來運(yùn)算： (5-7) 式5-7中 ——靜撓度； ——滿載弧高，我們就可以由上面的知的選取。 ——鋼板彈簧壓縮就產(chǎn)生一定的不可逆轉(zhuǎn)的變形，通常取，或著取；這里選取。 另外在U形螺栓夾緊下鋼板彈簧還能使弧高發(fā)生變化，其變化量可按下式選?。? (5-8) 代入數(shù)據(jù)，計算得到： 把得到的數(shù)據(jù)代入到式(4-24)，那么我們就可以得到所需要的總成弧高： 。 于是就得到所需要的曲率半徑： 。 b.確定鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下的曲率半徑 圖5-23 鋼板彈簧 長方形斷面形狀的鋼板在組裝之前先將每一片的曲率半徑經(jīng)過式5-9確定： (5-9) 式5-9中 —每一片鋼板彈簧的預(yù)應(yīng)力(MPa)；在彈簧設(shè)計的過程中可以取前兩片鋼板的預(yù)應(yīng)力為，然后其他的鋼板的預(yù)應(yīng)力??； —第片鋼板彈簧的厚度mm； 下面我們就來選用每一片鋼板彈簧的預(yù)應(yīng)力： 第一片鋼彈簧的預(yù)應(yīng)力取-125；第二片取-120 第三片的預(yù)應(yīng)力取+50；第四片的預(yù)應(yīng)力取+45； 第五片的預(yù)應(yīng)力取+35；第六片的預(yù)應(yīng)力取+30； 于是就能夠可以依據(jù)式(4-26)來運(yùn)算出每一片鋼板彈簧在不受力的情況下的曲率半徑： 第一片， 第二片， 第三片， 第四片， 第五片， 第六片， 如果把第片的片長用表示，那么我們就能夠得到第片彈簧的弧高： (5-10) 然后把上面每一片曲率半徑代入式(5-10)中可計算的出每一個鋼板彈簧的弧高：第一片；第二片；第三片；第四片；第五片；第六片。 (7)校核鋼板彈簧總成弧高 可以依據(jù)最小勢能這一原理，那么就能夠得到鋼板彈簧總成的穩(wěn)定而且是保持平衡的狀態(tài)就是每一片鋼板彈簧的勢能它的綜合最小的狀態(tài)，于是可以依據(jù)上述求出一樣厚的每一片葉片彈簧的為： (5-11) 然后就可以將上面算出的來的每一個鋼板彈簧的代入上面的式子，那么得到： 可以看出上述結(jié)果和前面求得的基本上沒大的區(qū)別。 那么我們就可以得出總成弧高： 。 (8)校核鋼板彈簧的強(qiáng)度 主要校核下面這兩點(diǎn)： a.汽車行進(jìn)的過程中，后面懸架受到的力最大，那么就會在鋼板彈簧前面一段會產(chǎn)生的最大應(yīng)力可以用下面的式子運(yùn)算： (5-12) 式5-12中 —作用在后轱轆上的垂直方向上的靜止力； —啟動時后轱轆的負(fù)荷的轉(zhuǎn)移的系數(shù)，對于乘用車：，對于貨車：； 這里選取 —道路附著系數(shù)，這里； —前鋼板彈簧長度； -后鋼板彈簧長度； 圖5-24 汽車剎車時鋼板彈簧的受到力的分析的圖 在此 所以 由于=1000MPa,所以能夠滿足要求。 b.校核鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度 卷耳處所受到的應(yīng)力它就是是由受到的彎曲應(yīng)力和受到的拉應(yīng)力或者是受到的壓應(yīng)力這兩項應(yīng)力矢量合成的應(yīng)力，即： 式(5-13) 式5-13中 —卷耳的內(nèi)徑； —鋼板彈簧的寬度； —主片厚度。 圖5-25 鋼板彈簧主片卷耳受力圖 其中 。 所以 可見，滿足強(qiáng)度要求。 就鋼板彈簧主銷來說，需要進(jìn)行計算鋼板彈簧在受靜止重力的時候所受到的擠壓應(yīng)力，可以按照下式計算： (5-14) 式5-14中 —卷耳處葉片寬； —鋼板彈簧銷直徑。 許用擠壓應(yīng)力 其中 ，這里我們可以先把鋼板彈簧銷定直徑。 那么可以依據(jù)式(5-14)來算出鋼板彈簧銷的擠壓應(yīng)力： 那么根據(jù)上面文章中提到的許用擠壓應(yīng)力，能夠得出此次鋼板彈簧卷耳是完全可以滿足許用應(yīng)力的要求。 第六章 結(jié)論 本次設(shè)計為微型客車懸架設(shè)計。在接到這個題目后首先進(jìn)行了大量資料查閱和實(shí)物考察，之后開始進(jìn)行懸架設(shè)計。本次設(shè)計包含了前后懸架，經(jīng)過比較論證選用前懸架為麥弗遜式獨(dú)立懸架，后懸架為鋼板彈簧懸架。接下來由已給出的參數(shù)開始進(jìn)行懸架中減震器，彈性元件等主要零部件的幾何圖形設(shè)計和尺寸選擇，在經(jīng)過各種校核最終確定尺寸，然后開始進(jìn)行裝配圖和零件圖的繪制。 此次設(shè)計所選用的麥弗遜式獨(dú)立懸架，這種懸架其結(jié)構(gòu)相對簡單，布置緊湊，因此占用空間小，能夠很好的滿足此次設(shè)計中發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)動的方案，而且前輪定位參數(shù)變化小，使其能夠具有良好的行駛穩(wěn)定性。但是這種懸架也存在不少的缺點(diǎn)，由于其構(gòu)造為直通式，對左右方向的沖擊缺乏阻擋力，抗剎車點(diǎn)頭作用較差，懸架剛度較弱，轉(zhuǎn)彎側(cè)傾明顯。為了應(yīng)對上述問題，本次設(shè)計中加上了橫向穩(wěn)定桿來減弱上述問題。 由于獨(dú)立懸架具有一系列的好處，獨(dú)立懸架已成為汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢，因此本次設(shè)計十分有意義。 參考文獻(xiàn) [1] 王望予主編. 汽車設(shè)計.第三版.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [2] 劉惟信主編. 汽車設(shè)計.第三版 北京：人民交通出版社，2001 [3] 陳家瑞主編. 汽車構(gòu)造. 第三版 北京：機(jī)械工程出版社，2009 [4] 康展權(quán)等編. 汽車工程手冊. 人民交通出版社，2001 [5] 編撰委員會.汽車百科全書. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 [6] 吳宗澤主編. 機(jī)械零件設(shè)計手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [7] 曾東建等主編.汽車制造工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [8]