机械5

目录 摘要………………………………………………………………………………I Abstract…………………………………………………………………………II 第1章绪论……………………………………………………………………1 1.1汽车悬架概述……………………………………………………………………1 1.2我国汽车悬架发展的现状……………………………………………………2 1.3研究的背景及意义…………………………………………………………3 1.4研究内容………………………………………………………………4 第2章悬架的结构形式分析及选择…………………………………………5 2.1非独立悬架和独立悬架……………………………………………………5 2.2前、后悬架方案的选择…………………………………………………………6 2.3辅助元件………………………………………………………………6 2.4本章总结………………………………………………………………7 第3章主要参数的选择………………………………………………………………8 3.1选择的要求及方法……………………………………………………8 3.2悬架的静绕度……………………………………………………………………8 3.3悬架动挠度………………………………………………………………………9 3.4悬架弹性特性………………………………………………………………9 3.5本章总结……………………………………………………………………10 第4章弹性元件的计算……………………………………………………11 4.1钢板弹簧的布置方案的选择………………………………………………11 4.2钢板弹簧主要参数的确定…………………………………………………11 4.2.1满载弧高…………………………………………………………………11 4.2.2钢板弹簧长度L的确定…………………………………………12 4.3钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算……………………15 4.4钢板弹簧的刚度验算…………………………………………………………17 4.5弹簧的最大应力点及最大应力…………………………………………18 4.6弹簧卷耳和弹簧销的强度核算…………………………………………19 4.7螺旋弹簧的设计计算………………………………………………21 4.7.1螺旋弹簧形式、材料的选择……………………………………21 4.7.2确定弹簧直径及刚度……………………………………………21 4.7.3其他参数的计算………………………………………………22 4.7.4弹簧的校验……………………………………………………22 4.8本章总结………………………………………………………………23 第5章减振器的设计计算……………………………………………………24 5.1减振器的分类………………………………………………………24 5. 2主要性能参数的选择…………………………………………………………24 5.2.1相对阻尼系数ψ…………………………………………………………24 5.2.2减振器阻尼系数的确定…………………………………………………25 5.2.3最大卸荷力的确定………………………………………………………26 5.3筒式减振器主要尺寸参数的确定…………………………………………26 5.4本章总结……………………………………………………………27 第6章导向机构的设计………………………………………………28 6.1导向机构的布置参数……………………………………………………28 6.2麦弗逊式悬架导向机构设计………………………………………………29 6.3本章总结…………………………………………………………………32 结论………………………………………………………………………33 参考文献…………………………………………………………………34 致谢…………………………………………………………………………35 附录…………………………………………………………………………… 36 当钢板弹簧安装在汽车悬架中，所承受的垂直载荷为正向时，各弹簧片都受力变形，有向上拱弯的趋势。这时，车桥和车架便相互靠近。当车桥与车架互相远离时，钢板弹簧所受的正向垂直载荷和变形便逐渐减小，有时甚至会反向。 主片卷耳受力严重，是薄弱处，为改善主片卷耳的受力情况，常将第二片末端也弯成卷耳，包在主片卷耳的外面，称为包耳。为了使得在弹性变形时各片有相对滑动的可能，在主片卷耳与第二片包耳之间留有较大的空隙。有些悬架中的钢板弹簧两端不做成卷耳，而采用其他的支撑连接方式，如橡胶支撑垫[3]。 扁平长方形的钢板呈弯曲形，以数片叠成的底盘用弹簧，一端以梢子安装在吊架上，另一端使用吊耳连接到大梁上，使弹簧能伸缩。目前适用于中大型的货卡车上。 1.2我国汽车悬架发展的现状 现代汽车悬架的发展十分快，不断出现崭新的悬架装置。悬架技术的每次跨越，都和相关学科的发展密切相关计算机技术、自动控制技术、模糊控制、神经网络、先进制造技术、运动仿真等为悬架的进一步发展提供了有力的保障。悬架的发展也给相关学科提出更高的理论要求，使人类的认识迈向新的、更高的境界。 汽车悬架按导向机构可分为独立悬架和非独立悬架两大类。非独立悬架主要用于货车和客车前、后悬架。随着高速公路网的快速发展，促使汽车速度不断提高，使得非独立悬架已不能满足行驶平顺性和操纵稳定性等方面提出的要求。因此，独立悬架获得了很大的发展空间。独立悬架的结构特点是，两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有很多优点。独立悬架中尤其是双横臂独立悬架得到了广泛的应用。 汽车悬架按其振动的控制方式分为被动、半主动和主动悬架3种基本类型。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用，并且目前还在进一步研究和开发中。我国在半主动和主动悬架的研究方面起步晚，与国外的差距大在西方发达国家，福特公司和日产公司首先在轿车上应用，取得了较好的效果主动悬架虽然提出早，但由于控制复杂，并且牵涉到许多学科，一直很难有大的突破。进入20世纪90年代，仅应用于排气量大的豪华汽车，未见国内汽车产品采用此技术的报道，只有北京理工大学和同济大学等少数几个单位对主动悬架展开研究。研究证明主动悬架的平顺性能最好。它采用许多新兴的控制技术和使用大量电子器件，可使悬架的稳定性得到保证因此，主动悬架的平顺性和操纵稳定性是最好的，是汽车悬架必然的发展方向。由于种种原因，我国的汽车绝大部分采用被动悬架。被动式悬架汽车姿态（状态）只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件[4]。 1934年世界上出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。被动悬架的参数根据经验或优化设计的方法确定，在行驶过程中保持不变，它是一系列路况的折中，很难适应各种复杂路况，减振的效果较差。为了克服这种缺陷，采用了非线性刚度弹簧和车身高度调节的方法，虽然有一定成效，但无法根除被动悬架的弊端。被动悬架主要应用于中低档轿车上，现代轿车的前悬架一般采用带有横向稳定杆的麦弗逊式悬架，比如桑塔纳、夏利、等车，后悬架的选择较多，主要有复合式纵摆臂悬架和多连杆悬架。被动悬架是传统的机械结构，刚度和阻尼都是不可调的，依照随机振动理论，它只能保证在特定的路况下达到较好效果。但它的理论成熟、结构简单、性能可靠，成本相对低廉且不需额外能量，因而应用最为广泛[5]。在我国现阶段，仍然有较高的研究价值。被动悬架性能的研究主要集中在三个方面:①通过对汽车进行受力分析后，建立数学模型，然后再用计算机仿真技术或有限元法寻找悬架的最优参数;②研究可变刚度弹簧和可变阻尼的减振器，使悬架在绝大部分路况上保持良好的运行状态;③研究导向机构，使汽车悬架在满足平顺性的前提下，稳定性有大的提高。 1.3研究的背景及意义 自主开发是中国汽车产业持续发展的保障。我国汽车产业在经过半个世纪的发展，已经初具规模，但是面临着能源紧张、技术落后、自主品牌严重缺乏以及国际竞争加剧带来的压力[6]。我国的汽车产业要加速、持续和健康的发展，并成为我国国民经济的支柱产业，必须坚持产业创新，选择面向自主发展具有中国特色的产业创新模式，推动汽车产业结构的升级、技术的进步、以及民族品牌的崛起。 轻型货车在我国应用较广，其中悬架是轻型货车的的主要部件，其设计的成功与否决定着车辆的行驶平顺性和操纵稳定性、舒适性等多方面的设计要求。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的悬架系统，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展。所以本题设计一款结构优良的轻型货车悬架系统具有一定的实际意义。 1.4研究的主要内容 确定悬架总体结构，弹性元件设计，导向机构设计，减振器结构设计，主要参数的确定,对主要参数进行强度校核，验证设计的合理性。