微型電動汽車后懸架設(shè)計

微型電動汽車后懸架設(shè)計 摘要：在當(dāng)今社會，汽車已經(jīng)開展成人們?nèi)粘Ｉ钪械拇焦ぞ?，更快更舒適成為了今后汽車的研究方向，因此懸架系統(tǒng)成為了人們首要的研究目標(biāo)。本設(shè)計以兩座電動汽車后懸架為研究對象，通過對兩種類型的懸架的優(yōu)缺點進行比照，選取最適合兩座電動汽車后懸架的懸架類型，采用非獨立懸架以到達制造簡便、方便維修且結(jié)構(gòu)簡單的目的。對后懸架的彈性元件和減震器進行計算，確定其彈性元件和減震器等零部件的具體數(shù)值并進行校核，確保計算所得的數(shù)據(jù)符合設(shè)計要求，并運用CATIA建模。 關(guān)鍵詞：汽車懸架微型電動汽車建模工程圖 DesignofRearSuspensionofMiniElectricVehicle ShenYichen，WangChuanxing，LiJian Abstract：Intodayssociety，automobileshavedevelopedintopeoplesdailytransportationtools.Fasterandmorecomfortablevehicleshavebecometheresearchdirectionofautomobilesinthefuture.Therefore，suspensionsystemshavebecomepeoplesprimaryresearchgoals.Thisdesigntakesthetwo-seaterelectricvehiclerearsuspensionastheresearchobject.Bycomparingtheadvantagesanddisadvantagesofthetwotypesofsuspension，thesuspensiontypethatismostsuitableforthetwo-seaterelectricvehiclerearsuspensionisselected，andthenon-independentsuspensionisusedtoachievethepurposeofsimplemanufacture，convenientmaintenanceandsimplestructure.Thearticlecalculatestheelasticelementsandshockabsorbersoftherearsuspension，determinesandchecksthespecificvaluesoftheelasticelementsandshockabsorbersandotherparts，toensurethatthecalculateddatameetthedesignrequirementsandmakesuseofCATIAmodeling. Keywords：carsuspension，microelectricvehicle，modeling，engineeringdrawing 1引言 在當(dāng)今社會，汽車已經(jīng)成為了人們出行的重要交通工具，懸架是汽車的重要總成之一，主要作用是傳遞力、導(dǎo)向和減震，因此懸架系統(tǒng)成為了人們首要的研究目標(biāo)。 懸架是汽車上的重要組成局部。它由彈性元件、導(dǎo)向機構(gòu)和減振器組成。汽車在行駛過程中，懸架可以通過減緩由于顛簸而引起的沖擊力，懸架還可以迅速衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動，傳遞并起導(dǎo)向作用。 2懸架系統(tǒng)的選擇 兩座電動汽車后懸架設(shè)計首先要滿足其車身整體布局設(shè)計，其次還要具有制造簡便、方便維修的特點【1】。根據(jù)兩座電動汽車的設(shè)計要求，兩座電動汽車需要有良好的導(dǎo)向作用，其結(jié)構(gòu)要簡單，使其制造本錢降低，具有良好的承載能力，也要方便維修，最終選擇整體橋式非獨立懸架。 3電動汽車后懸架計算 電動汽車后懸架的根本參數(shù)如表1所示。 由于設(shè)計的汽車懸架為電動汽車懸架，汽車選用驅(qū)動電機作為動力源。為了使汽車平順性變好，汽車的偏頻就要變小，而一般的轎車滿載偏頻要求在0.98～1.30Hz之間，人體正常步行的時候偏頻是0.98-1.30Hz之間【2】。因此選取后懸架偏頻n=1.0Hz，經(jīng)計算得到后懸架剛度C為42657N/mm。代入數(shù)據(jù)，后懸架靜撓度為： 懸架的動撓度是指懸架從滿載靜平衡位置開始壓縮到結(jié)構(gòu)容許的最大變形時，車輪中心相對車架的垂直位移。通常轎車的動撓度的選擇范圍在6～9cm。最后確定懸架動撓度fa=8cm。 本次設(shè)計選擇的彈性元件是鋼板彈簧，鋼板彈簧結(jié)構(gòu)簡單，便于維修，制造時本錢也大大降低。同時鋼板彈簧的特性使得它只能在非獨立懸架上使用，并且會導(dǎo)致乘坐舒適性降低【3】。 滿載弧高是指鋼板彈簧裝到車軸上，汽車滿載時鋼板彈簧主片上外表與兩端連線間的最大高度差，用來保證汽車具有給定的高度。為了降低鋼板彈簧使用過程中發(fā)生變形時對車架動撓度的影響常取10mm。 鋼板彈簧長度是指彈簧的鋼板在平直狀態(tài)下除去兩側(cè)卷耳的距離。由于鋼板彈簧易磨損，通?？梢栽黾愉摪鍙椈傻拈L度來降低彈簧的應(yīng)力，增加鋼板彈簧的使用周期;同時還可以提高汽車行駛平順性。由于后懸架布置空間有限制，鋼板彈簧也不宜過長。原那么上，在不影響鋼板彈簧布置的情況下，鋼板彈簧可以適當(dāng)取得較長。一般情況下乘用車上鋼板彈簧的長度等于軸距的0.40-0.55倍，即：乘用車L=〔0.40-0.55〕軸距，這里選取后懸架的鋼板彈簧長度為L=1195.7mm。 根據(jù)截面簡支梁的計算公式來計算鋼板彈簧的剛度和強度，但是要使用撓度增大系數(shù)對計算結(jié)果進行修正。因此，可根據(jù)修正后的簡支梁公式得到總慣性矩J0。確定鋼板彈簧總截面系數(shù)和鋼板彈簧的平均厚度，初選鋼板彈簧的片厚h=6mm，鋼板采用相同厚度。通常車輛在6-10片之間選取【4】，由于本次設(shè)計的車型為小型車，因此本次設(shè)計選取鋼板彈簧的片數(shù)為6片。 因為本次設(shè)計存在一片與主片等長的重疊片，所以就從B點到最后一個重疊片的上端斷點連成直線，這條直線和彈簧片上端的焦點就是各片長。計算出結(jié)果后需要將各片的實際長度圓整然后確定，各長度見表2。 鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U形螺栓夾緊前，其主片上外表與兩端〔不包括卷耳孔半徑〕連線間的最大高度差為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0=163mm。鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片會產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了各鋼板簧片自由狀態(tài)下的曲率半徑和弧高。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)，鋼板彈簧的總成弧高為296mm。 汽車行駛時，鋼板彈簧除受垂直載荷外，還承受其他方向的力和力矩及沖擊載荷等的作用，因此，必須對這些受力工況的極限狀態(tài)進行強度，以保證彈簧能可靠的工作，經(jīng)校核鋼板彈簧所受應(yīng)力小于其許用應(yīng)力，滿足強度要求。 設(shè)計鋼板彈簧銷時，要驗算鋼板彈簧受靜載荷時它受到的擠壓應(yīng)力。用20Cr鋼或20鋼經(jīng)滲碳處理或用45鋼經(jīng)高頻淬火后，許用應(yīng)力小于7-9MPa，所以鋼板彈簧銷寬在9.6～12.4之間取，初選10mm。 減振器根據(jù)結(jié)構(gòu)模式可以劃分成兩種：搖臂式和筒式。筒式減振器有四大主要優(yōu)點：質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定、工作可靠和能夠大批量生產(chǎn)，所以本設(shè)計選擇筒式減振器。 汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動是周期衰減振動，用相對阻尼系數(shù)ψ的大小來評定振動衰減的快慢程度，選取ψ值時，在顛簸的路面上行駛時的沖擊力會由于ψ的取值過大而沒有方法有效的衰減其沖擊力。反之那么會使其衰減沖擊力的速度變慢，不利于行駛。當(dāng)ψ取0.25-0.5時，需要使該懸架的彈性元件之間的摩擦力較小甚至無限趨近于零，相反那么可以使相對阻尼系數(shù)的取值相對較小。因此該懸架選取ψ=0.3，從而確定減振器阻尼系數(shù)8.7。 為減小傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動速度到達一定值時，減振器翻開卸荷閥，此時的活塞速度稱為卸荷速度。由卸荷速度確定最大卸荷力為2.28kN。最后，根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計算工作缸直徑為29mm，減振器的工作缸直徑有20mm、30mm、40mm等幾種，最終選擇工作缸直徑為30mm。壁厚取為2mm，材料可選20鋼，從而確定貯油筒直徑為45mm。 根據(jù)計算得到的部件尺寸，包括六片鋼板彈簧、減振器、U形螺栓和下夾板等，使用CATIA繪制懸架模型如圖1所示。 4結(jié)語 本文針對對兩座電動汽車后懸架的進行設(shè)計，根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計滿足要求的后懸架系統(tǒng)。在經(jīng)過比照分析后確定兩座電動汽車后懸架使用整體橋式非獨立懸架。在確定懸架的選型后，對懸架的主要零件的參數(shù)如鋼板彈簧、減振器、卷耳等進行設(shè)計。最后利用CATIA繪制完成汽車后懸架模型。 2021XQFBJX06〕。 參考文獻： 【1】徐貴清.汽車懸架研究現(xiàn)狀及開展趨勢[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2021〔22〕：35-36. 【2】游浩，申永軍，楊紹普.基于粒子群算法的被動分?jǐn)?shù)階汽車縣架參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].振動與沖擊，2021，36〔16〕：224-228. 【3】趙林峰，胡金芳，張榮蕓.重型牽引車駕駛室懸置與懸架參數(shù)的集成優(yōu)化設(shè)計[J].中國機械工程，2021，27〔6〕：791-795. 【4】陳辛波，王威，楊陽.硬點可調(diào)式懸架硬點可調(diào)式懸架[J].汽車工程，2021，33〔9〕：689-697.