0025-汽車車架與懸架總成設計
0025-汽車車架與懸架總成設計,汽車,車架,懸架,總成,設計
本科生畢業(yè)設計（論文）
摘 要
本課題結(jié)合生產(chǎn)實際，在農(nóng)用運輸車的基礎上對低速載貨汽車車架及懸架系統(tǒng)進行了設計。設計內(nèi)容主要包括：參與總體設計；車架、懸架結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的確定；車架、懸架結(jié)構(gòu)設計。
整個設計過程遵循以下原則和技術(shù)標準：規(guī)范合理的型式和尺寸選擇，結(jié)構(gòu)和布置合理；保證整車良好的平順性能。工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整；盡量使用通用件，以便降低制造成本；在保證功能和強度的要求下，盡量減小整備質(zhì)量。
低速載貨汽車上用得比較廣泛的是邊梁式車架和非獨立懸架，因為邊梁式車架和非獨立懸架結(jié)構(gòu)簡單，比較經(jīng)濟實用，便于維修和改裝?？紤]到車架和懸架在整車設計中的作用，首先進行了車架、懸架的總體設計，然后對車架、懸架結(jié)構(gòu)進行了設計，最后對車架、懸架的結(jié)構(gòu)進行了受力綜合分析，在次基礎上確定了它們的主要參數(shù)。
關(guān)鍵詞： 低速貨車，車架，懸架，設計
ABSTRACT
This topic combined production with the actual and based on the agriculture transport vehicle foundation, the low speed truck frame and suspension system have been designed. The main content of the design include: the design of the participation system, analysis of the structure pattern of the frame and suspension and determination of the main parameter, design of the structure of the frame and suspension.
During the entire design process, the principles and the technical standards are followed: the reasonable pattern and the size, the structure and arrangement; the good smooth performance of the entire vehicle; with reliable work, simple structure, loading and unloading, advantageous for the service and the adjustment; as far as possible general parts, in order to reduce the cost of the production, the function and the intensity request are guaranteed, the quality is reduced as far as possible.
The side frame and non- independent suspension are used quite widely on the low speed truck, because the side frame and non- independent suspension structure are simple, economical and practical, advantageous for the service and the refit. Considered the function of the frame and suspension in the entire vehicle design, firstly that the whole of the frame and suspension system is carried on designing, then the structure of the frame and suspension have been carried on designing, finally the stress generalized analysis of the structure of the frame and suspension has been carried on, their main parameter has been determined in the inferior foundation.
Key words：Low Speed Truck， Frame， Suspension，design
在高速端銑切削中切屑形成的調(diào)查
作者 ?Yuan Ning,M.Rhman,Y.S.Wong
摘 要
端面球形銑刀廣泛地用于金屬模和鑄模工業(yè)。然而，在高速球面端銑中切屑形成研究方面的工作做的非常少。 在一個調(diào)查實驗中，已經(jīng)在這一項研究中被引導建立切屑形成機理。 普通的鑄模鋼H13的硬度達到 HRC55，在高速加工中心不加切削液的情況以 10～30 千轉(zhuǎn)/分的速度范圍被加工時： 會產(chǎn)生四個典型的切屑和三種類型的振動。假使采用SEM這種方法產(chǎn)生切屑， EDX 方法用來分析切削刃口和切屑形成過程之間相互作用。 基于這一項研究的調(diào)查結(jié)果,切屑形成機理已經(jīng)在本文中提出。 在切削運動中，三種類型的振動闡述了切屑形成和振動行為之間的關(guān)系?；趯嶒灥恼{(diào)查結(jié)果 一個判斷切屑穩(wěn)定性的方法已經(jīng)被建議。資訊科技也已經(jīng)透過這一項研究被建立：典型的 " Adiabatic shear " 不在高速球面端銑的切屑形成方面發(fā)生。
關(guān)鍵字: 球面端銑；切屑形成機理； 振動； 高速加工； Adiabatic shear
1. 介紹
在金屬切削中，現(xiàn)在的趨勢是自動化、高的排除率和無人操作方向發(fā)展。 這需要非?？煽康募庸み^程、表面精度、工件精度、刀具壽命是主要重要。但是維持穩(wěn)定的加工, 更多的注意對切屑形狀的控制以使它更容易被排除。 這是因為切屑形成和裂斷方面是非常重要的在加工中。 表面精度，工件精度和刀具壽命的問題是由于在切屑形成過程中較小的改變引起, 尤其在高速切削中,有害的切屑形成將會產(chǎn)生有害的效果。
在旋轉(zhuǎn)，鉆孔和面銑的切屑形成方面已經(jīng)做了很多的研究工作。 Shaw提出?了一個循環(huán)的鋸齒狀的型面銑的切屑, 而且提出相關(guān)的其它類型的循環(huán)和無循環(huán)的切屑。 Nakayama 解釋了切屑大小和切屑方向的必要意義，切屑流量和角形狀，并且清楚地表達螺旋形的切屑進行過程。 Komanduri 已經(jīng)在切屑分割和不穩(wěn)定性的研究有很大的進展。然而看來很少有工廠對球面端銑切屑形成的性質(zhì)做研究，由于切屑幾何形狀和切屑過程的復雜性,即使它在壓鑄模和鑄模的高速銑中被廣泛地應用。 切屑形成的過程很少考慮,如振動。本文將對高速端面球銑實驗調(diào)查和切屑形成機理做基本的討論。
2. 理論
在Merchant出版了他的連續(xù)切屑形成機理的舉世聞名模型短短之后, 一些作家建議不是所有的切削過程都符合這一個模型。同時很快被發(fā)現(xiàn) ，在轉(zhuǎn)很多的切削過中，圓柱形形切屑在高速切屑中形成。 切屑形成機理這已經(jīng)重新更新，同樣，被 Komanduri 和一些的學者徹底地評論。關(guān)于這一個主題已經(jīng)被 Nakayama 出版。
Toenshoff 闡述這種在高速切削中，把基本的切屑機理叫做 " adiabatic shear"。 在一個變形過程中，塑性變形是從最弱的點附近開始, 從而產(chǎn)生應力集中。 如果應變率足夠高, 系統(tǒng)是絕熱，而且這些的過熱面積狹窄，這里就有一個軟化過程, 同時局部應變增加直到瞬時的剪切發(fā)生。過熱切削將產(chǎn)生不穩(wěn)定性切屑形狀，切屑變形嚴重，而且切屑容易破碎,在旋轉(zhuǎn)的過程中，這些都在不停的進行著。所以，必須衡量這些理論是否值得用于調(diào)整球面端銑。 在球面端銑過程中,有決定切屑形成的很多不穩(wěn)定因素。 通常下列的因數(shù)對于切屑形成的分析被考慮之: (一)金屬和工作件材料的熱塑料特性; (二) 切斷的狀態(tài); (三)剪修剪區(qū)可變性; (四) 改變刀具上的磨擦力狀態(tài)(第二次的剪區(qū)); (五) 最初區(qū)和第二區(qū)的關(guān)系 (六) 刀具的結(jié)構(gòu)和切屑過程的交互作用，也就是,動態(tài)因素。
上述的因素的細節(jié)將在稍后討論。 然而，在本文中，主要討論在切削過程中動態(tài)因素的影響。
3. 建立實驗
實驗在高速加工中心 Makino V-55 上被引導。用于這一項研究的機械條件是是: 變細長速度， 1030 k 的轉(zhuǎn)/每分; 軸向切斷深度從 0.1 變化到 0.8 毫米; 而且補給率是在 0.025-0.05 毫米/齒的范圍中。 測試材料是AISIH13,硬度HRC55，而且它的化學成分是: C: 0.37%,Cr: 5.3%; W: 1.4%; Mo: 0.4%; Mn: 1.0%; Si: 1.0%. 銑刀是一個 12 毫米固體碳化物和 TiA1N 涂料的球面的端銑刀。螺旋角300 的,刀具的前傾角 從 00 變化到 30，在切削刃和間隙角中從 11０ 變化到 13０。在實驗中刀具工件保持垂直。，
一個 Kistler 測力計用來測切削力。 力信號以一個 12,000個試樣/s/通風槽的抽樣率被多的通風槽 DAT(數(shù)傳聲音帶子) 記錄機。 一個光學顯微鏡被采用觀察刀具。 過程被一個 HP 示波器檢測。 所有的切削在干的情況下進行。 切屑的 SEM 和 EDX 分析被實行，而且分別的圖像被輪流。 切屑試樣在每個切削結(jié)束的時候被收集,其余被一個高壓力空氣噴嘴吹走避免來自不同的切削的切屑的混入。
4. 結(jié)果和討論
在研究中被發(fā)現(xiàn)切屑可分為四種類型。第一型:切屑形成，型 2: 不穩(wěn)定的切屑, 型 3: 具決定性的切屑和型 4: 嚴格的切屑。第一型是穩(wěn)定的加工的產(chǎn)品。型 2-4 切屑和不同嚴重的振動過程發(fā)生。 當?shù)毒呤窃谒哪ズ臉藴世锩?，排除刀具的磨耗的時候，所有的切屑從加工過程中獲得。
4.1.型 1 切屑形成
圖 1 A 表示因為它的形狀和幾何形狀符合得較好，所以切屑從穩(wěn)定的切斷獲得,被定義為一個穩(wěn)定的切屑，穩(wěn)定過程如圖 2 。
用球面端銑切削在正常產(chǎn)品一個被彎曲兩次的切屑 [5]. 從圖 1 A ，穩(wěn)定的切屑的形狀與一個錐形類似。 這被歸因于球面的端銑刀的在切削片段的幾何學。切屑形成在一個球形的帽上發(fā)生。因此，對于積削容積的相等，切屑幾何學影響較低,那個尺寸和每個切削的形狀將會與一個適度同種的工作材料是相同的。 在切削的過程中，切削刃的不同部分是各不相同的。 另外, 所有切削刃的點, 按照他們的不同切削角,必須承受不同的負載。圖 2 B 的陰暗面積表現(xiàn)面積，刃口在一個旋轉(zhuǎn)裝置中移動過程,也就是刀具-工作件連絡面積。
刀具與工作件成垂直。，刀具尖端在大小方面雖然非常小,實際上不在切削中起作用，因為它的切斷速度是零。 這就是為什么切屑不是一個完全錐形和圖 2 B 的片碎區(qū)域是如何形成。 由于它被刀具尖端分離開，所以錐形的頂端看不見,這惡化表面的性質(zhì)。 如此一個較好的策略是傾斜刀具，以便切削刃邊緣與刀具一起預訂, 像Schulz 所建議。 在圖 2 B,O 代表刀具尖端,所以區(qū)域 BOC 表現(xiàn)被刀具尖端擦離開的工作件的部分。 在穩(wěn)定的切斷中,刀具與工作件接觸長度就是被預計的刃口長度。在分割區(qū)域如圖 2 中被顯示 ABCD 。 區(qū)域ABCD 也代表切削刃與工作件接觸穩(wěn)定的面積。接著發(fā)現(xiàn)一個不穩(wěn)定的加工過程, 切削刃與工件接觸面積和長度實質(zhì)上總是有差異。以穩(wěn)定的切斷在一個齒接觸期間,時期,將有一切屑生產(chǎn)。
圖 3 舉例說明在穩(wěn)定切削過程中，切斷刃的運動區(qū)域。 這種切屑形成被歸因于二個因素:剪切過程，它是依賴球面端銑刀的幾何學，也就是切削的區(qū)域幾何學。
球面端銑刀的幾何形狀，決定了穩(wěn)定切削區(qū)域的幾何形狀，在穩(wěn)定的切削過程中有相對優(yōu)勢的決定效果。
剪切開始于當刃口開始接觸工作件。 如使刀具旋轉(zhuǎn),最初的變形區(qū)也適當?shù)匾苿印Ｇ行紡牡毒叩谝粋€傾斜面流到刀具的第二個傾斜面的過程中，切屑也就在形成了。 同時，切屑的中心向上擴大。 這一個過程是連續(xù)，直到切屑的上面邊的運動是刀具的第二個傾斜面時 。 然后切屑沉積在第一個和第二個傾斜面之間,沒有方法移動并且卷曲如圖 2 A 所顯示的面,造形第二個變形區(qū)。 在穩(wěn)定的切削過程中，槽是切屑唯一向前移動的路徑。注意，刀具正在旋轉(zhuǎn),這一個積屑實際上被造形如一個錐形。 這就使它變成了兩次-彎曲的錐形。 當被產(chǎn)生的切屑離開時，剪切被完成，而且當?shù)洱X離開工件的時候，切屑卷曲也同時停止。 在切屑形成過程中將不會有切屑- 工作件相接觸。當?shù)洱X離開工件的時候，一個切屑形成過程完成。 另外的一個刀齒將會依次與工作件一起接觸，而且切屑形成再一次開始。
在 HSM 中是廣為人知的，很多的切削熱進入切屑之內(nèi)被轉(zhuǎn)移。 在切屑面積中的溫度, 尤其在切屑的較低邊中, 將會非常高。 正常地 T2 是比 T1 高, 所以熱應力將會產(chǎn)生導致切屑弄卷到一個較小的半徑。 (如圖 4) 切屑將會像一個熱的雙金屬的彈簧, 雖然切屑較低部分和刀具面之間很少磨擦。 當 T2 比 T1 高許多的時候,切屑將會向曲率的中心卷。 通過切屑顏色的分析查證, 切屑熱比較低的部分顏色總是很比較黑暗比上面的面, 意謂被氧化的范圍以由一個較高的溫度所引起。
在切屑和傾斜面面之間的磨擦是無關(guān)重要的。 從 EDX 分析圖解 (圖 5) ，沒有涂料 (TiA1N) 和接合料 (鈷) 的機械要素被發(fā)現(xiàn),這證明沒有刀具材料轉(zhuǎn)移到切屑之中。
占優(yōu)勢的刀具磨耗機械裝置被發(fā)現(xiàn)是第一流側(cè)面磨損 (圖 6) 。最大的磨損總是以最高的切削速度刃口部分發(fā)生。 這也說明了在傾斜面上的磨損上微小的。
在穩(wěn)定的切屑過程中， 切屑的產(chǎn)生像在第一個和第二個傾斜面面之間交互作用的結(jié)果。
如早先所說的, 切屑在高的割削速率下面的分割正常地被歸因于 " 斷熱的剪 " 現(xiàn)象,通常在連續(xù)加工時像旋轉(zhuǎn)或鉆孔[3-8] 中被發(fā)現(xiàn)。但是它在球面端銑是可疑的。 “adiabatic shear”有一些重要事物發(fā)生。 應該也有材料。 將會有缺陷，而且應變在切屑的表面中發(fā)現(xiàn)。 從圖 1 A ，沒有如此的現(xiàn)象被觀察。 如此得出一般結(jié)論:”adiabatic shear”不是端銑的切屑分割所造成； 切屑借著旋轉(zhuǎn)刃口使其發(fā)生。
在球面端銑的切屑形成過程中,在特定的切削條件之下也存在一個 " 分割 " 現(xiàn)象。 理由被發(fā)現(xiàn)是本身振動而不是斷熱的剪切。 這導致型 2 切屑形成。
4.2. 型 11 切屑形成
圖 7 A 表示一個從振動獲得的典型切屑。叫做一個不穩(wěn)定的切屑或元素的切屑。它通常起因于從刀具尖端開始的周期破裂。 有時它是在工作材料中發(fā)生的斷熱剪的結(jié)果。 在這一項研究中，原因發(fā)現(xiàn)是
被刺激的自己振動，叫做型Ａ振動。
因為一個型 2 切屑是有特色的，振動作記號。 (如圖 7 B 的圈)在實驗中，當那出現(xiàn)不同尋常的時候,這將產(chǎn)生一個不平順表面粗度，而且加工面將會有被不光 (遲鈍的) 。
切屑是一個以幾何學相當好，符合削減分割如圖 8 所示。 在圖 7 B 中顯示的振動形狀標志也是符合切屑的形成。刃口接觸面積在圖 8 中顯示,通過它清楚地看見到一個切屑的形成切屑接觸面積是非常小的，穩(wěn)定切斷與那相較的地方，面積被顯示陰暗的。 shadedarea 是被分開。 每個陰暗的面積代表一個元素的切屑。
這種穩(wěn)定切屑形成機理的差異來自significandy 。當振動完全發(fā)生時候, 刃口不再移動，以某種方式在穩(wěn)定的切削 , 但是在振動中，當它正在旋轉(zhuǎn)的時候， 在一個刀齒接觸的時候，時期 , 在穩(wěn)定的切斷中刃口沒有總是與工件的接觸, 但是當它離開一個元素的切屑時候，也就是完全地離工件。 為了要離開另外的元素切屑,它將會再一次恢復到工件表面并且重復過程。 如圖 9 表示的實線運動。 實線以代表切削場所 區(qū)域ACB 交叉,意謂刃口將會跳躍離表面一陣子。在被觀察一個齒接觸的時期,復合式的切屑被生產(chǎn),在穩(wěn)定的切削中，一個切屑被生產(chǎn)。
產(chǎn)生一個比穩(wěn)定的切屑的時候，對于刃口只需要經(jīng)過一個非常小的角旋轉(zhuǎn)，切削過程短許多。 這是一種完全被發(fā)生的振動,叫做型一振動。振動的方向是在軸向，以刃口聯(lián)接刀具為中心?；谑聦崳行际峭坏男螒B(tài)，并且按規(guī)定尺寸制作，而且振動也均勻地被生產(chǎn), 振動被期望是一常數(shù)振幅和時期。廣為人知那一個振動是一種任意的振動。 這里在于振動方向的持續(xù)變化。 這是對于 " 分段 " 切屑形成的現(xiàn)象處理。
這種切屑形成再一次被發(fā)現(xiàn)不恰當?shù)膶酂岬募羟?。明顯的刃口運動引起分割。
4.3. 型 111 切屑形成
當型 2不穩(wěn)定切削的時候，型 3 切屑不完全地分割。 叫做決定性的切屑, 代表型 B 振動。 圖 10 A 的產(chǎn)生切屑是有波浪形，幾乎對稱,像一個正弦波。 在切屑形成的這一型111中，只有一個切屑是在穩(wěn)定的切斷中同樣地生產(chǎn)，在一個單一切削過程中，刀齒接觸時期，它是不像是 " 完全 " ，因為有一些楔。 振動標志也不同于圖 10 B 看來的型 2 切屑的那些。
這種切屑形成對于其它的也被注意在切削,從型一振動和穩(wěn)定的切斷分別。 這些特性成為型 3 切屑的形成因素,象征型 B 振動。
型 3 切屑組成或多或少連接了機械要素。因此，它通常起因于智能遲滯的層高度一個周期變動,但是非常少有通往交互區(qū)剪切屑的變形。隨同成形的切屑厚度不同( 切斷深度)，斜角度和間隙角的循環(huán)變化。 加工過程中刃口運動在切削的程序中，這樣產(chǎn)生上述的這些變化。
工件二類型的不安定性 ( 材料上升溫暖氣流不安定性和adiabatic shear) 在部份的切屑形成方面依次不在這一個切屑的形成方面扮演重要角色。在球面端銑過程中,由于流動的高速，相當多的熱能發(fā)散，而且由于低的熱變形，沿著滑動摩擦 (破裂) 表面造成熱的軟化處理和相當多的表面質(zhì)量。
有趣是發(fā)現(xiàn)在切屑的這二個類型之間， 振動在表面精度上被留下的標志建議 型 B 振動不比 型 C 嚴格。
圖11 和 12 提供型 B 振動圖解式的示范。在圖 11 中，實線為以刀具運動的場所不交叉穩(wěn)定的切削, 意謂刀具總是接觸在- 削削的區(qū)域。在型 B 振動中，刃口發(fā)生了關(guān)于型一的一個相似的模型振動，而且它通常在一個 " 具有決定性的 " 切斷的深度發(fā)生, 超過這一振動將會完全地發(fā)生，而且一個型 2 切屑將會被生產(chǎn)。 在這個切削的深度，表示刃口強烈趨向，但是振動不完全地發(fā)生。 當?shù)毒咝D(zhuǎn)的時候，刃口也在振動。振幅是比那更小的一個振動。見圖 12 的實線，不以 ACB 曲線交叉, 意謂刀具不完全地離工件,這是切屑為什么不完全地分開的理由。
4.4.型 4 切削形成
在圖 13 A 中被顯示的切屑在加一個遠的切削深度，超過被獲得最大的穩(wěn)定切削深度。它被定義為一個嚴格的切屑過程。 形狀像穩(wěn)定的已經(jīng)被水平地擴大的切屑。這意謂沒有切屑卷曲程序。在這里明顯的壓縮標志在切屑表面上被觀察, 來自刃口 (圖 14) 的運動。 因為高切屑負載和有限制的旋轉(zhuǎn)軸向力, 刃口在低的振動和小的振幅。切屑被遠離工件,在非常小剪切的地方， 如此切屑變成平面狀。
在這一個切屑形成程序中，只有一個切屑被生產(chǎn)在一個單一刀齒接觸時期。 切屑接觸面積是相同的，如穩(wěn)定的切斷, 如圖 15 中所顯示.
振動標志寬許多比鍵入一個振動。 他們也是比型 B 更明顯。 振動標志被刀具側(cè)面接觸,磨擦形成切屑表面。 這定義為型 C 振動。
4.5. 切削條件的效果
切削的深度在程序安全性方面一個占優(yōu)勢的效果, 如 Tlusty和 Ismail [9] 計劃, 而且決定這一項研究的切屑形成。 在這里對于一個特定的刀具- 工件的結(jié)合存在一個 " 安全性圓形突出部 " 。
在機械加工期間，變更速度，或發(fā)現(xiàn)一個最適宜的速度是避免振動的最常用的方法,這也在目前被查證實驗。 各種不同的方法已經(jīng)被許多研究員計劃。在變更旋轉(zhuǎn)軸向速度的一些例子和補給率中可以增加最大的切削深度。 以一個特定的旋轉(zhuǎn)軸向速度，通常發(fā)現(xiàn)，一個比較大切削深度被加一個較高的補給率獲得。 結(jié)果，切屑形成是從改良的和那需要穩(wěn)定的切屑被獲得。
為了要充分利用高速銑,切削的策略一定要最佳化。 在這一個實驗中，刀具保持對工件的垂直,如此，最大的切削速率不被達到, 而且使用下銑或上銑沒有差別。 如此，型三的銑是
強烈地建議, 也就是刀具在一個特定的速度傾斜到工件。在刃口，最大的速度被達成，而且正常向下的銑可能產(chǎn)生比較好的表面精度和比較長的刀具壽命。
4.6.通過切屑顏色判斷切屑溫度
為了要說明在機械加工期間發(fā)生的現(xiàn)象，在切屑形成區(qū)中溫度是決定性的。 既然在形成區(qū)中測量溫度是不可能的，只有通過切屑被發(fā)生的在區(qū)附近的區(qū)域溫度測量。在銑中情形是更復雜的,因為當在補給方向中移動的時候，刀具正在旋轉(zhuǎn), 因此在這由檢查切屑的顏色預測溫度。 某一類型的切屑顏色在實驗中被發(fā)現(xiàn)， 他們在表 1 中被顯示。
Venkatesh發(fā)現(xiàn)切屑溫度和在表 2 中被顯示的彩色圖比較,從一般調(diào)查，在實驗中遇到最高的溫度是大約 10000 C 。 對于不同的切屑顏色，切斷的溫度是不同的。清楚的切削過程安全性也或多或少指示溫度。 對于淡褐色彩色切屑，缺乏顏色是由于在切屑和避免氧化的刀具之間緊秘接觸。
在研究中被發(fā)現(xiàn)以愈比較高的切削速率和補給率, 切屑的顏比較黑暗, 這意謂氧化鉛含量比較高的范圍。
溫度單調(diào)地以切削速率和切削的增大深度上升。 結(jié)果如表 3 和 4 中被顯示。這否認 Salomon's 的出名判斷： [高速球面端銑切削的溫度將會在特定上面的一個割削速率減少的]。 這建議，最適宜的切削速率不是最高的可能速度，因為高的溫度也將會增加,如此影響表面精度和質(zhì)地。 不同的切屑顏色發(fā)生在全速度被用的范圍。
對于一個特定類型的切屑形狀,沒有一種特別的切屑顏色, 意謂這種切屑形可能在不同的溫度之下被發(fā)生。 舉例來說，一個完全類型的切屑在褐色，藍的和綠色的顏色中被發(fā)現(xiàn)。 如此在這里一個結(jié)論可能是不可能的，它是切削過程動力學和決定切屑形成的材料所決定。
4.7. 一個判斷振動的方法
從上面所做的分析，我們能推斷出，從切屑的分析是判斷切削穩(wěn)定性的一個可靠的方法。 當一個穩(wěn)定類型的切屑被獲得的時候,切削的過程是穩(wěn)定。 當嚴不穩(wěn)定的切屑被遇到的時候, 總是有振動。
對于具決定性類型的切屑，決定具決定性的切削狀態(tài)是非常有用的。 當如此的切屑出現(xiàn)的時候, 最重要的是知道最大的穩(wěn)定切削深度。就表面精度來說, 總是有一些小的振動標志，因為振動不可完全避免的。 振動標志是不同樣明顯的同樣地在型Ａ和型 C 振動中。
5. 結(jié)論
Assab 8407(美國鋼鐵學會 H13) 的高速球面端銑已經(jīng)被演示，使用 TiA1N涂上一層的固體碳化物刀具。 下列的結(jié)論能從研究得出:
1.四類型的切屑,即振動、穩(wěn)定性和嚴格類型的切屑,以 lO-30 千 轉(zhuǎn)/每分的旋轉(zhuǎn)軸向速度范圍觀察。 不同切屑形成的機理發(fā)現(xiàn)是在不同的切削狀態(tài)之下刃口的運動。發(fā)現(xiàn)振動可能可靠地被切屑的分析辨認出。 因此，穩(wěn)定過程與切屑形成之間的關(guān)系被確定。
2. 高速球面端銑振動三個類型被發(fā)現(xiàn)而且定義,即型Ａ－Ｃ，它們由不同的分割區(qū)域和切削運動相區(qū)分。
3. 占優(yōu)勢的刀具磨損機理被發(fā)現(xiàn)是典型的第一流的側(cè)面磨損。
4.由于選擇適當?shù)那邢鳛闂l件, 連同切屑生產(chǎn),穩(wěn)定過程可能是被改良的 。 如此的手法當做變更旋轉(zhuǎn)軸向速度而且增加補給率已經(jīng)被證明效果的在實驗中。
5. 機械加工過程溫度以切削速率和切削深度的增大增加。
6. 切削熱的理論連同銑削動力學的考慮，一起以高的割削速率被檢測,振動和材料在對切屑形成也產(chǎn)生大的影響。切屑的 SEM 分析表示 " 絕熱修剪 " 不在高速端銑的切屑形成方面發(fā)生。
7. 為了比較好的利用 HSM 的利益，切削刀具的設計和切削條件采用，應該能夠提供令人想要的切屑形式。 由于動態(tài)的服從不是唯一的，所以一部給定的機器沒有一個唯一的穩(wěn)定性圖表。 這給選擇合理的切削條件帶來很大的困難。從本文的研究，切屑分析提供一簡單的而且有效率的方法確定機器的參數(shù)和切削條件。
本科生畢業(yè)設計（論文）
目 錄
第1章 前言 1
第2章 總體方案論證 2
2．1 設計選型原則 2
2．2 設計內(nèi)容 3
第3章 主要尺寸參數(shù)的選定 3
3．1 外廓尺寸 3
3．2 質(zhì)量參數(shù) 3
第4章 車架總成設計 4
4．1 車架的結(jié)構(gòu)設計 4
4．2 車架的技術(shù)要求 5
第5章 車架的設計計算 6
5．1車架的計算 6
5．2 車架載荷分析 8
5．3 車架彎曲強度的計算 8
5．4 車架扭轉(zhuǎn)應力的計算 11
第6章 懸架的總成設計 14
6．1懸架的設計要求 14
6．2懸架的兩種形式 14
6．3懸架主要參數(shù)的確定 17
6．4鋼板彈簧的設計 20
結(jié)論 23
參 考 文 獻 24
致 謝 25
附 錄 26
本科生畢業(yè)設計（論文）
第1章 前言
車架和懸架系統(tǒng)是汽車設計的重要部分，因為它們的好壞直接關(guān)系到汽車各個方面（操控、性能、安全、舒適）性能。
現(xiàn)代汽車絕大多數(shù)都具有作為整車骨架的車架。汽車絕大多數(shù)部件和總成都是通過車架來固定其位置的，如發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、駕駛室、貨箱和有關(guān)操縱機構(gòu)。車架是支撐連接汽車的各零部件，并承受來自車內(nèi)、外的各種載荷，所以在車輛總體設計中車架要有足夠的強度和剛度，以使裝在其上面的有關(guān)機構(gòu)之間的相對位置在汽車行駛過程中保持不變并使車身的變形最小，車架的剛度不足會引起振動和噪聲，也使汽車的乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性及某些機件的可靠性下降。過去對車輛車架的設計與計算主要考慮靜強度。當今，對車輛輕量化和降低成本的要求越來越高，于是對車架的結(jié)構(gòu)形式設計有高的要求。首先要滿足汽車總布置的要求。汽車在復雜多邊的行駛過程中，固定在車架上的各總成和部件之間不應發(fā)生干涉。汽車在崎嶇不平的道路上行駛時，車架在載荷作用下可能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形以及在縱向平面內(nèi)的彎曲變形；車架布置的離地面近一些，以使汽車重心位置降低，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性。
懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力（支撐力）、縱向反力（驅(qū)動力和制動力）和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架（或承載式車身）上，以保證汽車的正常行駛。在進行設計時，要滿足以下幾點要求：
a．規(guī)范合理的型式和尺寸選擇，結(jié)構(gòu)和布置合理。
b．保證整車良好的平順性能。
c．工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整。
d．盡量使用通用件，以便降低制造成本。
e．在保證功能和強度的要求下，盡量減小整備質(zhì)量。
f．其它有關(guān)產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范和標準。
目前，農(nóng)用運輸車不能滿足“三農(nóng)”市場需求，突出表現(xiàn)為一般產(chǎn)品生產(chǎn)能力過剩，技術(shù)水平低，質(zhì)量和維修服務水平差，價格較高，而市場急需的高質(zhì)量經(jīng)濟型產(chǎn)品不能滿足需求。結(jié)合生產(chǎn)實際，在農(nóng)用運輸車基礎上對低速載貨汽車車架及懸架系統(tǒng)進行了設計。
第2章 總體方案論證
2.1 設計選型原則
2.1.1車架的設計方案
根據(jù)縱梁的結(jié)構(gòu)特點，車架可分為以下幾種方案：
a．周邊式車架，用于中級以上的轎車；
b．X形車架，為一些轎車所采用；
c．梯形車架，梯形車架是由兩根相互平行的縱梁和若干根橫梁組成。其彎曲剛度較大，而當承受扭矩時，各部分同時產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。其優(yōu)點是便于安裝車身、車箱和布置其他總成，易于汽車的改裝和變型，因此被廣泛地用在載貨汽車、越野汽車、特種車輛和用貨車底盤改裝的大客車上；
d．計量式車架；
e．綜合式車架；
結(jié)合生產(chǎn)實際及設計要求，選用方案c。
2.1.2 懸架的設計方案
a．前輪和后輪均采用非獨立懸架；
b．前輪采用獨立懸架，后輪采用非獨立懸架；
c．前后輪均采用獨立懸架；
非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是，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；獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是左右車輪通過各自的懸架與車架（車身）連接。
結(jié)合生產(chǎn)實際及設計要求，選用方案a。
由于是載貨汽車，前后懸架均采用縱置半橢圓形鋼板彈簧，當采用縱置鋼板彈簧作彈性元件時，它兼起導向裝置作用。緩沖塊用來減輕車軸對車架（或車身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時車身的側(cè)傾角和橫向角振動。
2.1.3整體設計方案
綜合上述兩方案確定了整體設計方案：梯形車架和前后懸架均采用縱置半橢圓形鋼板彈簧非獨立懸架。
2．2 設計內(nèi)容
a．參與總體設計；
b．車架、懸架結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的確定；
c．車架、懸架結(jié)構(gòu)設計。
第3章 主要尺寸參數(shù)的選定
3.1 外廓尺寸
我國對低速載貨汽車的限制尺寸是：總高不大于2.05米；總寬不大于2米；總長不大于6米。
3.2 質(zhì)量參數(shù)
3.2.1 裝載質(zhì)量
按要求取=1500kg
3.2.2 整備質(zhì)量
汽車的裝載量與整備質(zhì)量之比/稱為汽車的整備質(zhì)量利用系數(shù)。它表明單位汽車整備質(zhì)量所承受的汽車裝載質(zhì)量。參考國內(nèi)外同類型同級別的汽車整備質(zhì)量利用系數(shù)和查《汽車設計》表2-10，所以：
在輕型載貨汽車之列,所以滿足設計要求取。
3.2.3滿載質(zhì)量
3.2.4車架寬度
車架寬度是指左右縱梁腹板外側(cè)面之間的寬度。在總體設計中，整車寬度確定后，車架前后部分寬度就可以根據(jù)前輪最大轉(zhuǎn)向角、輪距、鋼板彈簧片寬、裝在車架內(nèi)側(cè)的發(fā)動機外廓寬度及懸置等尺寸確定。從提高整車的橫向穩(wěn)定性以及減小車架縱梁外側(cè)裝置件的懸伸長度來看，車架盡量寬些，同時前后部分寬度應相等。以便簡化制造工藝和避免縱梁寬度變化處產(chǎn)生應力集中。由（汽車設計）表2－25取的車架寬860mm。
3.2.5軸距L
由總體設計取軸距2800mm。
第4章 車架總成設計
4．1 車架的結(jié)構(gòu)設計
車架是支撐、連接汽車備總成的零部件，并承受來自車內(nèi)外的各種載荷的基礎構(gòu)件。傳統(tǒng)的梯形車架由于其所起到的緩沖、隔振、降低噪聲、延長車身使用壽命等特點及生產(chǎn)上的繼承性、工藝性等原因仍廣泛應用在大型掛車上。貨車車架應具有足夠的強度和適當?shù)膭偠?。同時要求其質(zhì)量盡可能小。此外，車架應布置得離地面近一些，以降低整車重心位置，有利于提高汽車行駛的穩(wěn)定性。
圖4-1 車架結(jié)構(gòu)示意圖
4.1.1 縱梁形式的確定
縱梁是車架的主要承載部件，在汽車行駛中受較大的彎曲應力。車架縱梁根據(jù)截面形狀分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有強度高、工藝簡單等特點，因此在載貨汽車設計中選用槽形梁結(jié)構(gòu)。另外為了滿足低速載貨汽車使用性能的要求，縱梁采用直線形結(jié)構(gòu)。這樣既可降低縱梁的高度，減輕整車自身重量，降低成本，亦可保證強度。材料選用16Mn低合金鋼，16Mn低合金鋼在強度,塑性,可焊性方面能較好地滿足剛結(jié)構(gòu)，是應用最廣泛的低合金鋼，綜合機械性能良好,正火可提高塑性，韌性及冷壓成型性能。
4.1.2 橫梁形式的確定
橫梁是車架中用來連接左、右縱梁，構(gòu)成車架的主要構(gòu)件。橫梁本身的抗扭性能的好壞及其分布，直接影響著縱梁的內(nèi)應力大小及其分布 合理設計橫梁，可以保證車架具有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。
從早期通過試驗所得出的一些結(jié)論可以看出，若加大橫梁的扭轉(zhuǎn)剛度，可以提高整個車架的扭轉(zhuǎn)剛度，但與該橫梁連接處的縱梁的扭轉(zhuǎn)應力會加大；如果不加大橫梁，而是在兩根橫梁間再增加橫梁，其結(jié)果是增加了車架的扭轉(zhuǎn)剛度，同時還降低了與橫梁連接處的縱梁扭轉(zhuǎn)應力
在橫梁上往往要安裝汽車上的一些主要部件和總成，所以橫梁形狀以及在縱梁上的位置應滿足安裝上的需要。橫、縱梁的斷面形狀、橫梁的數(shù)量以及兩者之間的連接方式，對車機架的扭轉(zhuǎn)剛度有大的影響?？v、橫梁材料的選用有以下三種：車架A：箱型縱梁、管型橫梁，橫、縱梁間采用焊接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最大。車架B：槽型縱梁、槽型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度適中。車架C：槽型縱梁、工字型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最小。
從以上三種車架的對比可以看出：低速載貨汽車應該選用車架B。
本設計共有六根橫梁，有前橫梁，第二橫梁，第三橫梁，第四橫梁，第五橫梁，第六橫梁。
4.1.3 縱梁與橫梁的連接
轎車車架的縱、橫梁采用焊接方式連接，而貨車則多以鉚釘連接（見下圖）。鉚釘連接具有一定彈性，有利于消除峰值應力，改善應力狀況，這對于要求有一定扭轉(zhuǎn)彈性的貨車車架有重要意義。
圖4-2 車架鉚接示意圖
鉚接設計注意事項：
a.盡量使鉚釘?shù)闹行木€與構(gòu)件的端面重心線重合；
b.鉚接厚度一般不大于5d；
c.在同一結(jié)構(gòu)上鉚釘種類不益太多；
d.盡量減少在同一截面上的鉚釘孔數(shù)，將鉚釘交錯排列；
4．2 車架的技術(shù)要求
a.車架左右縱梁間的距離為860，而在車架前橫梁及轉(zhuǎn)向器范圍內(nèi)應為860。
b.車架總成左右縱梁上表面應在同一平面內(nèi)，其不平度在全長上不大于3.0，且在轉(zhuǎn)向器固定處，該表面與縱梁側(cè)面的垂直度應不大于0.5。
c.車架總成駕駛室前后固定點的相對位置尺寸應符總裝圖要求，駕駛室后支點與前支點高度差為10。
d.在車架總成上，左右對稱的前后鋼板彈簧支架及吊耳支架其銷孔中心線應在同一直線上，且與車架中心線垂直，偏差不大于1000：1.5，左右對稱支架的相對位置尺寸應符合要求。
e.車架總成鉚接零件的接合面必須緊固無縫隙，緊接面的直徑應不小于鉚釘直徑的1.5倍，且具有正確形狀不允許有傾斜，呲牙等缺陷，鉚接后的鉚釘頭和鉚釘中心線的不同軸度應不大于1.0。
f.車架的全部鉚接部分應仔細檢查，鉚后零件上不得有裂縫，若有裂縫須更換重鉚。
g. 車架總成車架第二橫梁連接的螺母應裝置于車架的內(nèi)部。
第5章 車架的設計計算
5.1 車架的計算：
5.1.1 縱梁彎曲應力
彎矩M可用彎矩差法或多邊形法求得。對于載重汽車，可假定空車簧上重量Gs均布在縱梁全長上，載重Ge均布在車箱中，空車時簧上負荷 (對4X2貨車可取=2)整備質(zhì)量。
圖5-1縱梁彎曲應力
由上圖得：
（5-1）
（5-2）
（5-3）
a=625mm，b=800mm，=2800mm，L=4225mm，，，。
將已知量代入上式得：
=6744.4N
=1.24m
=7352.03N.m
5.1.2局部扭轉(zhuǎn)應力
相鄰兩橫梁如果都同縱梁翼緣連接,扭矩T作用于該段縱梁的中點,則在開口斷面梁中扇性應力可按下式計算：
(5-4)
式中 Iw—扇性慣性矩；
W—扇性坐標；
對于槽形斷面 ?
(5-5)
由材料力學表B-4熱軋槽鋼（GB/T-707-1988）查得
h=80mm,b=43mm,d=5.0mm,t=8.0mm
則mm
對于工字形斷面
5.1.3 車架扭轉(zhuǎn)時縱梁應力
如橫梁同縱梁翼緣相連，則在節(jié)點附近，縱梁的扇性應力：
(5-6)
式中 E—彈性模量，對低碳鋼和16Mn鋼：E=2.06；
—車架軸間扭角；
L—軸距；
節(jié)點間距；
a系數(shù)，當kL=0時，a=6；kL=1~2時，a=5.25。
車架扭轉(zhuǎn)時，縱梁還將出現(xiàn)彎曲應力，須和相加。
5.2 車架載荷分析
汽車靜止時，車架上只承受彈簧以上部分的載荷稱為靜載荷。汽車在行駛過程中，隨行駛條件(車速和路面情況)的變化，車架將主要承受對稱的垂直動載荷和斜對稱的動載荷。
5.2.1 對稱的垂直動載荷
這種載荷是當汽車在平坦道路上以較高車速行駛時產(chǎn)生的，其值取決于作用在車架上的靜載荷及其在車架上的分布，還取決于靜載荷作用處的垂直加速度之值。這種動載荷會使車架產(chǎn)生彎曲變形。
5.2.2 斜對稱的動載荷
當汽車在不平道路上行駛時，汽車的前后幾個車輪可能不在同一平面上，從而使車架連同車身一起歪斜，其值取決于道路不平坦的程度以及車身、車架和懸架的剛度。這種動載荷將會使車架產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。
由于汽車的結(jié)構(gòu)復雜，使用工況多變，除了上述兩種主要載荷的作用外，汽車車架上還承受其他的一些載荷。如汽車加速或制動時會導致車架前后載荷的重新分配；汽車轉(zhuǎn)向時，慣性力將使車架受到側(cè)向力的作用。一般來說，車架主要損壞的疲勞裂紋起源于縱梁和橫梁邊緣處，然后向垂直于邊緣的方向擴展。在縱梁上的裂紋將迅速發(fā)展乃至全部斷裂，而橫梁上出現(xiàn)的裂紋則往往不再繼續(xù)發(fā)展或擴展得很緩慢。根據(jù)統(tǒng)計資料可知，車架的使用壽命主要取決于縱梁抗疲勞損傷的強度。因此，在評價車架的載荷性能時，主要應著眼于縱梁。
5．3 車架彎曲強度的計算
由于結(jié)構(gòu)的限制，車架必須滿足強度要求和結(jié)構(gòu)設計要求。
5.3.1 受力分析
為簡化計算，設計時做以下幾點假設：
a．縱梁為支撐在前后軸上的簡支梁
b．空車時簧載質(zhì)量均布在左、右縱梁的全長上．
c．所有作用力均通過截面的彎心(局部扭轉(zhuǎn)的影響忽略不計)
其中=413mm,=910mm,=906mm,=885mm,=835mm,
所以
5.3.2 彎矩的計算
總體設計中又知：車載質(zhì)量為=1500kg ，簧上整備質(zhì)量2000kg。
A．所以均布載荷集度q為：
圖5-2 車架載荷示圖
B．求支反力
由平衡方程得：
得：
把車架縱梁分為六段。如圖5-3所示：
圖5-3 縱梁分段受力示圖
當時：
剪力
彎矩
當時：
剪力
彎矩
當時：
剪力
彎矩
a. 變載面處的剪力和彎矩：
當時：
當時：
當時：
當時：
當時：
b. 求最大彎矩：
因為，所以當Q=0時，彎矩最大
即，時，彎矩最大
5.3.3 強度驗算
實驗表明，當車速約40 km／h時，汽車在對稱的垂直動載工況下，其最大彎矩約為靜載荷下的3(卵石路)～4.7(農(nóng)村土路)倍，同時，考慮到動載荷作用下，車架處于受疲勞應力狀態(tài)，如取疲勞安全系數(shù)為1.15～1.4，可求得動載荷下的最大彎矩：
可用下式來校核縱梁的彎曲強度：
(5-7)
式中： —— 縱梁的彎曲強度
—— 抗彎模量
如圖可知區(qū)域載面形狀和載面特性，即抗彎截面系數(shù)為：
(5-8)
， (5-9)
比較車架全長上受力分析可知：
最大受力可能發(fā)生在最大彎矩處或變載面處，求兩點的受力值加以比較求出安全系數(shù)：
(5-10)
其中為材料的屈服應力，取其值為345MPa
綜上所述：車架發(fā)生最大受力時，靜載安全系數(shù)不小于1.43， 按上式求得的彎曲應力不超過縱梁材料的疲勞極限。
5．4 車架扭轉(zhuǎn)應力的計算
5.4.1 受力分析
簡化設計計算，假設牽引橫梁為一根前懸架梁，共有七根主橫梁，分別為前端橫梁，工具箱橫梁，三根方形橫梁，一根矩形橫梁和后端橫梁，間距分別為=413mm, =910mm, =906mm, =885mm, = 835mm, =280mm。反載荷均勻分布在縱
圖5-4 車架在反對稱載荷作用下的受扭情況簡圖
1—6為橫梁；a—e為縱梁的區(qū)段
圖5-4為車架在反對稱載荷作用下的受扭情況簡圖。作用在車架上的四個力R位于前后車輪軸線所在的橫向鉛垂平面內(nèi)。
5.4.2 求最大扭矩
這時各橫梁的扭轉(zhuǎn)角相等。此外，縱橫梁單位長度的扭轉(zhuǎn)角亦相等。由于扭轉(zhuǎn)角與扭矩T，扭轉(zhuǎn)剛度存在以下關(guān)系：
(5-11)
式中：T——車架元件所受的扭矩，N·mm
L——車架元件的長度，mm
G——材料的剪切彈性模量，MPa
——車架元件橫斷面的極慣性矩，
因此，作用在車架元件上的扭矩與該元件的扭轉(zhuǎn)剛度成正比，故有
式中： ——橫梁1，2，…所受的扭矩；
——橫梁1，2，…橫斷面的極慣性矩；
——縱梁在1，2和1，2，…橫梁間所受的扭矩；
——縱梁在1，2和1，2，…橫梁間橫斷面的極慣性矩；
如果將車架由對稱平面處切開見圖5.8，則切掉的一半對尚存的一半的作用相當于在切口橫斷面上作用著扭矩和橫向力。對最右邊的橫梁1取力矩的平衡方程式，則有
圖5-5 車架在反對稱載荷作用下的受力簡圖
(5-12)
由(5-11)式得：；；…
；；…
；…
將上式代入(5-12)，經(jīng)整理后得:
(5-13)
式中：n——橫梁數(shù)為6；
M——兩橫梁之間的縱梁區(qū)段數(shù)為5；
C——車架寬為860mm；
L——前后橋的距離為2800mm；
a．求極慣性矩和抗扭截面系數(shù)；
第6章 懸架的總成設計
6.1懸架的設計要求：
a．保證汽車有良好的行駛平順性和良好的操縱穩(wěn)定性。
b．具有合適的衰減振動的能力。
c．汽車制動或加速時，保證車身穩(wěn)定，減少車身側(cè)傾，轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要合適。
d．有良好的隔聲能力。
e．結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小。
f．可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足另部件質(zhì)量要小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命。
6.2懸架的兩種形式：
非獨立懸架和獨立懸架
A．非獨立懸架如圖(a)所示。其兩側(cè)車輪安裝于一整體式車橋上，當一側(cè)車輪受沖擊力時會直接影響到另一側(cè)車輪上。
B．獨立懸架如圖(b)所示，其兩側(cè)車輪安裝于斷開式車橋上，兩側(cè)車輪分別獨立地與車架（或車身）彈性地連接，當一側(cè)車輪受沖擊，其運動不直接影響到另一側(cè)車輪。
圖6－1非獨立懸架和獨立懸架
C. 鋼板彈簧又叫葉片彈簧，它是由若干不等長的合金彈簧片疊加在一起組合成一根近似等強度的梁。如下圖所示。鋼板彈簧3的第一片（最長的一片）稱為主片，其兩端彎成卷耳1，內(nèi)裝青銅或塑料或橡膠。粉沫冶金、制成的襯套，用彈簧銷與固定在車架上的支架、或吊耳作鉸鏈連接。鋼板彈簧的中間用U形螺栓與車橋固定。中心螺栓4用來連接各彈簧片，并保證各片的裝配時的相對位置。中心螺栓到兩端卷耳中心的距離可以相等，也可以不相等。為了增加主片卷耳的強度，將第二片末端也彎成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有較大的間隙，使得彈簧在變形時，各片間有相對滑動的可能。鋼板彈簧在載荷作用下變形，各片之間因相對滑動而產(chǎn)生摩擦，可促使車架的振動衰減。各片間的干摩擦，車輪將所受沖擊力傳遞給車架，且增大了各片的摩損。所以在裝合時，各片間涂上較稠的潤滑劑（石墨潤滑脂），并應定期保養(yǎng)。
圖6－2鋼板彈簧示意圖
1. 卷耳；2. 彈簧夾；3. 鋼板彈簧；4. 中心螺栓；
鋼板彈簧可分為對稱式鋼板彈簧和非對稱式鋼板彈簧，對稱式鋼板彈簧其中心螺栓到兩端卷耳中心的距離相等，不等的則為非對稱式鋼板彈簧。我們設計的是對稱式鋼板彈簧，鋼板彈簧在載荷作用下變形，各片之間因相對滑動而產(chǎn)生摩擦，可促使車架的振動衰減，起到減振器的作用鋼板彈簧本身還兼起導向機構(gòu)的作用，可不必單設導向裝置，使結(jié)構(gòu)簡化，并且由于彈簧各片之間摩擦引起一定減振作用。
D．懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動，為改善汽車行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減振器，為衰減振動，汽車懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器，其工作原理是當車架（或車身）和車橋間受振動出現(xiàn)相對運動時，減振器內(nèi)的活塞上下移動，減振器腔內(nèi)的油液便反復地從一個腔經(jīng)過不同的孔隙流入另一個腔內(nèi)。此時孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對振動形成阻尼力，使汽車振動能量轉(zhuǎn)化為油液熱能，再由減振器吸收散發(fā)到大氣中。在油液通道截面和等因素不變時，阻尼力隨車架與車橋（或車輪）之間的相對運動速度增減，并與油液粘度有關(guān)。
減振器與彈性元件承擔著緩沖擊和減振的任務，阻尼力過大，將使懸架彈性變壞，甚至使減振器連接件損壞。因面要調(diào)節(jié)彈性元件和減振器這一矛盾。
a .在壓縮行程（車橋和車架相互靠近），減振器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。這時，彈性元件起主要作用。
b .在懸架伸張行程中（車橋和車架相互遠離），減振器阻尼力應大，迅速減振。
c .當車橋（或車輪）與車橋間的相對速度過大時，要求減振器能自動加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。
在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減振器，且在壓縮和伸張行程中均能起減振作用叫雙向作用式減振器，還有采用新式減振器，它包括充氣式減振器和阻力可調(diào)式減振器。
圖6－3雙向作用筒式減振器工作原理圖
雙向作用筒式減振器工作原理說明。在壓縮行程時，指汽車車輪移近車身，減振器受壓縮，此時減振器內(nèi)活塞3向下移動?；钊虑皇业娜莘e減少，油壓升高，油液流經(jīng)流通閥8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞桿1占去了一部分空間，因而上腔增加的容積小于下腔減小的容積，一部分油液于是就推開壓縮閥6，流回貯油缸5。這些閥對油的節(jié)約形成懸架受壓縮運動的阻尼力。減振器在伸張行程時，車輪相當于遠離車身，減振器受拉伸。這時減振器的活塞向上移動?；钊锨挥蛪荷撸魍ㄩy8關(guān)閉，上腔內(nèi)的油液推開伸張閥4流入下腔。由于活塞桿的存在，自上腔流來的油液不足以充滿下腔增加的容積，主使下腔產(chǎn)生一真空度，這時儲油缸中的油液推開補償閥7流進下腔進行補充。由于這些閥的節(jié)流作用對懸架在伸張運動時起到阻尼作用。
由于伸張閥彈簧的剛度和預緊力設計的大于壓縮閥，在同樣壓力作用下，伸張閥及相應的常通縫隙的通道載面積總和小于壓縮閥及相應常通縫隙通道截面積總和。這使得減振器的伸張行程產(chǎn)生的阻尼力大于壓縮行程的阻尼力，達到迅速減振的要求。
6.3懸架主要參數(shù)的確定：
6.3.1懸架靜撓度
懸架靜撓度是指汽車的滿載靜止時懸架上的載荷與此時懸架剛度c之比即
（6-1）
汽車前后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)ε近似等于1，于是汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系。因此，汽車前后部分車身的固有頻率n1和n2（亦稱偏頻）可以用下式表示
n1=； n2= （6-2）
式中，c1、、c2為前后懸架的剛度（N/cm）；m1、m2為前后懸架的簧上質(zhì)量（kg）。
當采用彈性特性為線性變化的懸架時，前、后懸架的靜撓度可用下式表示
=m1g/c1; =m2g/c2 （6-3）
式中，g為重力加速度，g=981cm/s2。
將、代入式（6-1）得到：
n1=5 n2=5 （6-4）
由（2）可知：懸架的靜擾度直接影響車身振動的偏頻n。因此，要保證汽車有良好的行駛平順性，必須正確的選取懸架的靜擾度。在選取前、后懸架的靜擾度和時，應當使之接近，并希望后懸架的靜擾度比前懸架的靜擾度小些，這有利于防止出身產(chǎn)生較大的縱向角振動。理論分析證明：若汽車以較高車速駛過單個路障，n1/n2<1時的車身縱向角振動要比n1/n2>1時小，故推薦取：=（0.8~.9）?？紤]到貨車前后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜擾度值大于后懸架的靜擾度值，推薦=（0.6~.8）。貨車滿載時，前懸架偏頻要求在1.50~2.10Hz，而后懸架則要求在1.70~2.17Hz。根據(jù)需要我選定：n1=1.3，n=1.5
將n1=1.3, n=1.5代入（6-4）得
=14.8cm，=11.1cm
6.3.2 懸架的動擾度
懸架的動擾度是指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，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應有足夠大的動擾度，以防止在壞路面上行駛時經(jīng)常碰撞緩沖塊。對貨車，取6~9cm。貨車車架的最大彎曲擾度通常應小于10mm。貨車車架質(zhì)量約為整車整備質(zhì)量的1/10。
6.3.3 懸架彈性特性
懸架受到的垂直外力F與由此所引起的車輪中心相對于車身位移f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線，稱為懸架的彈性特性。其切線的斜率是懸架的剛度。
圖6－4懸架彈性特性曲線
懸架的動容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小。對于空載與滿載時簧上質(zhì)量變化大的貨車和客車，為了減少振動頻率和車身高度的變化，應當選用剛度可變的非線性懸架。鋼板彈簧非獨立懸架的彈性特性可視為線性的，而帶有副簧的鋼板彈簧均為剛度可變的非線性彈性特性懸架。
6.3.4 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。
圖6－5貨車主、副簧為鋼板彈簧結(jié)構(gòu)的彈性特性
具體確定方法有兩種：第一種方法是使副簧開始起作用時的懸架擾度等于汽車空載時懸架的擾度,而使副簧開始起作用前一瞬間的擾度等于滿載時懸架的擾度。于是，可求得=。式中，F(xiàn)0和分別為空載與滿載時的懸架載荷。副簧、主簧的剛度比為
（6-5）
式中：
為副簧剛度；
cm為主簧剛度。
用此方法確定的主、副簧剛度的比值，能保證在空、滿載使用范圍內(nèi)懸架振動頻率變化不大，但副簧接觸托架前、后的振動頻率變化比較大。
第二種方法是使副簧開始起作用時的載荷等于空載與滿載時時懸架載荷的平均值，即=0.5（F0+Fw）,并使F0和間的平均載荷對應的頻率與和間平均載荷對應的頻率相等，此時，副簧與主簧的剛度比為
（6-6）
用此方法確定的主、副簧剛度的比值，能保證副簧起作用前、后懸架振動頻率變化不大。對于經(jīng)常處于半載運輸狀態(tài)的車輛，采用此法較為合適。
5）懸架側(cè)傾角剛度及及其在前、后軸的分配
懸架側(cè)傾角剛度系指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時，懸架給車身的彈性恢復力矩。它對簧上質(zhì)量的側(cè)傾角有影響。側(cè)傾角過大或過小都不好。貨車車身側(cè)傾角不超過~。
6.4鋼板彈簧的設計
6.4.1鋼板彈簧的布置方案
縱置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡單，故在汽車上得到廣泛應用。
縱置鋼板彈簧有對稱和不對稱之分，因大多數(shù)汽車采用對稱式鋼板彈簧所以我選用了對稱式鋼板彈簧。
6.4.2 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定
A．鋼板彈簧材料及許用應力選用：
《機械設計手冊》單行本 彈簧·起重運輸件·五金件，7—112表7-11-6
材料：60Si2MnA， ，， 。
表7-11-7鋼板彈簧許用應力
載重汽車的前板簧許用彎曲應力；
載重汽車的后板簧許用彎曲應力。
B．板彈簧設計與計算：
表7-11-8
半橢圓式板彈簧：
（6-7）
由已知滿載靜止時汽車前、后軸負荷G1、G2和簧下部分荷重Gu1、Gu2。單個鋼板彈簧的載荷：Fw1=和，懸架的靜擾度和動擾度縱置鋼板彈簧,汽車的軸距。常取=10~20mm。
C．鋼板彈簧長度?L的確定
鋼板彈簧長度?L是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離。
貨車前懸架 =(0.26~0.35)，后懸架=(0.35~0.45)。
前懸架主葉取=0.3；后懸架主葉取。
D．鋼板彈簧斷面尺寸及片數(shù)的確定
a．鋼板斷面寬度b的確定
對于鋼板彈簧
（6-8）
式中，s為U形螺栓中心距（mm）；k無效長度系數(shù)（剛性夾緊：取k=0.5，擾性夾緊：取k=0）；c為鋼板彈簧垂直剛度（N/mm），；為擾度增大系數(shù)（重疊片數(shù)n1，總片數(shù)n0，求得，再用；E為材料的彈性模量（MPa）。
鋼板彈簧總截面系數(shù)W0
W0 （6-9）
式中，為許用彎曲應力。對于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦在下列范圍內(nèi)使用：前彈簧350~450MPa；后主簧450~550MPa；后副簧220~250MPa。
將式（6-9）代入下式計算鋼板彈簧的平均厚度
（6-10）
b．鋼板彈簧片厚h的選擇
矩形斷面等厚鋼板彈簧的總慣性矩J0
（6-11）
式中，n為鋼板彈簧片數(shù)。
c．鋼板彈簧斷面形狀
圖6-6鋼板彈簧斷面形狀
d．鋼板彈簧片數(shù)n
多片鋼板彈簧一般片數(shù)在6~14片之間選取，根據(jù)設計要求和計算取10片。
6.4.3 鋼板彈簧各片長度的確定
圖6-7鋼板彈簧各片長度
6.4.4 鋼板彈簧的剛度驗算
剛度驗算公式為
（6-12）
式中 ：
為經(jīng)驗修正系數(shù)，=0.90~0.94；??E為材料彈性模量； 、為主片和第k+1片的一半長度。
結(jié) 論
本課題是針對目前農(nóng)用運輸車不能滿足“三農(nóng)”市場需求，突出表現(xiàn)為一般產(chǎn)品生產(chǎn)能力過剩，技術(shù)水平低，價格過高，質(zhì)量和維修服務水平差，而市場急需的高質(zhì)量、經(jīng)濟型的產(chǎn)品不能滿足市場需求。二十一世紀，農(nóng)業(yè)機械要圍繞我國農(nóng)村經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整要求，努力開發(fā)生產(chǎn)適用、先進的農(nóng)用產(chǎn)品。
在市場的需求下，在老師的指導下，我們一組六人對YC1040低速載貨汽車做了簡要設計，我主要對車架和懸架系統(tǒng)進行了設計，通過設計知道了車架動力傳動系統(tǒng)和路面引起的振動與噪聲可通過車架與車身間的橡膠墊減振，使之不易傳到車身上和車廂內(nèi)；便于車身的變形和改裝，汽車底盤和車身可分別裝配，但是，采用車架的汽車，其高度及質(zhì)量都會增大，也需要有大型壓力機制造。懸架以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導向裝置的非獨力懸架在載貨汽車上用的比較廣泛，其主要優(yōu)點是；結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，工作可靠。缺點是：由于整車布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長度（特別是前懸架），使之剛度較大，所以汽車平順性較差；簧下質(zhì)量大；在不平路面上行駛時，左右車輪相互影響，并使車軸（橋）和車身傾斜；當兩側(cè)車輪不同步跳動時，車輪會左右搖擺，使前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動時，懸架易于轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)產(chǎn)生運動干涉；當汽車直線行駛在凹凸不平的路段上時，由于左右兩側(cè)車輪反向跳動或只有一則車輪跳動時，不僅車輪外傾角有變化，還會產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，離心力也會產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；車軸（橋）上方要求有與彈簧行程相適應的空間。
本次的設計方案是邊梁式車架和前后均采用縱置鋼板彈簧懸架，通過設計，證明了我的設計方案是可行的，但是這畢竟是純理論的，如果將它投入到生產(chǎn)實際當中進行檢驗和校正，相信會得到很好的完善。
參 考 文 獻
[1] GB7258－2004 ， 機動車運行安全技術(shù)條件[S]．
[2] GB18320－2001 ， 農(nóng)用運輸車安全技術(shù)條件[S]．
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[4] 王望予．汽車設計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005．
[5] 陳家瑞．汽車構(gòu)造（上冊）[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005．
[6] 陳家瑞．汽車構(gòu)造（下冊）[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005．
[7] 成大先.機械設計手冊單行本(機械振動.機架設計) [M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2004.
[8]成大先.機械設計手冊單行本(聯(lián)接與緊固) [M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2004.
[9] 汽車工程手冊編輯委員會．汽車工程手冊（設計篇）[M]．北京：人民交通出版社，2001．
[10]成大先.機械設計手冊單行本(彈簧.起重運輸件.五金件) [M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2004.
[11] QC/T 491－1999，汽車筒式減振器 尺寸系列及技術(shù)條件[S]．
[12] QCn 29035－1991 ，汽車鋼板彈簧技術(shù)條件[S]．
致 謝
為期三個多月的畢業(yè)設計業(yè)已經(jīng)結(jié)束?；仡櫿麄€畢業(yè)設計過程，雖然出現(xiàn)了許多困難，但走完整個過程覺得受益匪淺。本次畢業(yè)設計課題是低速載貨汽車車架及懸架系統(tǒng)的設計。本設計是為了解決農(nóng)用運輸車在生產(chǎn)實際過程中的一些問題，因此對設計的要求很嚴格。本設計是學完所有大學期間修的課程以后所進行的，是對三年半來所學知識的一次大檢驗。并且加深對知識的理解，使我能夠在畢業(yè)前將理論與實踐再一次結(jié)合，使所學的知識更加融會貫通，加深了我對理論知識的理解，強化了各個方面的能力。
通過這次畢業(yè)設計，我基本上掌握了低速載貨汽車車架及懸架系統(tǒng)設計的方法和步驟，以及設計時應注意的問題等，另外還更加熟悉運用查閱各種參考資料和相關(guān)手冊。
總的來說，這次設計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次很大的提升，提高了我獨立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設計的能力，縮短了我與工廠工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實際工程技術(shù)工作奠定了一個堅實的基礎。
本次設計任務業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗，難免會出現(xiàn)一些錯誤，在此懇請各位老師及同學指正。
此次畢業(yè)設計是在黃開有老師的認真指導下進行的。黃老師經(jīng)常為我解答一系列的疑難問題，以及指導我的思想，引導我的設計思路。在歷經(jīng)三個多月的設計過程中，一直熱心的輔導我。在此，我忠心地向他表示誠摯的感謝和敬意！
附 錄
1 車架總裝圖 YC1040-01-00 A0
2 車架前橫梁 YC1040-01-01 A2
3 車架第二橫梁 YC1040-01-02 A2
4 車架第三橫梁 YC1040-01-03 A2
5 車架第四橫梁 YC1040-01-04 A2
6 車架第五橫梁 YC1040-01-05 A2
7 車架第六橫梁 YC1040-01-06 A2
8 前保險杠右支架 YC1040-01-07 A4
9 前保險杠左支架 YC1040-01-08 A4
10 車廂前支架 YC1040-01-09 A3
11 車架第二橫梁右角板 YC1040-01-10 A4
12 車架第二橫梁左角板 YC1040-01-11 A4
13 車架第六橫梁右斜撐 YC1040-01-12 A3
14 車架第六橫梁左斜撐 YC1040-01-13 A3
15 車架第五橫梁撐角板 YC1040-01-14 A4
16 車架第三橫梁加固板（前左、后右） YC1040-01-15 A3
17 車架第三橫梁加固板（前右、后左） YC1040-01-16 A3
18 散熱器支架 YC1040-01-17 A4
19 懸架前鋼板彈簧 YC1040-01-18 A3
20 后懸架鋼板彈簧 YC1040-01-19 A3
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