第1章文獻(xiàn)綜述1.1汽車懸架概述懸架是一個(gè)由彈性元件、減振器、緩沖片、導(dǎo)向裝置及橫向穩(wěn)定器等構(gòu)成的系統(tǒng)總成。其中導(dǎo)向裝置主要是由導(dǎo)向桿體關(guān)節(jié)組成,是一種可以用來確定車輪在某一點(diǎn)上的相對位置及其在車架(或者是車身)上的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),同時(shí)向車輛傳遞不同方向的垂直力及各種載荷力和扭矩的裝置。例如,當(dāng)一個(gè)縱置的鋼板彈簧被用作一個(gè)彈性單位的元件,它就可以同時(shí)兼顧到導(dǎo)向設(shè)備的功能。而這些緩沖模塊就是一種用來通過減輕機(jī)械零部件的壓力來減輕機(jī)械車軸(或者是車架)對其他部位的直接碰撞的裝置,用以防止機(jī)械彈性部件產(chǎn)生過大的扭矩和變形。安裝有橫向穩(wěn)定器的車輛,可以有效地降低轉(zhuǎn)彎時(shí)車身橫向偏角和側(cè)面傾斜度的振動(dòng)。汽車驅(qū)動(dòng)懸架按照運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向性和傳動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)特征,可以被大致上地劃分為非獨(dú)立驅(qū)動(dòng)懸架和獨(dú)立驅(qū)動(dòng)懸架兩者三大類。非獨(dú)立懸掛的左、右兩側(cè)車輪之間由一個(gè)高強(qiáng)度剛性的懸架梁或非斷開式的懸架車橋直接進(jìn)行轉(zhuǎn)向聯(lián)接,當(dāng)單邊的懸架車輪在高速公路上方行駛過一個(gè)稍微凸起來的物體時(shí),會(huì)直接對其車輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)向影響。而在獨(dú)立式剛性懸掛中則幾乎沒有這樣的一種剛性車梁,它的左右兩個(gè)剛性車輪都可以獨(dú)立地與前方剛性車架或者后方的剛性車身互相進(jìn)行連接或者交叉組合而成[1]，其所形成的斷開式的剛性車橋,按照車身整體懸架結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)也就是可以再依次細(xì)分為縱臂式、橫臂式、斜臂式等。它的主要功用如下：1支持車身，并保證汽車行駛穩(wěn)定性；2減小車身和車橋(或車輪)的振動(dòng)；3傳輸力矩作用于傳動(dòng)車輪與其他(或者說是傳動(dòng)車架)之間的各種傳動(dòng)力(縱、橫向傳動(dòng)力、制動(dòng)力傳動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力)及作用力矩(制力驅(qū)動(dòng)力矩與方向相反車輪作用力矩);4緩和、抑制因?yàn)椴黄教沟穆访娑a(chǎn)生振動(dòng)和撞擊,以確保汽車在道路上的行進(jìn)平順。為了實(shí)現(xiàn)1、3項(xiàng)的功能,在懸架上采用了恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)向桿體關(guān)系把車身(車架)和動(dòng)力機(jī)構(gòu)(車輪)之間進(jìn)行了聯(lián)接。導(dǎo)向桿體關(guān)系具有很多種形式,既可以單獨(dú)地使用一種,也可以組合其中的幾種配合在一起使用。而鋼板彈簧懸架上的鋼板彈簧在充分地用作彈性部件時(shí),同樣可以兼顧到導(dǎo)向之用。為了實(shí)現(xiàn)2、4項(xiàng)的功能,懸架上采用了一個(gè)減震器和一個(gè)彈簧。汽車懸架常見的彈性部分主要包括螺旋彈簧、扭矩彈簧、鋼板彈簧、空氣彈簧以及橡膠彈簧。減震器的類型很多,現(xiàn)在應(yīng)用范圍最大的就是筒式減震器。而且緩沖塊的使用可以降低車軸(或者是車身)對于機(jī)構(gòu)(如車架)產(chǎn)生的直接碰撞。有的車輛還安裝了橫向穩(wěn)定桿,用來控制和降低車身側(cè)傾[2]。在各種用于汽車制動(dòng)懸架的所有的大型彈性彈簧構(gòu)件中,應(yīng)用最廣泛的鋼板彈簧就是由若干塊等寬但等窄厚度不大(其等寬厚度最好要可能與復(fù)合鋼板等長)的大型合金剛性彈簧塊所組合而成的一根等強(qiáng)度的彈性梁。例如,當(dāng)一個(gè)安裝在整輛汽車懸架內(nèi)部的鋼板彈簧片所需要承受的垂直運(yùn)動(dòng)載荷是正向時(shí),各個(gè)鋼板彈簧片也就會(huì)因?yàn)槭芰Χl(fā)生變形,具有了向上或者拱彎傾斜的趨勢。這時(shí),車橋與車架就會(huì)相互接近。而且當(dāng)車橋和車架相互地分離或者是高度偏移時(shí),由鋼板彈簧產(chǎn)生的正向載荷和變形量就會(huì)逐漸降低,有時(shí)甚至可能是反向的[3]。鋼板承載彈簧的作用主片板和卷耳板的受力失衡問題較為嚴(yán)重,這本身就是它的軟弱支撐部位。因此為了有效改善第二片弓形卷耳的內(nèi)部整體受力平衡狀態(tài),我們往往將第二片的卷耳末端也折曲彎成卷耳,包在第三片弓形內(nèi)耳的外面,稱為包耳。同時(shí)用在主片上的卷頭機(jī)耳和第二片上的包片卷耳之間還仍然保留著較大的彈簧空隙,這樣就顯得使用在鋼板上的彈簧卷耳發(fā)生了在卷簧彈性上的變形，在此過程中各片卷耳都具有達(dá)到相應(yīng)角度滑動(dòng)的工作機(jī)會(huì)。有些鋼板懸架系統(tǒng)中的大型鋼板懸架彈簧兩端并沒有直接做成彈簧卷耳,而是直接采用其他的懸架支撐和彈簧連接使用方式,例如采用橡膠彈簧支撐墊。扁平或近似長方形的吊架鋼板通常呈彎曲形,當(dāng)以數(shù)片不可折疊的吊架鋼板直接作為吊架底盤彈簧使用時(shí),一端以梢子的吊架形式直接安裝在圓形吊架上,另外的一端則直接使用圓形吊耳將吊架鋼板緊緊連接在高高的吊架大梁上,使吊架鋼板和底盤彈簧都同時(shí)能夠自由伸縮，目前廣泛應(yīng)用于我國的大中型專用貨車和卡車。1.2我國汽車懸架發(fā)展的現(xiàn)狀現(xiàn)代化的汽車懸架的發(fā)展日新月異,不斷地出現(xiàn)著嶄新的汽車懸架設(shè)備。懸架工程技術(shù)的每一個(gè)跨越,都與其相關(guān)領(lǐng)域和專業(yè)的發(fā)展緊密聯(lián)系。自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、先進(jìn)的制造工藝、運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)等各種信息系統(tǒng)的發(fā)展成就為我國汽車傳統(tǒng)懸架設(shè)備的進(jìn)一步開發(fā)提供強(qiáng)有力的支撐。而且懸架在引起歷史性的探索中,在發(fā)展過程中也給我們的相關(guān)領(lǐng)域和學(xué)科帶來了更高的理論需求,讓我們的認(rèn)知邁向了一個(gè)新的、更高層次的境界。汽車懸架根據(jù)導(dǎo)向機(jī)制可以劃分為獨(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛。非獨(dú)立懸架在客車的前、后懸架、貨車上均很常見。而由于我國高速公路互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展也促使了汽車的速度持續(xù)改善,使得傳統(tǒng)的非獨(dú)立式懸架不再能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)在駕駛的平順度和操控的穩(wěn)定性方面所提出的更高要求。因此,獨(dú)立式懸架在我國市場上獲得了巨大的市場發(fā)展。獨(dú)立懸架由于兩側(cè)的車輪都是獨(dú)立地與一個(gè)車架或者整體的車身進(jìn)行彈性相互連接,因而在設(shè)計(jì)上具有許多的優(yōu)點(diǎn),尤其以其中之一的雙橫臂獨(dú)立懸架在工業(yè)上得到了廣泛的研究和應(yīng)用。按照對主動(dòng)汽車內(nèi)部懸架運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生橫向震蕩的主動(dòng)控制系統(tǒng)形式,汽車懸架一般可以大致劃分如下為兩種基本的懸架類型,即被動(dòng)、半主動(dòng)或者主動(dòng)汽車懸架。上個(gè)世紀(jì)80年代以來主動(dòng)懸架已經(jīng)逐漸開始在一部分的中小型汽車上廣泛應(yīng)用,并且目前仍然正在進(jìn)一步的技術(shù)研究和應(yīng)用推廣中。由于目前我國在汽車上采用新型半主動(dòng)和主動(dòng)整體懸架系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用方面相比于西方國家起步比較晚,所以和國外市場相比國內(nèi)還有很大的技術(shù)差距。例如,福特公司和日產(chǎn)公司首先在電動(dòng)小型轎車上廣泛應(yīng)用主動(dòng)懸掛,已經(jīng)取得了比較好的實(shí)際駕駛效果。主動(dòng)式懸架雖然最初提出的時(shí)間比較早,但由于其控制復(fù)雜、牽涉至許多專業(yè)和領(lǐng)域的原因,始終都無法取得重大的突破。自從進(jìn)入20世紀(jì)90年代,主動(dòng)式懸架僅被廣泛地應(yīng)用于一些排氣容量大的奢侈型豪華車,一直以來都未見任何國內(nèi)車型或者是汽車生產(chǎn)企業(yè)所采用這種懸架技術(shù)的相關(guān)報(bào)道,只有北京理工大學(xué)等少數(shù)幾家單位才會(huì)針對主動(dòng)式懸架問題展開深入的研究。經(jīng)過有關(guān)學(xué)術(shù)單位的研究表明,主動(dòng)式懸架在平順度上最佳。主動(dòng)式懸架通過引進(jìn)了許多新興的自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)以及在汽車中使用了大量的電子元件,從而使懸架運(yùn)行的穩(wěn)定性有了很大的保證,因此,其平順度和操作的穩(wěn)定性良好,這也正是未來一代汽車懸架技術(shù)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢。但由于眾多原因,我國汽車大多數(shù)都會(huì)采用被動(dòng)式懸架[4]。1934年10月世界上第一個(gè)用螺旋彈簧結(jié)構(gòu)制造的被動(dòng)式齒輪懸架汽車問世。被動(dòng)式后輪懸架汽車駕駛員和汽車的狀態(tài),是由當(dāng)?shù)芈访婧蛙囕v行駛狀態(tài),以及前輪減振器等各種主要機(jī)械傳動(dòng)部件所綜合決定的,極為被動(dòng)。而被動(dòng)后輪懸架的技術(shù)參數(shù)則主要是通過對一系列實(shí)際道路交通情況的不斷轉(zhuǎn)換從而加以折中,在保證汽車正常行駛時(shí)始終保持一致,由實(shí)際汽車駕駛者需要通過多年積累的駕駛經(jīng)驗(yàn)或者最終需要進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化所重新設(shè)計(jì)的各種技術(shù)手段參數(shù)來加以確定。被動(dòng)減振懸架裝在避震器上的減振制動(dòng)效果相對來說較差,很難完全滿足各種復(fù)雜的道路情況。而這種采取了非線性的高剛度制動(dòng)彈簧與后輪車身高度自動(dòng)組合調(diào)節(jié)的技術(shù)手段在未來有望徹底克服該懸架技術(shù)的一些缺陷,雖然已成功取得了一定的研究成效,但卻又始終無法徹底消除被動(dòng)后輪懸架的自身劣勢。現(xiàn)在被動(dòng)式懸架主要用途體現(xiàn)在中低檔豪華轎車上,現(xiàn)代小型豪華轎車的主動(dòng)前懸架通常一般都會(huì)選擇使用麥弗遜式的被動(dòng)懸架,比如桑塔納、夏利等。后者的懸架結(jié)構(gòu)選型相對復(fù)雜較多,主要選型分別有復(fù)合式縱連桿擺臂吊掛懸架和多連桿擺臂懸架。依照隨機(jī)振動(dòng)剛度理論,作為一種采用傳統(tǒng)機(jī)械懸架結(jié)構(gòu)的被動(dòng)汽車懸架,它的振動(dòng)剛度與阻尼幾乎不可能相協(xié)調(diào),只有在能夠充分保證在特殊的陡坡路面下行駛條件下才能真正達(dá)到更佳的駕駛效果。但它由于具有設(shè)計(jì)理論成熟、性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉等諸多優(yōu)點(diǎn),因而在現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的研究運(yùn)用[5]。對于我國現(xiàn)階段情況而言,仍然具備著相當(dāng)大的科學(xué)研究應(yīng)用價(jià)值。1.3研究的背景及意義我國汽車制造業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的強(qiáng)大保障就是自主研發(fā)。經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,我國的汽車制造企業(yè)雖然己初具規(guī)模,但仍然面臨技術(shù)落后、自主知識品牌嚴(yán)重不足以及全球競爭激烈程度的加劇等諸多因素給企業(yè)帶來的沉重壓力[6]。而且當(dāng)前我國的汽車制造產(chǎn)業(yè)如果想要繼續(xù)、加快和健康地發(fā)展,就必須始終堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,選擇一種面向自主發(fā)展的具有鮮明中國文化特色的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新模式,推動(dòng)我國汽車制造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級、技術(shù)的演變和進(jìn)步、以及中華民族品牌的興旺和崛起。輕型貨車懸掛在我國的應(yīng)用范圍是十分廣泛的,懸掛作為各種輕型貨車的主體零部件,它的設(shè)計(jì)的成敗直接決定了車輛在操控時(shí)的穩(wěn)定性以及行駛時(shí)的平順性、舒適度等諸多方面。所以設(shè)計(jì)一種工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)便宜的懸掛系統(tǒng)可以最大限度地減少整車制造的總費(fèi)用,從而促進(jìn)了汽車制造和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展。因此本問題對于設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)好、質(zhì)量高的輕型貨車懸掛系統(tǒng)有一些現(xiàn)代化的理論和實(shí)踐成果。1.4研究的主要內(nèi)容懸架總體結(jié)構(gòu)確定，彈性元件的設(shè)計(jì)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定各結(jié)構(gòu)的主要參數(shù),對各部件的主要參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度校核，合理性的質(zhì)量驗(yàn)證。

第2章懸架的結(jié)構(gòu)形式分析及選擇2.1非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架汽車上的懸掛系統(tǒng)一般來說可以將其劃分為獨(dú)立懸掛系統(tǒng)和非獨(dú)立懸掛兩種,獨(dú)立懸掛系統(tǒng)將車軸分割成兩部分,每只獨(dú)立懸掛的懸架車輪都可以是由一個(gè)螺旋彈簧獨(dú)立地直接用來安裝在單獨(dú)懸掛的一根車架下面,兩邊的懸掛車輪都完全可以獨(dú)立起來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),當(dāng)一邊的懸掛車輪發(fā)生輕微跳動(dòng)時(shí),另一邊的懸掛車輪就不會(huì)被跳動(dòng)影響,從而大大提高了汽車駕駛員對汽車的行走道路的平穩(wěn)性和駕駛舒適度;而非獨(dú)立懸掛的懸掛車輪則直接安裝在單獨(dú)的一根懸掛車軸上,因此當(dāng)一邊的懸掛車輪發(fā)生輕微跳動(dòng)時(shí),另一邊的懸掛車輪也就一定會(huì)隨之跳動(dòng),使整輛汽車都會(huì)產(chǎn)生輕微震蕩或者說是產(chǎn)生傾斜。（如圖2.1）。圖2.1懸架的結(jié)構(gòu)形式簡圖非獨(dú)立懸掛以橫縱方向位置的大型鋼板導(dǎo)向彈簧元件為主要導(dǎo)向彈性元件，它既可以擔(dān)任導(dǎo)向彈性部分又可以同時(shí)兼顧剛性導(dǎo)向，最大的優(yōu)勢之一就是:產(chǎn)品制造容易,結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,維修方便。缺點(diǎn)及其原因主要是:由于鋼板受到小型整車車體結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置上的諸多限制,鋼板上的彈簧不太能夠具備一個(gè)足夠的使用長度(尤其主要是對于前懸架),使之能夠具有的的剛度較大,所以對于小型汽車的轉(zhuǎn)向平順性性能要求比較低;簧下質(zhì)量大;在不平坦的陡坡路面上高速駕駛時(shí),由于左、右兩個(gè)方向車輪的相互影響,導(dǎo)致兩個(gè)車軸和兩側(cè)后輪都在車身之間發(fā)生了輕微傾斜;但是由于當(dāng)車軸兩側(cè)的兩個(gè)車輪不定時(shí)同步地左右跳動(dòng),車輪就可能會(huì)左、右方向搖擺,使得兩側(cè)前輪很容易就可能會(huì)迅速產(chǎn)生橫向震蕩。當(dāng)車輪進(jìn)行跳動(dòng)時(shí),懸架很容易對位于轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)下的車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生必要的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)控制干預(yù);但是例如當(dāng)一輛電動(dòng)汽車沿著凹凸不平的高速道路中橫向行駛時(shí),由于兩側(cè)車輪內(nèi)部只有一側(cè)的反向車輪進(jìn)行跳動(dòng)或兩側(cè)反向車輪內(nèi)部反向車輪跳動(dòng),不但兩側(cè)車輪外傾角角度發(fā)生了很大變化,而且對兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生不利的車輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)特征;而且當(dāng)一輛汽車在高速旋轉(zhuǎn)或者高速公路行駛時(shí),離心力也很有可能直接導(dǎo)致不利的車輪旋轉(zhuǎn)軸向。非獨(dú)立懸架常見于在某些小型車和轎車后獨(dú)立懸架和大型貨車,大客車前、后懸架[1]。獨(dú)立懸架的主要結(jié)構(gòu)特征之一就是兩側(cè)車輪都不需要獨(dú)立的與兩側(cè)車架或者其他各個(gè)車身部件進(jìn)行具有彈性的相互連接。與非獨(dú)立式的懸架系統(tǒng)相比,獨(dú)立式的懸架大部分都主要是通過采用扭桿彈簧、螺旋彈簧等結(jié)構(gòu)作為替代傳統(tǒng)的懸架彈性部分,因而它們都是沒有了一個(gè)導(dǎo)向控制裝置。與非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)相比,獨(dú)立懸架在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上同樣具有較多優(yōu)勢:①懸架中兩側(cè)彈性元件的位置在一定程度范圍內(nèi)的改變對兩側(cè)車輪之間的單獨(dú)獨(dú)立移動(dòng)沒有太大的影響,這樣既能夠有效減少獨(dú)立車架和兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪的帶動(dòng)車身在顛簸的道路上的震蕩和橫向振動(dòng),又同時(shí)能夠有效幫助用戶消除一些汽車由于轉(zhuǎn)向輪不斷轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)搖擺。②減少了非簧載質(zhì)量,從而縮短了懸架在行駛中所受的外力和摩擦載荷,可以增加汽車行駛的平均速度。③因?yàn)樵撓到y(tǒng)是一種斷開型車橋,在此過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)的位置會(huì)被降低或前移從而使得汽車的重心產(chǎn)生一定的下降,這樣就會(huì)更加有利于增強(qiáng)汽車在道路中行駛時(shí)的穩(wěn)定性。同時(shí)為了給予車輪較大的運(yùn)動(dòng)空間,懸架的剛度也可以設(shè)計(jì)得更加小,使其車身產(chǎn)生震蕩的頻率減少,以便改善車輛行駛的平順性。④可以保證當(dāng)汽車沿著不平坦的道路行駛時(shí),車輪和路面之間會(huì)有良好的摩擦,增大了車輛的驅(qū)動(dòng)能力。⑤對于具有一定特殊要求的某些越野車輛,當(dāng)采用獨(dú)立懸掛時(shí),可以增大其離地間隙,提高汽車的行駛和通過效率。這種獨(dú)立式懸架主要的缺陷就是制造成本比較高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維修困難。該類懸架主要適合于乘用車和一些輕型貨車,越野汽車以及大中型客車[7]。2.2前、后懸架方案的選擇汽車的前、后懸架目前通常采用的方案有：前輪采用獨(dú)立懸架、后輪采用非獨(dú)立懸架、前輪和后輪均采用非獨(dú)立懸架、前后輪都采用獨(dú)立懸架等幾種。當(dāng)前、后懸掛為橫向縱置式型鋼板滑動(dòng)彈簧的汽車自動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí),外側(cè)橫桿懸架仍然處于過載加速狀態(tài)而內(nèi)側(cè)橫桿懸架仍然處于高速減載，于是外側(cè)橫桿懸架由于沒有受到高速轉(zhuǎn)向推力而突然伸長,且內(nèi)側(cè)橫桿懸架由于受到壓力而縮短,結(jié)果轉(zhuǎn)向汽車外端懸掛和內(nèi)側(cè)懸架之間的轉(zhuǎn)向軸線與轉(zhuǎn)向汽車內(nèi)側(cè)橫桿之間的轉(zhuǎn)向軸線完全相反,偏轉(zhuǎn)了一個(gè)轉(zhuǎn)向角度a。對于車輛后橋,這種轉(zhuǎn)向偏轉(zhuǎn)控制方式大大增加了車輛過多的控制轉(zhuǎn)向力和傾斜度的趨勢;對于車輛前軸,則同樣會(huì)容易致使電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向力量供給不足而容易產(chǎn)生車輛轉(zhuǎn)向過度傾斜的偏轉(zhuǎn)趨勢。而且由于乘用車的后半部懸架上的支撐縱置鋼板彈簧的后部中心吊耳支撐位置都需要布設(shè)得比前部的中心吊耳位置要高,因此后部的懸架在瞬時(shí)高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候中心支撐位置也往往會(huì)大大地得到降低,致使汽車后橋架與軸線之間的軸向偏移不再容易讓乘用汽車車身產(chǎn)生過多的的轉(zhuǎn)向感和傾斜的運(yùn)動(dòng)趨勢。前輪驅(qū)動(dòng)的小型乘用車,常見的采取麥弗遜式前懸架和帶有扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向梁的后懸架。其后懸架一般都是采用橫向縱置成型鋼板彈簧式非獨(dú)立式懸架,前懸架一般都是采用雙橫臂式獨(dú)立式懸架時(shí),可以優(yōu)先考慮的是通過把上下雙橫臂所需的支撐的銷軸的縱向軸線直接投射出來到一個(gè)縱向豎直運(yùn)動(dòng)水平平面上,將前懸架進(jìn)行縱向豎直運(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬心設(shè)計(jì)成于前高后低狀,從而完全可以考慮使得前懸架進(jìn)行縱向豎直運(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬心裝置位于一個(gè)非常有利于有效降低高速制動(dòng)前后傾俯角的穩(wěn)定地方,令高速制動(dòng)時(shí)的高速車身懸架縱向運(yùn)動(dòng)傾斜度大大減少,保持了制動(dòng)車身良好的安全穩(wěn)定[1]。本設(shè)計(jì)采用前懸架麥弗遜式獨(dú)立懸架，后懸架選用鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架。圖2.2鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架圖2.3麥弗遜式非獨(dú)立懸架2.3輔助元件輔助元件主要有橫向穩(wěn)定器和緩沖塊。橫向穩(wěn)定器:通過大幅縮短輪胎懸架的剛度c以大幅降低車輛輪胎橫向振動(dòng)的固有頻率強(qiáng)度n,從而可以實(shí)現(xiàn)大幅提高整輛車身的平順度。但由于后輪懸架的側(cè)面偏斜傾角隨著剛度值的變化有所減小而不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)輪胎側(cè)面偏斜傾角的強(qiáng)度增加,從而可能導(dǎo)致會(huì)令汽車駕駛員和汽車內(nèi)部的其他乘客因此覺得不舒適。此種問題的基本解決辦法之一是那便是在車上底部裝設(shè)一個(gè)橫向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定器。有了這種新型橫向傾斜穩(wěn)定器,就已經(jīng)可以輕松實(shí)現(xiàn)在不需要繼續(xù)增大制動(dòng)懸架的垂直旋轉(zhuǎn)剛度c的情況下,增大制動(dòng)懸架橫向傾斜角度剛度。緩沖塊:部分由橡膠做成(如下圖a),將鋼板與橡膠之間通過硫化鏈直接連結(jié)成一個(gè)整體,再將這些緩沖塊通過焊接后固定在鋼板上(包括車身)或其它零件上,以便于起到控制懸掛體最大運(yùn)動(dòng)行程的功能。另一些由多孔性的聚氨酯指材料制造而非合成(如左右圖a和b),它同時(shí)也認(rèn)為是一個(gè)用于輔助合成彈性材料單元的重要作用。這類保溫材料在發(fā)熱起泡的過程中就已經(jīng)形成了一個(gè)致密的高強(qiáng)度耐磨殼外層,內(nèi)部由于發(fā)熱起泡的部位在沒有外殼層的保護(hù)下也不會(huì)受到任何物質(zhì)損傷。由于在該類彈性材料中幾乎沒有一個(gè)完全封閉的彈性空腔和一個(gè)氣泡,彈性元件雖然可以在其他載荷的壓力作用下被壓力拉伸和運(yùn)動(dòng)壓縮,但其整體外廓隨著尺寸的方向變化大小幅度或者增加卻不大,這點(diǎn)和普通橡膠型不同。而一些小型汽車振動(dòng)緩沖塊則需要安裝在汽車減振器上[1]。圖2.4橡膠緩沖塊圖2.5由多空聚氨酯制成的輔助彈性元件形狀此次設(shè)計(jì)采用的緩沖塊為圖a，用一個(gè)螺釘將其固定在汽車的懸掛體上,以有效地限制汽車懸掛體的最高行程。2.4本章小結(jié)本章主要是對懸架進(jìn)行了簡單介紹，并確定了前后懸架的具體形式：前懸架麥弗遜式獨(dú)立懸架；后懸架鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架。并對輔助元件進(jìn)行了介紹和選擇。

第3章前、后懸架主要參數(shù)的選擇3.1初始參數(shù)計(jì)算本設(shè)計(jì)采用EQ1060輕型貨車主要參數(shù)：軸距：3360mm；軸數(shù)：2；軸荷（前軸）：1565/2010kg；軸荷（后軸）：1080/3390kg；非簧載質(zhì)量：（前）237kg；非簧載質(zhì)量：（后）425kg?？蛰d靜止時(shí)汽車前、后軸（橋）負(fù)荷：G1=1565x9.8=15337NG2=1080x9.8=10584N（3.1）滿載靜止時(shí)：G1=2010x9.8=19698NG2=3390X9.8=33222N（3.2）簧下載荷：GU1=237x9.8=2322.6NGu2=425x9.8=4165N（3.3）滿載時(shí)單個(gè)鋼板彈簧的載荷：FW1=(G1-GU1)=(19698-2322.6)/2=8687.7NFW2=(G2-GU2)=(33222-4165)/2=14528.5N（3.4）滿載時(shí)單個(gè)鋼板彈簧的簧載質(zhì)量：m1=FW1/g=8687.7/9.8=886.5kgm2=FW2/g=14528.5/9.8=1482.5kg（3.5）3.2選擇要求及方法3.2.1使懸架系統(tǒng)由較低的固有頻率汽車上的懸架質(zhì)量系統(tǒng)與其他在彈簧上的振動(dòng)質(zhì)量所聯(lián)系構(gòu)成的振動(dòng)測量系統(tǒng)的固有頻率,是直接地關(guān)系到整輛汽車的正常行駛安全性能和平衡滑順度的重要振動(dòng)測量物理參數(shù)之一,由于我們對目前現(xiàn)代汽車的懸架質(zhì)量系統(tǒng)分配振動(dòng)系數(shù)的ε近似值為1,可以直接確定懸在汽車前、后軸上方兩點(diǎn)的質(zhì)量振動(dòng)并不是沒有相互間的聯(lián)系。3.2.2n1與n2的匹配要合適一般情況下要求fc1和fc2都需要非常接近,但是不能使二者達(dá)到一定的相等(以防止產(chǎn)生共振)。希望fc1>fc2(從車輛的加速度來考慮,若明顯滯后,則車身會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。當(dāng)一輛汽車以更低相對于更高的縱向車速繼續(xù)行駛或者通過單一縱向路障時(shí),n1/n2>1時(shí)的傳動(dòng)機(jī)械和整輛車身之間縱向相對角的重力振動(dòng)影響大小可能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比n1/n2<1時(shí)大,故一般情況建議汽車采用fc2=（0.8~0.9）fc1。鑒于這種考慮到后輪前懸架軸承駕駛員的自身乘坐舒適性及一輛貨車前、后輪懸架軸承承受載荷的不同,一般來說選擇后輪前懸架靜傳動(dòng)撓度測量值的數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于貨車前懸架靜傳動(dòng)撓度數(shù)的值,建議盡量選擇fc2=（0.6~0.8）fc1。而為了大大提高微型轎車的后排座椅乘客的安全和駕駛舒適度,可以選擇前懸架偏頻比后懸掛高。3.2.3fd要合適,根據(jù)不同的車在不同路面條件確定對于汽車正常行駛時(shí)的道路平順度的基本要求而言,運(yùn)送乘客和正常行駛長途車輛的運(yùn)行平順度要求是最高的,其次的也就是大型長途客車,載貨大型汽車更是繼而次之。對于一般都在普通級以下的緊湊型車和轎車型在滿載時(shí),前懸架的一般偏頻要求一般偏頻為1.0~1.45Hz,后后輪懸架則一般偏頻要求在1.17~1.58Hz。原則上一般來說,轎車的懸架等級就愈來越高,懸架也就可能會(huì)隨之變得更加偏頻。而目前當(dāng)重型貨車處于滿載時(shí),前懸架的汽車偏頻控制范圍一般都是要求偏頻控制在1.50~2.10Hz,而后的前懸架一般則是要求偏頻控制在1.70~2.17Hz。因此取n1=1.7Hz,n2=2.0Hz。3.3懸架靜撓度fc靜撓度：汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷Fw與此時(shí)懸架剛度c之比，即fc=FW/c由已知參數(shù)可知，頻率n1=1.15Hz.載簧質(zhì)量m1=463Kg由公式：n1=c1n2=c2/m2/(2可知fc1=g/(2πn1)2=9800/(2x3.14x1.7)2=85.98mmfc2=g/(2πn2)2=9800/(2x3.14x2.0)2=62.12mm（3.7）懸架剛度c1=(2πn1)m1=(2x1.7x3.14)2x886.5=101040.59N/mc2=(2πn2)m2=(2x2.0x3.14)2x1482.5=233869.71N/m（3.8）3.4懸架彈性特性懸架的車輪垂直剛度彈性運(yùn)動(dòng)特征即為整個(gè)懸架所運(yùn)動(dòng)承受接收到的車輪垂直彈性外力運(yùn)動(dòng)F與由此所運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生而外力引起的整個(gè)車輪軸向中心點(diǎn)的位移(通常即整個(gè)懸架的橫向位移或車輪變形)之間的密切關(guān)系所形成曲線,其中兩條切線的橫向傾斜和曲率即為整個(gè)懸架的垂直剛度。按照汽車懸架的橫向彈性結(jié)構(gòu)性質(zhì)又可以將其劃分為具有線性的橫向彈性和非線性的縱向彈性兩種。其中的橫向線性懸架彈性剛度特征即為當(dāng)一個(gè)懸架的外力變形剛度f與其懸架所受的一條豎向剛度垂直線的外力變形f之間需要呈現(xiàn)一個(gè)固定的剛度比例發(fā)生變化時(shí),彈性剛度特征所受的需要對其呈現(xiàn)的比例是一條豎向垂直線,此時(shí)根據(jù)懸架的彈性剛度系數(shù)可以將其視為一個(gè)常數(shù)。一個(gè)懸架上的外力變形部件f與其所能承受到的位于豎向面或垂直面的外力變形f之間的橫向改變與其關(guān)系系數(shù)并非一定成正或者是反向的比例,則關(guān)于該懸架彈性輪的性能參數(shù)如下方框圖所示。此時(shí),懸架的滿載剛度和懸架速率都已經(jīng)是逐漸發(fā)生了巨大變化,其主要性能特點(diǎn)之一就是在懸架滿載曲線位置(具體參見懸架圖中的點(diǎn)8)附近,剛度小且懸架速率和滿載曲線速度都會(huì)逐漸變化平緩,因而懸架運(yùn)行時(shí)的平順性良好;該速率曲線于汽車距離懸架滿載較遠(yuǎn)的兩端,逐漸地進(jìn)化變陡,剛度也隨之逐漸增大。這樣可以使它們之間可以在有限線性動(dòng)容的撓度小于fd的范圍內(nèi),得到一個(gè)相對于其他線性傳動(dòng)懸架的有限動(dòng)容。而由于懸架由靜力在載荷軸的位置移動(dòng)開始,變形至懸架結(jié)構(gòu)所需要允許的最大徑向變形速度為止,所以它需要同時(shí)消耗的驅(qū)動(dòng)力即為整個(gè)懸架結(jié)構(gòu)運(yùn)行過程中的一個(gè)主要驅(qū)動(dòng)力的容量。懸架的內(nèi)部傳動(dòng)緩沖容積越大,被傳動(dòng)緩沖片重物擊穿的受傷概率也就越小。貨車及大型客車在車輛空載與列車滿載運(yùn)行過程中所在鋼板與彈簧上的振動(dòng)質(zhì)量發(fā)生變化相對較大,為了盡量減少彈簧振動(dòng)發(fā)生頻率及防止車身高度發(fā)生變化,應(yīng)該綜合考慮分別選用一種彈簧剛度不同且車身具有高度可變性的非線性彈簧懸架。鋼板復(fù)合彈簧非線性獨(dú)立懸架的所有彈性和剛度特征特點(diǎn)可以被廣泛認(rèn)為都都是非非線性的,而且那些帶有副簧的例如油氣復(fù)合彈簧、空氣復(fù)合彈簧、鋼板復(fù)合彈簧等,都可能是一種可以被廣泛認(rèn)為都是具有一定剛度不變的非線性和剛度特征獨(dú)立懸架[7]。圖3.1彈簧彈性特性曲線3.5懸架的動(dòng)撓度fd動(dòng)撓度：是指當(dāng)支撐懸架從車輪滿載靜止或平衡運(yùn)動(dòng)位置的起點(diǎn)開始連續(xù)進(jìn)行懸架壓縮至可以達(dá)到懸架結(jié)構(gòu)本身所能高度允許的最大撓度變形(一般來說是特意指車輪緩沖塊被懸架壓縮至其自由運(yùn)動(dòng)高度(1/2或2/3)時(shí),車輪的運(yùn)動(dòng)中心點(diǎn)與支撐車架(或者可說是懸架車身)方向垂直或反方向發(fā)生位移。對于大型乘用車,fd一般應(yīng)盡量采取7~9cm;對于大型客車,fd一般應(yīng)盡量采取5~8cm;對于大型貨車,fd一般應(yīng)盡量采取6~9cm。這里取fd=7cm。3.6本章小結(jié)主要確定了前后懸架靜撓度和動(dòng)撓度，其中靜撓度為8.6cm，動(dòng)撓度為7cm。并對懸架的彈性特性進(jìn)行了一定的分析。

第4章彈性元件的計(jì)算4.1鋼板彈簧的布置方案的選擇鋼板彈簧的使用位置一般是泛指通常布置在大型汽車上的彈簧位置,即使它可以來說是一個(gè)橫置或者縱置,而且在進(jìn)行橫向的彈簧布置時(shí)由于彈簧需要對橫向和縱向產(chǎn)生強(qiáng)大推動(dòng)力,所以必須同時(shí)配備一個(gè)需要附加的導(dǎo)向引線和一個(gè)導(dǎo)向用的傳力器,結(jié)構(gòu)因此就可能會(huì)因而變得更加復(fù)雜、質(zhì)量也變得增大了,所以僅限于極少數(shù)的大型汽車上才能進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。而且在進(jìn)行縱向懸架布置時(shí)還不僅會(huì)對兩側(cè)懸架結(jié)構(gòu)具有一定的抑制降低懸架振動(dòng)和增加減震力的功能,并且它還會(huì)對懸架導(dǎo)向和兩側(cè)傳力系統(tǒng)產(chǎn)生一定的橫向影響,懸架結(jié)構(gòu)體系中的結(jié)構(gòu)因此就能也會(huì)隨之有所改善。結(jié)構(gòu)原理如下面框圖所示,U型螺栓結(jié)構(gòu)是一種用來把鋼板與彈簧的中部緊緊地連接固定在橋上。懸架的一個(gè)前端也被稱做一個(gè)死吊耳,是一個(gè)固定的滑動(dòng)鉸鏈。它由一塊鋼板上的彈簧襯套銷釘將一把鋼板裝在彈簧前端和支架上的鋼與板裝在彈簧前端上的卷頭筒耳孔內(nèi)的一層螺絲帶緊密地結(jié)合連接在一起,前端的卷頭筒耳孔中為了有效減少螺絲磨損而另外安裝的還有一層彈簧襯套。后端的吊式卷耳和后端的彈簧吊耳架分別是通過裝在鋼板吊式彈簧上的吊式卷耳銷和鋼板吊式卷耳架的兩個(gè)焊接接縫銷分別進(jìn)行連接,而后端卷耳架可以自由地上下擺動(dòng),形成了一個(gè)自由活動(dòng)式的彈簧吊耳。兩卷軸機(jī)耳之間的橫向距離轉(zhuǎn)移是否泛指傳動(dòng)車架被外力撞擊帶動(dòng)彈簧時(shí)在發(fā)生縱向變形的同時(shí)會(huì)因而產(chǎn)生不同一定程度的橫向轉(zhuǎn)移[6]。圖4.1鋼板彈簧的布置圖4.2鋼板彈簧主要參數(shù)的確定EQ1060輕型貨車相關(guān)參數(shù)∶懸架靜撓度fc2=62.12mm，懸架動(dòng)撓度fc=70mm，軸距Z=3360mm,滿載時(shí)單個(gè)鋼板彈簧的載荷：FW2=(G2-GU2)=(33222-4165)/2=14528.5N（4.1）4.2.1滿載弧高滿載弧高fa一般定義是用來指汽車當(dāng)一個(gè)鋼板彈簧焊接安裝在一個(gè)車軸上,汽車高速滿載時(shí)與該鋼板焊接彈簧在車軸主片上的焊接表面和卷板兩端(一般不含卷板和耳孔的焊接半徑)之間所有焊接連線的最大高度差。一般取fa=10~20mm,這里取fa=10mm。4.2.2鋼板彈簧長度L的確定彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離即為鋼板彈簧長度L,在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些。鋼板彈簧的長度可在下列范圍內(nèi)選用：轎車:L=（0.40~0.55）軸距；貨車:前懸架：L=（0.26~0.35）軸距；后懸架：L=（0.35~0.45）軸距。我們應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些,原因如下：1、在鋼板彈簧的橫向垂直運(yùn)動(dòng)剛度數(shù)值c大于給定值的條件下,可以顯著地大大增加橫豎向運(yùn)動(dòng)角度的剛度。2、在有效地增大了振動(dòng)鋼板彈簧的整體縱向和空間橫角運(yùn)動(dòng)剛度同時(shí),可以有效地大大減小由于鋼板車輪的受力扭轉(zhuǎn)而振動(dòng)導(dǎo)致的鋼板彈簧發(fā)生應(yīng)力變形。3、鋼板上的彈簧在轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)固定單位上的縱向左右旋轉(zhuǎn)動(dòng)力角時(shí),作用于這個(gè)鋼板彈簧上的一個(gè)單位縱向旋轉(zhuǎn)動(dòng)力場的矩值即為用于鋼板驅(qū)動(dòng)彈簧的一個(gè)單位縱向旋轉(zhuǎn)角度和剛度。4、鋼板復(fù)合彈簧的制動(dòng)長度L的大幅度增加,這樣也就可以有效地大大降低汽車鋼板復(fù)合彈簧的制動(dòng)應(yīng)力,減少鋼板彈簧的制動(dòng)剛度,提高它的使用壽命,從而大大地改善了民用汽車的制動(dòng)平順性。本設(shè)計(jì)中L=0.30×3025mm=1008mm。4.2.3鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定1.鋼板斷面寬度b的確定對于簡支鋼板結(jié)構(gòu)彈簧的作用剛度與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,可按照等于橫截面上面的鋼板結(jié)構(gòu)彈簧對于簡支梁的撓度計(jì)算公式來進(jìn)行精確計(jì)算,但是必須在此公式基礎(chǔ)上重新引入一個(gè)撓度逐漸增大的曲率系數(shù)δ來對其進(jìn)行撓度修正。因此,可根據(jù)經(jīng)過修正后的新型簡支梁受力公式值來計(jì)算鋼板彈簧正常使用時(shí)受力所需的總軸向慣性驅(qū)動(dòng)力矩J0。對于一個(gè)對稱的鋼板彈簧:J0=[(L-ks)3cσ]/(48E)（4.1）式中：s——U形螺栓中心距（mm）；s取100mm；K——考慮U形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)（如剛性夾緊，取k=0.5，撓性夾緊，取k=0）k=0；C——鋼板彈簧垂直剛度（N/mm）；δ——撓度增大系數(shù)；E——材料的彈性模量；δ=1.5/[1.04x（1+1）]=0.96（4.3）E=2.06x105MPa（4.4）c=FW2/fc2=14528.5/62.12=233.88N/mm；（4.5）總慣性矩：J0=[(L-ks)3cδ]/(48E）（4.6）=10083x233.88x0.96/(48x2.06x105）=23256.13鋼板彈簧總截面系數(shù)W0用下式計(jì)算：W0=FW2（l-KS）/4[σw]（4.7）式中：[σw]——許用彎曲應(yīng)力。對于60SiCrVA或55SiMnMo等特殊材料,這里取[σw]=450N/mm2,表面經(jīng)高壓噴丸工藝加工打磨處理后，[σw]推薦在下列范圍內(nèi)選?。呵皬椈珊推胶鈶壹軓椈蔀?50-450N/mm2；后副簧為220-250N/mm2,這里取[σw]=450N/mm2,所以，W0=FW2（l-KS）/4[σw]（4.8）=14528.5x(1008+0)/(4x450)=8135.96mm3鋼板彈簧的平均厚度:hp=2J0/W0=2x23256.13/8135.96=5.72mm=6mm（4.9）有了hp以后，便可再選鋼板彈簧的片寬b。片寬b對汽車性能的影響：（1）為了有效地增大片寬彈簧可以有效幫助高速減少卷耳的傳動(dòng)強(qiáng)度,但是當(dāng)傳動(dòng)車體在不承受彈簧側(cè)向驅(qū)動(dòng)力的承重作用下就會(huì)發(fā)生較大傾斜時(shí),彈簧在車體扭曲部件上的側(cè)向應(yīng)力也就可能會(huì)隨之有所減小。（2）前懸架采用了較寬的彈簧片,轉(zhuǎn)向輪的最高旋轉(zhuǎn)角度也會(huì)被這些因素所影響。如果對片寬的選擇太狹窄,又要求增加片數(shù),從而使得增加片之間的摩擦力提高了彈簧總厚度。（3）一般推薦片寬與片厚的比值b/hp在6~10范圍內(nèi)選取。本設(shè)計(jì)中取b=50mm。鋼板彈簧片厚h的選擇矩形彈簧斷面上的等于較厚鋼板相對彈簧的總慣性矩陣為J0用以下式來進(jìn)行計(jì)算等厚鋼板彈簧的總慣性矩J0用下式計(jì)算：J0=nbh3/12（4.10）式中：n——鋼板彈簧片數(shù),取n=3所以可得到。h≥312J0nb=9.1mm片厚h選擇的要求：（1）增加片厚h，可以減少片數(shù)n。（2）由于鋼板彈簧的各片厚度分別具有相同和不同的兩種使用情況,我們普遍期待盡可能多地采用前者但由于鋼板彈簧主片在工作環(huán)境中所處的條件較為惡劣,為了更好地加強(qiáng)鋼板彈簧主片及卷耳,通常把鋼板彈簧主片進(jìn)行加厚,其余各片的厚度略微偏薄。此時(shí),一般規(guī)定要求一副鋼板彈簧的總厚度應(yīng)不宜大于三組。（3）為了能夠使各片的使用壽命更加容易接近而特別要求最大的厚片和最薄片的外殼厚度相間之比宜不得小于1.5。（4）鋼板斷面尺寸b和h應(yīng)符合國產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。本設(shè)計(jì)中取h=6mm。鋼板斷面形狀一般來說,矩形斷面的結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,因此在可以改變截面的少片鋼板彈簧大多數(shù)都是采用矩形斷面的結(jié)構(gòu),如下圖。圖4.2標(biāo)準(zhǔn)型矩形斷面葉片的端部結(jié)構(gòu)按照它的整體形狀和使用切削以及加工的各種方式,葉片的四個(gè)端部大致來說可以依次劃分分別為一個(gè)大型矩形(大的片端切角)、一個(gè)大的片端切角壓延的端部切斷和一個(gè)小的橢圓形(一個(gè)片端切角壓延)四種。其中矩形是制造費(fèi)用最少的一類(因可以在片端處進(jìn)行任何修整)。在本設(shè)計(jì)中,它是采用了矩形的端部。圖4.3矩形端部結(jié)構(gòu)鋼板彈簧片數(shù)n一般而言裝在鋼板上裝彈簧片的數(shù)n少些更加安全有利于汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造及加工裝配,同時(shí)裝在鋼板上的彈簧還同樣可以有效地幫助降低片間的高溫濕度和增加摩擦力,改善了純電動(dòng)汽車的車輛行駛視覺舒適度和行駛平順。但是在片鋼板上的彈簧和等不同強(qiáng)度片鋼梁之間的強(qiáng)度差異也可能會(huì)隨著片鋼板數(shù)量的減小而逐漸略微增大,材料的綜合利用率也可能會(huì)隨之發(fā)生很大變壞。多片式復(fù)合鋼板制動(dòng)彈簧一般片型多數(shù)控制為6~14片之間并可進(jìn)行多種選擇,重型長途貨車最多片數(shù)可達(dá)20片。用轉(zhuǎn)矩器或變矩器截面方法減小傳動(dòng)片簧時(shí),片簧系數(shù)大小應(yīng)盡量控制在1~10片之間。故本設(shè)計(jì)n=6。各種復(fù)合葉片的板簧長度在抉擇選用時(shí),應(yīng)該主要是為了使得板簧應(yīng)力在片之間和沿板簧片長的不同方向之間分布盡可能合理,以達(dá)到便于同時(shí)達(dá)到能夠使各片的使用壽命都更加可靠接近且有效節(jié)約所用材料、降低復(fù)合板簧片的質(zhì)量等主要目的。確定每一個(gè)矩形葉片的直線長度的計(jì)算方法主要分為有使用做圖法和使用計(jì)算法的方法兩種。本次的方法設(shè)計(jì)主要就是采用一種進(jìn)行計(jì)算法的方法,在首先設(shè)計(jì)確定了U型矩形鋼板螺栓彈簧的間隙總長之后,再根據(jù)進(jìn)行計(jì)算確定最終在短片上的U型矩形鋼板螺栓彈簧的間隙長度,方法目的是比短片U型鋼板螺栓直接的彈簧間隙長度s稍大。這二種特殊情況在彈簧確定正常后就已經(jīng)出現(xiàn)可以充分地做到利用這個(gè)等比值的數(shù)列,使各個(gè)單位彈簧的運(yùn)動(dòng)長度基本相等。表4.1鋼板彈簧各片長度L1=1008mmL2=840mmL3=672mmL4=504mmL5=336mmL6=168mm6.鋼板彈簧端部的支承型式以位于板簧結(jié)構(gòu)端部的卷耳支撐結(jié)構(gòu)型式而言,可以大體上依次劃分為彈簧卷耳滑板支撐和彈簧滑板卷耳支撐?；宓氖褂眯褪酱蠖嘣谥鲃?dòng)兩極式主副動(dòng)板簧支撐懸架支承中的主動(dòng)副簧懸架支承和平衡式副簧懸架支承中的主動(dòng)板簧撐撐支承中都有出現(xiàn)。卷耳按照它們在相對的水平板簧上的水平面所所在處的物理位置,可將它們進(jìn)行劃分分別為上、平、下卷耳三類。本設(shè)計(jì)中采用上卷耳。圖4.4上卷耳7.吊耳及鋼板彈簧銷的結(jié)構(gòu)大多數(shù)采用板簧的支撐軸承吊耳裝置使用方式通常是其中的一端可以采用自由擺動(dòng)的卷曲吊耳,另外的一端則通常是直接采用固定的卷曲吊耳。擺動(dòng)吊耳的機(jī)械擺動(dòng)結(jié)構(gòu)大致可以分為是b或c形、叉狀和圓形分體式。彈簧式軸銷的支承、潤滑式的形式很多,有各種自潤滑式、螺紋型、橡膠座式支承、滑動(dòng)式式軸承或者把一個(gè)板簧銷的支承直接安裝在一個(gè)橡膠座內(nèi)形式等。自潤滑式因其本身具有完全無需額外添加任何潤滑油、減少振動(dòng)噪聲的特殊潤滑性能,多年來適合廣泛應(yīng)用于緊湊型轎車和輕型重載汽車。本設(shè)計(jì)中采用自潤滑式彈簧銷結(jié)構(gòu)。8.少片彈簧目前,少片式彈簧已經(jīng)在家用轎車、輕型專用貨運(yùn)車和汽車上應(yīng)用獲得了越來越廣泛的經(jīng)濟(jì)使用。它的主要技術(shù)特點(diǎn)之一是那就是能將葉片從等長、等寬、改變?yōu)闄M截面1~3片。它們分別利用了逐漸變厚的彈簧斷面來降低維護(hù)等級高強(qiáng)度的彈簧特性,并較多片式彈簧可以降低20%~40%彈簧質(zhì)量。片間可以置放一塊可以具有較強(qiáng)減摩摩擦作用的彈性塑料制作墊片,或者把它做成僅在兩個(gè)墊片端部相互之間接觸而可以減少對片間的壓力摩擦。如下表圖4.2所示的是單片等效變厚的截面形狀彈簧的兩個(gè)單片端部段和中間夾緊的部分及其ab段都用的是一個(gè)單片厚度分別為長量h1和寬度h2的等效變截面狀彈簧結(jié)構(gòu),bc段分別為變厚的單片截面。bc段的拋物厚度及其大小通?？梢愿鶕?jù)一個(gè)拋物的一種線性化形式或者拋物是非線性而有所改變。圖4.5單片彈簧和少片彈簧4.2.4鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高計(jì)算圖4.6鋼板彈簧懸架總成1.鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0鋼板彈簧各片裝配后，鋼板彈簧各片卷頭進(jìn)行精密裝配后,在預(yù)應(yīng)力壓縮和使用U型夾緊螺栓進(jìn)行夾緊前,其中同軸鋼板彈簧整體主片上的卷頭兩端彈簧表面與卷頭和耳孔最大半徑(其中不含卷頭和耳孔)之間的最大高度差(如下表圖4.3),稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0用如下式方法進(jìn)行精確計(jì)算:H0=（fc+fa+?f）（4.12）式中：fc——靜撓度；fa——滿載弧高；?f——鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高變化，?f=S(3L?S)(fa+fc)2L2S——U形螺栓中心距；S=100mm；L——鋼板彈簧主片長度。鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑：R0=L27?f=S(3L?S)(fa+fc)==10.38mmH0=（fc+fa+?f）=62.12+10.38+10=82.5mm（4.16）RO=L4.3螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1螺旋彈簧形式、材料的選擇由于這種螺旋式彈簧的的制造量相對比較大,應(yīng)用范圍廣泛并且制造的成本相對較低,因此最終選擇了壓縮型的圓柱螺旋式彈簧。為了更好地使得彈簧在機(jī)械上能夠可靠地運(yùn)行,彈簧的材料一定要具有很高的耐磨性極限和強(qiáng)度,并且還要求其具備足夠的柔韌性和耐熱塑性,以及良好的耐熱處理特性。根據(jù)汽車的實(shí)際工作情況,采用熱扎彈簧型復(fù)合鋼60Si2MnA,加熱成型,而后進(jìn)行淬火﹑回火等處理。材料的主要性能參數(shù)如表4.2。表4.2材料的性能參數(shù)性能參數(shù)數(shù)據(jù)許用切應(yīng)力[τ]64kgf/mm2剪切應(yīng)力[σ]100kgf/mm2剪切模量G8000kgf/mm2彈性模量E20000pa圖4.7螺旋彈簧4.3.2確定彈簧直徑及剛度當(dāng)彈簧僅承受軸向載荷F2=2010x9.8/2=9849N時(shí)，因?yàn)?，?8F2D2Kπd≥1.6F2KCτpmm式中：d2——彈簧中徑；τp——彈簧的許用應(yīng)力，查表得τp=471Mpa；C——旋繞比，取C=8；K——曲度系數(shù)。K=4C?14C?4+0.165d≥22.48mm取d=23mm又因?yàn)镃=D2/d,得D2=184mm。在最大工作負(fù)荷F2作用下，取彈簧的有效圈數(shù)為：n=10圈。彈簧的剛度計(jì)算公式為：K=Gd48式中：G——切變模量，查表得，G=785000N/mm2代入數(shù)據(jù)得：K=Gd484.3.3其他參數(shù)的計(jì)算表4.3螺旋彈簧各尺寸彈簧外徑：D=D2+d=184+23=207mm彈簧內(nèi)徑：D1=D2-d=184-23=158mm總?cè)?shù)：n1=n+2=10圈節(jié)距：p=(0.28~0.5）D2=0.329X184=60mm自由高度：H0=pn+1.5d=60x10+1.5x23=634.5mm壓拼高度：Hb=(n1-0.5)d=(12-0.5)x23=264.5mm螺旋導(dǎo)角：γ=tan?1展開長度：L=πD2n4.4彈性元件的校核4.4.1鋼板彈簧的校核（1）鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算由于對有關(guān)撓度增加的系數(shù)δ、慣性矩、片長、葉片端部形貌等的測量確定并不太精確,因此需要進(jìn)行驗(yàn)算。這里我們采用共同的曲率方法來計(jì)算各片的剛度,我們可以假定同一個(gè)截面上的各片曲率的變化量平均值相同,且各片所需要承受的彎矩與其慣性扭轉(zhuǎn)矩成反比,同時(shí)在同一個(gè)截面上各片的彎矩和應(yīng)當(dāng)?shù)扔谟赏饬σ鸬膹澗?。剛度?yàn)算公式為:C=6αE/[k=1nb=50mmh=6mmJ=nbh3/12J1=50x63/12=900JJ3=3x50x63/12+2700=5400JJ5=5x50x63/12+9000=13500J其中，αK+1=(L1-Lk+1),YK=1/i=1kJi,YK+1=1/Y1=1/J1=1/900=0.0011Y2=1/J2=1/2700=0.00037Y3=0.00019Y4=0.00011Y5=0.000074Y6=0.000053式中，α—經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，α=0.9；E—材料的彈性模量，E=2.06x105Mpa；L1、Lk+1—主片和第K+1片的一半長度。驗(yàn)算結(jié)果：c=90.15N/m，其誤差在5%以內(nèi)，滿足條件。（2）鋼板彈簧的強(qiáng)度驗(yàn)算在汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)，后鋼板彈簧所承受的載荷是最大的，在其前半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力。σmax=[G2m2L1(L2+ΦC)]/[(L1+L2)W0]+G2m2Φ/(bh1式中，G2——作用在后輪上的垂直靜載荷，G2=14528.5N；m2——驅(qū)動(dòng)時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，m2φ——道路附著系數(shù)，φ=0.8；

b——鋼板彈簧片寬，b=50mm；

h1——鋼板彈簧主片厚度，h1=6mm；

L1、L2——鋼板彈簧前、后段長度，L1、L2=554mm；

c——彈簧固定點(diǎn)到路面的距離，c=400；

W0——鋼板彈簧總截面系數(shù)，W0=8135.96mm3鋼板彈簧總截面系數(shù)W0≥[Fx（L-ks）/(4[σw])](4.26)式中，[σw]——許用彎曲應(yīng)力，[σw]=350Mpa。W0≥8135.96mm3σmax=14528.5x1.4x554x(554+0.8x400)/（1008x8135.96）=935Mpa≤1000Mpa（3）彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算圖4.8鋼板彈簧主片卷耳受力圖鋼板彈簧主片卷耳受力如上圖所示。卷耳處所受應(yīng)力σ是由彎曲應(yīng)力和(壓)應(yīng)力合成的應(yīng)力。σ=[3FX(D+h1)]/bh12+FX/bh1(4.27)式中：FX——沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力；FX=0.5m2G2D——卷耳內(nèi)徑；D=40mm；b——鋼板彈簧寬度；b=50mm；h1——主片厚度;h1=6mm；許用應(yīng)力[σ]取為350N／mm2。σmax=325.44Mpa≤[σ]=350Mpa在范圍之內(nèi)，滿足要求。對于鋼板彈簧銷,這里需要進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算,即是在鋼板通過彈簧在受靜止力載荷時(shí)承受鋼板通過彈簧運(yùn)動(dòng)銷所能承受到的外部載荷擠壓和外力摩擦?xí)r的應(yīng)力。σZ=FS/bd。其中，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為鋼板彈簧銷直徑，σZ=8135.96250X40=2.03Mpa滿足要求。用30鋼或40鋼鋼在經(jīng)過多次液體環(huán)氧碳素脫氮共浸或滲共浸加熱高溫處理時(shí),彈簧焊接銷面上允許用高頻擠壓增加應(yīng)力[σz]的可取為3~4N/mm2;用20鋼或20Cr20鋼經(jīng)液體滲碳共浸加熱高溫處理或用45鋼經(jīng)高頻擠壓淬火后,其許用的擠壓應(yīng)力[σz]≤7~9N/mm2。多數(shù)特殊場合下裝在鋼板上的彈簧都可以是由60Si2MnV板鋼或55SiMnVb板等鋼材焊接制成。通常認(rèn)為是通過大幅降低新型鋼板復(fù)合彈簧基層表面的噴射脫碳層氧化深度及對新型鋼板表層進(jìn)行彈簧表面激光噴射脫碳處理等作為技術(shù)手段的一種措施,從而有效延長新型鋼板復(fù)合彈簧的正常使用壽命。減少了裝在鋼板外殼表面上的彈性脫碳層氧化深度,這樣就已經(jīng)能夠直接使得裝在鋼板上的彈簧在鋼體外殼上面的表面應(yīng)力殘余下的應(yīng)力較前者還要增加了很多,后者主要可以分為彈簧一般性的自動(dòng)噴丸式和殘余應(yīng)力型的手動(dòng)噴丸式兩種。4.4.2螺旋彈簧的校核（1）穩(wěn)定性計(jì)算當(dāng)一個(gè)彈簧的自由軸向彎曲變形較大時(shí),壓縮式螺旋彈簧就很有可能會(huì)由于側(cè)向彎曲從而直接使整個(gè)彈簧結(jié)構(gòu)失去其它的穩(wěn)定性,尤其重要的一點(diǎn)是相比當(dāng)一個(gè)螺旋彈簧的自由高度已經(jīng)大大超過了一個(gè)彈簧的自由中徑4倍之時(shí),更容易發(fā)生出現(xiàn)這種變形情況,因而在彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)常常需要對其中徑進(jìn)行彈簧穩(wěn)定性的分析計(jì)算。高徑比b=H0/D2=634.5/184=3.45<4(4.29)在4倍范圍內(nèi)故穩(wěn)定性符合要求。（2）彈簧表面剪切應(yīng)力校核彈簧在壓縮時(shí)其工作方式與扭桿類似，都是靠材料的剪切變形吸收能量，彈簧鋼絲表面的剪應(yīng)力為:τ=8pD式中C彈簧指數(shù)(旋繞比)，C=8;K--曲度系數(shù)，為考慮簧圈曲率對強(qiáng)度影響的系數(shù)；K'=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C=1.18

；

P彈簧軸向載荷,P=0.5(2010-237)X9.8Xcos10°則彈簧表面的剪切應(yīng)力為：τ=8p所以彈簧滿足要求。4.5本章小結(jié)本章是設(shè)計(jì)計(jì)算的重難點(diǎn)，本章主要對螺旋彈簧和鋼板彈簧的各部分尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了鋼板彈簧的塊數(shù)為6和每塊鋼板彈簧的長、寬、高。通過已給的參數(shù)計(jì)算并進(jìn)行應(yīng)力的計(jì)算。同時(shí)本章也對螺旋彈簧的各尺寸參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。

第5章減振器的計(jì)算及選擇5.1減振器的分類減振器在各類車輛的懸架系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位,其性能的優(yōu)劣與好壞會(huì)對于車輛和懸架系統(tǒng)的壽命和車輛舒適度等都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。汽車的懸架式彈簧雖然可以有效地緩和這種在行駛過程中受到的來自于不平坦路面的震動(dòng),但同時(shí)也會(huì)引起激發(fā)較長一段時(shí)間的震動(dòng),使乘坐舒適性降低。而與這種彈性元件配合進(jìn)行高速并聯(lián)制動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)所需要安裝的制動(dòng)減振器則同樣能很快速地降低這種彈性振動(dòng),提高了汽車高速行駛的制動(dòng)平順度和汽車操控的高度穩(wěn)定性[5]。液壓減振器已被廣泛地大量應(yīng)用于輕型汽車前輪懸掛傳動(dòng)系統(tǒng)中。按其本身整體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的不同,液壓氣動(dòng)減振器又一般可以分別細(xì)分為搖臂型和筒式;根據(jù)它們的實(shí)際工作運(yùn)動(dòng)原理,它們一般可以分別劃分排列為兩種運(yùn)動(dòng)方式,即雙向動(dòng)力運(yùn)動(dòng)聯(lián)合作用型和單向動(dòng)力運(yùn)動(dòng)型。其中筒式氣動(dòng)減振器因其自身具有產(chǎn)品質(zhì)量輕、工作可靠、性能穩(wěn)定、易于大批量規(guī)模開發(fā)生產(chǎn)等特殊性能優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)發(fā)展成為目前汽車氣動(dòng)減振器生產(chǎn)市場上的一種主流之選[7]。而筒式的空氣減振器也一般可以大致細(xì)分為三種充氣筒式、單柱型和充氣雙筒式,其中以兩者的綜合應(yīng)用最多。在筒式壓力減振器中添加充以一定振動(dòng)壓力的惰性氣體即為高速充氣筒式壓力減振器,可以有效提供高速時(shí)筒式減振器的性能,同時(shí)也可以有利于降低減震器在高頻高速運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生的振聲噪音,但由于成本造價(jià)及其在使用過程中的檢修維護(hù)費(fèi)等問題,使其被大量推廣應(yīng)用時(shí)也受到一定的技術(shù)限制。本文在其設(shè)計(jì)中,選擇了兩個(gè)雙向自動(dòng)做功的筒式自動(dòng)減振器，如下圖5.1。圖5.1雙向作用筒式減振器1-壓縮閥2-儲(chǔ)油缸筒3-伸張閥4-工作缸筒5-活塞桿6-油封7-防塵罩8-導(dǎo)向座9-活塞10-流通閥11-補(bǔ)償閥5.2主要性能參數(shù)的選擇5.2.1相對阻尼系數(shù)和阻尼系數(shù)

1.前減振器相對阻尼系數(shù)p和阻尼系數(shù)8的確定

相對阻尼系數(shù)φ=0.25,取a=6°,ms=886.5kg，杠桿比n/a=1.2,n1=1.7Hz

，ω為懸架固有頻率：ω=

2πn1=2πx1.7=10.68rad/s(5.1)

阻尼系數(shù)：δ=2φmsω/(cosα)2=2x0.25x10.68x1.22x886.5/0.99=6885.69(5.2)

5.2.2最大卸荷力為了減少傳給車身的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)一定值時(shí)，減振器應(yīng)打開卸荷閥，此時(shí)活塞速度稱為卸荷速度Vx,一般為0.15~0.3m/s。

Vx=Acosα(5.3)

VxA為車身振幅，取A=±40mm;ω為懸架固有頻率。Vx=40x10.68x0.99=418.66mm/s=0.42m/s

最大卸荷力：F=δVx=9089.11x0.42=3817.43N5.3筒式減振器主要尺寸參數(shù)的確定5.3.1工作缸直徑筒式減振器工作缸直徑D可由最大卸荷力F0和缸內(nèi)允許壓力[p]來近似求得：D=4F0π[P](1?λ式中：[p]——缸內(nèi)最大允許壓力，取;[p]=3~4Mpa；λ——缸筒直徑與連桿直徑比，雙筒式減振器λ=0.4~0.5；單筒式減振器λ=0.3~0.35計(jì)算出D后，根據(jù)下表將缸徑圓整為20、30、40、50、60mm。D=4F0π[P](1?λ2)表5.1工作缸基本尺寸選擇表工作缸直徑D基長L貯油直徑DC吊環(huán)直徑φ吊環(huán)直徑寬度B活塞行程S3011（120）44（47）2924230、240、250、160、270、2804014（150）543932120、130、140、150、270、2805017（180）70（75）4740120、130、140、150、160、170、180652102106250120、130、140、150、160、170、180、190由表5.1取D=40mm。所以選擇工作缸直徑D=Φ40mm的減振器，壁厚取2mm，材料取35#冷拔精密無縫鋼管。對照上表選擇長度：活塞行程S=130mm，基長L=140mm,則：Lmin=L+S=130+140=270mm(壓縮到底的長度）Lmax=Lmin+S=270+140=410mm（拉足的長度）5.3.2儲(chǔ)油筒直徑DC=(1.35~1.5)D=1.5X40=60mm(5.6)壁厚按一般情況選擇為2mm，材料選Q235直縫鋼管。DC=Φ60mm，儲(chǔ)油筒外徑取Φ64mm。5.3.3活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算活塞桿直徑dg可由下式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：dg=（0.4~0.5）D，則dg=Φ20mm。由于活塞的行程是130mm,而且其中的活塞桿長度應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了活塞的行程,初步設(shè)置的活塞桿長度應(yīng)該是150mm。材料為：冷拉45#圓鋼。5.3.4導(dǎo)向座寬度和活塞寬度的設(shè)計(jì)計(jì)算導(dǎo)向的間隙長度若變得過小,將來就會(huì)直接造成整個(gè)液壓缸初始最低撓度(由于導(dǎo)向間隙過大所致的最低撓度)減速加快,從而嚴(yán)重地直接影響整個(gè)液壓缸正常運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性,因此我們在開始進(jìn)行液壓導(dǎo)向軸的設(shè)計(jì)時(shí)一定首先要注意保證導(dǎo)向具備一定的最低撓度導(dǎo)向軸的長度。又由于在滑動(dòng)減振器正常運(yùn)行工作的這種情況下,活塞桿和滑動(dòng)導(dǎo)向座之間的滑動(dòng)距離應(yīng)該是相對應(yīng)的滑動(dòng)。在兩個(gè)導(dǎo)向座內(nèi)部分別重新設(shè)計(jì)了一個(gè)滑動(dòng)襯套,在這樣可以有效減少與滑動(dòng)活塞桿之間的較大摩擦力同時(shí),也就是可以有效使得其在活塞桿的內(nèi)部滑動(dòng)輕便,迅速?；钊膶挾菳，一般取B=(0.6~1.0)D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定:當(dāng)D<80mm時(shí)，取L1=(0.6~1.0)D;

即:導(dǎo)向座的長度:L1=0.6x40=24mm,活塞寬度:B=0.6x40=24mm。(5.7)5.4本章小結(jié)本章主要是對減震器的特點(diǎn)進(jìn)行簡單地說明和選型,本次的設(shè)計(jì)最終是采用了雙向作用的筒式減震器,并對筒式減震器的普通尺寸做了計(jì)算,其中工作氣缸的直徑d為40mm壁厚為2mm,對筒式減震器的主要特點(diǎn)和性能參數(shù)也做了計(jì)算。

第6章導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置參數(shù)6.1.1麥弗遜式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心麥弗遜式獨(dú)立運(yùn)動(dòng)懸架的前輪側(cè)傾轉(zhuǎn)向中心是用一種運(yùn)動(dòng)方式由如下的圖6.1所示確定。從運(yùn)動(dòng)懸架頂部到整體車身之間的一個(gè)固定鏈接接口處有一E直線作為控制活塞桿橫向移動(dòng)運(yùn)行方向的一條橫臂垂直線,并把下面的橫臂垂直線橫向伸長。這時(shí)候兩條線的相互作用交點(diǎn)也是這就是說被稱為極端曲線P。將N的P點(diǎn)與整輛汽車內(nèi)部車輪的兩個(gè)接地點(diǎn)通過N的一個(gè)中心連線互相連接交于整輛汽車的一個(gè)軸線上,交點(diǎn)上的W即為整個(gè)汽車的側(cè)角和傾角及其中心。圖6.1麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的確定各數(shù)據(jù)為：ɑ=6°，β=17°,σ=8°，rs=150mm,c+0=800mm，d=300mm，B12=麥弗遜式獨(dú)立懸架側(cè)傾中心的高度hw為，hw=B12hp式中：K=c+0sin(α+β)hp=ksinβ+d=2051.28sin代入式子6-1得，hw=B12hpkcosβ+dtanσ+由于車輛前懸架的車體側(cè)向局部傾斜度和中心高度已經(jīng)完全受到了限制允許車輛輪距和汽車轉(zhuǎn)速的巨大變化所以受到限制,幾乎不會(huì)出現(xiàn)有一個(gè)高度能夠超過150mm。此外,在一些采用輪式前輪驅(qū)動(dòng)前驅(qū)式后輪傳動(dòng)的小型汽車上,由于位在前橋的轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動(dòng)荷載較大,且其主要驅(qū)動(dòng)部件通常是前輪驅(qū)動(dòng)橋,故因盡量不能使位于前輪的驅(qū)動(dòng)軸荷載值變化較小。因此,在一種獨(dú)立式自動(dòng)懸架中,側(cè)傾時(shí)其懸架中心高度差的定義公式為:前懸0～120mm，后懸80～150mm。此次設(shè)計(jì)的前懸側(cè)傾中心高度為90mm，因而設(shè)計(jì)符合要求。6.1.2側(cè)傾軸線側(cè)傾高的軸線設(shè)計(jì)指的也就是在一種獨(dú)立式懸架中,汽車的前部和后部之間有一個(gè)側(cè)傾高的軸線并與中心的軸線連接。其中的側(cè)傾角度軸線宜大致接近平行于基層地面,并同時(shí)應(yīng)盡量距離應(yīng)比地表高些。平行方向轉(zhuǎn)動(dòng)主要是為了能夠使得在這個(gè)曲線上汽車行駛前、后軸上的傳承軸力和荷載力與其變化幅度趨于完全接近或者基本保持相等從而有效地可以保證這種集中式高速轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)特性;而盡量高則主要目的是為了將整個(gè)車身轉(zhuǎn)向側(cè)傾角的極限角度控制在所有車允許的側(cè)傾角度。6.1.3縱傾中心麥弗遜式獨(dú)立懸架的縱傾中心，可由E點(diǎn)作減振器運(yùn)動(dòng)方向的垂直線。該垂直線與橫臂軸D的延長線的交點(diǎn)O即為縱傾中心，如圖6.2所示。圖6.2麥弗遜式獨(dú)立懸架的縱傾中心6.2麥弗遜式懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)6.2.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)受力分析圖6.3懸架受力簡圖分析如圖6.3a所示麥弗遜式懸架受力簡圖可知，作用在導(dǎo)向套上的橫向力F3，可根據(jù)圖上的布置尺寸求得：F3=F1ad(c+b)(d?c)式中，式中,F1為軸在前輪上的靜力下載荷質(zhì)量F,并減去后輪前軸承在彈簧下承載質(zhì)量的1/2。橫向摩擦力因數(shù)f3越大,則其受力作用于汽車導(dǎo)向保護(hù)套上的最大摩擦力因數(shù)f3f越大(f為其最大摩擦阻力因數(shù)),這對于電動(dòng)汽車的柔順性可能會(huì)對其產(chǎn)生不良影響。為了有效降低它的摩擦力,在電動(dòng)導(dǎo)向活塞套和電動(dòng)活塞套的表面均分別采用了多種可以減少研磨劑的原料和專門的耐磨工藝。由式(6-3)中的公式表示可知,為了大大減小零件力矩為f3,要求零件尺寸中的c十b越大就可能會(huì)做得更好,或者不需要大大減小要求尺寸c十a(chǎn)。增大的懸架尺寸稱為c+b,從而就會(huì)使得汽車懸架所需要占用的內(nèi)部空間大大的的增加,在其懸架布置上就可能會(huì)顯得有困難;所以若我們采取的是增加懸架減振器在車軸線上的傾斜移動(dòng)程度的一種設(shè)計(jì)方法,可以直接輕松達(dá)到汽車減少懸架尺寸的主要目標(biāo),但也可能會(huì)容易出現(xiàn)懸架布置困難等復(fù)雜問題。為此,在一定大的程度上是在保持電動(dòng)減振器的點(diǎn)外軸線尺寸長度不變的實(shí)際情況下,往往把示意圖中曲線G中的點(diǎn)外軸線延伸至裝有減振器的電動(dòng)車輪內(nèi)部,既利于能夠有效達(dá)到電動(dòng)減振器車輪縮短電動(dòng)車輪軸線尺寸長度a的主要目標(biāo),又利于能夠有效獲得較小的甚至正負(fù)的電動(dòng)減振器軸與主銷軸的偏移角度差距,提高電動(dòng)減振器車輪制動(dòng)的軸向穩(wěn)定性。移動(dòng)重合G點(diǎn)節(jié)點(diǎn)后的移動(dòng)減振器G點(diǎn)主銷驅(qū)動(dòng)軸線不再用于重合移動(dòng)減振器的G點(diǎn)主銷驅(qū)動(dòng)軸線。6.2.2擺臂軸線布置方式的選擇圖6.4角變化示意圖麥弗遜式懸架的車身擺臂節(jié)點(diǎn)軸線和汽車主銷后向前傾角速度匹配與否會(huì)直接影響檢測到一輛汽車的主軸橫縱向后傾角及轉(zhuǎn)速和橫向穩(wěn)定性,圖6.4中,c軸節(jié)點(diǎn)軸線表示為是在汽車的一個(gè)縱向運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)車身懸架擺臂相對于橫向車身懸架發(fā)生橫向跳動(dòng)的一個(gè)橫向運(yùn)動(dòng)速度瞬心。例如,當(dāng)整個(gè)擺臂中心軸的高度抵抗前推后俯角-β大約幾乎等于靜止和平衡固定位置的整個(gè)擺臂主銷后推前傾角λ0時(shí),擺臂的中心軸線正好和整個(gè)主銷擺臂軸線的運(yùn)動(dòng)方向完全垂直,運(yùn)動(dòng)瞬心軸線交于擺臂無限遠(yuǎn)處,主銷的擺臂軸線就有機(jī)會(huì)在擺臂懸架上快速跳動(dòng)。所以λ0值一直可以保持恒定。當(dāng)-β與λ0的匹配使運(yùn)