本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 提交日期 2016 年 月 日 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名： 日期：2016 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本人完全了解華南理工大學(xué)廣州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：按照有關(guān)要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；華南理工大學(xué)廣州學(xué)院圖書(shū)館有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用復(fù)印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏(yíng)利為目的的前提下，可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。學(xué)位論文作者簽名： 日期：2016 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 日期：2016 年 月 日作者聯(lián)系電話(huà)： 電子郵箱：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 提交日期 2016 年 月 日 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名： 日期：2016 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本人完全了解華南理工大學(xué)廣州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：按照有關(guān)要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；華南理工大學(xué)廣州學(xué)院圖書(shū)館有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用復(fù)印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏(yíng)利為目的的前提下，可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。學(xué)位論文作者簽名： 日期：2016 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 日期：2016 年 月 日作者聯(lián)系電話(huà)： 電子郵箱： I摘 要懸架是重型汽車(chē)的重要組成部分之一，也是作為連接車(chē)架和車(chē)軸的關(guān)鍵連接件，在汽車(chē)行駛過(guò)程中，因?yàn)橛辛藨壹?，汽?chē)才能在凹凸不平的里面上面行駛，而沒(méi)有過(guò)多的振動(dòng)?？梢哉f(shuō)，懸架是緩沖汽車(chē)行駛過(guò)程中的沖擊載荷的必要元件，因?yàn)橛辛怂拍鼙ＷC汽車(chē)的平穩(wěn)行駛而沒(méi)有振動(dòng)劇烈的感覺(jué)。本次設(shè)計(jì)的重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)主要是由橫擺臂、壓縮彈簧、轉(zhuǎn)向節(jié)、減震器等部分組成，通過(guò)設(shè)計(jì)出重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)，對(duì)其中主要組成部件例如彈簧、橫擺臂進(jìn)行強(qiáng)度校核，才能夠設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足汽車(chē)行走工況的懸架系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：懸架 振動(dòng) 橫擺臂 減震器IIAbstractThe suspension system is one of an important part of the heavy duty truck, as well as the connection frame and axle key connector, in the car, because of the suspension, vehicle can in uneven inside above driving, but not too much vibration. It can be said that the suspension is the necessary element to cushion the impact load in the process of vehicle driving, because of it, to ensure the smooth running of the vehicle without the feeling of intense vibration. The design of heavy vehicle suspension system is mainly by transverse swing arm, a compression spring, steering knuckle, shock absorber parts, through the design of heavy vehicle suspension system, of which mainly composed of components, such as a spring, a horizontal swing arm strength check, in order to design to meet the automobile running conditions of the suspension system. Key words: suspension vibration swing arm shock absorber III目 錄1 緒 論 11.1 課 題 的 來(lái) 源 與 研 究 的 目 的 和 意 義 .11.2 本 課 題 研 究 的 內(nèi) 容 .31.3 重 型 汽 車(chē) 懸 架 系 統(tǒng) 概 述 .31.4 重 型 汽 車(chē) 懸 架 系 統(tǒng) 的 作 用 .32 重 型 汽 車(chē) 懸 架 系 統(tǒng) 總 體 結(jié) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) 42.1 懸 架 基 本 概 念 62.1.1 懸 架 概 念 62.1.2 懸 架 最 主 要 的 功 能 72.1.3 懸 架 基 本 組 成 82.1.4 懸 架 類(lèi) 型 .102.2 懸 架 系 統(tǒng) 研 究 與 設(shè) 計(jì) 的 領(lǐng) 域 .112.3 懸 架 設(shè) 計(jì) 要 求 .112.4 懸 架 的 主 要 特 性 .122.4.1 懸 架 的 垂 直 彈 性 特 性 132.4.2 減 振 器 的 特 性 143 鋼 板 彈 簧 的 設(shè) 計(jì) 153.1 鋼 板 斷 面 寬 度 b 的 確 定 .163.2 鋼 板 彈 簧 片 厚 h 的 選 擇 .163.3 鋼 板 斷 面 形 狀 .173.4 鋼 板 彈 簧 片 數(shù) n .17 3.5 鋼 板 彈 簧 端 部 的 支 承 型 式 .183.6 確 定 各 片 鋼 板 長(zhǎng) 度 .183.7 鋼 板 彈 簧 剛 度 驗(yàn) 算 .184 懸 架 對(duì) 汽 車(chē) 主 要 性 能 的 影 響 194.1 懸 架 對(duì) 汽 車(chē) 平 順 性 的 影 響 .204.1.1 懸 架 彈 性 特 性 對(duì) 汽 車(chē) 行 駛 平 順 性 的 影 響 .214.1.2 懸 架 系 統(tǒng) 中 的 阻 尼 對(duì) 汽 車(chē) 行 駛 平 順 性 的 影 響 .224.1.3 非 簧 載 質(zhì) 量 對(duì) 汽 車(chē) 行 駛 平 順 性 的 影 響 .234.1.4 改 善 平 順 性 的 主 要 措 施 .244.2 懸 架 與 汽 車(chē) 操 縱 穩(wěn) 定 性 .254.2.1 汽 車(chē) 的 側(cè) 傾 26IV結(jié) 論 27參 考 文 獻(xiàn) .28致 謝 2911 緒論1.1 課題的來(lái)源與研究的目的和意義本論文主要重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，來(lái)了解重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及以后的發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)狀。我國(guó)生產(chǎn)的重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，穩(wěn)定系數(shù)始終不高，雖然經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受?chē)?guó)產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平等的影響，我國(guó)目前生產(chǎn)的重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的總體水平與進(jìn)口產(chǎn)品及港口用戶(hù)的要求仍有較大差距，重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的生產(chǎn)也是如此，為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，開(kāi)發(fā)出一種新型的重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)勢(shì)在必行！本文運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，提出了重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算和相關(guān)強(qiáng)度校驗(yàn)，構(gòu)建了重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)總的指導(dǎo)思想，從而得出了該重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是高效，經(jīng)濟(jì)，并且校正質(zhì)量高，運(yùn)行平穩(wěn)的結(jié)論。通過(guò)設(shè)計(jì)重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)，要求學(xué)生掌握大學(xué)四年所學(xué)到的知識(shí)，了解機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，綜合運(yùn)用繪圖軟件重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用水平和設(shè)計(jì)能力。相信此種重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的出現(xiàn)將會(huì)大大提高重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的穩(wěn)定性和質(zhì)量，為企業(yè)的生產(chǎn)的年產(chǎn)能方面，以及經(jīng)濟(jì)效益方面能夠帶來(lái)顯著的進(jìn)步，同時(shí)也在某種程度上推進(jìn)了汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展。1.2 本課題研究的內(nèi)容本次設(shè)計(jì)主要針重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和圖書(shū)館查找各種關(guān)于重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的相關(guān)資料，重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)進(jìn)行方案的比較和預(yù)定。（2）分析重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)（3）確定設(shè)計(jì)總體方案2（4）確定具體設(shè)計(jì)方案（5）重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)圖紙的繪制。（6）說(shuō)明書(shū)的整理1.3 重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)概述懸架系統(tǒng)是指車(chē)身、車(chē)架和車(chē)輪之間的一個(gè)連接系統(tǒng)，而這種結(jié)構(gòu)體系包括懸架系統(tǒng)、車(chē)身、車(chē)架和車(chē)輪，而結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包含減震器、懸架彈簧、防卷?xiàng)U、懸架側(cè)梁、縱向桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橡膠襯套和桿件。當(dāng)汽車(chē)在路面上由于受振動(dòng)和沖擊的變化，所產(chǎn)生的沖擊強(qiáng)度會(huì)被輪胎所吸收，但大部分都是依靠輪胎與車(chē)身之間的懸掛裝置來(lái)吸收的。減震器、彈簧、防傾桿、懸架副車(chē)架，手臂的控制下，縱桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橡膠襯套和連桿組件。當(dāng)汽車(chē)在路面上由于受振動(dòng)和沖擊的變化，所產(chǎn)生的沖擊強(qiáng)度會(huì)被輪胎所吸收，但大部分都是依靠輪胎與車(chē)身之間的懸掛裝置來(lái)吸收的。1.4 重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的作用懸架是汽車(chē)的重要總成之一,它是身體和車(chē)輪柔性連接在一起。懸架的主要功能是傳遞函數(shù)的輪子和身體之間的力和力矩,比如支持力量,剎車(chē)力和驅(qū)動(dòng)力,并減輕由不平路面?zhèn)鬟f給身體的沖擊載荷,衰減引起的振動(dòng)、保證乘員舒適,減少貨物和車(chē)輛動(dòng)載荷。汽車(chē)懸架和各種性能,以滿(mǎn)足這些性能,懸架系統(tǒng)必須能滿(mǎn)足性能需求:首先,懸架系統(tǒng),以確保汽車(chē)具有良好的行駛舒適為主要目的的載人的車(chē),車(chē)的主人在振動(dòng)加速度不能超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的邊界值。其次,暫停,以確保身體和車(chē)輪在共振區(qū)域的小振幅,振動(dòng)衰減快。再一次,以確保汽車(chē)具有良好的處理和穩(wěn)定,一方面,暫停,以確保車(chē)輪,車(chē)輪定位參數(shù)不發(fā)生巨大的變化和其他方面為了減少車(chē)輪動(dòng)態(tài)輪加載和跳動(dòng)。是確保車(chē)輛制動(dòng),轉(zhuǎn)向,加速和穩(wěn)定,減少身體俯仰和滾。最后,為了確保懸架系統(tǒng)的可靠性,有足夠的剛度、強(qiáng)度和壽命。因此,汽車(chē)懸架是一個(gè)重要組成部分,確保運(yùn)行舒適感。同時(shí),汽車(chē)懸架之間連接力量傳輸部分的框架(或主體)與車(chē)軸(或車(chē)輪),是保證行車(chē)安全的一個(gè)重要組成部分。因此,汽車(chē)懸架往往列為重要組成部分的汽車(chē)的技術(shù)規(guī)格表,作為衡量汽車(chē)的質(zhì)量,指標(biāo)之一。汽車(chē)懸架包括三個(gè)部分,如彈性元件、減振器和力傳動(dòng)裝置。3三個(gè)部分分別墊、振動(dòng)和力傳播。垂直力是通過(guò)彈性元件,沖擊和振動(dòng)引起的路面粗糙度是緩解。在車(chē)?yán)?彈性元件指的螺旋彈簧,它只承受豎向荷載,凹凸不平的道路面對(duì)身體的放松和抑制的影響,小空間的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng),低質(zhì)量,不需要潤(rùn)滑,但因?yàn)闆](méi)有摩擦和阻尼效應(yīng)。振動(dòng)阻尼器是指液壓減振器,是加速身體的振動(dòng)的衰減,這是最精確和復(fù)雜的懸架的機(jī)械零件。力傳動(dòng)裝置框架下臂叉架,轉(zhuǎn)向節(jié)元素,用于傳遞縱向力、橫向力和力矩,保證車(chē)輪對(duì)確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)幀(或身體)。現(xiàn)代汽車(chē)懸架一般用于小質(zhì)量、穩(wěn)定和可靠的汽缸減震器的性能。當(dāng)路上的汽車(chē)并不順利,身體會(huì)振動(dòng),振動(dòng)阻尼器可以快速減弱身體的振動(dòng),使用油流的流動(dòng)阻力消耗振動(dòng)能量?？蚣芎洼S相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),減震器油將通過(guò)一些狹窄的孔和裂縫通道重復(fù)從一室流向另一個(gè)室,當(dāng)孔壁之間的摩擦力和流體摩擦和石油液體的分子間形成車(chē)身振動(dòng)阻力。這種阻力工程阻尼力說(shuō)。車(chē)輛的振動(dòng)能量的身體可以被轉(zhuǎn)換成熱能,并吸收石油和殼牌。人們?yōu)榱烁玫匾庾R(shí)到車(chē)車(chē)的穩(wěn)定性和安全性,阻尼系數(shù)不固定在一個(gè)特定的值,但可以用汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)變化,懸架的性能總是附近的最優(yōu)狀態(tài)。因此,一些汽車(chē)的振動(dòng)阻尼可調(diào)阻尼被分成兩個(gè)或三個(gè),根據(jù)傳感器信號(hào)來(lái)自動(dòng)選擇所需的阻尼水平。為了提高汽車(chē)的舒適,現(xiàn)代汽車(chē)懸架的垂直剛度設(shè)計(jì)值很低,與普通詞匯是一個(gè)“軟”,因此,盡管舒適性,但汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí),由于離心力的作用會(huì)產(chǎn)生更大的身體的傾斜角度,直接影響的穩(wěn)定控制。為了提高狀態(tài),許多汽車(chē)的前后懸架添加橫向穩(wěn)定性桿,當(dāng)身體傾斜,兩岸的懸架變形不均,橫向穩(wěn)定極點(diǎn)將發(fā)揮類(lèi)似的杠桿,這左右兩邊的彈簧變形密切協(xié)議,以減少身體的傾斜和振動(dòng),提高汽車(chē)行駛穩(wěn)定性的外表看似簡(jiǎn)單的懸掛,包含各種各樣的合作,決定著汽車(chē)的穩(wěn)定性、舒適性和安全性,是現(xiàn)代汽車(chē)的一個(gè)關(guān)鍵部分。目前市面上的汽車(chē)懸架產(chǎn)品圖如下圖 1,2,3 所示：4圖 15圖 2圖 362 重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1 懸架基本概念2.1.1 懸架概念 保證車(chē)輪或車(chē)橋與汽車(chē)承載系統(tǒng)(車(chē)架或承載式車(chē)身)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動(dòng)以及調(diào)節(jié)汽車(chē)行駛中的車(chē)身位置等有關(guān)裝置的總稱(chēng)。 2.1.2 懸架最主要的功能懸架的主要功能是傳遞車(chē)輪和框架的作用(或主體)之間的力和力矩,并緩和汽車(chē)駛過(guò)不平路面時(shí)生成的影響,軸承系統(tǒng)的振動(dòng)引起的衰減,以確保車(chē)輛的平順性。必須和車(chē)輪之間的幀或身體提供靈活的耦合,依靠彈性元件傳輸輪之間的負(fù)載或軸和幀或身體,和依賴(lài)于變形吸收能量,緩沖。使用彈性聯(lián)軸器,汽車(chē)可以作為振動(dòng)系統(tǒng)由簧載質(zhì)量,非簧載質(zhì)量(即。非簧載質(zhì)量)和彈簧(彈性元件),遭受不平的路面,氣動(dòng)力和電力傳輸和發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)。為了迅速衰減不必要的振動(dòng),懸掛也必須包括阻尼元件,即減震器。此外,確保懸架和車(chē)輪之間的幀或身體所有的力和力矩的可靠傳輸和決定車(chē)輪相對(duì)于連接裝置框架的位移或身體的特征被稱(chēng)為指導(dǎo)機(jī)制。面向決策的機(jī)構(gòu)在車(chē)輪彈跳軌跡和前輪定位參數(shù)的變化,和汽車(chē)前后輥中心和垂直傾向于中心位置,因此在很大程度上影響了車(chē)輛處理和穩(wěn)定性和抗剪能力。2.1.3 懸架基本組成懸架主要由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)制和減震器。彈性組件受到?jīng)_擊時(shí),可以生成連續(xù)的振動(dòng),所以騎是不合適的,因此,減震器的阻尼器提供快速衰減振動(dòng),振幅迅速降低。引導(dǎo)機(jī)制是用來(lái)確定車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)幀或身體,和傳輸各種力量和時(shí)刻的力和力矩。為了減少直接影響軸的框架或身體,一些車(chē)輛懸架系統(tǒng)提供一個(gè)緩沖塊,這是限制將中風(fēng)。水平穩(wěn)定器的作用是減少當(dāng)滾動(dòng)體,并改善輪胎的附著在地面上。72.1.4 懸架類(lèi)型根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，汽車(chē)懸架可以分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩大類(lèi)。(1) 非獨(dú)立懸架是左、右車(chē)輪之間由一剛性梁或非斷開(kāi)式車(chē)橋聯(lián)接，當(dāng)單邊車(chē)輪駛過(guò)凸起時(shí)，會(huì)直接影響另一側(cè)車(chē)輪。(2) 獨(dú)立懸架中沒(méi)有這樣的剛性梁，左右車(chē)輪各自“獨(dú)立”地與車(chē)架或車(chē)身相連或構(gòu)成斷開(kāi)式車(chē)橋，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可細(xì)分為橫臂式、縱臂式、斜臂式等等。 2 按照彈性元件的種類(lèi)，鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、空氣懸架以及油氣懸架等。2.2 懸架系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)的領(lǐng)域汽車(chē)懸架系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)是主要提高操縱穩(wěn)定性和行駛舒適的汽車(chē)。車(chē)輛懸架系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)相應(yīng)的分為兩個(gè)部分:汽車(chē)行駛舒適的懸掛特性產(chǎn)生重大影響;另一個(gè)是懸架車(chē)輛操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生主要影響的特征。第一部分主要是懸架的彈性元件和阻尼元件特征開(kāi)始工作,主要是路面、輪胎、非彈簧負(fù)載質(zhì)量,懸掛,彈簧質(zhì)量的研究和設(shè)計(jì)作為一個(gè)整體,因?yàn)樗闹饕芯柯访婕?lì)的反應(yīng)力,影響汽車(chē)行駛舒適彈性元件和阻尼元件的力學(xué)性能因此可以稱(chēng)為懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究。后懸架的部分主要是指導(dǎo)機(jī)制主要是在車(chē)輪和車(chē)身相對(duì)運(yùn)動(dòng),懸架的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)機(jī)制如何引導(dǎo)和限制車(chē)輪,車(chē)輪的位置和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的影響懸架參數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征研究。這部分的研究稱(chēng)為懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)?？紤]彈性襯套和其他關(guān)節(jié)的影響懸架的性能,懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)是懸架彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)。懸架彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)的解釋主要懸掛參數(shù)的變化特征,如力和轉(zhuǎn)矩引起的輪胎和路面。懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)包括兩個(gè)方面的懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)和彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)。2.3 懸架設(shè)計(jì)要求如前所述,懸架彈簧質(zhì)量,非彈簧質(zhì)量構(gòu)成振動(dòng)系統(tǒng),振動(dòng)系統(tǒng)的特性,在很8大程度上決定了汽車(chē)行駛舒適,并進(jìn)一步影響到汽車(chē)行駛速度、燃油經(jīng)濟(jì)性和經(jīng)濟(jì)的操作。振動(dòng)系統(tǒng)也決定了車(chē)輛系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載的許多地方,從而影響零件的使用壽命。此外,懸架車(chē)輛的操縱穩(wěn)定性,但在抗俯仰能力也起著決定性的作用。因此在懸架的設(shè)計(jì)必須考慮以下幾方面的需求。1通過(guò)合理設(shè)計(jì)懸架的彈性和阻尼特性保證汽車(chē)具有良好的行駛舒適,較低的振動(dòng)頻率、振動(dòng)加速度和合適的減振性能,并且可以避免暫停壓縮拉伸行程極限點(diǎn)硬的影響,但也確保輪胎有足夠的能力;2為了確保引導(dǎo)機(jī)制的合理設(shè)計(jì)和車(chē)輪之間的幀或身體力量和可靠傳遞。3指導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)機(jī)制應(yīng)與轉(zhuǎn)向連桿運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào),避免發(fā)生干涉,否則可能會(huì)導(dǎo)致方向盤(pán)振動(dòng);4輥中心距中心位置正確,汽車(chē)轉(zhuǎn)向反輥能力、制動(dòng)和加速身體的能保持穩(wěn)定,避免汽車(chē)在制動(dòng)和加速身體的縱向坡度(所謂的“點(diǎn)頭”和“落后”);5懸掛質(zhì)量的成員尤其是小簧下質(zhì)量部分必須盡可能小;6容易安排7所有組件應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和使用壽命;8低制造成本;9易于維修和保養(yǎng)。懸架設(shè)計(jì)大致可以分為兩個(gè)階段,結(jié)構(gòu)類(lèi)型和主要參數(shù)選擇和詳細(xì)設(shè)計(jì),有時(shí)重復(fù)交叉。因?yàn)樵S多車(chē)輛懸架的參數(shù)影響的特點(diǎn),和其他涉及裝配布局,因此普遍認(rèn)為總體布局。2.4 懸架的主要特性2.4.1 懸架的垂直彈性特性汽車(chē)懸架的垂直彈性特性表示作用在懸架上的垂直載荷與在輪軸上方的變形之間的關(guān)系。9圖 2-1 懸架彈性特性曲線(xiàn)彈住特性上任意點(diǎn)的懸架剛度 c，為：(2-1)KdSTC?當(dāng)簧下質(zhì)量固定不動(dòng)時(shí)，而又無(wú)減震器時(shí)，簧上質(zhì)量的自由振動(dòng)偏頻 僅與有效靜撓0n度有關(guān)(2-2)CTgn??210?2.4.2 減振器的特性減振器阻力 P 與其活塞位移速度 y 之間的關(guān)系。經(jīng)常用的是雙向作用的，具有非對(duì)稱(chēng)特性及卸荷閥的減振器。在現(xiàn)有的減振器中，復(fù)原阻力系數(shù)比壓縮阻力系數(shù)要大 2—6 倍。減震器的外特性主要指的是阻力-速度特性 [10]，特性圖如下圖。圖 2-2 減震器的外特性103 鋼板彈簧的設(shè)計(jì)3.1 鋼板斷面寬度 b 的確定有關(guān)鋼板彈簧 的剛度、強(qiáng)度等，可按等截面簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式計(jì)算，但需引入撓度增大系數(shù) δ 加以修正。因此，可根據(jù)修正后的簡(jiǎn)支梁公式計(jì)算鋼板彈簧所需要的總慣性矩。對(duì)于對(duì)稱(chēng)鋼板彈簧：0J????3048JLkscE???????式中，s 為 U 形螺栓中心距（mm）；k 為考慮 U 形螺栓夾緊彈簧后的無(wú)效長(zhǎng)度系數(shù)（如剛性?shī)A緊，取 k=0.5，撓性?shī)A緊，取 k=0）；c 為鋼板彈簧垂直剛度（N/mm）， ；δ/wcFf?為撓度增大系數(shù)（先確定與主片等長(zhǎng)的重疊片數(shù) ，再估計(jì)一個(gè)總片數(shù) ,求得 ，1n0n10n?然后用 初定 δ）E 為材料的彈性模量。??1.504.????????，其中， ，取 ，則 ，將其代入求得)]105.(04.1[5n??? 1?n092.5?；03427mJ?= ；])[/('WLF? 3120)450/(298mMPamN??初取 ，取 b=8 =150mm.Jhp 6.130.47/240??ph片寬 b 對(duì)汽車(chē)性能的影響：1.增大片寬，能增加卷耳強(qiáng)度，但當(dāng)車(chē)身受側(cè)向力作用傾斜時(shí)，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。2.前懸架用寬的彈簧片，會(huì)影響轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角。片寬選取過(guò)窄，又得增加片數(shù)，從而增加片間的摩擦彈簧的總厚 3.推薦片寬與片厚的比值 b/ 在 6~10 范圍內(nèi)選取。本設(shè)計(jì)中取 b=60mmph3.2 鋼板彈簧片厚 h 的選擇根據(jù) 得： ；1230nbJ? mnbJ204.510372330???11片厚 h 選擇的要求：1）.增加片厚 h，可以減少片數(shù) n 2）.鋼板彈簧各片厚度可能有相同和不同兩種情況，希望盡可能采用前者但因?yàn)橹髌ぷ鳁l件惡劣，為了加強(qiáng)主片及卷耳，也常將主片加厚，其余各片厚度稍薄。此時(shí)，要求一副鋼板彈簧的厚度不宜超過(guò)三組。 3.）為使各片壽命接近又要求最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于 1.5。4.）鋼板斷面尺寸 b 和 h 應(yīng)符合國(guó)產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。 查表確定 b 和 h 的值，使其符合國(guó)產(chǎn)型材規(guī)格尺寸，又因?yàn)?的厚度一般不MnASi260超過(guò) 9.5mm，故取 b=70mm , h=9mm。鋼板彈簧圖如下：3.3 鋼板斷面形狀 鋼板斷面形狀 矩形斷面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，變截面少片鋼板彈簧多采用矩 形斷面結(jié)構(gòu) 3.4 鋼板彈簧片數(shù) n 片數(shù) n 少些有利于制造和裝配，并可以降低片間的干摩擦，改善汽車(chē)行駛平順性。但片數(shù)少了將使鋼板彈簧與等強(qiáng)度梁的差別增大，材料利用率變壞。多片鋼板彈簧一般片數(shù)在 6～14 片之間選取，重型貨車(chē)可達(dá) 20 片。用變截面少片簧時(shí)，片數(shù)在 1～4 片之間選取。n=33.5 鋼板彈簧端部的支承型式 以板簧端部的支承型式而言，可以大致分為卷耳和滑板兩大類(lèi)?；逍褪蕉嘁?jiàn)于兩極式主副簧懸架中副簧的支承和平衡懸架中板簧的支承。卷耳根據(jù)其相對(duì)板簧上平面的位置可以分為上卷耳、平卷耳和下卷耳三類(lèi)。本設(shè)計(jì)中采用上卷耳。3.6 確定各片鋼板長(zhǎng)度12鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離,在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長(zhǎng)些。在下列范圍內(nèi)選用鋼板彈簧的長(zhǎng)度：轎車(chē)：L=（0.40~0.55）軸距；貨車(chē):前懸架：L=（0.26~0.35）軸距； 后懸架：L=（0.35~0.45）軸距。鋼板彈簧應(yīng)采取盡可能長(zhǎng)。原因如下:1,增加鋼板彈簧的長(zhǎng)度 L 可以顯著降低彈簧壓力,提高使用壽命,降低彈簧剛度,,提高車(chē)輛的乘坐舒適性。2,在給定條件下的垂直剛度 C,縱向角鋼板彈簧的剛度可以明顯增加。3、縱向角剛度的剛性板彈簧的縱向力矩是鋼板彈簧時(shí),鋼板彈簧。4,增加縱向角剛度鋼板彈簧可以減少?gòu)椈傻淖冃我鸬能?chē)輪的扭矩。本設(shè)計(jì)中 L=0.357×3300mm=1180mm 設(shè)主簧片長(zhǎng)為 ，按鋼板疊放順序他們的長(zhǎng)度依次 、 、 … ，則由于 = ，1l 1l23l101l2且各簧片等厚，其長(zhǎng)度成等差數(shù)列，即 ， 。其中 ，aili)(2??],[?i as??將 代入得 ， ，則各板長(zhǎng)mls80,702?ma37091l35810度為： =1600mm、 =1400mm、 = 、 = 、 = 、 =1 3l4l5m246l、3263.7 鋼板彈簧剛度驗(yàn)算，其中 ；其中，])([6113?????nkkYaEc? 9.0,1),(211?????? ?kikk JYla]56)34(8)23(7)12()672()5 )21()424[8 333 31 Xaaaa abhYknk ???????? ????裝配剛度時(shí) X=9a，代入數(shù)據(jù)可求得裝配剛度 c=217 ;mN//9180?檢驗(yàn)剛度時(shí) X= ,代入數(shù)據(jù)可求得檢驗(yàn)剛度 c=192 .1l134 懸架對(duì)汽車(chē)主要性能的影響懸架型式、導(dǎo)向桿系的布置以及懸架參數(shù)的選擇等對(duì)汽車(chē)性能的影響，并不是孤立的，而是存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。為此從不同角度去分析汽車(chē)各種性能的影響。4.1 懸架對(duì)汽車(chē)平順性的影響好車(chē)駕駛光滑性不僅可以保證乘員舒適和運(yùn)輸貨物的完好無(wú)損,但也可以提高汽車(chē)運(yùn)輸生產(chǎn)率,降低燃料消耗,延長(zhǎng)零件的使用壽命和提高工作可靠性的部分。目前主要是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO2631 評(píng)價(jià)車(chē)輛行駛舒適、乘員疲勞減少軸承效率極限價(jià)值函數(shù)變化的頻率振動(dòng)加速度均方根。垂直振動(dòng)而言,人體是最敏感的振動(dòng) 4 - 8 赫茲,所以這個(gè)頻段的閾值是最低的。為了讓身體承受振動(dòng)不超過(guò)規(guī)定的限制,主要依靠懸掛來(lái)減少車(chē)身振動(dòng)加速度均方根值。在隨機(jī)路面不平度輸入下,身體的加速度均方根值的大小,取決于車(chē)身加速度在路上不是 g 的幅頻特征粗糙度/ g,“懸架振動(dòng)固有頻率和身體的 N,非周期系數(shù)和非彈簧負(fù)載質(zhì)量大小有關(guān)。從圖可以看出,當(dāng)身體低固有頻率曲線(xiàn)的下半身,均方根加速度很小。圖 3-1 幅頻特性曲線(xiàn)4.1.1 懸架彈性特性對(duì)汽車(chē)行駛平順性的影響1 車(chē)身固有振動(dòng)頻率 [11] ~[13]若不考慮輪胎和減震器的影響，則車(chē)身固有頻率= = Hz (3-1)0n?2w1MC式中 —固有角振動(dòng)頻率，rad/s0wC—懸架剛度，N/m14M—簧載質(zhì)量，kg由于在靜載荷作用下懸架的靜撓度= (3-2)cfMg則 =(3-3)0n?21cf當(dāng)以每秒振動(dòng)次數(shù)表示時(shí)，= Hz (3-4)0cf3式中 —靜撓度， cm。是指汽車(chē)滿(mǎn)載靜止時(shí)懸架上的載荷 F 與此時(shí)的懸架剛度 c 之比。cf W從上述公式中可見(jiàn)，車(chē)身振動(dòng)的固有頻率 由簧載質(zhì)量 M、懸架剛度 c 或由懸架靜撓n0度 決定。cf由試驗(yàn)得知，為了保持汽車(chē)具有良好的平順性，車(chē)身振動(dòng)的固有頻率應(yīng)接近人體所習(xí)慣的步行時(shí)的身體上、下運(yùn)動(dòng)的頻率 1～1.4Hz(60～85 次 /min)，振動(dòng)的加速度的極限允許值為 0.3～0.4g。從保持所運(yùn)貨物完整性的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，車(chē)身振動(dòng)加速度也不能過(guò)大，如果車(chē)身加速度達(dá)到 1g，則未經(jīng)固定的貨物可能離開(kāi)車(chē)廂底板。因此為保證所運(yùn)貨物完整無(wú)損，振動(dòng)加速度的極限值不應(yīng)超過(guò) 0.6～0.7g。懸架的動(dòng)撓度 是指從滿(mǎn)載靜平衡位置開(kāi)始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形 (通常指df緩沖塊壓縮到其自由高度的 1／2 或 2／3)時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架( 或車(chē)身)的垂直位移。從圖 3-1 可知，車(chē)身固有頻率 低于 3Hz 就可以保證人體最敏感的 4～8Hz 處于減震0n區(qū)。 值越低，車(chē)身加速度的均方根值越小。但在懸架設(shè)計(jì)時(shí)， 值不能選得太低，這0n 0n主要是 值降低，懸架的動(dòng)撓度 就增大，在布置上若不能保證足夠大小的限位行程，df就會(huì)使限位塊撞擊的概率增加。另外， 值選得過(guò)低，懸架設(shè)計(jì)不選取一定措施，就會(huì)增0大制動(dòng)“點(diǎn)頭“角和轉(zhuǎn)彎側(cè)傾角，使空、滿(mǎn)載是車(chē)身高度的變化過(guò)大。各種車(chē)型車(chē)身固有頻率 的實(shí)用范圍為：貨車(chē) 1.5～2Hz；旅行客車(chē) 1.2～1.8Hz；高級(jí)轎車(chē) 1～1.3Hz。0n2 彈性特性在懸架設(shè)計(jì)中，通常把力和變形的關(guān)系的關(guān)系曲線(xiàn)，即車(chē)輪受到的垂直外力與由此所引起的車(chē)輪中心相對(duì)于車(chē)身位移的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為懸架的彈性特性曲線(xiàn)，曲線(xiàn)的斜率為懸架的剛度。a、線(xiàn)性彈性特性線(xiàn)性彈性特性，即懸架變形與所受載荷成比例地變化。其剛度 G 是常數(shù)。一般鋼板彈簧懸架即屬此類(lèi)。具有線(xiàn)性彈性特性的汽車(chē)，在使用中其車(chē)身振動(dòng)的固有頻率將隨裝載的多少而改變，尤其是后懸架載荷變化很大的貨車(chē)和大客車(chē)，這種變化會(huì)使汽車(chē)前后懸架的頻率相差過(guò)大，結(jié)果導(dǎo)致汽車(chē)車(chē)身的猛烈顛簸( 縱向角振動(dòng)) ，因而使汽車(chē)行駛平順性變壞。15圖 3-2 彈性特性曲線(xiàn)a——線(xiàn)性彈性彈性 b——非線(xiàn)性彈性特性b、非線(xiàn)性彈性特性非線(xiàn)性彈性特性的懸架，即懸架的剛度可隨載荷的改變而變化，也稱(chēng)變剛度懸架。由于剛度 c 隨載荷而改變，可以使得在載荷變化時(shí)，保持車(chē)身振動(dòng)的固有頻率不變，從而獲得良好的汽車(chē)行駛平順性。這時(shí)，在曲線(xiàn)上任意點(diǎn) M，必須滿(mǎn)足P／ =f= =常數(shù) (3-5)Ccf式中 P—特性曲線(xiàn)上任意點(diǎn) M 的載荷；—任意點(diǎn) M 的懸架剛度；Cf—求剛度 時(shí)的次切矩(不是懸架從原點(diǎn)的變形)，也有人稱(chēng) f 為懸架的折算靜撓度；—在靜載荷 時(shí)，為汽車(chē)獲得較為良好平順性所要求的懸架靜撓度。cfcp因?yàn)? = (3-6)MCdfp可將上式改寫(xiě)成 = (3-7)f積分得 ln P= +A (3-8)cf因?yàn)楫?dāng) f= 時(shí)， P=cfcpef1?所以 A= ln -1 (3-9)cP因此 P=這就是說(shuō)．不管載荷如何變，為保持車(chē)身固有頻率不變，當(dāng)載荷 P 等于大于 時(shí)，懸c架的特性應(yīng)該是按指數(shù)函數(shù)的規(guī)律變化。然而，這種較為理想的彈性特性的懸架是難于實(shí)現(xiàn)的。16目前，在懸架設(shè)計(jì)中，只不過(guò)是力求減小固有頻率隨載荷而變化的幅度(或范圍) ，從而不同程度地改善汽車(chē)行駛平順性。非線(xiàn)性的懸架撣性特性可以采用適當(dāng)?shù)膽壹芙Y(jié)構(gòu)(導(dǎo)向機(jī)構(gòu)) 或彈性元件(如加輔助彈簧、調(diào)節(jié)彈簧、空氣彈簧等)來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.1.2 懸架系統(tǒng)中的阻尼對(duì)汽車(chē)行駛平順性的影響減震器起衰減振動(dòng)的作用 [14]~ [16]，對(duì)汽車(chē)平順性有影響，其主要參數(shù)為阻尼系數(shù)，阻尼系數(shù)的選取要根據(jù)具體汽車(chē)的型號(hào)來(lái)選取。下圖是減振器阻尼對(duì)車(chē)身振動(dòng)衰減的曲線(xiàn)示圖圖 3-3 減震器阻尼對(duì)振動(dòng)的衰減作用a―振動(dòng)完全沒(méi)有衰減的曲線(xiàn)，車(chē)身按懸架的固有振動(dòng)頻率不斷振動(dòng)；b―有衰減的情況，車(chē)身振動(dòng)的振幅逐漸減小。c―減振器的衰減能力很強(qiáng)的情況，車(chē)身沒(méi)有振動(dòng)，車(chē)身的位移很快恢復(fù)到原位。為了衰減車(chē)身由路面反饋來(lái)的自由振動(dòng)和抑制車(chē)身、車(chē)輪、車(chē)架等的共振，以減小車(chē)身的垂直振動(dòng)所引起的加速度和車(chē)輪垂直方向振動(dòng)的振幅(減小車(chē)輪對(duì)地面壓力的變化，防止車(chē)輪過(guò)于跳離地面)，懸架系統(tǒng)中應(yīng)具有適當(dāng)?shù)淖枘帷．?dāng) 增大時(shí)，動(dòng)撓度的幅頻特性｜ / ｜在高、低兩個(gè)共振區(qū)幅值均顯著下降，在?df,q兩個(gè)共振區(qū)幅值之間變化很小。隨阻尼比 增大，在低頻共振區(qū)幅頻特性｜ / ｜峰值下降， 車(chē)身加速度均方根值，,2z提高平順性。下圖示出了車(chē)身加速度、車(chē)輪相對(duì)動(dòng)載荷和彈簧行程與阻尼比(相對(duì)阻尼系數(shù)) 之間的關(guān)系。17圖 3-5 、 和( Z - )與阻尼比的關(guān)系,adFab圖中曲線(xiàn)走向表示，只是彈簧行程(Z - )曲線(xiàn)是隨阻尼比單調(diào)變化，阻尼比愈大，所要求的彈簧行程愈小，相反，對(duì)于車(chē)身加速度和車(chē)輪動(dòng)載而言，可找到一個(gè)最佳阻尼比值。然面對(duì)車(chē)身加速度和車(chē)輪動(dòng)載的最佳阻尼比值也是不同的，前者為 0.18，后者為0．4 以上，故設(shè)計(jì)人員只能從中采取拆衷方案。4.1.3 非簧載質(zhì)量對(duì)汽車(chē)行駛平順性的影響由懸架支承的部件、總成等稱(chēng)為簧載質(zhì)量(或懸掛質(zhì)量) ，不是由懸架支承的部分稱(chēng)為非簧載質(zhì)量(或非懸掛質(zhì)量)。減小非懸掛質(zhì)量，使懸掛質(zhì)量與非懸掛質(zhì)量的比值較大，可以減小高頻共振區(qū)車(chē)身振動(dòng)加速度和減少車(chē)輪離開(kāi)地面的機(jī)率。因此，在汽車(chē)設(shè)計(jì)中，為提高汽車(chē)行駛平順性，采用非簧載質(zhì)量較小的獨(dú)立是架更為有利。4.1.4 改善平順性的主要措施(1) 增大懸架靜撓度(降低固有頻率 )。使其頻率接近人體所習(xí)慣的步行時(shí)的身體上、下運(yùn)動(dòng)的頻率。(2) 盡量減少非簧載質(zhì)量。由頻率公式得到減少非簧載質(zhì)量，進(jìn)而增大了簧載質(zhì)量，同樣有降低汽車(chē)固有頻率的效果，從而也有使頻率接近人體習(xí)慣的運(yùn)動(dòng)頻率。(3)配合適當(dāng)?shù)淖枘岷拖尬恍谐?。通過(guò)減震器來(lái)吸收路面?zhèn)鞯杰?chē)上的振動(dòng)能量，使汽車(chē)振動(dòng)得到衰減。4.2 懸架與汽車(chē)操縱穩(wěn)定性所謂的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，是指汽車(chē)能正確地按照駕駛員通過(guò)操縱轉(zhuǎn)向系所確定的方向行駛，且在外力干擾下，能保持穩(wěn)定或經(jīng)過(guò)干擾后在一定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)工況的性能。影響操縱穩(wěn)定性的主要參數(shù)是車(chē)輪偏離角、前輪定位角、導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性。18當(dāng)汽車(chē)曲線(xiàn)行駛時(shí)，在離心力的作用下，由于輪胎的橫向彈性和前、后懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)特性，一般會(huì)使轉(zhuǎn)彎半徑發(fā)生變化。在離心力的作用下，使轉(zhuǎn)彎半徑變大的特性稱(chēng)為不足轉(zhuǎn)向，反之，稱(chēng)為過(guò)度轉(zhuǎn)向。4.2.1 汽車(chē)的側(cè)傾1 車(chē)身側(cè)傾軸線(xiàn)車(chē)身相對(duì)地面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)軸線(xiàn)稱(chēng)為車(chē)身側(cè)傾軸線(xiàn)。該軸線(xiàn)通過(guò)車(chē)身在前、后軸處橫斷面上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，這兩個(gè)瞬時(shí)中心稱(chēng)為側(cè)傾中心。側(cè)傾中心到地面的距離稱(chēng)為側(cè)傾中心高度。側(cè)傾中心位置高，它到車(chē)身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)向力臂及側(cè)傾力矩小些，車(chē)身的側(cè)傾角也會(huì)減小。但側(cè)傾中心過(guò)高會(huì)使車(chē)身傾斜時(shí)輪距變化大，加速輪胎的磨損。2 懸架的側(cè)傾角剛度懸架的側(cè)傾角剛度是指?jìng)?cè)傾時(shí)(車(chē)輪保持在地面上) ，單位車(chē)身轉(zhuǎn)角時(shí)，懸架系統(tǒng)給車(chē)身總的彈性恢復(fù)力偶矩。若令T為懸架系統(tǒng)作用于車(chē)身的總彈性恢復(fù)力偶矩， 為車(chē)身轉(zhuǎn)角，則懸架的側(cè)傾角r?剛度為 =?Krd可以通過(guò)懸架的線(xiàn)剛度來(lái)計(jì)算側(cè)傾角剛度。(1) 懸架的線(xiàn)剛度 [17] ~[18]懸架的線(xiàn)剛度指的是車(chē)輪保持在地面上,車(chē)身作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位車(chē)身位移時(shí)，懸架系統(tǒng)給車(chē)身的總彈性恢復(fù)力。a 非獨(dú)立懸架 具有非獨(dú)立懸架的汽車(chē)車(chē)身作垂直位移時(shí)所受到的彈性恢復(fù)力，就是彈簧直接作用于車(chē)身的彈性力。所以，懸架的線(xiàn)剛度就等于兩個(gè)彈簧線(xiàn)剛度之和。若一個(gè)彈簧的線(xiàn)剛度為 ks,則懸架的線(xiàn)剛度為 ：K=2ks (3-10)圖 3-6 非獨(dú)立懸架b 獨(dú)立懸架具有獨(dú)立懸架的汽車(chē)車(chē)身作垂直位移時(shí)，在垂直方向上車(chē)身受到的隨位移而變的力包括兩部分：彈簧直接作用于車(chē)身的彈性力在垂直方向的分量和導(dǎo)向桿系約束反力在垂直方向的分19量。若能求出車(chē)身作垂直位移Δ 時(shí)地面作用于輪胎的反作用力Δ ，就可以求出懸架tSZF的線(xiàn)剛度。即：Δ ／Δ (3-11)ZFtS(2) 懸架的側(cè)傾角剛度 [19]車(chē)身側(cè)傾時(shí)受到懸架的彈性恢復(fù)力偶矩，可以用等效彈簧的概念來(lái)進(jìn)行分析。車(chē)身上一側(cè)受到的彈性恢復(fù)力，相當(dāng)于一個(gè)上端固定于車(chē)身，下端固定于輪胎接地點(diǎn)且垂直于地面，具有懸架線(xiàn)剛度的螺旋彈簧施加于車(chē)身的彈性力。這個(gè)相當(dāng)?shù)膹椈煞Q(chēng)為等效彈簧。圖 3-7 等效彈簧參照上圖 3-7，當(dāng)車(chē)廂發(fā)生小側(cè)傾角 d 時(shí)，等效彈簧的變形量為 d ,故車(chē)廂受r??2Br?到的彈性恢復(fù)力偶矩為 dT=d r懸架側(cè)傾角剛度為 = (3-12)?K21kB式中 一側(cè)懸架的線(xiàn)剛度；B—為輪距。1k若已知懸架的線(xiàn)剛度，即可算出該懸架的側(cè)傾角剛度。例如，單橫臂獨(dú)立 懸架的側(cè)傾角剛度為= (3-13)?K21sk2)(nBm應(yīng)該指出，上面的計(jì)算只適用于小傾角，而且在分析中沒(méi)有考慮導(dǎo)向桿系中鉸接點(diǎn)處彈性村套的影響。實(shí)際轎車(chē)的前側(cè)傾角剛度為 300-1200Nm／（0），后側(cè)傾角剛度為 180-700Nm／（0）204.2.2 側(cè)傾時(shí)垂直載荷對(duì)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的影響在正常條件下,汽車(chē),車(chē)輪垂直載荷是大致相等的。但開(kāi)車(chē)時(shí)曲線(xiàn),傾覆力矩,前后車(chē)軸上左和右輪垂直反應(yīng)部隊(duì),將固定垂直造成的反應(yīng)力和輥垂直的反應(yīng)力和動(dòng)量。這將使垂直輪加載在左和右車(chē)輪不等于(外車(chē)輪垂直反力力增加,在車(chē)輪內(nèi)側(cè)的減少垂直反作用力),會(huì)影響輪胎轉(zhuǎn)彎特性,導(dǎo)致車(chē)輛穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的變化。甚至有一個(gè)汽車(chē)轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過(guò)度。垂直載荷的變化對(duì)輪胎側(cè)偏特性有顯著影響 [20]~ [22]。如下圖 3-8 所示：圖 3-8 垂直載荷對(duì)輪胎側(cè)偏特性的影響垂直載荷增大后，側(cè)偏剛度隨垂直載荷的增加而加大；但垂直載荷過(guò)大時(shí)，輪胎與地面接觸區(qū)的壓力變得極不均勻，使輪胎側(cè)偏剛度反而有所減小。無(wú)側(cè)向力作用時(shí)，令 為車(chē)軸左、右車(chē)輪的垂直載荷， 為每個(gè)車(chē)輪的側(cè)偏剛度0w0k有側(cè)向力作用時(shí)，設(shè)左、右車(chē)輪垂直載荷沒(méi)有發(fā)生變化，則相應(yīng)的側(cè)偏角 為0?= (3-14)0?2kFY實(shí)際上，在側(cè)向力作用下，左、右車(chē)輪垂直載荷均發(fā)生變化。內(nèi)側(cè)車(chē)輪減少 ΔW，外側(cè)車(chē)輪增加 ΔW，兩個(gè)車(chē)輪的側(cè)偏剛度隨之變?yōu)?、 。由于左、右車(chē)輪的側(cè)偏角相等，1r故有= α+ α (3-15)YF1kr或 α= (3-16)rYk?1若令 = ，'0k21r21為垂直載荷重新分配后每個(gè)車(chē)輪的平均側(cè)偏剛度，則兩個(gè)車(chē)輪的側(cè)偏角為'0kα= (3-17)'02kFY圖 3-9 左右車(chē)輪垂直載荷再分配時(shí)側(cè)偏剛度由上圖 3-9 可知，平均側(cè)偏剛度 即為梯形 abcd 中線(xiàn) ef 的高度。顯然 ，即'0k 0k'α 。進(jìn)一步分析可知，左、右車(chē)輪垂直載荷差別越大，平均側(cè)偏剛度越小。0?由此可知，在側(cè)向力作用下，若汽車(chē)前軸左、右車(chē)輪垂直載荷變動(dòng)量較大，汽車(chē)趨向于增加不足轉(zhuǎn)向量；若后鈾左、右車(chē)輪垂直載荷變動(dòng)量較大，汽車(chē)趨于減少不足轉(zhuǎn)向量一般應(yīng)使汽車(chē)有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。汽車(chē)前軸及后軸左、右車(chē)輪載荷變動(dòng)量決定于：前、后懸架的側(cè)傾角剛度、懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量、質(zhì)心位置以及前、后懸架側(cè)傾中心位置等一系列參數(shù)的數(shù)值。垂直載荷 W側(cè)偏剛度Krk0'1w22結(jié) 論時(shí)間過(guò)得真快啊，轉(zhuǎn)眼間四年時(shí)間都過(guò)去了，在這四年中，我學(xué)到了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，就拿這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)吧，我查閱了《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，《汽車(chē)懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，使我充分掌握了重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟，更重要的復(fù)習(xí)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，以前總認(rèn)為學(xué)這些專(zhuān)業(yè)知識(shí)沒(méi)用，那是我太天真了，當(dāng)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，它幫了我不少的忙，特別是《機(jī)械設(shè)計(jì)》這課對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助特別大，都怪上課沒(méi)認(rèn)真聽(tīng)講，導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)要問(wèn)比我學(xué)的好的同學(xué)，通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)不是個(gè)壞事，是為了自己的，還有學(xué)習(xí)這些知識(shí)精通的話(huà)對(duì)我們找個(gè)好工作有大大的幫助，總之我除了感謝我的老師和幫助過(guò)我的同學(xué)外更要感謝自己的?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我受益良多，以后更加努力把工作做好。23致 謝當(dāng)我寫(xiě)到這里的時(shí)候，我心里是別提有多么的開(kāi)心，不管前面的對(duì)與錯(cuò)，總之，我覺(jué)得自己做到這里已不錯(cuò)了，感謝老師和幫助我的同學(xué)一起到圖書(shū)館查資料的那些同學(xué)們，要不是你們恐怕我現(xiàn)在真不知道自己能做到哪里，首先您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上對(duì)我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在我改寫(xiě)論文時(shí)給我鼓勵(lì)和支持，從這點(diǎn)看出老師當(dāng)初選你當(dāng)我的老師我是明智的，而且，通過(guò)這次寫(xiě)論文我知道遇到什么事總要靠別人來(lái)完成，現(xiàn)在我覺(jué)得這種想法是我錯(cuò)啦，也許自己做的比那些人做的會(huì)更好，同時(shí)，我要把這種態(tài)度放到工作當(dāng)中，我相信我自己一定可以比別人做的出色。說(shuō)實(shí)話(huà)，我從開(kāi)始認(rèn)真做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，才領(lǐng)悟到知識(shí)確實(shí)是種強(qiáng)大的工具，我現(xiàn)在想來(lái)前面失去的，我想在通過(guò)在工作中補(bǔ)回來(lái)，想到這里自己說(shuō)了句“呵呵”，但是話(huà)說(shuō)回來(lái)，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我花了挺大的功夫，雖然是苦，但心里挺開(kāi)心的，我想如果大學(xué)這四年我好好來(lái)利用它的話(huà)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不談在班里第一個(gè)交，最少也在前十個(gè)人之前交，最后在這里衷心的對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)的幫助。24參考文獻(xiàn)[1] 張華 機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì) 北京：科學(xué)出版社，2004.5[2] 李念 重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1[3] 張棟 重型汽車(chē)懸架系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3[4] 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