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目录
1 前言 1
2 总体方案论证 3
独立悬架 3
悬架选择的方案确定 3
3 前后悬架系统的主要参数的确定 5
悬架静挠度 5
悬架的动挠度 5
悬架弹性特性 6
前悬架主销侧倾角与后倾角 7
4 弹性元件的计算 9
前悬架少片弹簧的设计 9
后悬架钢板弹簧的布置方案 9
后悬架钢板弹簧主要参数的确定 9
后悬架钢板弹簧各片长度的确定 12
后悬架钢板许用静弯曲应力验算 13
后悬架钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 14
后悬架钢板弹簧总成弧高的核算 15
后悬架钢板弹簧强度验算 16
5 减振器机构类型及主要参数的选择计算 18
减振器的分类 18
相对阻尼系数 18
减振器阻尼系数的确定 19
最大卸荷力的确定 20
简式减振器工作缸直径D的确定 20
6 结论 21
参考文献 23
致谢 24
附录 25
1前言
悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。
悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩,并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击,衰减由此引起的承载系统的振动,以保证汽车的行驶平顺性。为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接,依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷,并依靠其变形来吸收能量,达到缓冲的目的。采用弹性联接后,汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(即非簧载质量)和弹簧(弹性元件)组成的振动系统,承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不必要的振动,悬架中还必须包括阻尼元件,即减振器。此外,悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化,以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置,从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。
尽管一百多年来汽车悬架从结构型式到作用原理一直在不断地演进,但从结构功能而言,它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。在有些情况下,某一零部件兼起两种或三种作用,比如钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用,麦克弗逊悬架(McPherson strut suspension,或称滑柱摆臂式独立悬架)中的减振器柱兼起减振器及部分导向机构的作用。
根据导向机构的结构特点,汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的鲜明特色是左、右车轮之间由一刚性梁或非断开式车桥联接,当单边车轮驶过凸起时,会直接影响另一侧车轮。独立悬架左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥。麦克弗逊悬架为独立悬架,钢板弹簧为非独立悬架。
鉴于YC1041轻型货车的特点,综合悬架的各自特性以及成本等方面,故将汽车的前悬设计为少片弹簧悬架,后悬设计为钢板弹簧悬架。
如前所述,汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统,该振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性,并进一步影响到汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性。该振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多零部件的动载,并进而影响到这些零件的使用寿命。此外,悬架对整车操纵稳定性、抗纵倾能力也起着决定性作用。因而在设计悬架时必须考虑以下几个方面的要求:
a、通过合理设计悬架的弹性特征及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性,既具有较低的振动频率、较小的振动加速度值和合适的减振性能,并能避免在悬架的压缩或伸张行程极限点发生硬冲击,同时还要保证轮胎具有足够的接地能力;
b、合理设计导向机构,以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递,保证车轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大,并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求;
c、导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调,避免发生运动干涉,否则可能引发转向轮摆振;
d、侧倾中心及纵倾中心位置恰当,汽车转向时具有抗侧倾能力,汽车制动和加速时能保持车身的稳定,避免发生汽车在制动和加速时的车身纵倾(即所谓“点头”和“后仰”);
e、悬架构件的质量要小尤其是其非悬挂部分的质量要尽量小;
f、便于布置,在轿车设计中特别要考虑给发动机及行李箱留出足够的空间;
g、所有零部件应具有足够的强度和使用寿命;
h、制造成本低;
i、便于维修、保养。