黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘要 第 1 緒論 1 題的背景和 意義 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 題研究的目的和內(nèi)容 2 第 2 章 懸架 結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)及主要參數(shù)的確定 3 架的概念 3 立懸架和非獨(dú)立 獨(dú)立懸架的特點(diǎn) 3 后懸架方案的選擇 4 架 主要參數(shù)的的確定 6 章小結(jié) 7 第 3 章 前后懸架彈性元件的 設(shè)計(jì) 8 懸架彈性元件的設(shè)計(jì) 8 懸架螺旋彈簧的計(jì)算 8 懸架螺旋彈簧的校核 10 懸架減振器的匹配 11 懸架彈性元件的設(shè)計(jì) 16 懸架鋼板彈簧的計(jì)算 16 懸架鋼板彈簧的校核 23 懸架減振器的匹配 27 章小結(jié) 29 第 4 章 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30 向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 30 向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù) 向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 2 向平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案 32 平面內(nèi)上、下橫臂的布置方案 33 、下橫臂 長(zhǎng)度的確定 34 章小結(jié) 34 結(jié)論 35 參考文獻(xiàn) 36 致謝 37 附錄 38 摘 要 礦用防爆越野車(chē)是礦藏開(kāi)采行業(yè)迫切需要的生產(chǎn)設(shè)備之一。從 2008 年 4 月起，國(guó)家安全監(jiān)督局已下文明令禁止井下使用非防爆車(chē)輛。懸架是現(xiàn)代汽車(chē)上的重要總成之一，它把車(chē)架 (或車(chē)身 )與車(chē)軸 (或車(chē)輪 )彈性地連接起來(lái)。其主要任務(wù)是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架 (或車(chē)身 )之間的一切力和力矩 ;緩和路面?zhèn)鹘o車(chē)架 (或車(chē)身 )的沖擊載荷，保證汽車(chē)的行駛平順性 ;保證車(chē)輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性。 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 有 ： (1)闡述了前后懸架的特點(diǎn)，確定了前后懸架 為雙橫臂獨(dú)立懸架后懸架為鋼板彈簧非獨(dú)立懸架的 設(shè)計(jì)方案，確定懸架的結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)。 (2)對(duì)前后懸架的彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)主要零部件進(jìn)行相應(yīng)的校核，完成前后懸架減震器的匹配，對(duì)減振器的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算及其相關(guān)的校核。 (3)對(duì)懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，完成懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，確定了懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)，完成了前懸架上下橫臂在縱向平面和在橫向平面上的布置方案，確定上下橫臂的長(zhǎng)度。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 關(guān)鍵詞 ： 雙橫臂獨(dú)立懸架 ； 鋼板彈簧；非獨(dú)立懸架； 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)； 減震器 ；上下橫臂 UV is of of is of on or or is to or in of to or of in of (1)of to )of of of is 3)of of of to in of up 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 o 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 買(mǎi)文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 1 章 緒 論 題的背景和意義 目前，礦用防爆車(chē) 是礦藏開(kāi)采行業(yè)迫切需要的生產(chǎn)設(shè)備之一，國(guó)內(nèi)大型礦藏井下運(yùn)輸車(chē)輛 (包括人員運(yùn)送車(chē)、貨運(yùn)車(chē)輛 )主要為 4爆車(chē)輛，還有 3000 輛以上非防爆車(chē)輛。從 2008 年 4 月起，國(guó)家安全監(jiān)督局己下文明令禁止井下使用非防爆車(chē)輛。由于井下道路狀況較差，形同越野路面，礦用越野防爆車(chē)對(duì)于提高井下勞動(dòng)效率，改善工人的勞動(dòng)條件和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度顯得尤為重要。我國(guó)目前尚未有此類(lèi)產(chǎn)品，在用礦用越野車(chē)均為進(jìn)口產(chǎn)品，因此設(shè)計(jì)該款車(chē)在替代進(jìn)口，結(jié)束國(guó)外公司的壟斷，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的礦用越野車(chē)等方面具有重要的意義。國(guó)內(nèi)礦用井下越野車(chē)輛基本為澳大利 亞的 德國(guó)的 斷，購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)費(fèi)用高昂，制約其大量推廣使用，自主開(kāi)發(fā)一款適合中國(guó)國(guó)情的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的礦用越野車(chē)顯得迫在眉睫。本論文研究的特種防爆礦用越野車(chē)國(guó)產(chǎn)化程度高，無(wú)論在購(gòu)買(mǎi)成本和使用成本等方面都將大大低于進(jìn)口產(chǎn)品，設(shè)計(jì)針對(duì)性較強(qiáng)，在性能上將更加適應(yīng)我國(guó)井下作業(yè)，針對(duì)井下作業(yè)車(chē)這一細(xì)分市場(chǎng)其前景非?？春?。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 雖然國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)普通汽車(chē)懸架的設(shè)計(jì)己經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作，如多連桿獨(dú)立懸架、雙橫臂獨(dú)立懸架等。但對(duì)一些特種車(chē)輛的懸架設(shè)計(jì)研究很少，如該礦用作業(yè)越野防爆車(chē)的多連桿非獨(dú)立懸架。如果把普通 汽車(chē)的懸架設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)套加在此特種汽車(chē)懸架設(shè)計(jì)的研究上，是不合適的。因此，有必要將其作為特殊對(duì)象來(lái)加以研究。該特種礦用作業(yè)車(chē)是應(yīng)我國(guó)某礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)人員的強(qiáng)烈要求，為提高工作效率、減少安全事故專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的 4爆車(chē)輛。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在國(guó)外，汽車(chē)懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究起步較早，幾乎是隨著獨(dú)立懸架的誕生就開(kāi)始了，而汽車(chē)懸架彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究是在上世紀(jì) 80 年代興起的。 德 耶爾森 車(chē)底盤(pán)基礎(chǔ)對(duì)車(chē)輪定位參數(shù)做了準(zhǔn)確的定義，著重分析了車(chē)橋運(yùn)動(dòng)學(xué)和彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)軸距、輪距、側(cè)傾軸線和前輪定位參數(shù)的變化 對(duì)懸架性能的影響以及對(duì)整車(chē)操縱穩(wěn)定性的影響。阿達(dá)姆措莫托著的汽車(chē)行駛性能和安培正人著的汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)與操縱介紹了懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)汽車(chē)行駛性能的影響，并對(duì)懸架彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析。德國(guó) 寫(xiě)的車(chē)輛懸架從懸架的理論建模、橡膠支撐的模型出發(fā)對(duì)懸架彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的理論分析作了較為深入的研究。在懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析中，將懸架簡(jiǎn)化成多連桿機(jī)構(gòu)，用圖解法來(lái)分析輪胎的跳動(dòng)所引起的懸架變形 ;在懸架彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)分析中，則對(duì)懸架模型作了受力分析，推導(dǎo)出變形與力的 關(guān)系，并將橡膠襯套鉸接的處理簡(jiǎn)化成三根兩兩垂直的彈簧。 在國(guó)內(nèi)，近幾十年來(lái)才逐步開(kāi)展對(duì)汽車(chē)懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究。中國(guó)工程院院士郭孔輝所著汽車(chē)操縱穩(wěn)定性對(duì)懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)作了最為系統(tǒng)的分析，并且在國(guó)內(nèi)首次提出了從側(cè)向力、縱向力轉(zhuǎn)向的角度研究懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)。吉林大學(xué)的林逸教授等人在 90 年代也先后在各報(bào)刊發(fā)表文章闡述了橡膠元件的基本性能，著重分析了獨(dú)立懸架中橡膠元件對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的和平順性的影響，并提出了處理彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題的一般思路和方法。吉林大學(xué)工學(xué)博士楊樹(shù)凱發(fā)表博士論文橡膠襯套對(duì)懸架彈性運(yùn)動(dòng)與整車(chē)轉(zhuǎn)向特性影響的研究 ，重點(diǎn)分析了影響懸架彈性運(yùn)動(dòng)的因素及本質(zhì)原因 (橡膠襯套變形 )。在分析懸架橡膠襯套工況特點(diǎn)和傳統(tǒng)襯套模型不足的基礎(chǔ)上，基于有限元與模態(tài)綜合理論建立了面向結(jié)構(gòu)的橡膠襯套柔性體模型，并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 題研究的目的和內(nèi)容 礦用越野車(chē)在我國(guó)應(yīng)用較廣，其中 懸架是 礦用越野車(chē) 的的主要部件，其設(shè)計(jì)的成功與否決定著車(chē)輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性、舒適性等多方面的設(shè)計(jì)要求。 設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的 懸架系統(tǒng) ，能大大降低整車(chē)生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 車(chē)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 所以本題設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)優(yōu)良的 礦用越野車(chē)懸架系統(tǒng) 具有一定的 實(shí)際意義 。 本課題主要研究?jī)?nèi)容包括 : (l)懸架系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，它包括對(duì)懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)和系統(tǒng)各零部件的總體布置設(shè)計(jì)。 (2)懸架系統(tǒng)的彈簧元件性能設(shè)計(jì)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)布置設(shè)計(jì)，根據(jù)整車(chē)總體布置方案對(duì)平順性提出的要求確定懸架系統(tǒng)彈性元件的剛度 ;根據(jù)行駛路面的狀況來(lái)確定懸架系統(tǒng)的動(dòng)撓度 ;根據(jù)整車(chē)行駛的姿態(tài)和要求來(lái)確定彈性元件的自由長(zhǎng)度等 ;根據(jù)懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)布置參數(shù) ;根據(jù)懸架總體布置方案來(lái)確定懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在汽車(chē)縱向平面、橫向平面以及水平面內(nèi)布置方案 。 第 2 章 懸架結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)及主要參數(shù)的 確定 架的概論 懸架的形式根據(jù)其是用于可轉(zhuǎn)向的前橋，還是后橋，是用于驅(qū)動(dòng)橋，還是非驅(qū)動(dòng)橋而有所不同。按照導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式不同，懸架基本上可以分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩大類(lèi)。屬于后者的有雙橫臂式懸架、麥弗遜式懸架、縱臂式懸架以及斜置單臂式懸架等。在所有非獨(dú)立懸架中，車(chē)橋在整個(gè)彈簧行程范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，為此必須提供車(chē)橋上方的空間。對(duì)于后橋來(lái)說(shuō)，這就要減小行李箱空間，并使備胎布置困難 ;而對(duì)于前橋來(lái)說(shuō)，車(chē)橋要布置在發(fā)動(dòng)機(jī)下方，為了獲得足夠的彈簧壓縮行程，即不可避免地要抬高發(fā)動(dòng)機(jī)或者是把它后移。由于這個(gè)原因，非獨(dú)立 懸架用于前橋常常是在載貨汽車(chē) 以及全輪驅(qū)動(dòng)的多用途轎車(chē)中 汽車(chē)懸架包括彈性元件，減振器和 傳力裝置 等三部分，這三部分分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。從轎車(chē)上來(lái)講，彈性元件多指螺旋彈簧，它只承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對(duì)車(chē)體的沖擊，具有占用空間小，質(zhì)量小，無(wú)需潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，但由于本身沒(méi)有摩擦而沒(méi)有減振作用。減振器指液力減振器，是為了加速衰減車(chē)身的振動(dòng)，它是懸架機(jī)構(gòu)中最精密和復(fù)雜的機(jī)械件。傳力裝置是指車(chē)架的上下擺臂等叉形剛架、轉(zhuǎn)向節(jié)等元件，用來(lái)傳遞縱向力，側(cè)向力及力矩，并保證車(chē)輪相對(duì)于車(chē)架 (或車(chē)身 )有確定的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 立懸架和非獨(dú)立懸架的特點(diǎn) 雙橫臂獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是在汽車(chē)的每一側(cè)均有兩根橫臂，橫臂外端通過(guò)球鉸與轉(zhuǎn)向節(jié)軸連接。兩橫臂可使車(chē)輪的上下跳動(dòng)符合所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，并由橫臂傳力給車(chē)身。但是側(cè)向力會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加力矩，使得曲線行駛時(shí)汽車(chē)車(chē)身的側(cè)傾度增大，這是一個(gè)缺點(diǎn)。擺臂需用支座支承，這些支座會(huì)在載荷下變形，并影響懸架剛度；由于支座中的橡膠件的扭轉(zhuǎn)使得剛度增大，或是由于部件之間的相互滑動(dòng)增大了摩擦。因此，要盡可能的減小曲線行駛時(shí)車(chē)身的側(cè)傾。通過(guò)采用較硬的彈簧，附加橫向穩(wěn)定桿或是增大側(cè)傾中心的高度可以達(dá) 到這一目的。 不等臂雙橫臂上臂比下臂短。當(dāng)汽車(chē)車(chē)輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上臂比下臂運(yùn)動(dòng)弧度小。這將使輪胎上部輕微地內(nèi)外移動(dòng)，而底部影響很小。這種結(jié)構(gòu)有利于減少輪胎磨損，提高汽車(chē)行駛平順性和方向穩(wěn)定性 ，如圖 示。 圖 橫臂式獨(dú)立懸架示意圖 非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪由一根剛性整體式車(chē)橋相連，車(chē)輪連同車(chē)橋一起通過(guò)彈性懸架懸掛在車(chē)架的下面。 其主要優(yōu)點(diǎn)是 :(l)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工作可靠 ;(2)車(chē)輪同向跳動(dòng)時(shí)，輪距、前束和外傾角沒(méi)有變化，從而使得輪胎磨損小和具有良好的轉(zhuǎn) 向安全性 ;(3)彎道行駛時(shí)車(chē)身側(cè)傾后也沒(méi)有車(chē)輪外傾角變化 (忽略車(chē)軸的彈性變形 )，即可保持輪胎傳遞側(cè)向力的能力不變 ;(4)側(cè)向力產(chǎn)生的力矩通過(guò)一根可布置在合適高度的橫臂來(lái)承受，并由此影響側(cè)向力引起的不足轉(zhuǎn)向或過(guò)多轉(zhuǎn)向性能。 其主要缺點(diǎn)是 :(1)縱向板簧式非獨(dú)立懸架由于其縱向長(zhǎng)度的限制，使之剛度較大，影響平順性 ;簧下質(zhì)量大 ;(2)在不平路面上行駛時(shí)，左、右車(chē)輪相互影響，并使車(chē)軸 (橋 )和車(chē)身側(cè)斜 ;(3)當(dāng)兩側(cè)車(chē)輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪會(huì)左、右搖擺，影響汽車(chē)操縱穩(wěn)定性 ;(4)前輪跳動(dòng)時(shí)，懸架容易與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干 涉 ;(5)當(dāng)汽車(chē)直線行駛在凹凸不平黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 的路段上時(shí)，由于左右兩側(cè)車(chē)輪反向跳動(dòng)，或者一側(cè)車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軸轉(zhuǎn)向特性，影響操縱穩(wěn)定性。 后懸架方案的選擇 本設(shè)計(jì)參考車(chē)型為 用越野車(chē)的技術(shù)參數(shù)，參數(shù)如下 表 用越野車(chē)參數(shù) 總長(zhǎng) 5500距 (3300 整車(chē)整備質(zhì)量 (4700 滿(mǎn)載質(zhì)量 (7800 空載前橋軸荷 (2320 滿(mǎn)載前橋軸荷 (2380 空載后橋軸荷 (2380 滿(mǎn)載后拼軸荷 (5420 車(chē)輪外傾 ( ) 1 主銷(xiāo)內(nèi)傾 ( ) 8 前輪距 (1575 后輪距 (1575 最高車(chē)速 (h) 50 滿(mǎn)載質(zhì)心高 ( 1000 圖 形圖 由于礦井下的路面環(huán)境惡劣，為了提高駕駛員的舒適性，前懸架采用上下不等長(zhǎng)的雙橫臂獨(dú)立懸架。 如圖 示 。后懸架的軸載荷比較大，采用鋼板彈簧的非獨(dú)立懸架。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 橫臂獨(dú)立懸架 架主要參數(shù)的確定 懸架靜撓度 指汽車(chē)滿(mǎn)載靜止時(shí)懸架上的載荷 此時(shí)懸架剛度 k 之比，即 w k 汽車(chē)前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車(chē)行駛平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn) 代汽車(chē)的質(zhì)量分配系數(shù) 近似等于 1，于是汽車(chē)前、后軸上方車(chē)身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。且汽車(chē)前、后部分車(chē)身的固有頻率 (也稱(chēng)偏頻 ) 1n =f ; 2n =25 用途不同的汽車(chē)，對(duì)平順性要求亦不同。以運(yùn)送人為主的乘用車(chē)，對(duì)平順性的要 求最高，客車(chē)次之，貨車(chē)更次之。貨車(chē)滿(mǎn)載時(shí)，前懸架偏頻要求在 后懸架則要求在 定偏頻以后便可以計(jì)算懸架的靜撓度，且希望前、 后懸架的靜撓度接近的同時(shí)，后懸架的靜撓度比前懸架的靜撓度小一些，從而有利于 防止車(chē)身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)。 考慮到貨車(chē)前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦 2(1 根據(jù)整車(chē)總體設(shè)計(jì)要求，取前、后懸偏頻 1n = 2n =2偏頻代入上述公式，即可算得該車(chē)前懸靜撓度 1靜撓度值為 82懸靜撓度黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 2靜撓 度值為 63 懸架的動(dòng)撓度是指從滿(mǎn)載靜止平衡位置開(kāi)始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊對(duì)乘用車(chē)8貨車(chē)9 本設(shè)計(jì)0 懸架受到的垂直外力 F 與由此引起的車(chē)輪中心相對(duì)于車(chē)身位移 f（即懸架的變 形）的關(guān)系曲線，稱(chēng)為懸架的彈性特性。其切線的斜率是懸架的剛度。本文所選螺旋彈簧為線性螺旋簧，在動(dòng)撓度行程內(nèi)，其彈簧剛度為線性。 懸架側(cè)傾角剛度是指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時(shí)，懸架給車(chē)身的彈性恢復(fù)力矩。側(cè)傾角過(guò)大或過(guò)小都不好。一般要求，當(dāng)汽車(chē)彎道行駛時(shí)，在 側(cè)向加速度作用下，貨車(chē)車(chē)身側(cè)傾角不超過(guò) 6 7 ，轎車(chē)的車(chē)身側(cè)傾角在 4 。 前、后懸架側(cè)傾角剛度的分配會(huì)影響前、后輪的側(cè)偏角的大小，從而影響車(chē)輛的操縱穩(wěn)定性。為滿(mǎn)足汽車(chē)稍有不足轉(zhuǎn)向特性要求 ，汽車(chē)在曲線行駛中，一般應(yīng)使前軸的輪胎側(cè)偏角略大于后軸的輪胎側(cè)偏角。為此，應(yīng)使前懸架具有的側(cè)傾角剛度略大于后懸架的側(cè)傾角剛度。 另外，汽車(chē)設(shè)計(jì)上常常采用較硬的彈簧，附加橫向穩(wěn)定桿或增大側(cè)傾中心的高度，減小曲線行駛時(shí)車(chē)身的側(cè)傾。 因整車(chē)布置的原因，后軸軸荷較大，必須布置大剛度后懸彈簧，因此引起后懸側(cè)傾角剛度過(guò)大，造成前后懸側(cè)傾角剛度失配。由于懸架的側(cè)傾角剛度同時(shí)受懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)、剛度參數(shù)和彈性元件剛度、簧距的影響，所以可以通過(guò)設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)避免前、后懸架側(cè)傾角剛度比例不合理。本文所研究的特種車(chē)后懸 導(dǎo)向結(jié)構(gòu) 采用獨(dú)特的交叉縱臂結(jié)構(gòu)，當(dāng)車(chē)身傾斜時(shí)，不提供附加側(cè)傾剛度 ;前懸導(dǎo)向結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)具有合適角度的斜置縱臂，當(dāng)車(chē)身傾斜時(shí)，提供較大的附加側(cè)傾剛度，實(shí)現(xiàn)前、后軸懸架側(cè)傾角剛度的合理分配。 章小結(jié) 本章介紹了了懸架的基本結(jié)構(gòu)，介紹了獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)，進(jìn)而 根據(jù)該車(chē)的工作環(huán)境以及 整車(chē)的總布置要求完成了該特種車(chē)的懸架系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，根據(jù)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 前后軸荷的分配及其大小確定了前后懸架的結(jié)構(gòu)形式和總體布置方案。并且 根據(jù)給定的參數(shù) 確定了前后懸架的靜撓度和動(dòng)撓度， 了解前后懸架的彈性特性， 了解懸架的側(cè)傾角剛 度及其再在前后懸架的分配。 第 3 章 前后懸架彈性元件的設(shè)計(jì) 懸架彈性元件的設(shè)計(jì) 彈性元件作為懸架的重要組成部分，對(duì)懸架的各項(xiàng)性能影響很大。為了滿(mǎn)足汽車(chē)具有良好的行駛平順性，要求由簧上質(zhì)量與彈性元件組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)在合適范圍，并盡可能低。 懸架螺旋彈簧的計(jì)算 由第 知 :前懸靜撓度12橋軸空載質(zhì)量 2320 前橋滿(mǎn)載質(zhì)量2380輪距 1575 選擇彈簧的類(lèi)型為冷卷壓縮 彈簧，材料為 60 C 類(lèi) 初選彈簧鋼絲直徑 5= 初選旋繞比 6=c 彈簧中經(jīng) = = 625 = 初選工作行程 = aC= （ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 式中： 彈簧最大工作載荷； 彈簧最小工作載荷。 72 3 2 0 8 0( =aC= 式中： D 彈簧中經(jīng) mm d 彈簧鋼絲直徑 mm i 彈簧工作圈數(shù) G 彈簧材料的剪切彈性模量，取 410 i =471508 44 = 8=i 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) i+2=8+2=10 1H = 1H = 7 2 0 =（ 2 3 8 02 =黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 3 （ 式中： 極限工作載荷 取 7 8 =+=+=30 b+=（ 式中：3H 彈簧壓并時(shí)的變形量，根據(jù)彈簧的工作區(qū)應(yīng)在全變形的 20% 80%。取 32 H =0 =+=+=根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 0H= = = = K =（ K = +38 l= （ 2 01 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 8 （ 8 01 前懸架螺旋彈簧 的 校核 圓柱螺旋彈簧按所受載荷分三類(lèi)，本設(shè)計(jì)選第二類(lèi)，載荷作用次數(shù)在 310 610 次范圍內(nèi)。 髙徑比 b 較大的壓縮彈簧，當(dāng)軸向載荷達(dá)到一定值時(shí)就會(huì)產(chǎn)生側(cè)向彎曲而失去穩(wěn)定性。為了保證使用穩(wěn)定，髙徑比應(yīng)滿(mǎn)足要求。 本設(shè)計(jì)為彈簧兩端回轉(zhuǎn)，應(yīng)滿(mǎn)足 b b= = 符合設(shè)計(jì)要求 懸架減震器的匹配 減震器主要用來(lái)抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的震蕩及來(lái)自路面的沖擊，在經(jīng)過(guò)不平路面時(shí)，雖然吸震彈簧可以過(guò)濾路面的震動(dòng)，單彈簧自身還有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而減震器就是用來(lái)抑制這種彈簧跳躍的。 懸架用得最多的減震器是內(nèi)部沖有液體的液力減震器。汽車(chē)車(chē)身和車(chē)輪振動(dòng)時(shí)，減震器的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和液體的粘性摩擦形成了動(dòng)阻力將震動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⑸l(fā)到周?chē)目諝庵腥?，達(dá)到迅速衰減震動(dòng)的作用。如果能量的耗散僅僅是在壓縮行程或者是在伸張行程，就把這種減震器稱(chēng)為單向作用式減震器，反之稱(chēng)為雙向作用式減震器。本設(shè)計(jì)選用的是雙向作用式減震器。 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，減震器分為搖臂式和筒式兩種，筒式又分為單筒式，雙筒式和充氣式三種。本設(shè)計(jì)選用的是雙筒式減震器。 本設(shè)計(jì)選用的雙向作用筒式液壓減振器，一般都具有四個(gè)閥，即壓縮閥、伸張閥、流通閥和補(bǔ)償閥。流通閥和補(bǔ)償閥是一般的單向閥，其彈簧很弱，當(dāng)閥上的油壓作用力與彈簧力同向時(shí)，閥處于關(guān)閉狀態(tài)，完全不流通液流；而當(dāng)油壓作用力與彈簧力反向時(shí)，只要有很小的油壓，閥便能開(kāi)啟。壓縮閥和伸張 閥是卸載閥，其彈簧較強(qiáng)，預(yù)緊力較大，只有當(dāng)油壓增高到一定程度時(shí)，閥才能開(kāi)啟；而當(dāng)油壓減低到一定程度時(shí)，閥即自行關(guān)閉。雙向作用筒式減振器的基本結(jié)構(gòu)如圖 示 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 雙向作用筒式減振器的作用原理是當(dāng)車(chē)架與車(chē)橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過(guò)一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使汽車(chē)振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為油液熱能，而被油液和減振器殼體所吸收，然后散到大氣中。減振器阻尼力的大小隨車(chē)架與車(chē)橋（或車(chē)輪）的相對(duì)速 度的增減而增減，并且與油液黏度有關(guān)。 雙向作用筒式減振器工作原理說(shuō)明。在壓縮行程時(shí)，指汽車(chē)車(chē)輪移近車(chē)身，減振器受壓縮，此時(shí)減振器內(nèi)活塞向下移動(dòng)?；钊虑皇业娜莘e減少，油壓升高，油液流經(jīng)流通閥流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞桿占去了一部分空間，因而上腔增加的容積小于下腔減小的容積，一部分油液于是就推開(kāi)壓縮閥，流回貯油缸。這些閥對(duì)油的節(jié)約形成懸架受壓縮運(yùn)動(dòng)的阻尼力。減振器在伸張行程時(shí)，車(chē)輪相當(dāng)于遠(yuǎn)離車(chē)身，減振器受拉伸。這時(shí)減振器的活塞向上移動(dòng)?；钊锨挥蛪荷?，流通閥關(guān)閉，上腔內(nèi)的油液推開(kāi)伸張閥流入下腔 。由于活塞桿的存在，自上腔流來(lái)的油液不足以充滿(mǎn)下腔增加的容積，主使下腔產(chǎn)生一真空度，這時(shí)儲(chǔ)油缸中的油液推開(kāi)補(bǔ)償閥流進(jìn)下腔進(jìn)行補(bǔ)充。由于這些閥的節(jié)流作用對(duì)懸架在伸張運(yùn)動(dòng)時(shí)起到阻尼作用。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 向作用筒式減振器基本結(jié)構(gòu) 1 壓縮閥 2 儲(chǔ)油缸 3 伸張閥活塞 4 油封 5 與車(chē)架 (身 )相 連 6防塵罩 7 導(dǎo)向座 8 流通閥 9 工作缸 10 補(bǔ)償閥 11 與車(chē)橋相連 減振器與彈性元件承擔(dān)著緩沖擊和減振的任務(wù)，阻尼力過(guò)大，將使懸架彈 性變壞，甚至使減振器連接件損壞。因面要調(diào)節(jié)彈性元件和減振器這一矛盾。 (1) 在壓縮行程（車(chē)橋和車(chē)架相互靠近），減振器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。這時(shí)，彈性元件起主要作用。 (2) 在懸架伸張行程中（車(chē)橋和車(chē)架相互遠(yuǎn)離），減振器阻尼力應(yīng)大，迅速減振。 (3) 當(dāng)車(chē)橋（或車(chē)輪）與車(chē)橋間的相對(duì)速度過(guò)大時(shí)，要求減振器能自動(dòng)加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過(guò)大的沖擊載荷。 由于伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力設(shè)計(jì)的大于壓縮閥，在同樣壓力作用下，伸張閥及相應(yīng)的常通縫隙的通道載 面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)常通縫隙通道截面積總和。這使得減振器的伸張行程產(chǎn)生的阻尼力大于壓縮行程的阻尼力，達(dá)到迅速減振的要求。 在減振器卸荷閥打開(kāi)之前，其中的阻力 = (式中： 減振器阻尼系數(shù) 汽車(chē)懸架在有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng) ，用相對(duì)阻尼系數(shù) 的大小來(lái)評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度。 的表達(dá)式為 =)2( 式中 : c 懸架系統(tǒng)的垂直剛度 簧上質(zhì)量 相對(duì)阻尼系數(shù) 的物理意義是：減振器的阻尼作用在不同剛度 c 和不同簧上質(zhì)量產(chǎn)生不同的阻尼效果 。 值大，振動(dòng)能迅速 衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到車(chē)身。 值小則反之。通常情況下將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) y 取小些，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) s 取大些，兩者保持有 y=（ s 的關(guān)系。 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取 s 的平均值 。對(duì)于無(wú)內(nèi)摩擦的彈性元件 (螺旋彈簧 )懸架，取 =于有內(nèi)摩擦的彈性元件 (扭桿彈簧 )懸架， 值取小些。對(duì)于行駛路面條件較差的汽車(chē)， 值應(yīng)取大些，一般取 s避免懸架碰撞車(chē)架，取 y=s。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 本設(shè)計(jì)取 =(+y = s= 的確定 前懸架系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率 ( =減振器的阻尼系數(shù) = 2 )222 式中： a 減振器下橫臂上的連接點(diǎn)到下橫臂在車(chē)身上的交接點(diǎn)之間的距離； n 雙橫臂懸架下橫臂長(zhǎng)； 減振器軸線與鉛垂線之間的夾角。 本設(shè) 計(jì)取 2= =0 = 6 4 = 同理可求拉伸行程的阻尼系數(shù) 為求出減振器的最大卸荷力 0F ，先求出當(dāng)減振器打開(kāi)卸荷閥時(shí)活塞的速度 ，即卸荷速度。 式中： 一般在 A 車(chē)身振幅，取 40 =xv - = 伸張 時(shí) 的最大卸荷力 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 0F=s 3 8 7 = 的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計(jì)算工 作剛直徑公式為： D=)P420F （ 式中： P 工作缸最大許用壓力，取 3 4設(shè)計(jì)取 4 連桿直徑與缸筒直徑之比。雙筒式減振器取 設(shè)計(jì)取 =D 根據(jù) 491 1999汽車(chē)筒式減振器 尺寸系列及技術(shù)條件中規(guī)定的工作缸直徑徑系列為： 203040 45 5065幾種。 連桿直徑 d= D，儲(chǔ)油筒直徑 D，壁厚取為 3料可選 20鋼。本設(shè)計(jì)取 D=50 活塞桿直徑 = 貯油筒直徑 = D 取 .1=懸架彈性元件的設(shè)計(jì) 后懸架參數(shù)：滿(mǎn)載后橋載質(zhì)量為 5420下載重為 542026%=個(gè)彈簧載荷 距為 3300懸架的靜撓度 263撓度 80選鋼板彈簧材料為 60查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知 372=， 568=；彈簧的彎曲應(yīng)力為 441 490滿(mǎn)載弧高取15板彈簧長(zhǎng)度取 L=距 ， L=300=1320U 型螺栓中心距取S= 懸架鋼板彈簧的計(jì)算 J 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 )48()-( 30 （ 式中： S k 性?shī)A緊取 k=性?shī)A緊取 k=0） c 鋼板彈簧的垂直剛度（ c =cw )(31263 65 2 撓度增大系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取 材料的彈性模量， E=610 0J= 43 5 8 0 048 2) 2 0( 度和數(shù)目的計(jì)算 本設(shè)計(jì)取葉片數(shù) n=8，而且 8片葉片的厚度相同 。 主葉片厚度 h； = （ 式中： 主片長(zhǎng)度 許用彎曲應(yīng)力，取 450h 5 8 0 06 取 h=13片的寬度 b 6 12 取 10 30131010 = 表 片長(zhǎng)度計(jì)算 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 片號(hào) 片厚 1+ +1331)( =+31)(1( =+)1 下一排的 1 13 2 13 13 13 13 13 13 13 0 0 - 3 1)4()8(=+3 1)9(31)10(10( 1=/際長(zhǎng)度之半 / 660 660 660 60 50 83 20 52 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 15 2 4 70 注：（ 1）如片端經(jīng)壓延時(shí)，第（ 5）項(xiàng)方括號(hào)內(nèi)數(shù)值要計(jì)入（此外方括號(hào)內(nèi)數(shù)值沒(méi) 計(jì)入）。 （ 2）1有效長(zhǎng)度（即減去 21 =根據(jù)計(jì)算所得的板簧長(zhǎng)度）； 21=根據(jù)計(jì)算所得的理論長(zhǎng)度，再考慮結(jié)構(gòu)要求最后確定長(zhǎng) 度）； S = 葉片末端形狀系數(shù) 。 116+= （ 中： 修正系數(shù)， 取 。 113 1 )-(+見(jiàn)表 13 1 )-(+的計(jì)算 片號(hào) k 111 - + = kk 11 /1- +) a 1 66 2 66 0 3 55 11 331 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 4 42 24 3824 17 49 17649 6 87496 39387 81784 38604 彈簧的檢驗(yàn)剛度 116+= =+ =2285N/配剛度 3 8 6 0 42 3 5 6 8 3 2 0 5