某货车悬架系统的设计【含5张CAD图纸】

1、开题报告学生姓名专业班级指导教师姓名职称工作单位课题来源教室自拟课题课题性质应用设计课题名称货车悬架系统的设计机械装置的基本规律指岀：载货汽车良好的舒适性，操纵稳定性及 良好的承载能力在使用定刚度和定阻尼减震器的传统悬架中是不能同时 满足的。因此，传统的悬架在设计过程中不可避免的要进行乘坐舒适性 和操纵稳定性的折衷，尽管近年来传统悬架在结构上的不断更新和完 善，采用优化设计方法进行设计，已使汽车（特别是轿车）的乘坐舒适性 和操纵稳定性有很大提高，例如横臂式独立悬架、纵臂式独立悬架、车 轮沿主销移动的悬架（烛式和麦弗逊式）等等的采用，但传统悬架系统仍 然受到许多限制，如最终设计的悬架参数（弹簧刚

2、度、减振器阻尼系数） 是不可调节的，致使传统悬架系统只能保证汽车在一种特定的道路和速 度条件下达到性能最优的折衷。当前在大型商用汽车、半挂车屮采用空气悬架系统越來越多。空气 悬架突岀的优点是平顺性好，维修少，寿命长，对承运的乘客和货物的 保护比钢板弹簧悬架有着很大的提高，而对整车和路而的损坏程度也大 大减少。空气弹簧基于空气的可压缩性，封闭在气囊里的空气是弹性元 件，空气弹簧通过不同气囊的压力来平衡不同的载荷。空气弹簧的固有 频率稳定，因此它的弹性性能也稳定，这样就意味着空气弹簧更加的接 近理想状态本设计的科学依据（科学意义和 应用前景，国 内外研究概 况，目前技术 现状、水平和 发展趋势等）

3、随着我国高速公路的迅速发展，公路运输量的增加，对汽车性能的 要求也越来越高，空气悬架凭着其自身的优越性能在货车上的应用必将 越來越广泛。另外，随着重型载货汽车对路面的破坏机理的研究及认识 的进一步加深，以及政府对高速路养护的进一步重视，空气悬架在重型 货车上的应用也必将进一步增加。因此，对空气悬架的设计进行深入的 研究也显得越来越重要。设计内容和预 期成果（具体设计内 容和重点解决 的技术问题、 预期成果和提 供的形式）主要研究内容：空气悬架系统是以空气弹簧为弹性元件，利用气体的可压缩性实现其 弹性作用的一一压缩气体的气能够随载荷和道路条件变化而进行自动调 节，不论空载，整车高度不会变化，可以

4、大大提高乘坐的舒适性。空气 悬架的主要组成部分除了空气弹簧以外，还有导向杆件、减震器、横向 稳定器、高度控制组件及缓冲限位等组成。其中，导向机构发挥着非常 重要的作用。预期结果：文章从空气悬架的结构入手，着重研究了空气弹簧的结构形式和悬架 机构，对空气悬架的核心部件一一空气弹簧进行了分析。针对日前我国 发展较为滞后的空气悬架导向机构进行了结构上的分析，说明了 fi前较 为常见的导向机构布置形式及各的优缺点。拟采取设计方 法和技术支持 （设计方案、 技术要求、实 验方法和步 骤、可能遇到 的问题和解决 办法等）技术要求：1、保证汽车有良好的行驶平顺性2具有适合的衰减振动的能力3、保证汽车具有良好

5、的操作稳定性4、汽车制动或加速时，要保证车身稳定性，减少车身纵倾，转弯时 车身倾斜角要适合5、有良好的隔声能力6、结构紧凑、占用空间尺寸要小7、可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量 要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命技术路线：空气悬架工作原理就是用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送 到弹簧和减震器的空气室中，以此来改变车辆的高度。在前轮和后轮的 附近设有车高传感器，按车高传感器的输出信号，微机判断出车身高度 的变化，在控制压缩机和排气阀，使弹簧压缩或伸长，从而起到减震的 效果。实现本项目预 期目标和已具 备的条件（包括过去学 习、研究工作 基础，现有主 要仪器设备、

6、 设计环境及协 作条件等）预期目标:文章从空气悬架的结构入手，着重研究了空气弹簧的结构形式和悬架 机构，对空气悬架的核心部件一一空气弹簧进行了分析。针对日前我国 发展较为滞后的空气悬架导向机构进行了结构上的分析，说明了 fi前较 为常见的导向机构布置形式及各的优缺点。已具备条件：现在悬架发展十分快，不断出现崭新的悬架装置。按控制形式不同分 为从动式悬架和主动式悬架。现代汽车中的悬架有两种，一种是从动悬 架，另一种是主动悬架。从动悬架即传统式的悬架，是由弹簧、减震 器、导向机构等组成，它的功能是减弱路面传给车身的冲击力，衰减由 冲击力而引起的承载系统的振动。其中弹簧主要起减缓冲击力的作用， 减震

7、器的主要作用是衰减振动。犹豫这种悬架是由外力驱动而起作用 的，所以称为从动悬架。而主动悬架的控制环节屮安装了能够产生抽动 的装置，采用一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的 倾斜力。线代汽车队平顺性和操纵稳定性和舒适性的要求越来越高，已 成为衡量汽车性能好坏的标准。各环节拟定阶 段性工作进度 （以周为单位）研究进度具体安排如下：第1-2周：毕业实习，完成实习报告第3-4周：总体结构设计，列岀论文提纲第5-6周：对悬架的主要参数的校核第7-8周：对悬架的空气弹簧设计计算第9-10周：悬架导向机构元件设计及减震器结构设计第11-12周：绘制空气弹簧的结构零件图第13-14周：绘制装配图

8、，检查修改图纸，并完成论文第一稿第15-16周：检查修改图纸、论文、直至定稿，准备答辩第17周：答辩开题报告审定纪要时间地点主持人参会姓名职务（职称）姓名职务（职称）教 师论 证 情 况 摘 要2己录人：指 导 教 师 意 见指字教师签名：年 月日教 研 室 意 见教研室主任签名：年 月日摘要随着技术的不断革新，悬架系统逐渐走进了人们的视线，如今几乎已 经成为了我们所使用的汽车上不可或缺的一部分。它的作用简单直接，该 悬架作为现代汽车的重要总成之一，它能够把车架与车轴弹性地连接起 来。主要的任务就是传递车轮与车架之间的一切力和力矩。还不止如此， 在路况不佳的时候它也能起到减弱车身震动，起到保护

9、汽车的作用，使石 头或其他杂物带来的冲击力度降低。悬架主要由三部分构成（导向设备、弹性件儿、缓冲块）优良的减震能力，使车的主人能够时刻保持稳定的行驶，并且行驶过 程舒适，悬架已经成为了现代汽车上必不可少的一部分关键词悬架；振动；稳定性the design of light truck suspensionabstractthe suspension is one of the important assemblies on the modern automobile, which ties the frame and axle to the side. its main task is to

10、transfer all forces and moments between the wheel and the frame; cushion the impact load on the car frame, reduce the vibration of the carrying system, and ensure the smoothness of the car. enable the car to drive fast.the suspension is composed of the guiding device, the elastic component, the buff

11、er block, the shock absorber and the transverse stabilizer.the suspension can improve the comfort of the car very well, reduce the shock of the car, and make the car ride smoothly.keywords suspension； vibration； stability录章xi122独立悬架152.2悬架选择的方案确定152.3本章小结错误!未定义书签。第3章错误!未定义书签。3悬架静挠度£173.2悬架动挠度办1

12、73.3悬架弹性特性183.4前悬架主销侧倾角与后倾角193.5本章小结20第4章错误!未定义书签。4.1少片弹簧的设计214.2钢板弹簧的设计错误!未定义书签。4.2.1少片弹簧的设计224.2.2钢板弹簧主要参数的确定224.2.3钢板弹簧各片长度的确定254.2.4钢板许用静弯曲应力验算26425夹紧液压缸的计算264.2.6钢板弹簧强度验算28427钢板弹簧强度验算284.3本章小结错误!未定义书签。第5章基于matlab的平顺性评价错误!未定义书签。5matlab简介错误!未定义书签。5.2汽车平顺性介绍315.3汽车平顺性模型的建立315.4小结31结论34致谢35参考文献36第1

13、章前言1.1悬架研究的目的和意义汽车悬架有其不可或缺的作用，它能够传递力与力矩，同时还可以将 车辆的前后有机地联结为一个整体，一边传递着力一边控制着车辆行驶是 的位置。虽然功能很多，但其最显眼的作用在于它对于力和力矩的传递，有了 这个功能汽车便能随时随地保持稳步前行。人多数由于路况不佳而在此的 不同程度的破坏，悬架系统都能轻易的将其克服。最大程度地保护了车主 的利益。然而想要达到这种理想的目的，我们就需要把汽车的车身与车轮 有机地联系在一起，这是以来悬架传递出力与力矩，传递竖直方向的载 荷，悬架发牛形状变化把动能转换为机械能，这样目的就达到了，缓冲顺 利完成。在完成了这些器件的联结之后，汽车就

14、好比是有弹性件儿和弹簧 所构成的一个系统，这种系统能够承受大程度地冲击力。为了能够减少无 谓的振动，悬架系统中还需要包括减震器。另外，导向机构的运动有可能 改变车辆参数，同时汽车前后侧倾的中心位置也会变，因此能够对汽车的 整体稳定性能产牛影响。近些年来汽车悬架的结构一肓在经历着不断的改 进，然而仅仅从结构功能来看，一般都是由传统的三部分组成。在一些特 定情况下，个别零件同时其几种或者多种作用，我们最常用的麦克弗逊悬 架就是个明显例子，它能够同时有上面两张功能。不同类型悬架都有其独自的特点，非独立悬架的特征是：左、右车轮 之间钢性连接，若是一边车轮的变化凸起，就会对另一侧产牛育接影响。 而独立悬

15、架的特征是：左右相辅相成，同吋变化。有了前面的介绍加上我们要做的汽车，可以得出结论，前悬应用少片 弹簧后悬应用刚板弹簧。振动系统影响诸多零件的寿命此外，因此务必对下面这儿个要求进行 严格把控：1. 导向机构与转向杆系相互协调，避免相互干涉；2. 侧倾中心位置得当，汽车转弯时具有抗侧倾能力，汽车加速时能随 时保持车架的稳定，防止发生汽车在制动时的车身倾斜。3. 尽量减少悬架质量；4. 占用面积小便于放置悬架；5. 零件强度、寿命过关；6. 制造成本低；7. 便于维修、保养。1.2悬架研究的目的和意义1934年世界上诞生了第一个被动悬架。其参数在行驶过程中始终保持 不变。它很难适应各种不断变化的路

16、况，因此它的效果较差。人们为了改 进这种缺陷，使用了调节车身高的方法，产生了一定的效果，但是仍然有 很大的缺陷。现代轿车多采用麦弗逊式悬架，比如桑塔纳，后悬架则有诸 多选择，一般多采用复合式纵摆臂悬架或者多连杆悬架。近些年来汽车发展迅猛，汽车的速度有了突飞猛进，被动悬架的弊端 越来越明显，因此开发出了主动悬架。1954年美国首先提出了主动悬架的 想法。基于之前的被动悬架，改进了控制装置，使得新型的悬架可以在多 种路面行驶。新的悬架系统在二十世纪后期受到了广泛的应用，安装了这 种主动悬架的车辆，可以在多种路况中保持车辆平稳，乘坐舒心，但同时 也面临价格高昂，油耗量高等问题。在我国，基于多种因素多

17、数车辆仍使用被动悬架。尽管主动悬架提出 的很早，但其实在难以控制，同时主动悬架牵扯到诸多学科，想要有所突 破困难很大。在二十世纪末期，在我国也仅有少数屈指可数的单位正在研 究主动悬架。被动悬架的机械结构的刚度以及阻尼都无法改变，依照先前 理论，它仅在某些条件下拥有良好性能，但是他的优势在于研发多时且理 论基础丰富，成木低廉h方便。就目前的情况看来，依旧适合研究。对于 他的性能主要讨论下面几个问题：1）首先建立三维模型，再使用电脑对其进行仿真确定最有参数；2）为了使悬架能够尽量适用于多种多样的路况，要研究阻尼减震器 以及可变刚度弹簧；3）基于以上两个问题的前提条件下，需要提高其稳定性能，也就是

18、导向机构的研究。阻尼减震装置即可节流孔来控制阻尼又可降低或提高粘性变化阻尼， 这两种方法造就了减震器的两种类型。节流孔可以通过电磁阀以及布近电 机做调节，此种方法花钱多，同时结构较为复杂有不容易生产，另一方面 如果改变减振液的粘性对阻尼系数做调整，它就有了花销低廉、噪声和冲 击低等优点，所以这种方法是目前的主要研究方向。目前国外，一种是电 流变液体，另一种是磁流变液体，都可以调整减震液的粘性。执行策略需 要先敲定性能指标，然后在设定控制器。目前为止，这方面应用述比较模 糊。主动悬架的研究方向分别为可靠、可执行。主动悬架需要用到大量的 传感器以及各种接口,，所以造成了元器件的可靠性有所不足，需要

19、通过提 高集成程度解决，这是个很困难的阶段。研究执行器主要通过把液压期间 更换成电动期间。电动力系统具有诸多的优点，h后将会有大作用，很有可能取缔液压机构。使用磁蓄能原里，并且与参数估计相结合，就有可能 会设计出一种主动悬架，这种悬架能源消耗量低且性能优秀。有希望把主 动悬架变为现实应用变为可能。每一次悬架技术的技术革新，其实都代表着多种学科在不同程度上的 进步。计算机的发展、制造技术的革新、自动控制原理等等，以上这些技 术均提供了巨大保障，使我们的汽车悬架能够更上一层楼。当然相对低， 汽车悬架技术的改进也会回馈相关科学技术，同时也对我们的科研人员提 岀了更为苛刻的要求，为我们走上新台阶做铺垫

20、。1.3悬架研究的目的和意义此次研究目的是了解汽车悬架系统的特点，能够根据汽车的实际使用 情况选择合适的悬架。确定好给定货车的悬架系统后，对前后悬架进行设 计计算，并通过计算机辅助设计，建立模型，最后采用matlab编程对汽车 的行驶平顺性进行评价。第2章悬架确定2.1独立悬架独立悬架拥有如下特点（对比非独立悬架）：非悬挂质量轻便，悬架传递给车身的力小,可以有小弟改善汽车稳定性 和轮胎的抓地能力。1. 左右两侧的轮子跳动不产生盲接影响，能够缓解整车的震动；2. 横向方向的占用空间少，方便摆放发动机的位置，顺便也降低了整 辆车的重心，形势稳定性能大幅提高；3. 驱动轮转向更易达成。非独立悬架的特

21、点如下：1. 双臂式独立悬架特点：出色的稳定性，灵活多变；2. 麦克弗逊悬架 特点：这种悬架吧减震机构以及导向装置相互整合 在一起，把不必要的部分去除，因此腾出了大块空地，无形屮减少了制作 成本，结构得到优化，对丁发动机的放置问题和车辆行驶的稳定都是巨大 的提升；3. 滑住摆臂式悬架 特点:汽车后备箱空间充裕，出行快捷且方便，适 合家用；4单臂式悬架 特点：此种悬架有一种缺陷，就是车辆跳动过程中内倾 角与外倾角变化大，所以作为前悬架并不合适，但另一方他的特点是侧倾 中心高，结构普通。2.2悬架选择的方案确定当下在我国车辆的悬架选取的常用方案有以下几种：前轮应用独立悬 架，后轮应用非独立；前后轮

22、同时应用非独立悬架等儿种方案。虽然方案很多，但是针对不同车辆，产牛的效果不尽相同。悬架作为 隔离路面与驾驶舱的重要部件是决定车型驾驶体验的关键，纵观整个乘用 车市场，不可否认独立悬架的定位确实高于非独立悬架，但在10-15万这 个两种悬架类型交接的地方难免会出现类似于豆腐脑的甜党与咸党之争。 独立悬架，特别是多连杆独立悬架在操控性和舒适性上有着先天优势，调 教上更有潜力，但很多车企在板车悬架的调教上积累了丰富的经验，已经 能够最人限度压榨这种悬架的实力，其性能相比某些自主研发的独立后悬 有过之而无不及，例如法系车。述有，如果前悬架应用非独立悬，前轮有可能会发生振动的情况，这 样会影响汽车平顺性

23、是，因而前悬架多应用独立悬家。这次的课题是为轻型货车选择合适的悬架系统，为了降低成本，结构 方面节约空间，考虑后悬架应用刚板弹簧架，而前悬架应少片弹簧悬架。第三章各参数的确定3.1悬架静挠度力悬架经挠度的公式h=f（c。（满载静止状态下）车辆上的振动系统有他的固有频率，作为重要参数，是测定汽车平顺 的重耍指标。系数£大约可以取为1,因此汽车前、后轴的振动没有联系。故可以应用下式表示(3-1)叫分别代表前后的簧上质(3-3)式中，5、5分别代表前后的刚度； 量式中，g取为9.8m/s2。将£1、£2代冋上式中5 ® =-?=vz7分析上式可知：经挠度的选取

24、十分重要，他会影响到汽车行进的稳 定，所以选取它的参数务必谨慎。根据书上规定，我们选择的后悬架的经挠度对比前悬架需要略小一 些，同时两者的数值尽可能地接近，经过实力证明，这对于防范车身倾斜有很大用处。根据课木记载，一辆正常车辆通过某个路障，®/®vi的 情况下的从倾角要比1时小，所以选取£2=0.8九更为合理。为了 使坐在靠后的人们乘车舒服，前后悬架的偏频越相互接近越好。汽车种类多得数不胜数，故其各项要求也都不尽相同。以我们生活中 最常见的几种汽车为例，人们队平顺性的要求大致为一下几种：轿车大 客车载货汽车等。多数普通车辆（满载），它的前后悬架偏僻会有少许 不同，

25、前悬架：11.5赫兹，后悬架:1.m.6赫兹。实际上轿车越高端，5 偏频会变小。所以取定= 1.5hz, ®=i.7hz。代入 妬 得13.545cm,四舍五入取得九二13厘米，2 = 11厘米。3.2悬架动挠度力悬架的动挠度力表示悬架变形到极限的吋候，车轮的中心点到车身中心点在竖直方向移动的距离。为了避免车辆在糟糕路况的情况下被碰撞损 伤车体，这就需要提高我们的动挠度。与前面所提到的静挠度类似，各种 各样的车型对于动挠度也都有不同的要求，轿车、客车、货车的动挠度数 值大概在5-9cmo我们可以显而易见第选择软质悬架用来减少偏频，不过 这样做的坏处在于其更易变形。大多数吋候多数货车的

26、动、静挠度相加 =13厘米。故在工作行程范围允许内，选取动挠度数值13厘米。前悬架簧载m=600千克，空载簧载m二470 t克，偏频取为® = 1.5hz, 后悬架簧载m二1300千克，空载簧载m二430千克，设计偏频取为 叮丄、4厲=1.7hz ,针对空载情况，代入 271 * m,得=53n/mm , c2 = i48n/mm。3.3悬架弹性特性在竖直方向给悬架一个力f以及因此车身中心所发生的位移f （即外形 变化）的曲线图叫做弹性特性曲线。沿着斜向做切线，它（也就是k）表示 钢度。一般这种弹性曲线图分为非线性和现行曲线图两种。由简单的数学知 识可知，若这个曲线图呈现为一条斜向的

27、直线，此时称他为线性弹性曲线 图，k保持不变；若这个曲线图成纤维一条弯曲ii不断变化的曲线，此事 称他为非线性弹性曲线图，k值不停发生变化，虽然它一直在变化，但也 有好处。在曲线缓慢变化的曲线处说明其稳定性能好；相对地曲线变化陡 峭的地方，钢度更大，这样增大了动挠度的有效范围，相比平缓出更加灵 活。这里牵扯到一个词叫做悬架的动容量，它表示车辆从启动开始到达最 大变形过程中所用去的能量。提高车辆的东容量可以降低被缓冲块刺穿的 情况。货车与客车的车身高度不同，振动频率也不同，但是这两者的簧上质 量m变化均非常大，更易采用非线性悬架，因为其钢度k可以改变。对于 轿车来说，它的簧上质量不成问题，可以采

28、用线性悬架。但是出于对整车 的保护，为缓解外界对车身的碰撞以及弯道处的安全性能，最好也采用更 为灵活的非线性悬架。钢板弹簧的弹性曲线被看作为线性曲线。门图3-1悬架弹性特性曲线7- 缓冲块压缩时开始接触弹性支架 8额定载荷3.4前悬架主销侧倾角与后倾角主销角的原理:车辆的注销角都是不同的，没有一种车型是固定不变 的。前段的载荷把力传递给车轮中心，然后在传递给转向轮，有了上述的 条件就被叫做注销。1. 后倾角:车轮中心在竖直方向上与轴向在平面内的夹角。2. 主销后倾角的作用：(1)后倾角的大小是车辆行驶稳定的有力保障，大的后倾角，能够产生 足够人的离心力。是稳定性增强。即使如此也要把它控制在一定

29、范围，如 果去了一个比较大的后倾角有可能会带來转向不便的麻烦，这是没有必要 的。(2)车轮的调整汇正可以通过后倾角的变化来调节，这是一种很好有 效的方法。此吋我们取后倾角3。2.主销内倾角是悬架在组装的时候，会向内略微凹陷一个角，此时这个角就是内倾 角。(1)主销内倾角的作用：a) 有助于车轮自动冋正；b) 使转向更加快捷灵便。(2)主销内倾角的确定：多数常用的车辆内倾角选取大概在6度至8度多，一直到了二十世纪 末发生了改变，变为10度至12度左右。第四章弹簧设计4.1少片弹簧的设计少片弹簧有其独特的特色，大多数有三片大小宽厚一致的叶片所构 成，正是有了这种特点，因而越来越多地把他用于商用汽车

30、。弹簧之间多 方有所料垫片，垫片可以有效地缓解摩擦，起到保护弹簧的作用，同时对 比多片弹簧，他的质量更加轻便，约减少了百分之三十左右。- 1 -fs1 :xcd4b图4-1少片弹簧叶片式中 a'=(/z2-/zi)/(/2-/l),b = (/7|/2-/z2/|)/(/2-/i)o 每一个弹簧的啤m为了求系数 k 尸1 + (%)叹用q代入，即t-游畑+4(1-0)(1-力(it-(匸之)2(1-02)-11-(7式中，© = %；卩丫= </卩。当1> 12(207)或2加v/22时，弹簧力最大时候x= 处，此处 hx = a'x+ b'= 2

31、b，其应力值(7 max = 3 号oct max=3fal，2/2bh22最大弹簧力反生变化在b点，其值6nax通常不会v6。在有多组弹簧的状况下，钢度c的值就是所有弹簧钢度的代数z和, 而应力的数值取决于每个单个片儿收到的载荷量。宽度通长的取值为75 至100毫米，我们需要取得值接近75,此处我们取76毫米。至于厚度不 能太薄，至少要大宇8毫米，防止抗压力的程度不足而产生断裂，这里我 们取值h=10毫米。错误!未指定书签。4.2.1少片弹簧的设计弹簧放置在车辆上有横向放置和竖向放置两种。横向放置这种需要另 外加上导向传递机构（存在纵向力），把它的质量变沉，结构更加繁琐， 这些弊端让它仅仅能

32、应用于少数车辆。而纵向放置弹簧与之相反，在这里 我们应用后者这样的方式更为妥当。纵向放置弹簧亦分为两种类型：对称型号和非对称型号。如果弹簧两 侧中部至车身的中心的距离相一致，我们称之为对称型号；反之若不一 致，叫做非对称型号。我们家常所使用的通长为对称型号的。至于那些使 用非对称型号的原因是需要调整轴间距离来达到目的。4.2.2钢板弹簧主要参数的确定开始状态下车辆的簧上m=1300千克经挠度由上文可知为11厘米，同 理动挠度为13厘米，l取3950mmo1. 满载弧高fa满载弧高为车辆的高度提供了保障，我们将弹簧安放至车身上之后， 弹簧片和到它两边之间的距离就是上文提到的满载弧高fa o假如我

33、们的满载弧高为零的条件下，钢板弹簧处于一种相对对称的位 置。车身高度已经确定为固定数值的条件下，此吋选取动挠度，往往取10 至20。2. 钢板弹簧长度l选定弹簧延展放开后两边耳朵中心相差的距离即为lo为了改善汽车性 能，延长汽车可利用寿命，使行驶更加稳定，可以通过延长l的距离。如 果竖直方向的钢度c为一定值，l还能营销到钢板弹簧的竖向钢度。这个 竖向叫发生变化作用于弹簧z上，既能起到加强纵向角钢度作用，也能对 车轮产生里是弹簧发生变化。l选取的足够长，不方便在车辆本身上放 置。但在条件允许的时候，我们的l最好能多取一些为好。为了方便选定1=百分之三十七的轴距，即为l二37%x3950mm 14

34、61mm。3. 钢板数量的调整和大小的调节a）为更精确确认钢板韻度，在这里将引入挠度系数对其进行调整， 受到韧性，强度等因素的干扰，需要等量截面的数学式子进行计算。根据 这个引入的系数我们能够得到一个总惯性矩。</（）=（厶一fo）3c|/48e141（4-1）上式中，s为u形螺栓两个中心点间距（mm）；因为想到u型螺栓在弹 簧收紧的无效长度（k为零）；c为钢板弹簧竖直向刚度（n / mm）, c = fw/fc;力为挠度增大系数；e代表材料的弹性系数。e取值2.06x & mpa,可计算出c = fw/fc = l.5tiz = 1.5 /1.04（1+ 0.577） = 1.

35、3由丿° =（厶一肚）3"/48e,求出 jo =7643n/mm由叫）的系数计算公式得出：%上伦（厶-加/4讥（绻2）式中，叭订表示许用应力。对于60si2mn这种类型的材料，经过加工表面过后，一般许用应力的 选取遵循下列规律：前侧弹簧多为350450n /；后侧主弹簧多为2 2 450550n / mm ；后侧副弹簧为220250n / mm。2许用应力取500 n/ mm将式 $ 伦（厶_层）/ 4久1待到下面式子hi>:h =2厶_2贝久'（4-3"%6efc求得h=9.6mm,确定了乙之后，紧接着就要确定b （宽度）。宽度的薄厚决定了两边

36、耳的强韧性能，然后即使如此在汽车本身受到力而发生侧倾是，会迫使弹 簧所受扭曲应力上升。弹簧的宽厚选择需要谨慎，宽度不足或者过厚都将 影响转轮的转角以及弹簧整体的薄厚。据以往的经验宽与厚的比值刃妇大 约从6至10之间。这里选取b二75毫米。b）关于弹簧厚度h的选取，惯性力矩丿。的计算公式如下：丿。”加/12（牛4）式屮，n为钢板弹簧数量。求得 h=9.8mm由式（44）可以得岀，只要任意调整宽度、厚度或者片数其中的一个， 惯性矩人都会随之发生或大或小的改变；然后再看式（41）可知，总惯性力 矩人的大小又肓接改变钢板弹簧竖向刚度c的数值，其实就是使车辆变得 更不稳定，这不是我们需要的。在上述三者之

37、中，弹簧片厚度的改变毫无 疑问产生了巨大的影响。弹簧厚度一旦增加，间接地我们可以使用更少数 量的弹簧片。每一个弹簧片的厚度选取不一定需要完全相同，但是多数情 况下人们都会选取一样的弹簧片，既方便选取，乂方便使用。然而在此处 由于对于环境条件恶劣的前提下，我们不得不提高主片变厚，再把其余各 片削薄以满足工作条件。多次调整之下，既保证了弹簧片使用年限又满足 了规格，薄厚比最后确定应该v1.5.根据国家规定，b和h的选取务必国产型号。c）钢板断面的外形：矩形断面的中间存在一根轴，它位于断面的中心 （图43）。它的两侧受力完全相反，但两面都受到应力。上下的外表面同 样受到完全相反的应力，其数值上完全相

38、同。我们所使用的钢板的扛压能 力要超过抗拉能力，故必是受到拉力的一侧率先出现断痕，材料因疲劳而 损坏。为了能够应对这种不必耍的损坏，需要调整中间轴的位置，从而使 受到压力的那一侧受力增大，缓解另一面的力量，这样就延长了钢板弹簧 的使用寿命，并且省下了一部分可用材料。ri£4/,b j-!亠b)a)图4-3叶片断面形状乩矩形断面b.t形断而c.单而有抛物线边缘断而d.单而有双槽的断而d）关于弹簧数量的选择我们以尽量少为目标，因为少量的弹簧片既能 减少成本，采购方便，还能减少很多工作量（比如装配时间短）。同时弹 簧片数量少产生的摩擦也就减少了，磨损没那么严重，间接延长了使用寿 命。缺点就

39、在于材料的利用率不足，不能充分发挥其本身作用。根据以往 经验，弹簧片多在6到15片，而应用少片弹簧的时候，一般在1至4 片。在此处选用多片弹簧，选择7片。423钢板弹簧各片长度的确定钢板弹簧的外形形似菱形一般，他的厚度都一致二宽度则不停改变。 我们需要把这个类菱形的钢板分成几份切割开，形成几个形状差不多的弹 簧片，紧接着吧他们都摞在一起（安装它们的形状相似程度），这样便有 了我们需要的有用的钢板弹簧。这种手动切割出来的钢板弹簧并不是标准 意义上的三角形状，但是我们也并不需要它是标准的，我们要的只是为了 它能够有效地传递车轴与两耳的力。这些三角形弹簧要具备一些宽度，合 理应用中间形状是巨型的双梯

40、弹簧更具有使用价值，它可以取代前面的三 角形弹簧。它的长度可以更改，且都是一样的宽度，基于它的这种特点，使他的展开图形状类似梯形。下面是具体绘制过程：以相同的比例尺求岀厚度h的三次方画在下图中，再接着计算岀l/2 与s/2,在图中画岀a、b两点，连接a、b即可看到弹簧的平面展开图。 ab两点连线在上边的交点即为各片长度。而实际的长度要经过画圆的方 式调整。所得各片的长度为z, = 1280mm,/2 = 1080mm,/3 =950mm,z4=765mm,/5 =590mm,/6 =432mm, /7 =290mmo图4-5确定钢板弹簧长度4.2.4钢板许用静弯曲应力验算用公式:二(1.391

41、.55)£+(245315) mpa m ,算出cr二486mpa。在用公式:算出 久追二448 mpaw9（）（） mpa。 所选钢板弹簧合适。4.2.5夹紧液压缸的计算1.在自由条件下，各弹簧片安装完毕后，测量其主片到两边连线z间 的最大距离（图4-1）,这个就是我们要求的弧高h,根据下面公式得出：仏=（£ + /；+纣）（4-5）式中，为经挠度；.九为满载弧高；代表钢板弹簧从放松状态转 变为夹紧后所发生的改变量，纣=$（3厶一$）%+£）； s为u形螺栓中心之间距离；l主片长度。a/* = 18.5mm, h（）= 148mm。根据公式可求岀曲半/?o =

42、l2 /8w0=860mmo计算出曲率半径z后，发现曲率半径比照z前发生了明显变化，在安 装完成后的曲率半径是因为各个弹簧片都产生了预应力，这也是得装配完 成后他们能够更加平顺的贴合在一起，缓解了主片的工作压力，平衡了各 个弹簧片的使用寿命。图4-6自由状态下钢板弹簧片曲率半径在安装前后和钢板弹簧有下面式子：/?, = “ehi(4-6)1 + (2<r0z/?0)式中，&为第i片弹簧片的曲率半径(mm)；他为钢板弹簧在自然时 候的曲率半径(mm) ； m代表预应力(n / mm2)；取£ = 2.1 xlo5n/m2 ； &表示第i片的弹厚度(mm)o对于预应

43、力的确定，有如下耍求：安装的时候各个弹簧之间的空间耍 足够窄，这样在安装完成后可以优秀地组合在一起，合理地减少主片和长 片间的应力，也能够间接地眼馋长弹簧片的使用年限。所以在决定预应力的吋候依然要分情况讨论：针对那些弹簧片薄厚差 不多的弹簧，要选取适宜(也就是不要过大)的预应力数值；而针对那些 完全不同的弹簧片，耍尽可能地选取大一点的预应力。查资料得知：主 片的预应力数值大概在300到350加加2之间，由长片至短片会导致预应力 慢慢变化为正数。完成了预应力的选取后，弯矩与预应力相加通常得零。即：工 m 广0(4-7)/=1或 工久说二0(4-8)各片弹簧的预应力为5”：'(t()i 二

44、一90 mpa, cr()2 二一60 mpa, <r03 =-180 mpa, <r04 =0 mpa, cr05 =30 mpa,(y()6 =60 mpa cr07 = 180 mpao用式(4-6)计算出各片弹簧自由状态下的曲率半径/? =2910mm, /?2=2370mm, /?3 =2035mm,他二 1785mm, /?5= 1700mm, /?6 = 1640mm,笃二1642mm。如果第i片的片长为厶，则第i片弹簧的弧高为h严吓&(4-9)算得 h =38 mm, h2 二46 mm, h、二41 mm, h4 =34 mm, h5 =24 mm, /6

45、 =15.5mm, h1 二&5 mmo4.2.6钢板弹簧强度验算计算顺序为先计算预应力之后再计算自然状态下的曲率半径，正因如 此，装备完成后可以用公式/?() = l2/8/o计算ro自然我们就要先知道钢 板弹簧孤高ho根据最小势能的原则，在稳定状态下，钢板弹簧各个弹簧片所有势能 之和，可以通过这个求得r,有下列式子可求岀r：(4-10)1二台斤%孕式中，厶为钢板弹簧第i片长益。 求得 /?()二905 mmo 钢板弹簧总成弧高为h,门瓦 求得h二140毫米。用式(411)与用式(4相互比较，两者结果类似，选取的钢板适用。4.2.7钢板弹簧强度验算车辆行驶过程中，后方的弹簧片所受力载

46、荷巨大，此吋会产生最大应 力，用(4-12)计算得：max 1g2m2l (z2 + (pc) g2m2(p(a + z2 )w° bh、(4-12)此外，应该检验一下车辆驶过路况不佳的路而时的强度。许用应力 刃取值 1000n/ mm2.(7inax=895 n/ mm2 <1000 n/ mm2,所以选用的钢板合适。钢板弹簧两侧耳朵均需要进行强度校核，主片耳如下图中，券耳处的 应力大小等于拉、压应力加上湾区应力之和。(4-13)式中，巴为沿弹簧竖向作用在卷耳中心处的力；d为卷耳内径；b为 钢板弹簧的髓度；勺为主片厚度。许用应力刃取为350n/ mm2.o二 118n/ mm

47、 <350n / mm2合适。钢板弹簧静止时弹簧的挤压应力"z =abd其中，f,代表满载静止时钢板弹簧上方的载荷；b为两侧耳朵的魏度；d为直径。利用三十号钢对其进行供渗处理，弹簧销的许用挤压应力乞定为3n / mm2 ；再用20钢经渗碳、淬火过后，其许用应力取在crz79n / mmo制造钢板弹簧60simnvb钢要在它的表面进行喷丸处理，同时述耍减少 表面脱碳层的举措，这种举措能够有效延长钢板弹簧的使用年限。常用喷 丸分为两种，在此次设计中多采用应力喷丸处理，这种处理能够使表面残 余应力变大。第5章 基于matlab的平顺性评价5. 1 matlab 简介汽车平顺性作为衡量

48、车辆木身是否合格的重要指标之一，想要顺利模 拟出平顺性试验，这里便可以引入matlab对其进行编程，利用我们所 熟悉的数学模型建立汽车的平顺性模型。matlab这种软件简单易操控， 我们所要的只是在对应的地方键入相对于的参数，如此即可或得我们耍的 各项预设指标。基于此法便能够解决实际路况、天气影响等原因，同时它 还可以反复利用，简单实用。5. 2汽车平顺性介绍平顺性能是作为现代车辆所必不可少的主要性能之一，其主要评价来 源于乘坐人员的本身感受。按照通长的试验方法的话，不免显得有些麻 烦，而且传统方法局限性较大(受到诸多原因的制约)，同时耗时耗力， 试验时间过长，导致易造成疏忽使试验结果发生误差

49、。如果我们换个思路 采用matlab进行编程，就可以极大地简化整个操作过程，尽管这种方法 不可能达到极为精准的程度，但是结果也不会发生太人的偏差，有重要的 参考价值，同时还节约了时间成本。所以说，灵活运用我们的mat lab进行建模编程来检验其平顺性是我 们的不二之选，此法可以直观的模拟多种路况，多款汽车的各项指标，并 在计算机上以表格的形式肓观的展现在我们面前，使用者无需明白它是如 何运行的，简单易学，只需输入参数然后把剩下的问题留给计算机即可。5. 3汽车平顺性模型的建立 5.3.1车身悬架振动建模由牛顿第二定律可知，建立悬架轮子和路面的振动模型如图，可列出 血冋+e(”|t2)“心z2)

50、必igr )=0( i )如下式子:皿筋十爲&e )=0(2)sb 1车身车轮二自由度撮动横型fig.1 two degree of freedom vtoration .modef for vehicte body and wheel5.3.2不同路况统计各种路况的不同特性，需要依靠路面功率普密度来表达它的统计 特性。在外国自二十世纪便已经开始研究，这种功率普能够用它测评路面 水平状况以及汽车的振动。1984年国际上提出了标准化文件的草案，依照 此草案中国也仿照它拟定了木国内的标准。具体内容可见下表：踣不平度8絃分类标准tab.1 eight road roughness class

51、ificalion standards路血 等级q(n叔no.i m 1cyw m0.011 m kra<2.83 mm下眼几何 平均值上隈下限几何 平均值上限a816322.693.8!5.38b32641285387.6110.77c12825651210.7715.2321.53d5121 0242 04821.5330.4543.06e2(m«4 0968 19243,0660.90»63f8 19216 38432 76886j3121.»0172n6g32 7$865 556131 07217126243.61344s2h131 072262 144524 288344.524«7.2268904这个模型采用了谐波叠加法来进行模拟，它的大致思路就是把不平稳 的路况表达成许许多多随机相位的正余弦相加，來模拟各种形态的行驶过 程。533汽车平顺性评价指标汽车的平顺性指得是即使路况不佳，周遭环境恶劣的条件下，车内的乘 坐人员的舒服程度仍能控制的一定范围z内，同时保障车内的物品保持完 整整洁的一种性能。作为当代汽车的重要指标，我们主