轻型载货汽车车架和悬架设计论文

2026/4/26 20:03:01

1.保证汽车有良好的行驶平顺性和良好的操纵稳定性。 2.具有合适的衰减振动的能力。

3.汽车制动或加速时,保证车身稳定,减少车身侧倾,转弯时车身侧倾角要合适。

4.有良好的隔声能力。

5.结构紧凑、占用空间小。

6.可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩,在满足另部件质量要小的同时,还要保证有足够的强度和寿命。 悬架的两种形式:

非独立悬架和独立悬架

A.非独立悬架如图(a)所示。其两侧车轮安装于一整体式车桥上,当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上。

B.独立悬架如图(b)所示,其两侧车轮安装于断开式车桥上,两侧车轮分别独立地与车架(或车身)弹性地连接,当一侧车轮受冲击,其运动不直接影响到另一侧车轮。

图6-1非独立悬架和独立悬架

C. 钢板弹簧又叫叶片弹簧,它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。如下图所示。钢板弹簧3的第一片(最长的一片)称为主片,其两端弯成卷耳1,内装青铜或塑料或橡胶。粉沫冶金、制成的衬套,用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作铰链连接。钢板弹簧的中间用U形螺栓与车桥固定。中心螺栓4用来连接各弹簧片,并保证各片的装配时的相对位置。中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等,也可以不相等。为了增加主片卷耳的强度,将第二片末端也弯成半卷耳,包在主片卷耳和外面,且留有较大的间隙,使得弹簧在变形时,各片间有相对滑动的可能。钢板弹簧在载荷作用下变形,各片之间因相对滑动而产生摩擦,可促使车架的振动衰减。各片间的干摩擦,车轮将所受冲击力传递给车架,且增大了各片的摩损。所以在装合时,各片间涂上较稠的润滑剂(石墨润滑脂),并应定期保养。

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图6-2钢板弹簧示意图

卷耳;2. 弹簧夹;3. 钢板弹簧;4. 中心螺栓;

钢板弹簧可分为对称式钢板弹簧和非对称式钢板弹簧,对称式钢板弹簧其中心螺栓到两端卷耳中心的距离相等,不等的则为非对称式钢板弹簧。我们设计的是对称式钢板弹簧,钢板弹簧在载荷作用下变形,各片之间因相对滑动而产生摩擦,可促使车架的振动衰减,起到减振器的作用钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用,可不必单设导向装置,使结构简化,并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定减振作用。

D.悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动,为改善汽车行驶平顺性,悬架中与弹性元件并联安装减振器,为衰减振动,汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器,其工作原理是当车架(或车身)和车桥间受振动出现相对运动时,减振器内的活塞上下移动,减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力,使汽车振动能量转化为油液热能,再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时,阻尼力随车架与车桥(或车轮)之间的相对运动速度增减,并与油液粘度有关。

减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务,阻尼力过大,将使悬架弹性变坏,甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。

a .在压缩行程(车桥和车架相互靠近),减振器阻尼力较小,以便充分发挥弹性元件的弹性作用,缓和冲击。这时,弹性元件起主要作用。

b .在悬架伸张行程中(车桥和车架相互远离),减振器阻尼力应大,迅速减振。

c .当车桥(或车轮)与车桥间的相对速度过大时,要求减振器能自动加大液流量,使阻尼力始终保持在一定限度之内,以避免承受过大的冲击载荷。

在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器,且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器,还有采用新式减振器,它包括充气式减振器和阻力可调式减振器。

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图6-3双向作用筒式减振器工作原理图

双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时,指汽车车轮移近车身,减振器受压缩,此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少,油压升高,油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室(上腔)。上腔被活塞杆1占去了一部分空间,因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积,一部分油液于是就推开压缩阀6,流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时,车轮相当于远离车身,减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高,流通阀8关闭,上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在,自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积,主使下腔产生一真空度,这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。

由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀,在同样压力作用下,伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力,达到迅速减振的要求。

悬架主要参数的确定:

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1)悬架的动扰度fc

悬架静挠度fc是指汽车的满载静止时悬架上的载荷Fw与此时悬架刚度c之比即

fc?Fw/c (6-1) 汽车前后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率,是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因现代汽车的质量分配系数ε近似等于1,于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。因此,汽车前后部分车身的固有频率n1和n2(亦称偏频)可以用下式表示

n1=

c1m1?2??; n2=

c2m2?2?? (6-2)

式中,c1、、c2为前后悬架的刚度(N/cm);m1、m2为前后悬架的簧上质量(kg)。 当采用弹性特性为线性变化的悬架时,前、后悬架的静挠度可用下式表示

fc1 =m1g/c1; fc2=m2g/c2 (6-3) 式中,g为重力加速度,g=981cm/s2。 将fc1、fc2代入式(6-1)得到: n1=5

fc1 n2=5

fc2 (6-4)

由(2)可知:悬架的静扰度fc直接影响车身振动的偏频n。因此,要保证汽车有良好的行驶平顺性,必须正确的选取悬架的静扰度。在选取前、后悬架的静扰度fc1和fc2时,应当使之接近,并希望后悬架的静扰度fc2比前悬架的静扰度fc1小些,这有利于防止出身产生较大的纵向角振动。理论分析证明:若汽车以较高车速驶过单个路障,n1/n2<1时的车身纵向角振动要比n1/n2>1时小,故推荐取:fc2=(0.8~0.9)fc1。考虑到货车前后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性,取前悬架的静扰度值大于后悬架的静扰度值,推荐fc2=(0.6~0.8)fc1。货车满载时,前悬架偏频要求在1.50~2.10Hz,而后悬架则要求在1.70~2.17Hz。根据需要我选定:n1=1.3,n2=1.5

将n1=1.3, n2=1.5代入(6-4)得

fc1=14.8cm,fc2=11.1cm

2)悬架的动扰度fd

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