悬架设计.ppt

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1、汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计第六章悬架设计第六章悬架设计第一节第一节概述概述第二节第二节悬架结构型式分析悬架结构型式分析第三节第三节悬架主要性能参数的确定悬架主要性能参数的确定第四节第四节弹性元件的计算弹性元件的计算1汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计第一节概述第一节概述一、悬架功用：一、悬架功用：1.传递力传递力2.缓和动载荷缓和动载荷3.保证汽车的操纵稳定性保证汽车的操纵稳定性2汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计二、要求：二、要求：1.保证良好的行驶平顺性保证良好的行驶平顺性2.保证良好的操纵稳

2、定性保证良好的操纵稳定性3.有合适的减振性能有合适的减振性能4.制动、加速行驶时无制动、加速行驶时无“点头点头”和和“后仰后仰”现象现象第一节第一节 概述概述3汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计二、要求：二、要求：5.强度高、寿命长、成本低，能可靠传强度高、寿命长、成本低，能可靠传递力和力矩递力和力矩6.良好隔声良好隔声7.结构紧凑，占用空间小结构紧凑，占用空间小第一节第一节 概述概述4汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计 非独立悬架 独立悬架第二节第二节悬架结构型式分析悬架结构型式分析5汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计

3、汽车设计汽车设计6汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计7汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计8汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计9汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计10汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计第二节第二节悬架结构型式分析悬架结构型式分析一、组成：一、组成：uu弹性元件：弹性元件：uu导向装置：导向装置：uu减振装置：减振装置：uu横向稳定杆：横向稳定杆：uu缓冲块：缓冲块：11汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计

4、第二节第二节悬架结构型式分析悬架结构型式分析1、非独立悬架：、非独立悬架：uu结构简单、制造成本低、维修方便；结构简单、制造成本低、维修方便；结构简单、制造成本低、维修方便；结构简单、制造成本低、维修方便；uu非簧载质量大，平顺性差；非簧载质量大，平顺性差；非簧载质量大，平顺性差；非簧载质量大，平顺性差；uu左右车轮互相影响；左右车轮互相影响；左右车轮互相影响；左右车轮互相影响；uu前悬架易发生摆振；前悬架易发生摆振；前悬架易发生摆振；前悬架易发生摆振；uu易产生轴转向特性；易产生轴转向特性；易产生轴转向特性；易产生轴转向特性；uu用途：主要用于货车、大客车的前后悬用途：主要用于货车、大客车的

5、前后悬用途：主要用于货车、大客车的前后悬用途：主要用于货车、大客车的前后悬二二分分类12汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计第二节第二节悬架结构型式分析悬架结构型式分析 二二分分类2、独立、独立悬架：架：uu非簧非簧载质量小；量小；摆头易控制；采用小易控制；采用小刚度度弹簧平簧平顺性好；性好；uu提高提高稳定性；占用空定性；占用空间小；减少小；减少侧倾和振和振动；左右；左右车轮互不影响；互不影响；结构复构复杂、成本高，、成本高，维修困修困难uu用途：主要用于用途：主要用于轿车、部分、部分轻微型微型货车、客、客车及越野及越野车13汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设

6、计汽车设计汽车设计汽车设计评价指标：评价指标：1）侧倾中心高度）侧倾中心高度 2）车轮定位参数的变化）车轮定位参数的变化5）悬架占用的空间尺寸）悬架占用的空间尺寸 3）悬架侧倾角刚度）悬架侧倾角刚度4）横向刚度）横向刚度14汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计3、独立悬架的结构型式分析：、独立悬架的结构型式分析：二二分分类比比比比较较内容内容内容内容等双横等双横等双横等双横臂式臂式臂式臂式不等不等不等不等双横双横双横双横臂式臂式臂式臂式单单横臂横臂横臂横臂式式式式单纵单纵臂臂臂臂式式式式双双双双纵纵臂臂臂臂式式式式斜置斜置斜置斜置单单臂臂臂臂麦弗麦弗麦弗麦弗逊逊式式

7、式式轮轮距距距距变变化大化大化大化大变变化化化化小小小小变变不不不不变变不不不不变变变变化小化小化小化小 变变化小化小化小化小轴轴距距距距不不不不变变不不不不变变不不不不变变变变化化化化变变化化化化变变化小化小化小化小不不不不变变轮轮胎磨胎磨胎磨胎磨损损快快快快慢慢慢慢快快快快慢慢慢慢慢慢慢慢慢慢慢慢慢慢慢慢主主主主销倾销倾角角角角变变化化化化不不不不变变变变变变化大化大化大化大 后后后后倾倾角角角角变变大大大大不不不不变变变变化小化小化小化小 变变化小化小化小化小15汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计16 3、独立悬架的结构型式分析：、独立悬架的结构型式分析：二

8、二分分类比比比比较较内容内容内容内容等双等双等双等双横臂横臂横臂横臂式式式式不等双不等双不等双不等双横臂式横臂式横臂式横臂式单单横臂横臂横臂横臂式式式式单纵单纵臂式臂式臂式臂式双双双双纵纵臂式臂式臂式臂式斜置斜置斜置斜置单单臂臂臂臂麦弗麦弗麦弗麦弗逊逊式式式式结结构构构构复复复复杂杂复复复复杂杂简单简单简单简单复复复复杂杂 布置布置布置布置发动发动机机机机困困困困难难困困困困难难较较容易容易容易容易容易容易容易容易容易容易容易容易较较易易易易容易容易容易容易车车身受力点身受力点身受力点身受力点集中集中集中集中集中集中集中集中 集中集中集中集中 分散分散分散分散横向横向横向横向刚刚度度度度大大大

9、大大大大大较较大大大大小小小小小小小小较较大大大大较较大大大大16汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计三三.前后前后悬架方案的架方案的选择1.前后前后悬都采用非独立都采用非独立悬架架2.前前悬独立、后独立、后悬非独立非独立悬架架3.前后前后悬都独立都独立悬架架17汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计对前轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加对前轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加对后桥，则增加了汽车过多转向趋势对后桥，则增加了汽车过多转向趋势 18汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计对后轴，这种偏转使汽车不足转向趋势

10、增加对后轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加对后轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加对后轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加对前桥，则增加了汽车过多转向趋势对前桥，则增加了汽车过多转向趋势对前桥，则增加了汽车过多转向趋势对前桥，则增加了汽车过多转向趋势 19汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计20 四四.辅助元件助元件1.横向横向稳定器定器2.缓冲冲块3.弹性元件性元件20汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计21 3、弹性性元元件件比比比比较较内内内内容容容容 板簧板簧板簧板簧 螺旋螺旋螺旋螺旋弹弹簧簧簧簧扭杆扭杆扭杆扭杆弹弹簧簧簧簧空气空气空

11、气空气弹弹簧簧簧簧油气油气油气油气弹弹簧簧簧簧橡胶橡胶橡胶橡胶弹弹簧簧簧簧多片多片多片多片 少少少少片片片片 单质单质量量量量储储能量能量能量能量最小最小最小最小最最最最小小小小较较低低低低最高最高最高最高高高高高高高高高较较高高高高质质量量量量大大大大小小小小轻轻较轻较轻轻轻较轻较轻轻轻非簧非簧非簧非簧载载质质量量量量大大大大小小小小于于于于多多多多片片片片较较小小小小小小小小小小小小较较小小小小轻轻悬悬架架架架弹弹性特性性特性性特性性特性线线性性性性线线性性性性易易易易获获取取取取非非非非线线性性性性线线性性性性非非非非线线性性性性非非非非线线性性性性非非非非线线性性性性结结构构构构简单简

12、单简简单单复复复复杂杂复复复复杂杂复复复复杂杂复复复复杂杂复复复复杂杂21汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计22 3、弹性性元元件件比比比比较较内容内容内容内容 板簧板簧板簧板簧 螺螺螺螺旋旋旋旋弹弹簧簧簧簧扭扭扭扭杆杆杆杆弹弹簧簧簧簧空气空气空气空气弹弹簧簧簧簧油气油气油气油气弹弹簧簧簧簧橡胶橡胶橡胶橡胶弹弹簧簧簧簧多片多片多片多片 少片少片少片少片 维维修保养修保养修保养修保养方便方便方便方便 方便方便方便方便方方方方便便便便方方方方便便便便困困困困难难困困困困难难困困困困难难寿命寿命寿命寿命短短短短短短短短较较长长长长长长长长易老易老易老易老化化化化对对制造

13、要制造要制造要制造要求求求求不高不高不高不高 不高不高不高不高高高高高高高高高密封密封密封密封好好好好密封密封密封密封好好好好车车身高度身高度身高度身高度 可可可可调调 布置布置布置布置容易容易容易容易 容易容易容易容易容容容容易易易易容容容容易易易易困困困困难难困困困困难难22汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计23 第三第三节悬架主要性能参数确定架主要性能参数确定一、前后悬架的静挠度、动挠度的选择一、前后悬架的静挠度、动挠度的选择一、前后悬架的静挠度、动挠度的选择一、前后悬架的静挠度、动挠度的选择汽车满载静止时悬架上的载荷汽车满载静止时悬架上的载荷Fw与与此时悬

14、架刚度此时悬架刚度c之比，即之比，即fc=Fw/c。1、概念、概念1)静挠度静挠度指从满载静平衡位置开始悬架压缩到指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的压缩到其自由高度的1/2或或2/3）时，）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移位移 2)动挠度动挠度23汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计1)、固有频率、固有频率汽车前、后部分的车身的固有汽车前、后部分的车身的固有频率频率n1和和n2（亦称偏频）可用亦称偏频）可用下式表示下式表示2、选择要求及方法、选择要

15、求及方法24汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计当采用弹性特性为线性变化的悬架时当采用弹性特性为线性变化的悬架时fc1=m1g/c1 fc2=m2g/c2将将fc1、fc2代入上式得到代入上式得到25汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计26uu静静挠度的影响：度的影响：（1）fc可可n，平，平顺性性，但，但悬架架刚度度C，会，会经常碰撞常碰撞缓冲冲块（2）fc使使C，制，制动、加速、加速、转弯行弯行驶时，汽，汽车会会“点点头”、“后仰后仰”，或，或车身身侧倾较大大（3）要使要使fc，则要增大板簧要增大板簧长度，布置度，布置困困难，质量量2

16、6汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计27n货车实测值：n1:满载1.72.3Hz空空载1.22.4Hzn2:满载1.82.4Hz空空载2.44.0Hz27汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计希望希望fc1与与fc2要接近，单不能相等（防止共振）要接近，单不能相等（防止共振）希望希望fc1fc2(从加速性考虑，若从加速性考虑，若fc2大，车身的振动大）大，车身的振动大）2)、n1与与n2的匹配要合适的匹配要合适若汽车以较高车速驶过单个路障，若汽车以较高车速驶过单个路障，n1/n21时的车身纵时的车身纵向角振动要比向角振动要比n1/n21时

17、小，故推荐轿车取时小，故推荐轿车取f fc2c2=（0.80.90.80.9）f fc1c1。考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，推荐推荐fc2=（0.60.8）fc1。为了改善微型轿车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬为了改善微型轿车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬架的偏频低于前悬架的偏频。架的偏频低于前悬架的偏频。v要求：要求：v方法：方法：28汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计3)3)、根据不同用途的车确定偏频根据不同用途的车确定偏频根据不同用途的车确定偏频根据不同用途的车确定偏频(依据依据依据依据I

18、SO2631ISO2631人体承受全身人体承受全身人体承受全身人体承受全身振动的评价指南振动的评价指南振动的评价指南振动的评价指南）以运送人为主的轿车对平顺性以运送人为主的轿车对平顺性的要求最高，大客车次之，载货的要求最高，大客车次之，载货车更次之。车更次之。对普通级以下轿车满载的情况，对普通级以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求前悬架偏频要求1.001.45Hz，后悬架则要求在，后悬架则要求在1.171.58Hz。29汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计原则上轿车的级别越高，悬架的偏频原则上轿车的级别越高，悬架的偏频越小。越小。对高级轿车满载的情况，前悬架偏频对高级

19、轿车满载的情况，前悬架偏频要求在要求在0.801.15Hz，后悬架则要求在，后悬架则要求在0.981.30Hz。货车满载时，前悬架偏频要求在货车满载时，前悬架偏频要求在1.502.10Hz，而后悬架则要求在，而后悬架则要求在1.702.17Hz。30汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计3悬架的动挠度悬架的动挠度定定义：悬架从架从满载位置开始，位置开始，压缩到到结构允构允许的最大的最大变形（碰形（碰缓冲冲块并并压缩12或或23时），），车轮中心中心相相对车架（身）的垂直位移。架（身）的垂直位移。uu要求要求动挠度足度足够大大31汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计

20、汽车设计汽车设计汽车设计32汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计33二、二、悬架的架的弹性特性性特性1.定定义：汽：汽车悬架所受的垂直架所受的垂直载荷荷F与与在在车轴上方上方测得的得的悬架架变形形值f之之间的关系曲的关系曲线2.分析：分析：(1)线性性悬架特性架特性33汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计2)2)非线性弹性特性非线性弹性特性非线性弹性特性非线性弹性特性定义定义定义定义：当悬架变形：当悬架变形f f与所受垂直外力与所受垂直外力F F之间不呈固定比之间不呈固定比例变化时例变化时 11缓冲块复原点缓冲块复原点缓冲块复原点缓冲块复

21、原点 22复原行程缓冲块脱离支架复原行程缓冲块脱离支架复原行程缓冲块脱离支架复原行程缓冲块脱离支架33主弹簧弹性特性曲线主弹簧弹性特性曲线主弹簧弹性特性曲线主弹簧弹性特性曲线 44复原行程复原行程复原行程复原行程 55压缩行程压缩行程压缩行程压缩行程66缓冲块压缩期悬架弹性特缓冲块压缩期悬架弹性特缓冲块压缩期悬架弹性特缓冲块压缩期悬架弹性特性曲线性曲线性曲线性曲线 77缓冲块压缩时开始接触弹缓冲块压缩时开始接触弹缓冲块压缩时开始接触弹缓冲块压缩时开始接触弹性支架性支架性支架性支架88额定载荷额定载荷额定载荷额定载荷34汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计35(2)(

22、2)非线性悬架非线性悬架非线性悬架非线性悬架 曲线上某点刚度应当是该切点与水平坐标轴夹曲线上某点刚度应当是该切点与水平坐标轴夹曲线上某点刚度应当是该切点与水平坐标轴夹曲线上某点刚度应当是该切点与水平坐标轴夹角正切值，即该点斜率角正切值，即该点斜率角正切值，即该点斜率角正切值，即该点斜率f fF F线线性性性性F Ff f非非非非线线性性性性35汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计特点特点在满载位置（图中点在满载位置（图中点在满载位置（图中点在满载位置（图中点8 8）附近，刚度小且曲线）附近，刚度小且曲线）附近，刚度小且曲线）附近，刚度小且曲线变化平缓，因而平顺性良好

23、变化平缓，因而平顺性良好变化平缓，因而平顺性良好变化平缓，因而平顺性良好 距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大 作用作用在有限的动挠度在有限的动挠度在有限的动挠度在有限的动挠度f fd d范围内，得到比线性悬架更范围内，得到比线性悬架更范围内，得到比线性悬架更范围内，得到比线性悬架更多的动容量多的动容量多的动容量多的动容量 悬架的动容量系指悬架从静载荷的位置起，变悬架的动容量系指悬架从静载荷的位置起，变悬架的动容量系指悬架从静载荷的位置起，变悬架的动容量系指悬架从静载荷的位置起，变形到结

24、构允许的最大变形为止消耗的功形到结构允许的最大变形为止消耗的功形到结构允许的最大变形为止消耗的功形到结构允许的最大变形为止消耗的功 （悬架（悬架（悬架（悬架的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小 ）36汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计三、货车后悬的主、副簧的刚度匹配三、货车后悬的主、副簧的刚度匹配车身从空载到满载时车身从空载到满载时的振动频率变化要小，的振动频率变化要小，以保证汽车有良好的平以保证汽车有良好的平顺性顺性 副簧参加工作前、后副簧参加工作

25、前、后的悬架振动频率变化不的悬架振动频率变化不大大 基本原则：基本原则：基本原则：基本原则：37汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计2、确定方法：、确定方法：(1)使副簧开始起作用时的载荷使副簧开始起作用时的载荷等于空载与满载时悬架载荷的平均等于空载与满载时悬架载荷的平均值，即值，即FK=0.5（F0+Fc），），并使并使F0和和FK间平均载荷对应的频率与间平均载荷对应的频率与FK和和Fc间平均载荷对应的频率相等，间平均载荷对应的频率相等，38汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计F Fk k=1/2(F=1/2(F0 0+F+Fc c)，

26、让，让1/2(F1/2(F0 0+F+Fk k)与与1/2(F1/2(Fk k+F+Fc c)对对应悬架频率相等（应悬架频率相等（f f1 1=f=f2 2）所以所以39汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计4040 （2）从）从n0，nc，nb，na相差不相差不大出发大出发使副簧开始起作用时的悬架挠度使副簧开始起作用时的悬架挠度fa等于汽车空等于汽车空载时悬架的挠度载时悬架的挠度f0，而使副簧开始起作用前一瞬，而使副簧开始起作用前一瞬间的挠度间的挠度fK等于满载时悬架的挠度等于满载时悬架的挠度fc。40汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计

27、41汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计四、悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配四、悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配 1.侧侧倾角刚度倾角刚度侧向惯性力为侧向惯性力为0.4G时：时：乘用车乘用车侧侧倾角：倾角：2.5-4.0度度货车货车侧侧倾角：倾角：6-7度度2.前、后轴前、后轴侧侧倾角刚度的匹配倾角刚度的匹配乘用车：前、后悬架乘用车：前、后悬架侧侧倾角刚度比值：倾角刚度比值：1.42.642汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计43第四第四节 弹性元件的性元件的计算算一、板簧一、板簧设计（一）板簧的布置方案（一）板簧的布置方案1.对称布

28、置称布置2.非非对称布置称布置43汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计（二）、钢板弹簧主要参数的确定（二）、钢板弹簧主要参数的确定 钢板弹簧主要参数有：满载弧高钢板弹簧主要参数有：满载弧高fa，钢板弹簧长度钢板弹簧长度L，钢板断面尺寸及片，钢板断面尺寸及片数。数。已知条件：汽车满载静止时前已知条件：汽车满载静止时前、后轴后轴（桥）负荷，簧下部分荷重，悬架的（桥）负荷，簧下部分荷重，悬架的静挠度静挠度 与动挠度，汽车的轴距等与动挠度，汽车的轴距等44汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计1.满载弧高满载弧高fa 满载弧高满载弧高fa是指钢板弹

29、簧装到车轴（桥）上，是指钢板弹簧装到车轴（桥）上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端（不包汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端（不包括卷耳半径）连线间的最大高度差括卷耳半径）连线间的最大高度差 fa用来保证汽车具有给定的高度用来保证汽车具有给定的高度 当当fa=0时，钢板弹簧在对称位置上工作时，钢板弹簧在对称位置上工作，为了在车架高度已限定时能得到足够的支挠度为了在车架高度已限定时能得到足够的支挠度值，常值，常fa=1020mm。45汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计46板簧板簧板簧板簧长长度度度度L L影响：影响：影响：影响：（1 1）强强度，度，度，度，L L大

30、些好大些好大些好大些好h h主片厚度主片厚度主片厚度主片厚度 （2 2）纵纵向角向角向角向角刚刚度度度度C Cr：L L大些好大些好大些好大些好2.2.板簧板簧板簧板簧长长度度度度L L：两吊耳之：两吊耳之：两吊耳之：两吊耳之间间的的的的间间距（板簧伸直距（板簧伸直距（板簧伸直距（板簧伸直后）后）后）后）46汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计47（3）L受受总布置限制，不宜取布置限制，不宜取长轿车:后后悬L=(0.400.55)L轴距距货车：前：前悬L=(0.260.35)L轴距距后后悬L=(0.260.35)L轴距距47汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽

31、车设计汽车设计汽车设计3钢板断面尺寸及片数的确定钢板断面尺寸及片数的确定1).钢板断面宽度b的确 引入挠度增大系数加以修正。J0=（L-ks）3c/48E6-548汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计钢板弹簧总截面系数W0用下式计算W0FW（L-ks）/4W=n1/n0，=1.5/1.04（1+0.5）初定）6-649汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计将式（将式（6-66-6）代入下式计算钢板弹簧平均厚度）代入下式计算钢板弹簧平均厚度h hp p有了有了h hp p以后（以后（进行两项验算进行两项验算，见下页），再选钢板弹，见下页），再

32、选钢板弹簧的片宽簧的片宽b b。片宽片宽片宽片宽b b对汽车性能的影响对汽车性能的影响对汽车性能的影响对汽车性能的影响推荐片宽与片厚的比值推荐片宽与片厚的比值推荐片宽与片厚的比值推荐片宽与片厚的比值b b/h hp p在在在在610610范围内选取。范围内选取。范围内选取。范围内选取。AA：增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向力作：增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向力作：增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向力作：增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向力作用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。BB：

33、前悬架用宽的弹簧片，会影响转向轮的最大转角。：前悬架用宽的弹簧片，会影响转向轮的最大转角。：前悬架用宽的弹簧片，会影响转向轮的最大转角。：前悬架用宽的弹簧片，会影响转向轮的最大转角。C C：片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的摩：片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的摩：片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的摩：片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的摩擦和弹簧的总厚擦和弹簧的总厚擦和弹簧的总厚擦和弹簧的总厚 nextnext50汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计backback51汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计2

34、）.钢板弹簧片厚h的选择（影响）增加片厚增加片厚增加片厚增加片厚h h，可以减少片数可以减少片数可以减少片数可以减少片数n n 钢板弹簧各片厚度可能有相同和不同两种情况，钢板弹簧各片厚度可能有相同和不同两种情况，钢板弹簧各片厚度可能有相同和不同两种情况，钢板弹簧各片厚度可能有相同和不同两种情况，希望尽可能采用前者希望尽可能采用前者希望尽可能采用前者希望尽可能采用前者 但因为主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷但因为主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷但因为主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷但因为主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷耳，也常将主片加厚，其余各片厚度稍薄。此时，耳，也常将主片加厚，其余各

35、片厚度稍薄。此时，耳，也常将主片加厚，其余各片厚度稍薄。此时，耳，也常将主片加厚，其余各片厚度稍薄。此时，要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三组。要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三组。要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三组。要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三组。为使各片寿命接近又要求最厚片与最薄片厚度为使各片寿命接近又要求最厚片与最薄片厚度为使各片寿命接近又要求最厚片与最薄片厚度为使各片寿命接近又要求最厚片与最薄片厚度之比应小于之比应小于之比应小于之比应小于1.51.5。钢板断面尺寸钢板断面尺寸钢板断面尺寸钢板断面尺寸b b和和和和h h应符合国产型材规格尺寸应符合国产型材规格尺寸应符合国产型材规格尺寸应

36、符合国产型材规格尺寸(YB213-64)(YB213-64)。选选择择要要求求NEXTNEXT52汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计J0=nbh3/121、改变片数、改变片数n、片宽片宽b和片厚和片厚h三者之一，都三者之一，都影响到总惯性矩影响到总惯性矩J0的变化；的变化；2、总惯性矩、总惯性矩J0的改变又会影响到钢板弹簧垂直的改变又会影响到钢板弹簧垂直刚度刚度c的变化，也就是影响汽车的平顺性变化。的变化，也就是影响汽车的平顺性变化。其中，片厚其中，片厚h变化对钢板弹簧总惯性矩变化对钢板弹簧总惯性矩J0影响最影响最大。大。BACKBACK53汽车设计汽车设计汽车设

37、计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计3）钢板断面形状钢板断面形状应使断面上的最大拉应力与最大压应力应使断面上的最大拉应力与最大压应力与材料的许用应力相匹配与材料的许用应力相匹配4）钢板弹簧片数钢板弹簧片数应考虑承载能力、平顺性、制造等方面应考虑承载能力、平顺性、制造等方面因素因素一般多片：一般多片：6-14，重型货车多达，重型货车多达20片，片，少片：少片：1-3片片54汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计（三）、钢板弹簧各片长度的确定（三）、钢板弹簧各片长度的确定 55汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计以钢板厚度的立方作一叠加图

38、以钢板厚度的立方作一叠加图56汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计量出主片长度的一半量出主片长度的一半L/2和和U形螺形螺栓中心距的一半栓中心距的一半s/2，得到，得到A、B两点两点57汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计连接连接A、B，AB线与各线与各叶片上侧边的交点即为叶片上侧边的交点即为各片长度各片长度各片实际长度尺寸需经圆整后确定各片实际长度尺寸需经圆整后确定58汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计（四）、钢板弹簧刚度验算（四）、钢板弹簧刚度验算 用共同曲率法计算刚度的用共同曲率法计算刚度的用共同曲率法

39、计算刚度的用共同曲率法计算刚度的前提前提前提前提:假定同一截面上各片曲率变化值相同假定同一截面上各片曲率变化值相同各片的承受的弯矩正比于其惯性矩各片的承受的弯矩正比于其惯性矩同时该截面上各片的弯矩和等于外力同时该截面上各片的弯矩和等于外力所引起的弯矩所引起的弯矩 59汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计（五）、钢板弹簧总成在自由状态下的弧（五）、钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算高及曲率半径计算60汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计1 1、钢板弹簧总成在自由状态下的弧高钢板弹簧总成在自由状态下的弧高钢板弹簧总成在自由状态下的弧

40、高钢板弹簧总成在自由状态下的弧高HH0 0 定义：定义：钢板弹簧各片装配后，在预压缩和钢板弹簧各片装配后，在预压缩和U形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端（不包形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差（如上括卷耳孔半径）连线间的最大高度差（如上图），称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧图），称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高高H0 H0=（fc+fa+f）f为钢板弹簧总成用为钢板弹簧总成用U形螺栓夹紧后形螺栓夹紧后引起的弧高变化引起的弧高变化.61汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径钢板弹簧总成在自由状态下的曲

41、率半径 R0=L2/8H02、钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 各片自由状态下做成不同曲率半各片自由状态下做成不同曲率半径的目的是：使各片厚度相同的钢板径的目的是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地贴紧，减少主片弹簧装配后能很好地贴紧，减少主片工作应力，使各片寿命接近。工作应力，使各片寿命接近。62汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定Ri=R0/1+(20iR0)/Ehi 原则：原则：A：装配前各片弹簧片间间隙相差不：装配前各片弹簧片间

42、间隙相差不大，且装配后各片能很好贴和；大，且装配后各片能很好贴和；B：为保证主片及一其相邻的长片有：为保证主片及一其相邻的长片有足够的使用寿命，应适当降低主片及与其相足够的使用寿命，应适当降低主片及与其相邻的长片的应力。邻的长片的应力。63汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计 在确定各片预应力时，理论上应在确定各片预应力时，理论上应满足各片弹簧在根部处预应力所造满足各片弹簧在根部处预应力所造成的弯矩成的弯矩Mi之代数和等于零，即之代数和等于零，即或 如果第i片的片长为Li，则第i片弹簧的弧高为：HiLi2/8Ri 64汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计

43、汽车设计汽车设计（六）、钢板弹簧强度验算（六）、钢板弹簧强度验算 1 紧急制动时 前钢板弹簧承受的载荷最大，在它的后半段出现前钢板弹簧承受的载荷最大，在它的后半段出现前钢板弹簧承受的载荷最大，在它的后半段出现前钢板弹簧承受的载荷最大，在它的后半段出现最大应力最大应力最大应力最大应力 maxmax65汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计66汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计2 汽车驱动时汽车驱动时 后钢板弹簧承受的载荷最后钢板弹簧承受的载荷最大，在它的前半段出现最大，在它的前半段出现最大应力大应力max用下式计算用下式计算67汽车设计汽车

44、设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计二 扭杆弹簧1 分类：68汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计2 截面尺寸及有效长度69汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计三 螺旋弹簧70汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计本章小结：1.悬架分类及结构形式2.悬架评价指标3.悬架主要参数及特性参数4.弹性元件71汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计四四空气弹簧空气弹簧1分类：空气弹簧有两大类：分类：空气弹簧有两大类：囊式和膜式，囊式和膜式，如图如图4-30所示。所示。囊式又可分为

45、圆形囊式和椭囊式又可分为圆形囊式和椭圆形囊式；还可分为单节式、圆形囊式；还可分为单节式、双节式和三节式，节数越多，双节式和三节式，节数越多，弹簧显得越软。弹簧显得越软。next72汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计73汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计2特点及应用：囊式较膜特点及应用：囊式较膜式寿命长、载荷高、制造式寿命长、载荷高、制造方便，但刚度大，常用于方便，但刚度大，常用于货车上。膜式空气弹簧的货车上。膜式空气弹簧的弹性特性比较理想，尺寸弹性特性比较理想，尺寸小、布置方便，多用于轿小、布置方便，多用于轿车上。车上。74汽车设计汽

46、车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计3 计算如图4-31所示，设空气弹簧上受载荷F作用，则有：k=1.4，一，一75汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计76汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计77汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计1全主动悬架全主动悬架概念：概念：全主动悬架系统所采用的执行元件具有较宽全主动悬架系统所采用的执行元件具有较宽的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以控制。控制。执行元件多采用电液或液气伺服系统，执行元件多采用电液或液气伺服系统，

47、控制带宽一般应至少覆盖控制带宽一般应至少覆盖015Hz，有的，有的执行元件响应带宽甚至高达执行元件响应带宽甚至高达100Hz。78汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计2慢主动悬架慢主动悬架慢主动悬架将执行元件的频响带宽降低到只慢主动悬架将执行元件的频响带宽降低到只考虑车身的垂直、俯仰和侧倾振动以及汽车考虑车身的垂直、俯仰和侧倾振动以及汽车的转向反应，不考虑车轮刚度所对应的频率，的转向反应，不考虑车轮刚度所对应的频率，也即带宽降至也即带宽降至34Hz。它与前述的主动悬架在被测状态量和控制实它与前述的主动悬架在被测状态量和控制实施等方面都有类似，唯一的差异就是执行元施等

48、方面都有类似，唯一的差异就是执行元件带宽的降低。件带宽的降低。在慢主动悬架中，可以选用两类执行元件在慢主动悬架中，可以选用两类执行元件79汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计第第五五节独独立立悬架架导向向机机构构设计一、一、设计要求要求1.1.对对前前前前轮轮 2.2.对对后后后后轮轮 二、二、导向机构的布置参数向机构的布置参数车轮车轮外外外外倾倾角的角的角的角的变变化要求：在化要求：在化要求：在化要求：在规规定的定的定的定的车轮车轮跳跳跳跳动动范范范范围围内，内，内，内，变变化量在化量在化量在化量在 1 1 以内，以内，以内，以内，车轮侧倾车轮侧倾，外外外外倾倾角

49、增大；角增大；角增大；角增大；车轮车轮跳跳跳跳动动，外，外，外，外倾倾角减小。角减小。角减小。角减小。80汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计81 2.2.侧倾中心：在侧向力的作用下，车身通过左右车轮中侧倾中心：在侧向力的作用下，车身通过左右车轮中侧倾中心：在侧向力的作用下，车身通过左右车轮中侧倾中心：在侧向力的作用下，车身通过左右车轮中心的横向平面内，发生侧倾时相对于地面的瞬时摆动中心心的横向平面内，发生侧倾时相对于地面的瞬时摆动中心心的横向平面内，发生侧倾时相对于地面的瞬时摆动中心心的横向平面内，发生侧倾时相对于地面的瞬时摆动中心（1 1）希望侧倾中心接近车质心

50、的位置）希望侧倾中心接近车质心的位置）希望侧倾中心接近车质心的位置）希望侧倾中心接近车质心的位置（2 2）不希望太高，太高则侧滑大，轮距变化大，磨损快）不希望太高，太高则侧滑大，轮距变化大，磨损快）不希望太高，太高则侧滑大，轮距变化大，磨损快）不希望太高，太高则侧滑大，轮距变化大，磨损快OO二、二、导向向机机构构的的布布置置参参数数81汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计三、三、三、三、双双双双横横横横臂臂臂臂式式式式独独独独立立立立悬悬架架架架导导向向向向机机机机构构构构设设计计1.纵向平面内上、下横臂的布置方案向平面内上、下横臂的布置方案2.横向平面内上、下横臂