车辆工程专业本科毕业论文EQ1092货车的前后悬架系统的设计

1、摘 要本次设计题目是EQ1092货车的前后悬架系统的设计。所设计悬架系统的前悬架采用钢板弹簧非独立式悬架。后悬是由主副簧组成，也是非独立悬架。首先确定悬架的主要结构形式，然后对主要性能参数进行确定。在前悬的设计中首先设计了钢板弹簧，材料和许用应力，和方案布置的设计；还有减振器的选择。在后悬架系统设计中主要对主副钢板弹簧进行了设计，特别是钢板弹簧的刚度比分配计算和刚度的校核。最后对悬架系统进行了平顺性分析，目的是判断所设计的悬架平顺是否满足要求。在平顺性分析时运用了时域分析方法，采用了两个自由度，最后通过编程计算，结果是没有不舒适。因而对提高汽车的动力性、经济性和操纵稳定性是有利的。关键词：悬架设计；钢板弹簧；平顺性；货车AbstractThe title of this thesis is the design of front and rear suspension systems of EQ1092 truck.The front suspension system is the leaf spring, dependent suspension. The rear suspens

2、ion system consists of the main spring and the helper spring and it is also dependent suspension. In the procedure of the design we made certain the structural style of the suspension system in the first, then we made certain the main parameters. In the design of the front suspension we designed the leaf spring firstly, material and allowable stress and the design of scheme , moreover the design of shock absorber. In the design of rear suspension we carried out the design of the main spring and

3、the helper spring, specially the counting of distribution of angular rigidity between the main spring and the helper spring and the checking of the angular rigidity.In the final design stage, we implement the analysis of suspension ride performance. The aim is whether suspension ride quality meets to the performance requirement. The ride performance analysis adopts the methods with time domain and with two degree of freedoms by computer program. The results indicate that there is no uncomfortabl

4、eness for the car on road. Therefore, it is helpful for the dynamical, economical and handling performances of the studied vehicle.Key words: Suspension Design; Leaf spring; Ride Performance; Truck目 录第1章 绪 论1第2章 悬架系统的结构与分析32.1 悬架的作用和组成32.2 汽车悬架的分类32.3 悬架的设计要求42.4 悬架主要参数42.4.1 悬架的静挠度fc42.4.2 悬架的动挠度 fd52.4.3 悬架弹性特性52.4.4 后悬架主、副簧刚度的分配52.4.5 悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配6第3章 前后悬架系统的设计73.1前悬架系统设计73.1.1钢板弹簧的设计73.1.2.减振器的选用123.2后悬架系统设计133.2.1主、副钢板弹簧结构参数133.2.2钢板弹簧的强度验算13第4章 平顺性分析和编程154.1平顺性的定义154.2平顺性的研究内容154.3平顺性

5、的研究分析16第5章 结论21参考文献22致 谢23附 录：外文资料24附 录 ：中文翻译31附 录 ： 程序36第1章 绪 论随着时代的发展，以及我国汽车行业的发展，人们对货车的舒适性和稳定性提出了新的要求。悬架作为提高汽车操纵稳定性和乘坐舒适性的关键部分必须进行更好的改进，由此悬架得到了人们广泛重视和深入研究。运用优化的设计方法在保证减小悬架整体质量的同时又不缺少应有的刚度、强度与纫度，从而提高了车速，降低了能耗是目前国内汽车悬架系统发展的主方向。汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。汽车悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间全部传力联接装置的总称。它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），把路面作用于车轮上的各种力及其产生的力矩传递到车架(或承载式车身)上，吸收和缓和行驶中因路面不平引起的车轮跳动而传给车架的冲击和振动，保证货物完好和人员舒适。使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着缓和作用到车架（或车身）上垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这

6、些力所造成的力矩，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。 悬架由弹性元件、减振装置和导向机构等三部分组成。同时悬架形式又分为独立悬架和非独立悬架两种。悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。 现代汽车悬架的发展十分快，不断出现，崭新的悬架装置。按控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架，汽车姿态（状态）只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。20世纪80年代以来主动悬架开始在一

7、部分汽车上应用，并且目前还在进一步研究和开发中。主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度。现代汽车对平顺性和操纵稳定性和舒适性的要求越来越高，已成为衡量汽车性能好坏的标准。悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。 汽车的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数，它由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量（簧载质量）所决定。人体所习惯的垂直振动频率约为11.6Hz。车身振动的固有频率应接近或处于人体适应的频率范围，才能满足舒适性要求。在悬架垂直载荷一定时，悬架刚度越小，固有频率就越低，但悬架刚度越小，载荷一定时悬架垂直变形就越大。这样若无有足够大的限位行程，就会使撞击限位块的概率增加。若固有频率选取过低，很可能会出现制动点头角，转弯侧货角，空载和满载车身高度变化过大。一般货车固有频率是1.52Hz，旅行客车1.21.8Hz，高级轿车11.3Hz。另外，当悬架刚度一定时，簧载质量越大，悬架垂直变形也愈大，而固有频率越低。空车时的固有频率要比满载时的高。簧载质量变化范围大，

8、固有频率变化范围也大。为了使空载和满载固有频率保持一定或很小变化，需要把悬架刚度做成可变或可调的。影响汽车平顺性的另一个悬架指标是簧载质量。簧载质量分为簧上质量与簧下质量两部分，由弹性元件承载的部分质量，如车身、车架及其它所有弹簧以上的部件和载荷属于簧上质量。车轮、非独立悬架的车轴等属于簧下质量，也叫非簧载质量M。如果减小非簧载质量可使车身振动频率降低，而车轮振动频率升高，这对减少共振，改善汽车的平顺性是有利的。非簧载质量对平顺性的影响，常用非簧载质量和簧载质量之比m/M进行评价。悬架的侧倾角刚度及前后匹配是影响汽车操纵稳定性的重要参数。当汽车受侧向力作用发生车身侧倾，若侧倾角过大，乘客会感到不安全，不舒适，如侧倾角过小，车身受到横向冲击较大，乘客也会感到不适，司机路感不好。所以，整车侧倾角刚度应满足：当车身受到0.4g侧向加速度时，其侧倾角在2.54范围内，汽车有一定不足转向特性，前悬架侧倾角刚度应大于后悬架侧倾角刚度。一般前悬架侧倾角刚度与后悬架侧倾角刚度比应在1.42.6范围内，如前后悬架本身不能满足上述要求，可在前后悬架中加装横向稳定杆，提高汽车操纵稳定性。第2章 悬架系统的结

9、构与分析2.1 悬架的作用和组成悬架系统的作用：(1) 传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；(2) 缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；(3) 保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定器等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式。2.2 汽车悬架的分类根据汽车导向机构不同悬架种类又可分为独立悬架，非独立悬架。非独立悬架特点是左，右车轮用一根整体轴连接，在经过悬架与车架（或车身）连接，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。 其主要特点是：(4) 组成悬架的构件少，结构简单，便于维修。(5) 坚固耐用，适合重载。(6) 转弯时车身倾斜度小。(7) 车轮定位几乎不因其上下运动而改变，所以轮胎磨损较少。(8) 由于非悬挂重量大，故乘坐欠舒适。(9) 由于左右车轮的运动相互影响，很容易产生颤动和摇摆现象。独立悬架是左，右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。综上EQ1092中型货车选用的是非独立悬架。2.3 悬架的设计要求悬架与

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