F505-BM-DP-016标杆车悬架系统计算校核报告

1、标杆车悬架系统计算校核报告项目名称：F505编制： 日期：校对： 日期：审核： 日期：批准： 日期：上海双杰科技有限公司2011-10-311 .概述L1.1 悬架系统基本介绍 1.1.2 计算目的2.2 .悬架系统相关参数2.3 .悬架系统相关计算3.3.1 悬架偏频的计算3.3.1.1 前悬架偏频的计算 3.3.1.2 后悬架偏频的计算4.3.1.3 前后悬架偏频比4.3.2 整车侧倾角计算5.3.2.1 前悬架的侧倾角刚度 5.3.2.2 后悬架的侧倾角刚度8.3.2.3 侧倾角的计算.9.3.3 整车的纵倾角刚度104 .悬架参数125 .总结126 考文献.13标杆车悬架系统计算校核

2、报告上海双杰科技有限公司1 .概述1.1 悬架系统基本介绍标杆车前悬架采用麦弗逊式独立悬架，下控制臂采用常见的“镰 刀型”结构。控制臂与副车架通过螺栓连接。前悬带横向稳定杆。后悬架采用五连杆非独立悬架，左右上控制臂倾斜布置，左右下控 制臂平行于ZX面布置。横向推力杆用于减少车身的横向位移 。图1、 图2为标杆车前、后悬架的结构简图。图1前悬系统的结构简图图2后悬系统的结构简图第1页共13页标杆车悬架系统计算校核报告上海双杰科技有限公司1.2 计算目的对反映悬架性能方面的基本特征量进行验算，以验证标杆车的悬架系统是否满足基本性能要求。2 .悬架系统相关参数表1整车参数表车型五菱宏光前轮距（mm）

3、1420后轮距（mm）1440轴距（mm）2723质心图（mm）-空载661.22659.64整车整备质量（kg）1261.9最大总质量（kg）1786.9前轴何（kg）空载mi空635.9满载m2空744.3后轴荷（kg）空载m1满626满载m2满1042.6前悬架非簧载质量Qi （kg）70.7后悬架非簧载质量Q2 （kg）118.7前悬架空载-满载挠度（mm14.44后悬架空载-满载挠度（mm50.57注：前后悬架挠度由前后悬运动分析得出3 .悬架系统相关计算3.1 悬架偏频的计算3.1.1 前悬架偏频的计算前悬架空载状态单边簧载质量为：M径=（门空Q1） /2 = 282.6 kg前悬

4、架满载状态单边簧载质量为：Mi 满=（门满一Qi） /2 = 336.8 kg由标杆车前螺旋簧实物测得钢丝直径为 12.5mm总圈数为8, 圆锥弹簧，小端外径为102mm大端外径为134mm根据螺旋簧刚度 计算公式，计算出标杆车前螺旋簧刚度为 CS =31.6 N/mm：根据标杆车前悬架受力分析以及相应的几何关系结构，可以推 导近似得出悬架刚度C与螺旋弹簧刚度CS的关系式如下：C1 = cos S CS式中，S为前悬架螺旋弹簧中心轴线与 XZ平面夹角，标杆车逆向数 据显示8 = 14.6 0。因此前悬架刚度：C 1 = cos 8 G =30.6 N/mm前悬架在空载时偏频为：»空=

5、 1.66 Hz 2二.m前悬架在满载时偏频为：n1 满=7T= 1.52 Hz2 m第3页共13页标杆车悬架系统计算校核报告上海双杰科技有限公司3.1.2后悬架空载状态单边簧载质量为：M2空=加2空、2)/2 = 253.65 kg后悬架满载状态单边簧载质量为：M2>= (m2>-Q2)/2 = 461.95 kg由标杆车后螺旋簧实物测得钢丝直径为 15mm总圈数为7,圆 柱弹簧，外径为123mm根据螺旋簧刚度计算公式，计算出标杆车后 螺旋簧刚度为CS =72 N/mm根据标杆车后悬布置形式，弹簧与后悬力传递比为：i 1=416/554=0.75 ,根据后悬DMlM据，后桥上跳4

6、7.3mm弹簧压缩 35.6mm，故行程传递比为：i 2=47.3/35.6=1.33,后悬刚度为：C 2 = i 1XCS/i 2 = 40.6 N/mm满载时缓冲块压缩约6mm由加减载实验数据求出满载时后悬刚度为：44.5 N/mm后悬架在空载时偏频为：门2空=-= 2.01 Hz2 二 m后悬架在满载时偏频为：1 满= 1.56 Hz2 二 m3.1.3前后悬架偏频比空载状态前后悬架偏频比：n1空/ n2空 =0.83满载状态前后悬架偏频比：n1满/明满=0.97一般设计要求前悬架偏频为；0.71.6 (轿车)，前悬架与后悬第4页共13页标杆车悬架系统计算校核报告上海双杰科技有限公司架的

7、偏频比取0.550.95。从计算结果看出，空载时，标杆车前后 悬架偏频比满足此范围。满载时，比值偏大。3.2 整车侧倾角计算悬架的侧倾角刚度是指簧载质量产生单位侧倾角时悬架给车身 的弹性恢复力矩。整车的侧倾角刚度等于前后悬架的侧倾角刚度之 和。以下分别对前后悬架进行分析，对前悬架仅考虑弹簧及横向稳 定杆的作用。3.2.1 前悬架的侧倾角刚度前悬架的侧倾角刚度由两部分起作用：Kf =C<jbf + C6( 1 )式中：C.：bf 横向稳定杆在车轮处的等效侧倾角刚度；C；cf 螺旋弹簧作用的侧倾角刚度。当横向稳定杆用于独立悬架时，横向稳定杆的侧倾角刚度K®'与车轮处的等效角

8、刚度Cw之间的换算关系可如下求出：设汽车左 右车轮接地点处分别作用大小相等、方向相反的垂向力微量dFw,在该二力作用下左右车轮处的垂向位移dfw,相应的稳定杆端部受到的垂向力和位移分别为dFb和dfb。由于此时要考察的是稳定杆在车轮 处的等效侧倾刚度，因而不考虑悬架中弹簧的作用力，则必然有dFw dfw= dFb df b而作用在稳定杆上的弯矩和转角分别为dM = dFb Lbd © b = 2 df b/L b=Wb22 df式中：Lb横向稳定杆两端点间的距离。由此可得稳定杆的角刚度Kqbf' = dMb/ d d b同理，可得在车轮处的等效角刚度C,bf=2.Bi2式中：

9、Bi前轮距。(2)由以上公式可推导出：Cof=M； 曲）2 （旦）2 ,dfw Lb（1）横向稳定杆在车轮处的等效侧倾角刚度前横向稳定杆自身的角刚度计算可根据下面的公式（3）,具体参数见图3,得出:K bf23EILb2 |L； a3 + b(a + b? + 4L2(b+ c)(3)图3前横向稳定杆简图式中：E材料的弹性模量，取 ZOGOOON/mrh4 . .I一稳定杆的截面惯性矩，1 =詈mm4 =5153 mm4；d稳定杆的直径，d = 18mm;Lb由数模测得，Lb = 968 mm;Li由数模测得,Li = 232.8 mm ;L2由数模测得,L2 = 222.1 mm ;a由数模

10、测得，a = 69.7 mm ;b由数模测得，b = 43.3mm ;c由数模测得，c = 371mm。代入公式(3),得出 Kqbf = 1.49 x 107 N . mm/rado由于连接处橡胶件的变形，稳定杆的侧倾角刚度会减小约15%30%,取其中间值22.5%。因此，横向稳定杆作用的侧倾角 刚度Kqbf'=1.49 X 107X 77.5 % =1.15 X107 N mm/rad。根据前悬架系统运动分析得出：当给车轮 55.7mm垂向位移时， 相应的稳定杆端部位移为53.4mm代入公式(2),可计算出横向稳 定杆在车轮处的等效侧倾角刚度Cgf =2.27 x 107 N -

11、mm/rad(2)螺旋弹簧作用的侧倾角刚度根据汽车设计，麦弗逊式悬架可用作图法求出其侧倾中心， 如图4:第8页共13页标杆车悬架系统计算校核报告上海双杰科技有限公司图4前悬架侧倾中心简图其侧倾角刚度计算可由如下公式得出：2C6f = 2CsiI（4）< a ）式中：Csi 前悬架刚度，已知 Csi=30.6N/mm数模中可测得空载时：a=2453.7mm b=2282.6mm d=728.5mm满载时：a=2793.3mm b=2646.3mm d=723.3mm代入公式（4）得到由悬架弹簧引起的侧倾角刚度：空载 Cf = 2.81 x 107 N - mm/rad满载 Cf = 2.8

12、7 x 107 N mm/rad根据公式（1）计算得到前悬架总的侧倾角刚度：空载 K=5.08 x 107 N mm/rad满载 Kf =5.14 x 107 N - mm/rad3.2.2 后悬架的侧倾角刚度后悬架用作图法求出其侧倾中心，如图5:第8页共13页标杆车悬架系统计算校核报告上海双杰科技有限公司图5后悬架侧倾中心简图侧倾角刚度K：.：rr=S2XQ2/2式中：Sf后螺旋簧中心距，由数据测得 Sf=1016 mmCs2后悬架刚度，已求出 G2=40.6 N/mm。满载时缓冲块压缩约6mm由加减载实验数据求出满载时后悬刚度为：44.5 N/mm故空载时后悬架侧倾角刚度 Kgr=2.09

13、5 X 107 N mm/rad满载时后悬架侧倾角刚度KOr =2.297 X 107 N mm/rad空载时前后悬架侧倾角刚度比Kf=2.42Krr满载时前后悬架侧倾角刚度比 Kf=2.24Krr为了获得不足转向特性，一般汽车前悬架侧倾角刚度要比后悬架侧倾角刚度大（前后比值一般为1.42.6）。标杆车空，满载时，比值满足要求。3.2.3 侧倾角的计算3.3.3.1 空载工况下侧倾角的计算根据前后悬架运动分析数据，测得，空载时悬挂质量的质心至侧倾轴线的距离：h=455.5 mm总侧倾力矩：M=mx ayX h式中：ay侧向加速度，取0.4g ;m3空载簧载质量，为1072.5kg。由此求得 M

14、=1.916967X 106N mm根据前面计算得到的前、后悬架侧倾角刚度，可算出空载工况下总侧倾角刚度 K=7.175X 107NI- mm/rad空载时，侧倾角0 =M/KX（180/兀）=1.533.3.3.2 满载工况下侧倾角的计算根据前后悬架运动分析数据，测得，空载时悬挂质量的质心至侧倾轴线的距离：h=483 mm总侧倾力矩：M=mx ayX h式中：ay侧向加速度，取 0.4g;口一一满载簧载质量，为1597.5kg。由此求得 M=3.0277289X106N mm根据前面计算得到的前、后悬架侧倾角刚度，可算出满载工况下总侧倾角刚度 K=7.473X 107N mm/rad侧倾角

15、0=M/KX（180/ 兀）=2.32为保证汽车转弯行驶时车身侧倾角不致过大，通常在0.4g横向加速度下车身侧倾角小于5 o标杆车值满足此范围。3.3.3.3 整车的纵倾角刚度在制动强度z=0.5时，当车辆发生纵倾时，前后悬架的受力的变化量相当于轴荷转移量AGA G = zgms hg L式中：z制动强度；m满载簧载质量，1597.5 Kg ;hg满载簧上质心高，659.64 mm;L轴距，2723 mm通过上式计算得到的轴荷转移量 G=1898.2 N前后悬架变形由公式S=A G/C可得出前悬架 S=1898.2/ (30.6 X2) =31 mm后悬架 8=1898.2/ (40.6 X2) =23.4 mm整车纵倾角为9 =S±邑.些=1.14°L2冗整车纵倾角刚度为K1 G L =4.534 x 106N mm/deg9一般推荐轿车侧向加速度0.4g纵倾角不大于1.5° ,标杆车值满足此范围。4 .悬架参数前后悬架偏频比空载0.83满裁1.02前悬架侧倾角刚度(Nl- mm/racd)空载5.08 X 107满裁5.14 X 107后悬架的侧倾角刚度(N- mm