2022年微型汽车后钢板弹簧悬架设计方案.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 目录1 引言 1 1.1 讨论现状和进展趋势: 1 1.2 悬架系统的重要性 2 1.3 悬架的组成和设计理论意义 2 2 汽车悬架系统的作用、组成与分类 3 2.1 汽车悬架的作用 3 2.2 悬架的组成 3 2.2.1 弹性元件 4 2.2.2 减振器 4 2.2.3 导向机构 4 2.3 悬架的分类 5 2.3.1 非独立悬架 5 2.3.2 独立悬架 5 2.4 钢板弹簧 7 2.4.1 钢板弹簧的基本结构和作用原理 7 2.4.2 弹性元件种类及其特点 9 3 110 微型汽车后钢板弹簧悬架系统 10 4 后悬挂系统钢板弹簧设计 11
2、 4.1 钢板弹簧主要参数的确定 11 4.2 钢板弹簧叶片断面尺寸的挑选 16 4.3 钢板弹簧各片长度的确定 17 4.4 钢板弹簧刚度的验算 19 4.4.1 弹簧刚度运算 19 4.5 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径运算 20 4.5.1 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 20 4.5.2 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径 21 4.6 钢板弹簧各片预应力的确定 21 4.6.1 簧预应力确定 22 1 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.7 钢板弹簧各叶片在自由状态下的曲率半径和弧高
3、的运算 22 4.8 钢板弹簧总成弧高的核算 24 4.8.1 簧总成弧高核算 25 4.9 钢板弹簧各片的应力验算 26 5 结论 28 参考文献 29 致谢 30 1 引言1. 1 讨论现状和进展趋势 :自从汽车创造以来,工程师们就始终在讨论如何将汽车的悬架系统设计得 更好;最初的汽车悬架系统是使用马车的弹性钢板,成效当然不会很好;1908 年螺旋弹簧开头用于轿车;到了三四十岁月,独立悬架开头显现,并得到很大进展;减振器也由早期 的摩擦式进展为液力式;这些改进无疑提高了悬架的性能,但无论怎样改良,此时的悬架仍旧属于被动式悬架,仍旧在很多方面有很大局限性;自五六十岁月起产生了主动悬架的概念,
4、它能够依据悬架质量的加速度,利用电控液压部件主动地掌握汽车的振动;在这方面的讨论,各大汽车制造公司均不遗余力;典型的例子,早期有雪铁龙公司在1955 年进展的一种液压 - 空气悬架系统,可以使汽车具有较好的行驶性能和舒服性,但是它的制造工序太 复杂,最终难以普及 12 ;在某些微型、轻型汽车上仍采纳了前后相关的橡胶液压平稳式悬架;这种 悬架不仅可以得到变刚度特性,而且仍可以像空气弹簧那样进去车身高度调 节;七十岁月以来,在英国伦敦的公共汽车上第一装用了一种主动式悬架;这 种悬架的最大特点是可以获得良好的行驶平顺性和操作稳固性;近十多年以来,悬架掌握系统的进展日新月异,成果较多;如福特公司生 产
5、的雷鸟轿车上的行使平顺性程序掌握悬架系统,此系统中的减振器配置了一 种快速作用旋转式螺管电磁开关,在传感器和一台微处理器为基础的电子系统2 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的协作下,依据驾驶员的指示和车辆的运行状态,电磁开关可以调剂阻尼;其 他胜利的应用仍有奔腾车的自适应阻尼掌握悬架系统、凯迪拉克轿车的路感悬 架系统、以及对阻尼和刚度进行综合掌握的丰田电子悬架掌握系统和凌志 LS400轿车的电子掌握空气悬架系统等;当前磁流变液减振器半主动悬架的进展最为整个汽车工业界所关注;在这方面国外成果及应用实例较多
6、,国内仍处于理论讨论和试验阶段,应用实例很 少,问题主要是磁流变液减振器的工作性仍旧不稳固,成本较高;因此,当前 乃至今后应当以此为重点,绽开技术攻关,从研制高性能磁流变材料、优化磁 路及结构设计人手,为磁流变半主动悬架的开发作先期基础性讨论;随着电子技术的进展,显现了可变特性悬架掌握系统;它可依据运行条件与路面状况,以手动掌握悬架特性变化 将是今后汽车悬架进展的趋势 10 ;1.2 悬架系统的重要性. 具有安全、智能和清洁的绿色聪明悬架悬架是现代汽车上的重要总成之一,它把车架 或车身)与车轴 或车轮)弹性地连接起来;其主要任务是传递作用在车轮和车架或车身)之间的一切力和力矩;缓和路面传给车架
7、 或车身)的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的 振动,保证汽车的行驶平顺性;保证车轮在路面不平和载荷变化时有抱负的运 动特性,保证汽车的操作稳固性,使汽车获得高速行驶才能 1 ;1.3 悬架的组成和设计理论意义 悬架由弹性元件,导向装置,减振器,缓冲快和横向稳固器等组成;今年 来国内外随着高速大路网的进展,车速的进一步提高,对汽车悬架的结构设计 提出了越来越高的要求;因此在设计悬架的结构设计上应当考虑以几个下问题 . 1 保证汽车有良好的行驶平顺性; 2 具有合适的衰减振动的才能;3 保证汽车具有良好的操作稳固性;4 汽车制动或加速时,要保证车身稳固,削减车身纵倾,转弯时全身侧倾 角要合适;
8、5 有良好的隔声才能; 6 结构紧凑、占用空间尺寸小;3 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7 牢靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩,在满意零部件质量要小 的同时,仍要保证有足够的强度和寿命;为了能满意汽车具有良好的行驶平顺性,要求由簧上质量与弹性元件组成 的振动系统的固有频率应在合适的频段,并尽可能低;前、后悬架固有频率的 匹配应合理,对乘用车,要求前悬架固有频率低于后悬架的固有频率,仍要尽 量防止悬架撞击车架 连接车体和车轮,并用适度的刚性支撑车轮;2吸取来自路面的冲击,提高乘坐舒服性;3有助于行驶
9、中车体的稳固,提高操纵性能;悬架系统的这些作用是紧密相连的,但又是相互冲突的,比如提高了舒服 性,那么车辆的稳固性就会降低;所以悬架系统的设计就是要争取达到正确的 平稳状态 9 ,10 ;由实践得知,悬架对汽车的行驶平顺性、稳固性、通过性、燃料经济性等 多种使用性能都有影响,因此在挑选悬架参数及布置导向机构时,应留意满意这些性能的要求;在悬架设计中应满意这些性能的要求,其要点如下11 :1)保证汽车有良好的行驶平顺性;为此,汽车应有较低的振动频率;4 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2)有合适的减振性能
10、;它应与悬架的弹性特性很好的匹配,保证车身和车 轮在共振区的振幅小,振动衰减快;3)保证汽车有良好的操纵稳固性;导向机构在车轮跳动时,应不使主销定 位参数变化过大,车轮运动与导向机构运动应和谐,不显现摆振现象;转向时 整车应有一些不足转向特性;汽车制动和加速时能保持车身稳固,削减车身纵倾的可能性;能牢靠的传递车身与车轮间的一切力和力矩,零部件质量轻并有足够的强 度和寿命;2.2 悬架的组成 尽管现代汽车悬架的结构形式多种多样,但一般典型的悬架都由弹性元 件、导向机构和减振器等组成,个别机构就仍有缓冲块、横向稳固杆等;2.2.1 弹性元件 由于汽车行驶的路面不行能肯定平整,里面作用于车轮上的垂直
11、反力往往 是冲击性的,特殊是在坏路面上高速行驶时,这种冲击力将达到很大数值,冲 击里传到车架和车身时,可能引起汽车机件的早期损坏,传给乘员和货物时,将使乘员感到极不舒服,货物也可能受到损耗,为了缓和冲击,在汽车行使系 统中,采纳弹性的充气轮胎外,在悬架中装有弹性元件,使车架 或车身)与车 桥或车轮)之间有弹性联系;2.2.2 减振器 在弹性系统受到冲击后,将产生振动;连续的振动易使乘员感到不舒服和疲 劳;故悬架应具有减振作用,使振动快速衰减,为此需装有减振器;减振器的 阻尼力越大,振动排除的越快,但却使并联的弹性元件的作用不能充分发挥,同时,过大的阻尼力仍可能导致减振器连接零件及车架损坏,为此
12、对减振器提 出以下要求:(1) 在悬架压缩行程内,减振器阻尼里应较小,以边充分利用弹性元件的弹 性,以缓和冲击;(2) 在悬架伸张行程内,减振器的阻尼里应大,以求快速减振;(3) 当车桥与车架的相对速度过大时,减振器应能自动加大液流通过截面面 积, 阻尼力给终保持在肯定的范畴内,以免承担过大的冲击载荷;5 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 减振器分类:双向作用式减振器,单向作用式减振器,充气式减振器,阻力可 调式减振器;2.2.3 导向机构 车轮相对于车架车身跳动时,车轮的运动阴谋应符合肯定的需求,否就对
13、 汽车某些行驶性能有不利的影响,因此,悬架中某些传力构件,同时承担着使 车轮按肯定轨迹相对于车架和车身跳动的任务;因此这些传力构件仍起到导向 作用,故称为导向机构;这三个主要部分分别起到缓冲、导向和减振的作用,然而三者有一个共同 任务就是传力 10 ;应当指出,悬架只要具备了上述功能,在结构上并不是非要设置上述三个 独立的部分不行;例如钢板弹簧,除了作为弹性元件起缓冲作用外,当它在汽 车上纵向安置,并且一端与车架作固定铰链连接时,即可负担起传递全部各项 力和力矩,以及打算车轮运动轨迹的任务,因而就没有必要设置其他导向机 构;此外,一般钢板弹簧是多片叠成的,它们之间的摩擦既具有肯定的减振作 用,
14、因而当对减振要求不很高时,在采纳钢板弹簧的悬架中,也可以不装减振 器 12 ;2.3 悬架的分类 悬架分为两大类:非独立悬架和独立悬架;非独立悬架的结构特点是两侧 的车轮由一根整体或车桥相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架的 下面;独立悬架就是每一侧的车轮单独通过弹性悬架悬挂杂车架的下面;采纳 独立悬架时,车桥都做成切开的;2.3.1 非独立悬架 非独立悬架因结构简洁,工作牢靠,广泛应用于汽车的前、后悬架;在轿车 中,非独立悬架仅用于后桥;悬架的结构,特殊是导向结构的结构,随所采纳 的弹性元件不同而有所差异,而且有时车别很大;采纳螺旋弹簧,气体弹簧时 需要有较复杂的导向机构;而采纳钢板
15、弹簧时,由于钢板弹簧本身兼起导向结 构的作用,并有肯定的减振作用,使得悬架结构大为简化;因而有非独立悬架 大数采纳钢板弹簧作为弹性元件;1)非独立悬架的分类6 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 纵置板簧式非独立悬架其钢板弹簧通常是纵向安置;螺旋弹簧非独立悬架一般用于轿车的后悬架;空气弹簧非独立悬架为提高汽车平顺性,期望弹簧做得尽可能松软,如 太松软弹簧变形很大,空车时车身抬得很高;满载时车身压得很低,显现不断 碰撞缓冲块的现象;因此对不同的汽车有不同的要求;对于重型矿车及大客 车,空车与满载时车身高相等,
16、对于轿车在好路面降低车身以便高速行驶,在 坏路面提高车身,以便增大通过性,采纳空气弹簧悬架时,同意实现车身高度 的自动调剂;油气弹簧非独立悬架油气弹簧可用于独立或非独立悬架 2.3.2 独立悬架 随着汽车车速的不断提高,非独立悬架已不能满意行驶平顺性的操作稳固 性等方面提出的要求;因此独立悬架获得了很大进展;独立悬架的结构特点,是两侧的车轮各自独立地与车桥或车身弹性连接,因而具有以下优点:1) 在悬架弹性元件肯定饿变形范畴内,两侧车轮可以单独运动,互不影 响,这样在不平路面上行驶时有利于削减车架和车身的振动,而且有助与排除 转向轮不断偏摆的不良现象;2)削减了汽车的非簧载质量;在非独立性悬架的
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