1、1第六章 懸架設(shè)計(jì)第一節(jié) 概述第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析 第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定 第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算第五節(jié) 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第六節(jié) 減振器 2 第一節(jié) 概 述 功用傳遞作用在車輪和車架（車身）之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車的行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。 一、 懸架的功用和組成3組成彈性元件導(dǎo)向裝置減振器緩沖塊橫向穩(wěn)定器 一、 懸架的功用和組成4保證汽車有良好的行駛平順性；具有合適的衰減振動(dòng)能力；保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性；保證車身穩(wěn)定，

2、制動(dòng)或加速時(shí)縱傾要小，轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適；二、 設(shè)計(jì)要求5有良好的隔聲能力；結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小 ；可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。二、 設(shè)計(jì)要求（續(xù)）6 第二節(jié) 懸架結(jié)構(gòu)形式分析 非獨(dú)立懸架左、右車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過懸架與車架（或車身）連接；獨(dú)立懸架左、右車輪通過各自的懸架與車架（或車身）連接 。一、非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架 7結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工作可靠；鋼板彈簧剛度較大，且簧下質(zhì)量大，汽車平順性較差；在不平路面上行駛時(shí)，左、右車輪相互影響；前輪跳動(dòng)時(shí)，懸架與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉，擺振；容易出現(xiàn)不利的軸

3、轉(zhuǎn)向特性；主要用在總質(zhì)量大的商用車以及少數(shù)乘用車的后懸架上。 非獨(dú)立懸架的優(yōu)缺點(diǎn) 8簧下質(zhì)量??；懸架占用的空間??；彈性元件剛度小，汽車行駛平順性好；采用斷開式車軸，整車質(zhì)心高度下降，改善了汽車的行駛穩(wěn)定性；獨(dú)立懸架的優(yōu)缺點(diǎn) 9左、右車輪獨(dú)立運(yùn)動(dòng)互不影響，可減少車身的傾斜和振動(dòng)，并能獲得良好的地面附著能力；形式多樣，可以滿足不同的設(shè)計(jì)要求；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修困難；主要用于乘用車和部分總質(zhì)量不大的商用車上。 獨(dú)立懸架的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)） 10分類二、獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 雙橫臂式 單橫臂式 單縱臂式11分類二、獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)形式分析 單斜臂式 麥弗遜式 扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式12懸架性能評(píng)價(jià)指標(biāo)側(cè)傾中心高度

4、位置高，則到車身質(zhì)心的距離縮短，側(cè)傾力矩減小；位置過高，則車身傾斜時(shí)輪距變化大，輪胎磨損加快。 車輪定位參數(shù)的變化車輪相對(duì)車身上、下跳動(dòng)時(shí)，定位參數(shù)變化要小。輪距影響輪胎磨損。13懸架性能評(píng)價(jià)指標(biāo)（續(xù)）懸架側(cè)傾角剛度車廂側(cè)傾角影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。 橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性，容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。 懸架占用空間尺寸橫向尺寸大，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的布置和拆裝；高度尺寸小，則行李箱寬敞，底部平整，布置油箱容易。 14不同形式獨(dú)立懸架的對(duì)比分析 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)雙橫臂式單橫臂式單縱臂式單斜臂式麥弗遜式扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式側(cè)傾中心高度比較低比較高比較低居中比較高比較低車輪定位參數(shù)變化變化不大變化大變化大有變化變

5、化小左、右輪同時(shí)跳動(dòng)時(shí)不變輪距變化小變化大不變變化不大變化很小不變側(cè)傾角剛度較小較大較小居中較大橫向剛度大小較小大占用空間較多較少占用高度空間很少占用的空間小其它結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用前懸架用得較多前懸架上用得少乘用車上用得較多用于FF乘用車后懸架15前、后懸架均采用縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架 三、前、后懸架方案的選擇 汽車的軸轉(zhuǎn)向效應(yīng) 16麥弗遜式前懸架和扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式后懸架 麥弗遜式前懸架結(jié)構(gòu)緊湊負(fù)的主銷偏移距對(duì)保證汽車制動(dòng)穩(wěn)定性有利。扭轉(zhuǎn)梁隨動(dòng)臂式后懸架后軸軸轉(zhuǎn)向而產(chǎn)生過多轉(zhuǎn)向?？刹捎酶飨虍愋缘南鹉z襯套消除，還具有隔振性能。17橫向穩(wěn)定器 為改善

6、汽車平順性，可以通過減小懸架垂直剛度，降低車身振動(dòng)固有頻率來實(shí)現(xiàn)。但是懸架的側(cè)傾角剛度和垂直剛度成正比關(guān)系，所以側(cè)傾角剛度也將減小，使車廂側(cè)傾角增加，乘員不舒適并降低了行車安全感。解決這一矛盾的主要方法就是設(shè)置橫向穩(wěn)定器。橫向穩(wěn)定器可以在不增大懸架垂直剛度的條件下，增大其側(cè)傾角剛度。四、輔助元件 18橫向穩(wěn)定器 汽車轉(zhuǎn)彎行駛產(chǎn)生的側(cè)傾力矩，使內(nèi)、外側(cè)車輪的負(fù)荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并影響車輪側(cè)偏剛度和車輪側(cè)偏角的變化。當(dāng)前懸架側(cè)傾角剛度大于后懸架側(cè)傾角剛度時(shí)，則前橋的車輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移大于后橋車輪，并使前輪側(cè)偏角大于后輪側(cè)偏角，以保證汽車有不足轉(zhuǎn)向特性。因此，在汽車前懸架上設(shè)置橫向穩(wěn)定器，以增大前懸架的側(cè)傾角剛

7、度。19緩沖塊 橡膠緩沖塊 多孔聚氨酯緩沖塊20第三節(jié) 懸架主要參數(shù)的確定 汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷F與此時(shí)懸架剛度C之比，即f=F/C。懸架振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。 前后懸架系統(tǒng)的偏頻 一、懸架靜撓度fc 21當(dāng)懸架彈性特性為線性特性時(shí)，有 可見，懸架的靜撓度直接影響車身振動(dòng)的偏頻n。 前、后懸架的靜撓度值fc1和fc2應(yīng)當(dāng)接近，fc2小，有利于減小車身縱向角振動(dòng)，推薦fc2=（0.80.9）fc1fc2=（0.60.8）fc1（貨車）一、懸架靜撓度fc（續(xù)） 22乘用車的滿載偏頻0.801.15Hz（前）；0.981.30Hz（后）原則上，發(fā)動(dòng)機(jī)排量越大，偏

8、頻越小。排量在1.6升以下的乘用車1.001.45Hz（前），1.171.58Hz（后）貨車的滿載偏頻1.502.10Hz（前），1.702.17Hz（后）選定偏頻，即可計(jì)算出懸架的靜撓度。 一、懸架靜撓度fc（續(xù)） 23從滿載靜平衡位置開始，懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1/2或2/3）時(shí)，車輪中心相對(duì)車架（或車身）的垂直位移。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。乘用車，取79cm；客車，取58cm；貨車，取69cm。 二、懸架動(dòng)撓度fd24懸架受到的垂直外力F與由此所引起的車輪中心相對(duì)于車身位移f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線稱為懸架的彈

9、性特性。線性彈性特性懸架剛度為常數(shù)三、懸架彈性特性25非線性彈性特性在有限的動(dòng)撓度范圍內(nèi)得到更多的動(dòng)容量。懸架的動(dòng)容量：指懸架從靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止消耗的功。懸架的動(dòng)容量越大，對(duì)緩沖塊擊穿的可能性越小。 三、懸架彈性特性26確定副簧開始參加工作的載荷Fk和主、副簧之間的剛度分配的原則要求車身從空載到滿載時(shí)的振動(dòng)頻率變化要小，以保證汽車有良好的平順性；要求副簧參加工作前、后的懸架振動(dòng)頻率變化不大。四、后懸架主副簧剛度的分配 貨車后懸架多采用有主、副簧結(jié)構(gòu)的鋼板彈簧。27方法一使副簧開始起作用時(shí)的懸架撓度fa等于汽車空載（F0）時(shí)懸架的撓度fo，而使副簧開始起作用前一瞬間的

10、撓度fk等于滿載（Fw）時(shí)懸架的撓度fc。主、副簧剛度比值能保證在空、滿載使用范圍內(nèi) 懸架振動(dòng)頻率變化不大，但副簧接觸托架前、后的 振動(dòng)頻率變化比較大 。四、后懸架主副簧剛度的分配 28方法二使副簧開始起作用時(shí)的載荷等于空載與滿載時(shí)懸架載荷的平均值，并使Fo和Fk間的平均載荷對(duì)應(yīng)的頻率與Fk和FW間平均載荷對(duì)應(yīng)的頻率相等。能保證副簧起作用前、后懸架振動(dòng)頻率變化不大。對(duì)于經(jīng)常處于半載運(yùn)輸狀態(tài)的車輛，采用此法較為合適。 四、后懸架主副簧剛度的分配 29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)懸架給車身的彈性恢復(fù)力矩。側(cè)傾剛度過小，則側(cè)傾角過大，乘員缺乏舒適感和安全感；側(cè)傾剛度過大，則側(cè)傾角過小，

11、又缺乏汽車發(fā)生側(cè)翻的感覺，同時(shí)使輪胎側(cè)偏角增大，如果發(fā)生在后輪會(huì)使汽車增加了過多轉(zhuǎn)向的可能。要求在側(cè)向慣性力等于0.4倍車重時(shí)，乘用車車身側(cè)傾角在2.54范圍；貨車車身側(cè)傾角不超過67。 五、懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸的分配 30為使汽車稍有不足轉(zhuǎn)向特性，要求汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，在0.4g的側(cè)向加速度作用下，前、后輪側(cè)偏角之差應(yīng)當(dāng)在13范圍內(nèi)。而前、后懸架側(cè)傾角剛度的分配會(huì)影響前、后輪的側(cè)偏角大小。為此，應(yīng)該使前懸架具有的側(cè)傾角剛度要略大于后懸架的側(cè)傾角剛度。對(duì)乘用車前、后懸架側(cè)傾角剛度比值一般為1.42.6。 五、懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸的分配 31第四節(jié) 彈性元件的計(jì)算 一、鋼板彈簧的設(shè)

12、計(jì)（一）鋼板彈簧的布置方案汽車上的鋼板彈簧多為縱向布置，能傳遞各方向的力和力矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。對(duì)稱式板簧板簧與車橋的固定中心至板簧兩端卷耳中心之間的距離相等。 不對(duì)稱式板簧用于整車布置對(duì)稱式板簧有困難的情況用于變型車改變軸距的情況32（二）鋼板彈簧主要參數(shù)的確定在進(jìn)行鋼板彈簧計(jì)算之前，應(yīng)當(dāng)已知如下條件：前后橋靜負(fù)荷及簧下質(zhì)量，計(jì)算出單個(gè)板簧的載荷；懸架靜撓度fc、動(dòng)撓度fd、軸距。1、滿載弧高fa鋼板彈簧裝到車橋上，汽車滿載時(shí)鋼板彈簧主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差。在車架高度已限定時(shí)，為了得到足夠的動(dòng)撓度，常取fa=1020mm。332、鋼板彈簧長(zhǎng)度L的確定鋼板彈

13、簧伸直后，兩卷耳中心之間的距離。板簧長(zhǎng)度增大，則可顯著降低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命；可以降低彈簧垂直剛度，改善平順性；可以增加板簧縱向角剛度，減少制動(dòng)、加速時(shí)的俯仰角。但板簧過長(zhǎng)，布置時(shí)會(huì)有困難。原則上，在總布置可能的條件下，應(yīng)盡量取大些。推薦：轎車L=(0.400.55)軸距；貨車，前懸架L= (0.260.35)軸距；后懸架L=(0.350.45)軸距343、鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定鋼板斷面寬度b根據(jù)等截面簡(jiǎn)支梁的撓度公式可求出滿足鋼板彈簧剛度條件所需的總慣性矩式中，s為U型螺栓中心距； k為U型螺栓夾緊后板簧的無效長(zhǎng)度系數(shù)，0.5或0； c為板簧垂直剛度； 為撓度增大系數(shù)，一般大于1； E

14、為材料彈性模量。35鋼板斷面寬度b根據(jù)簡(jiǎn)支梁的強(qiáng)度公式可求出滿足鋼板彈簧強(qiáng)度條件所需的總截面系數(shù)式中，w為許用彎曲應(yīng)力，對(duì)于60Si2Mn等材料，表面噴丸處理后，推薦前懸架和平衡懸架：350450 N/mm2；后主簧：450550 N/mm2；后副簧：220250 N/mm2 。36鋼板斷面寬度b鋼板彈簧的平均厚度hp這就是既能滿足板簧的剛度條件，又能滿足板簧的強(qiáng)度條件所需的鋼板平均厚度。鋼板彈簧片寬b片寬增大，可提高卷耳剛度，但車身傾斜時(shí)彈簧的扭曲應(yīng)力增大。前懸架片寬過大會(huì)影響轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角；片寬過窄，為提高承載能力又要增加片數(shù)，增加了片間摩擦和彈簧總厚。推薦：b/hp應(yīng)在610的范圍內(nèi)。3

15、7鋼板彈簧片厚h的選取鋼板彈簧的片厚對(duì)板簧實(shí)際的總慣性矩J0影響最大而J0又影響板簧的垂直剛度，進(jìn)而影響整車的平順性。片厚的選取原則增大片厚h可以減少片數(shù)n。板簧各片的厚度可以相同（推薦），也可以不同?？紤]到主片及其卷耳工作條件惡劣，常將它加厚；一副鋼板彈簧的厚度不宜超過三組；最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于1.5，以使壽命接近。鋼板斷面尺寸b和h應(yīng)符合國(guó)產(chǎn)型材的規(guī)格尺寸。38鋼板斷面形狀矩形斷面鋼板彈簧中性軸（橫截面上彎曲應(yīng)力為零的線）在截面的對(duì)稱位置上。工作時(shí)，上下表面的最大拉、壓應(yīng)力的絕對(duì)值是相等的。材料的抗壓能力較強(qiáng)，因此受拉的一面首先產(chǎn)生疲勞斷裂。非矩形截面將矩形斷面簧片的下部去除部分材

16、料，使其截面的中性軸上移，上面拉應(yīng)力減小而下面壓應(yīng)力增大，改善了斷面的應(yīng)力狀態(tài)，提高了疲勞強(qiáng)度，同時(shí)也節(jié)約材料10%。39鋼板彈簧的片數(shù)n片數(shù)少，則有利于制造和裝配；可以降低片間干摩擦，改善平順性；但會(huì)使板簧與等強(qiáng)度梁差別增大，材料利用率變壞。片數(shù)選取范圍多片簧一般為614片，重型貨車可達(dá)20片。少片簧為14片。40（三）鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定1、雙梯形鋼板彈簧理論上講，等厚的菱形鋼板是等強(qiáng)度梁；考慮到實(shí)際安裝的需要，將菱形鋼板修整成近似的雙梯形形狀。裁成等寬不等長(zhǎng)的簧片并按照上長(zhǎng)下短疊在一起，形成近似的等強(qiáng)度梁。412、作圖法確定各片長(zhǎng)度沿縱坐標(biāo)方向繪出各片厚度的立方值；沿橫坐標(biāo)量出主片長(zhǎng)度

17、的一半L/2和U型螺栓中心距的一半s/2，得到A、B兩點(diǎn)；AB線與各葉片上邊的交點(diǎn)到左端的距離即為各片長(zhǎng)度；如果存在與主片等長(zhǎng)的重疊片，就將A點(diǎn)下移等長(zhǎng)的重疊片數(shù)，其余同上；各片實(shí)際長(zhǎng)度尺寸需經(jīng)圓整后確定。42（四）鋼板彈簧剛度驗(yàn)算前面在確定鋼板彈簧結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，多處進(jìn)行了修正與圓整，在確定了實(shí)際尺寸后，需驗(yàn)算剛度。利用共同曲率法計(jì)算剛度式中，為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，0.90.94；E為材料彈性模量； ak+1=(l1-lk+1)，li為第i片長(zhǎng)度的一半； 43（五）鋼板彈簧總成弧高和曲率半徑的驗(yàn)算1、自由狀態(tài)下的總成弧高H0 是指板簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U型螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端（不包括卷耳

18、孔半徑）連線間的最大高度差，即式中，fc為靜撓度；fa為滿載弧高；f為板簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高變化其中：s為U型螺栓中心距；L為板簧主片長(zhǎng)；板簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑應(yīng)為442、自由狀態(tài)下板簧各片弧高和曲率半徑板簧各簧片在自由狀態(tài)下的曲率半徑以及裝配后的都是不同的。其目的是為了在裝配后各簧片能夠很好的貼緊，減少主片單獨(dú)工作的機(jī)會(huì)，減少其工作應(yīng)力，使各片壽命接近。為了保證總成的自由弧高和曲率半徑，各簧片的自由狀態(tài)曲率半徑應(yīng)為式中，0i為各片彈簧的預(yù)應(yīng)力；hi為第i片的彈簧厚度。如果知道各簧片的預(yù)應(yīng)力值，就可以求出各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑。若第i片彈簧片長(zhǎng)為L(zhǎng)i，則它的自由弧高為4

19、52、自由狀態(tài)下板簧各片弧高和曲率半徑各片彈簧預(yù)應(yīng)力的選取裝配前各簧片間的間隙相差不大，裝配后各片能很好的貼合；適當(dāng)降低主片及長(zhǎng)片的工作應(yīng)力，以保證他們有足夠的壽命；主片根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊加后應(yīng)在300350MPa內(nèi)； 14片的長(zhǎng)片應(yīng)疊加負(fù)的預(yù)應(yīng)力，短片疊加正的預(yù)應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力從長(zhǎng)片到短片應(yīng)由負(fù)值逐漸地增至正值；各片預(yù)應(yīng)力不宜過大，厚片的預(yù)應(yīng)力可以大一些；各片彈簧在根部的預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩之和為零。46（六）鋼板彈簧總成弧高的核算由于彈簧葉片在自由狀態(tài)下的曲率半徑Ri是經(jīng)過選取預(yù)應(yīng)力后計(jì)算得到的，因此裝配后的總成弧高與理論值一定不同，所以要核算總成弧高。根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定

20、平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能總和最小的狀態(tài)。即裝配后的總成曲率應(yīng)為實(shí)際的總成弧高為如果總成弧高的實(shí)際值與理論值相差較多，則需重新選取板簧預(yù)應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。47（七）鋼板彈簧強(qiáng)度的驗(yàn)算1、緊急制動(dòng)工況此時(shí)由于質(zhì)心前移，前鋼板彈簧承受的載荷達(dá)到最大。危險(xiǎn)截面出現(xiàn)在它后半段靠近中間的位置。最大應(yīng)力為式中，G1為作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷； 為制動(dòng)時(shí)前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， 轎車為1.21.4，貨車為1.41.6； 為路面附著系數(shù)，一般取0.8； W0為危險(xiǎn)斷面處的總截面系數(shù)； 尺寸參數(shù)l1、l2、c如圖所示。482、加速工況此時(shí)由于質(zhì)心后移，后鋼板彈簧承受的載荷達(dá)到最大。危險(xiǎn)截面出現(xiàn)在它前半段靠近中間的位置。最大應(yīng)力為

21、式中，G2為作用在后輪上的垂直靜負(fù)荷； 為驅(qū)動(dòng)加速時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， 轎車為1.251.3，貨車為1.11.2； b為鋼板彈簧片寬； h1為主片厚度。此外，還應(yīng)驗(yàn)算汽車通過不平路面時(shí)鋼板彈簧的強(qiáng)度。493、鋼板彈簧卷耳的強(qiáng)度計(jì)算主片卷耳主要受到縱向力的作用。其根部受到彎曲和拉壓作用，是危險(xiǎn)截面。危險(xiǎn)點(diǎn)A處的應(yīng)力為式中，F(xiàn)x為作用在卷耳中心線上的縱向力； D為卷耳內(nèi)徑；b為板簧寬度；h1為主片厚度。504、鋼板彈簧彈簧銷的強(qiáng)度計(jì)算彈簧銷需要驗(yàn)算靜載荷下受到的擠壓應(yīng)力式中，F(xiàn)s為滿載靜止時(shí)鋼板彈簧端部的載荷； b為卷耳處葉片寬；d為彈簧銷直徑。采用30或40鋼進(jìn)行液體碳氮共滲，為34MPa； 2

22、0、20Cr滲碳處理或45鋼高頻淬火， 為79MPa；5、鋼板彈簧的材料多用55SiMnVB 或60Si2Mn鋼。表面噴丸可提高板簧壽命。51七、少片彈簧1、結(jié)構(gòu)少片簧由13片等長(zhǎng)、等寬、不等厚的葉片組成。每片簧片厚度的變化使它更接近等強(qiáng)度梁，質(zhì)量比同類多片簧減少20%40%。片間放置塑料墊片，葉片只在端部接觸，以減少片間摩擦。少片簧主要應(yīng)用在輕型車上。522、單片簧的形狀兩端和中間夾緊部分的厚度是不變的；變截面部分的厚度可按拋物線形變化或線性變化。按拋物線形變化單片剛度其中，修正系數(shù)=0.92，J2為AB段慣性矩，系數(shù)k=1-(h1/h2)3。彈簧在拋物線區(qū)段內(nèi)各點(diǎn)應(yīng)力相等，532、單片簧的

23、形狀按線性變化 此時(shí)，3、少片簧的設(shè)計(jì)少片簧的寬度在布置允許的情況下盡可能取得寬一些，以增強(qiáng)橫向剛度，一般取b=75100mm。為了保證簧片有足夠的抗剪強(qiáng)度，并防止因太薄而淬裂，一般h18mm，h2=1220mm。各片是并聯(lián)的，總剛度等于各片剛度之和，各片應(yīng)力可按照所承受的載荷分量計(jì)算。54二、扭桿彈簧1、扭桿彈簧分類55二、扭桿彈簧2、扭桿彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算圓形斷面扭桿設(shè)計(jì)扭桿直徑d 扭桿有效長(zhǎng)度L設(shè)計(jì)時(shí)先根據(jù)平順性要求選定懸架剛度C，而懸架剛度有與扭桿扭轉(zhuǎn)剛度成正比。所以，扭轉(zhuǎn)剛度不宜過大，以防汽車平順性變壞。56三、空氣彈簧（一）空氣懸架的組成與空氣彈簧的分類空氣懸架的組成壓氣機(jī)油水分離器調(diào)壓

24、閥儲(chǔ)氣筒高度控制閥控制連桿空氣彈簧儲(chǔ)氣筒空氣濾清器57空氣彈簧的分類空氣彈簧是在含有簾布層結(jié)構(gòu)的橡膠氣囊內(nèi)充入空氣，以空氣為介質(zhì)，利用空氣可以壓縮的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)彈性作用。根據(jù)氣囊結(jié)構(gòu)形式不同進(jìn)行分類。58（二）空氣懸架的工作原理及使用特點(diǎn)空氣懸架的使用特點(diǎn)各種載荷狀態(tài)下均能保持車身高度不變，有利于乘客上下車或工人裝卸貨物。根據(jù)使用工況不同可以變換車身高度。在壞路面上，抬高車身以提高通過性；在平坦路面上，降低車身高度以改善行駛穩(wěn)定性和減少空氣阻力。在左、右簧載質(zhì)量不均勻時(shí)，高度控制閥可保證車身的水平姿態(tài)。對(duì)于多軸貨車或掛車，低載荷時(shí)能夠進(jìn)行單軸或多軸的提升，有利于降低輪胎磨損，同時(shí)改善驅(qū)動(dòng)附著力；當(dāng)

25、需要的時(shí)候，被提升的車橋能自動(dòng)回位并參與承載。由于空氣懸架剛度低，車輪與路面之間的動(dòng)載荷小，對(duì)路面的破壞程度得以減輕。59空氣懸架車身高度調(diào)節(jié)原理壓氣機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣進(jìn)入儲(chǔ)氣筒。固定在車身上的高度控制閥有進(jìn)氣口（連接儲(chǔ)氣筒）、放氣口（通大氣）和充氣口（連接空氣彈簧），正常情況下柱塞關(guān)閉充氣口。當(dāng)汽車載荷增加時(shí)，車架與車橋之間距離縮短，控制連桿使柱塞下移，使進(jìn)氣口和充氣口連通，壓縮空氣進(jìn)入氣囊使之壓力增加，同時(shí)車身升高至柱塞關(guān)閉充氣口，車身高度恢復(fù)到載荷增加之前的狀態(tài)。卸荷時(shí)，車身升高，柱塞上移，充氣口與放氣口連通，氣囊放氣，壓力減小，車身高度降低至原來水平。儲(chǔ)氣罐通過管路與各空氣彈簧相通，保證它

26、們壓力相同，以使車身處于水平狀態(tài)。60車軸提升機(jī)構(gòu)的工作原理需要提升車軸3時(shí)，向提升氣囊6充氣，氣囊內(nèi)壓力升高，推動(dòng)提升臂5左端下移，右端上升并頂起車軸。61空氣彈簧的彈性特性空氣彈簧具有比較理想的非線性彈性特性。相同載荷下，空氣彈簧靜撓度比鋼板彈簧靜撓度大很多，因而振動(dòng)頻率低，平順性好。只要設(shè)計(jì)參數(shù)合理，可以使其彈性特性曲線在滿載工況附近變化平緩，剛度低。在沖擊載荷作用下，彈性特性曲線變陡，剛度增大，可減少懸架變形量，減小懸架動(dòng)撓度和碰撞車架的機(jī)會(huì)，改善乘坐舒適性。62空氣彈簧的特點(diǎn)空氣彈簧的單位質(zhì)量?jī)?chǔ)能量比較大，所以本身質(zhì)量比較輕，因而簧下質(zhì)量小；空氣介質(zhì)的內(nèi)摩擦小，幾乎沒有工作噪聲，對(duì)高

27、頻振動(dòng)的吸收和隔聲性能良好；空氣彈簧的壽命是鋼板彈簧的23倍。空氣彈簧只能承受垂直載荷，必須設(shè)置能夠傳遞其他方向力和力矩的桿系，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；對(duì)密封要求嚴(yán)格，不得漏氣；懸架工藝復(fù)雜，成本高。63（三）空氣彈簧的布置空氣彈簧布置位置的不同，對(duì)車身側(cè)傾角剛度、轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角以及空氣彈簧的載荷均有影響。為了獲得足夠大的車身側(cè)傾角剛度，盡量將空氣彈簧布置在車架外側(cè)?？諝鈴椈傻闹睆捷^大，占用的橫向空間較大。對(duì)于轉(zhuǎn)向軸，若布置在前軸的前后方，則轉(zhuǎn)向時(shí)可能發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，限制轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角，使其機(jī)動(dòng)性能變壞，也可能損傷氣囊，因此一般布置在前輪內(nèi)側(cè)。對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋，空氣彈簧可以布置在橋的后面或前后各布置一個(gè)。64（四）空

28、氣彈簧結(jié)構(gòu)形式囊式空氣彈簧以橡膠囊為主要元件，鋼質(zhì)腰環(huán)用來承受內(nèi)張壓力。結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制造容易，成本低。工作時(shí)橡膠膜的曲率變化小，使用壽命長(zhǎng)。其剛度與氣囊的氣室容積、氣體壓力和氣囊曲數(shù)有關(guān)。增加氣室容積可以降低剛度；氣囊曲數(shù)越多，彈簧剛度越低，但曲數(shù)過多會(huì)降低其橫向穩(wěn)定性。一般多采用雙曲氣囊。囊式空氣彈簧的剛度比膜式的要高。65膜式空氣彈簧的分類根據(jù)氣囊止口與接口的連接方式不同，分為自由膜式和約束膜式。自由膜式空氣彈簧采用氣囊內(nèi)壓力自行密封；約束膜式空氣彈簧一般采用螺栓夾緊密封。66膜式空氣彈簧的特點(diǎn)由蓋板和底座以及之間安放的圓柱形橡膠氣囊構(gòu)成。通過氣囊的撓曲變形實(shí)現(xiàn)整體伸縮。改變氣囊長(zhǎng)度可以

29、增加空氣彈簧工作行程。底座表面鍍鉻可以減小摩擦。膜式空氣彈簧承載能力小、壽命短；剛度低，并且可以通過改變底座形狀控制有效面積變化率來獲得較為理想的彈性特性。67復(fù)合式空氣彈簧結(jié)構(gòu)介于囊式和膜式之間，具有膜式彈簧剛度較低的特點(diǎn)。復(fù)合式空氣彈簧制造復(fù)雜，成本略高。對(duì)空氣彈簧氣囊的要求能適應(yīng)-40+70的溫度變化；抗磷化物質(zhì)、酸堿溶劑和臭氧的侵蝕。24小時(shí)內(nèi)壓降不超過0.02Mpa。68（五）氣彈簧的剛度在靜平衡位置，空氣彈簧的剛度為p0為靜平衡位置氣囊內(nèi)氣體絕對(duì)壓力；V0為靜平衡位置氣囊內(nèi)的氣體容積；K為多變指數(shù)，緩慢加載時(shí)為1，劇烈振動(dòng)時(shí)為1.4；A為空氣彈簧的有效面積，A=D2/4；D為空氣彈

30、簧的有效直徑；dA/df為有效面積在軸線方向上的變化率。69空氣彈簧的振動(dòng)頻率影響振動(dòng)頻率的主要因素是有效面積變化率和氣體容積。為了獲得較低的振動(dòng)頻率，可以減少dA/df或增加V0 。增加V0會(huì)使空氣彈簧占據(jù)較大的空間，在汽車上布置困難?？刹捎幂o助氣室來增加彈簧容積。在給定壓力和容積條件下的實(shí)驗(yàn)曲線70第五節(jié) 獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)要求車輪上下跳動(dòng)時(shí)，輪距變化要小，否則輪胎早期磨損；前輪距變化要小于4mm。車輪跳動(dòng)時(shí)，前輪定位參數(shù)變化要合理；轉(zhuǎn)彎時(shí)，車身側(cè)傾角要??；在0.4g的側(cè)向加速度作用下，車身側(cè)傾角要小于67度。制動(dòng)和加速時(shí)，應(yīng)使車身有抗前俯和后仰的作用；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度

31、，能夠可靠的傳遞各種力和力矩。71二、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)（以不等長(zhǎng)雙橫臂式和麥弗遜式懸架為例）1、側(cè)傾中心雙橫臂式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心可由作圖法獲得721、側(cè)傾中心（續(xù)）麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的確定2、側(cè)傾軸線汽車的側(cè)傾軸線應(yīng)大致與地面平行，且盡可能離地面高一些。一般，側(cè)傾中心高度：前懸架：0120mm；后懸架：80150mm。733、縱傾中心縱傾中心可以通過作圖法確定研究表明，當(dāng)前、后懸架的縱傾中心位于兩車橋之間時(shí)，才能提高抗制動(dòng)縱傾性；當(dāng)縱傾中心位置高于驅(qū)動(dòng)車輪中心時(shí)，才能提高抗驅(qū)動(dòng)縱傾性。744、懸架橫臂的定位角獨(dú)立懸架的擺臂鉸鏈軸多為空間傾斜布置。為了描述方便，將擺臂軸的空間定位角定義

32、為：擺臂軸的水平斜置角懸架抗前俯角懸架斜置初始角75三、雙橫臂式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、縱向平面內(nèi)上、下橫臂軸布置方案上、下橫臂軸抗前俯角的匹配對(duì)主銷后傾角的變化有較大影響。不同匹配方案，主銷后傾角值隨車輪跳動(dòng)量Z的變化曲線。的正、負(fù)號(hào)按右手定則確定。為了提高汽車的制動(dòng)穩(wěn)定性 和舒適性，一般希望主銷后 傾角在懸架彈簧壓縮時(shí)增大， 在彈簧拉伸時(shí)后傾角減小。76三、雙橫臂式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2、橫向平面內(nèi)上、下橫臂布置方案上、下橫臂布置不同，所得側(cè)傾中心位置也不同?？梢愿鶕?jù)對(duì)側(cè)傾中心位置的要求來設(shè)計(jì)上、下橫臂在橫向平面內(nèi)的布置方案。773、水平面內(nèi)上、下橫臂軸布置方案下橫臂軸MM和上橫臂軸NN與

33、縱軸線的夾角，分別為水平斜置角1和2。一般規(guī)定，軸線前端遠(yuǎn)離汽車縱軸線的夾角為正，反之為負(fù)。大多數(shù)前置發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的懸架下橫臂軸的斜置角為正，而上橫臂軸斜置角則有正值、零值和負(fù)值三種布置方案?？梢允管囕喸谟龅酵蛊鹇氛蠒r(shí)能夠一面上跳，一面向后退讓，以減少傳到車身上的沖 擊力；還可以便于布置發(fā)動(dòng)機(jī)。784、上、下橫臂長(zhǎng)度的確定上、下臂長(zhǎng)度對(duì)車輪上、下跳動(dòng)時(shí)定位參數(shù)影響很大。上橫臂短、下橫臂長(zhǎng)，一方面是布置發(fā)動(dòng)機(jī)方便，另一方面也是為了得到理想的懸架運(yùn)動(dòng)特性。上、下擺臂的長(zhǎng)度比 應(yīng)在0.61.0范圍內(nèi)?？巳R斯勒：0.70；通用：0.66；我國(guó)：0.65。79四、麥弗遜式獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的受力分析根據(jù)懸架受力簡(jiǎn)圖，可以得到 作用在導(dǎo)向套上的橫向力在保持減振器軸線不變的條件下，常將G點(diǎn)外伸至車輪內(nèi)部?？梢钥s短尺寸a，又可獲得負(fù)的主銷偏移距，提高制動(dòng)穩(wěn)定性。移動(dòng)G點(diǎn)后的主銷軸線不再與減振器軸線重合。801、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的受力分析（續(xù)）考慮到彈簧軸向力的影響，將彈簧和減振器的軸線相互偏移距離S，則作用到導(dǎo)向套上的力將減小。為了發(fā)揮彈簧反力減小橫向力F3 的作用