GD1041型商用車傳動(dòng)軸、懸架設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985 機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目: GD1041型商用車傳動(dòng)軸、懸架設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 20xx 年 5 月 15 日目 錄1 萬向傳動(dòng)軸概述11.1 萬向傳動(dòng)軸的功用和類型11.2 萬向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)要求22 萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)方案分析23 萬向節(jié)有關(guān)參數(shù)的確定43.1 萬向傳動(dòng)軸計(jì)算載荷的確定43.2 十字軸萬向節(jié)參數(shù)的確定44 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)64.1 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74.2 傳動(dòng)軸參數(shù)的確定75 中間支承的選擇106 懸架的概述106.1 懸架的組成和類型106.2 懸架的設(shè)計(jì)要求117 懸架的結(jié)構(gòu)形式分析118 懸架的主要參數(shù)的確定128.1 彈性元件的設(shè)計(jì)138.2 減振器的設(shè)計(jì)228.3 鋼板彈簧上其它零件的設(shè)計(jì)計(jì)算24設(shè)計(jì)總結(jié)25參考資料26致謝271 萬向傳動(dòng)軸概述1.1 萬向傳動(dòng)軸的功用和類型萬向傳動(dòng)軸由軸管、萬向節(jié)及其伸縮花鍵等組成，但長(zhǎng)軸距的汽車，有時(shí)還裝有中間支承。萬向傳動(dòng)軸主要用于相對(duì)位置不斷發(fā)生變化的兩根軸之間，用來傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。萬向傳動(dòng)軸在汽車上的應(yīng)用非常廣泛，發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)或全輪驅(qū)動(dòng)的汽車在行駛時(shí)，由于懸架的不斷變形，驅(qū)動(dòng)橋輸入軸與變速器或分動(dòng)器的輸出軸軸線之間的相對(duì)位置經(jīng)常發(fā)生變化，因而可伸縮的十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)軸得到普遍采用；某些汽車根據(jù)總布置的要求需要將變速器與離合器、變速器與分動(dòng)器之間拉開一些距離。考慮到車架變形及軸與軸之間很難保證同心，所以通常采用撓性萬向傳動(dòng)軸或十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)軸；對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，左、右驅(qū)動(dòng)輪需要隨汽車行駛軌跡，隨時(shí)改變方向，這時(shí)大多采用等速萬向傳動(dòng)軸。萬向節(jié)根據(jù)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有彈性，可分為撓性萬向節(jié)和剛性萬向節(jié)，撓性萬向節(jié)具有緩和振動(dòng)和沖擊，并可以減少噪聲，因?yàn)樗强繌椥粤慵鬟f動(dòng)力的?？苛慵你q接傳遞動(dòng)力的萬向節(jié)是剛性萬向節(jié)。1.2 萬向傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)要求由于傳動(dòng)軸的工作條件和制造的工藝，我們對(duì)傳動(dòng)軸提出以下幾個(gè)設(shè)計(jì)要求：（1）保證所連接的兩根軸的相對(duì)位置及夾角在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，能穩(wěn)定且可靠地傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力。（2）要求傳動(dòng)軸傳動(dòng)盡量穩(wěn)定，以降低傳動(dòng)軸傳動(dòng)過程中的噪聲和振動(dòng)，在正常車速范圍內(nèi)，應(yīng)避免共振的發(fā)生，從而提高傳動(dòng)軸各個(gè)部件的使用壽命。（3)在達(dá)到使用要求的前提下，萬向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，以方便加工，節(jié)省材料，降低成本及便于檢查，維修方便。2 萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)方案分析對(duì)于轎車而言，行駛速度相對(duì)較高也就是要求傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度很大，而對(duì)于貨車而言，其傳動(dòng)的扭矩就有了很大程度上的提高，這就要求傳動(dòng)軸有一定的撓度，以防止傳動(dòng)軸在傳動(dòng)的過程中發(fā)生的變形量過大，影響汽車的正常行駛。 考慮實(shí)際情況并查閱相關(guān)資料采用十字軸萬向節(jié)。十字軸式萬向節(jié)主要由主動(dòng)叉、十字軸、從動(dòng)叉、軸向定位件及其滾針軸承和橡膠密封件等組成。如圖21所示：圖2-1十字軸式剛性萬向節(jié)滾針軸承軸向定位的方式有卡環(huán)式（圖2-2c、d）、蓋板式（圖2-2a、b）、塑料環(huán)定位式（圖2-2f）和瓦蓋固定式（圖2-2e）。a） 普通蓋板式 b）彈性蓋板式 c）外卡式 d）內(nèi)卡式 e）瓦蓋固定式 f）塑料環(huán)定位式1-螺栓 2-鎖片 3-蓋板 4-萬向節(jié)叉 5-套筒 6-彈性蓋板 7-軸承座 8-外卡環(huán) 9-內(nèi)卡環(huán)圖2-2滾針軸承軸向定位方式滾針軸承軸向定位方式有普通蓋板式、彈性蓋板式、外卡式、內(nèi)卡式、瓦蓋固定式、塑料環(huán)定位式等幾種，但每種形式都有其優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)際使用中我們必須要選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且工作可靠的形式。在上述四種滾針軸承軸向定為的方式中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、零件少和質(zhì)量小的優(yōu)點(diǎn)是卡環(huán)式的外擋圈所具有。所以本次設(shè)計(jì)采用外卡式軸向定位，但工作中會(huì)有危險(xiǎn)截面，針對(duì)危險(xiǎn)截面應(yīng)保證其有足夠的抗彎強(qiáng)度，以防止軸頸的根部發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。因此對(duì)危險(xiǎn)截面的剛度和強(qiáng)度都有更高程度的要求。十字軸萬向節(jié)的壽命由滾針軸承的潤(rùn)滑和密封好壞直接影響。毛氈油封由于防塵、防水效果差，漏油多，加注潤(rùn)滑油時(shí)，有可能在滾針軸承中出現(xiàn)空氣阻塞而造成缺油，故應(yīng)用以越來越少。雙刃口復(fù)合油封不需要安裝安全閥，防水、防塵效果好。在灰塵較多的條件下使用可提高其使用壽命。綜上所述選用雙刃口復(fù)合油封。十字軸軸頸的磨損和滾針軸承的磨損是十字軸萬向節(jié)的主要失效形式。這一點(diǎn)是設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到的，比如添加化學(xué)成分、噴丸處理等方法可以增加其的耐磨性。十字軸軸頸的根部斷裂是十字軸的主要失效形式，工作中的危險(xiǎn)截面如下圖所示，針對(duì)危險(xiǎn)截面應(yīng)保證其有足夠的抗彎強(qiáng)度。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足所需要的強(qiáng)度和剛度。3 萬向節(jié)有關(guān)參數(shù)的確定3.1 萬向傳動(dòng)軸計(jì)算載荷的確定根據(jù)所設(shè)計(jì)的車型（GD1041型商用車傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)），萬向傳動(dòng)軸的計(jì)算載荷，按發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和變速器的一檔傳動(dòng)比來計(jì)算。計(jì)算公式如下： （3-1)公式中：表示的含義為發(fā)動(dòng)機(jī)到萬向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率； 表示的含義為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩； 表示的含義為1檔的傳動(dòng)比。表示的含義為孟接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，這里取92%；將以上各參數(shù)代入相關(guān)的公式可以得到：3.2 十字軸萬向節(jié)參數(shù)的確定設(shè)作用于十字軸軸頸中點(diǎn)的力為F如圖3-1，公式如下： （3-2） (a) 十字軸 （b）萬向節(jié)叉圖3-1 萬向節(jié)危險(xiǎn)截面示意圖十字軸軸頸的切應(yīng)力 和彎曲應(yīng)力，公式如下： (3-3)(3-4) 表示為十字軸軸頸直徑（mm）取26；表示為十字軸油道孔直徑（mm）取8； 表示為F作用線到軸頸根部的距離（mm）取13；以上數(shù)據(jù)分別代入公式(3-3)、(3-4)得： 十字軸軸頸的切應(yīng)力 的許用值為80-120Mpa和彎曲應(yīng)力的許用值為250-350Mpa，所以滿足設(shè)計(jì)要求。十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力： （3-5） 表示為滾針軸承的直徑（mm）取2；表示為滾針的工作長(zhǎng)度（mm），表示為滾針的總長(zhǎng)度（mm）；表示為在合力的作用下一個(gè)滾針軸承所承受的載荷。 （3-6）式中為每列中的滾針數(shù)取8；為滾針列數(shù)取1萬向節(jié)危險(xiǎn)截面處的彎曲應(yīng)力和扭應(yīng)力 （3-7） （3-8）,分別為萬向節(jié)危險(xiǎn)截面處的抗彎截面系數(shù)和抗扭截面系數(shù)，矩形截面，取h為50mm；b為20mm；k=0.258將有關(guān)參數(shù)代入公式（3-5）、（3-6）、（3-7）、（3-8)得： 十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力許用值為3000-3200Mpa，萬向節(jié)危險(xiǎn)截面處的彎曲應(yīng)力許用值為50-80Mpa和扭應(yīng)力的許用值為80-160Mpa.綜上所取數(shù)值符合設(shè)計(jì)要求。4 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)4.1 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在輕、中型貨車中，連接變速器和驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)軸由傳動(dòng)軸和兩端焊接的花鍵軸以及萬向節(jié)叉等組成。在汽車行駛時(shí)，由于懸架的不斷變形，驅(qū)動(dòng)橋與變速器的相對(duì)位置經(jīng)常發(fā)生變化，因而傳動(dòng)軸用花鍵軸和滑動(dòng)叉組成的滑動(dòng)花鍵連接，以避免運(yùn)動(dòng)干涉，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度的變化。因而可伸縮的十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)軸得到了普遍采用?？招膫鲃?dòng)軸能夠傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，具有較小的質(zhì)量，且具有更高的臨界轉(zhuǎn)速，普遍應(yīng)用與萬向傳動(dòng)裝置中，為減少軸向磨損和阻力，伸縮花鍵通常應(yīng)靠近變速器?？招膫鲃?dòng)軸一般用壁厚為1.5-3.0mm的薄壁鋼板焊接而成。實(shí)心傳動(dòng)軸用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸，微型車的萬向傳動(dòng)裝置中以及斷開式驅(qū)動(dòng)橋半軸。4.2 傳動(dòng)軸參數(shù)的確定 當(dāng)商用車傳動(dòng)軸中傳遞轉(zhuǎn)矩、扭矩和力矩的花健發(fā)生伸縮現(xiàn)象的時(shí)候，軸向阻力的大小可以由以下公式計(jì)算得到： (4-1)公式中，表示含義為傳動(dòng)軸與花鍵滑動(dòng)叉的摩擦因數(shù);表示含義為萬向傳動(dòng)軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩；r表示含義為傳動(dòng)軸中滑動(dòng)花鍵的中徑?；ㄦI與傳動(dòng)軸之間發(fā)生摩擦在汽車正常行駛過程中是不可避免的，但其危害也是顯而易見的，因此必須減小兩者之間的摩擦力。這就要求對(duì)花鍵做特殊的處理，一般情況下是采用復(fù)雜的滲碳和滲氮磷化處理。要在花鍵和傳動(dòng)軸之間采取潤(rùn)滑和防塵措施，有的是增加兩者的配合精度，但無論哪種方法都是借以消除運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的噪聲和震動(dòng)的。傳動(dòng)軸的要求比較苛刻，因?yàn)槠鋫鲃?dòng)的扭矩相對(duì)比較大，所以剛度大和強(qiáng)度高是其必然要求，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)速度相對(duì)較高的特點(diǎn)決定了傳動(dòng)軸所必須采用的材料為低碳合金鋼，制造工藝為卷制。汽車的總體布置來決定傳動(dòng)軸的一些重要參數(shù)包括長(zhǎng)度和夾角。在確定的時(shí)候必須要保證在傳動(dòng)軸最大和最小長(zhǎng)度時(shí)花鍵軸與傳動(dòng)軸都有適當(dāng)?shù)呐浜?，以保證傳動(dòng)的正常運(yùn)行。根據(jù)傳動(dòng)軸傳動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性要求，在設(shè)計(jì)時(shí)我們不得不考慮傳動(dòng)軸夾角的大小以保證傳動(dòng)平穩(wěn)以及延長(zhǎng)各個(gè)零件的使用壽命。傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于整個(gè)車身各個(gè)部分總成的固有頻率，當(dāng)然也與其支承情況、尺寸以及具體結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)系。在傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度一定時(shí)，其橫截面的尺寸應(yīng)給予傳動(dòng)軸足夠的強(qiáng)度和臨界轉(zhuǎn)速。以下公式可以確定傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速：傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速為： （4-2) 公式中表示的含義為傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速（單位r/min）；和分別表示的含義為傳動(dòng)軸軸管內(nèi)、外徑（單位mm）；表示含義為傳動(dòng)軸支承長(zhǎng)度（單位mm），具體長(zhǎng)度用萬向節(jié)之間的距離表示。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)軸的安全系數(shù)的大小在1.22.0之間，我們?nèi)=2.0；其中表示的含義是傳動(dòng)軸最高轉(zhuǎn)速（單位r/min）。以上選擇,則，代入以上公式(4-2)可以得到，并且必須滿足3mm-6mm，因此可以得到，。那么傳動(dòng)軸軸管的橫截面除了保證臨界轉(zhuǎn)速的條件下還應(yīng)該滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的需求。這是就要對(duì)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（MPa）進(jìn)行計(jì)算校核： (4-3)式中，表示傳動(dòng)軸的許用扭應(yīng)力，的取值為300Mpa；表示傳動(dòng)軸得計(jì)算載荷（單位Nmm）；其余符號(hào)表示的含義和上面的一樣。傳動(dòng)軸上的花鍵軸主要受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的影響，因此需要對(duì)其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度的校核，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（單位Mpa），安全系數(shù)可以根據(jù)查表確定。 (4-4) 表示的含義為傳動(dòng)軸得計(jì)算載荷（單位Nmm），表示的含義為花鍵軸的花鍵內(nèi)徑（mm）?；ㄦI軸的花鍵齒側(cè)擠壓應(yīng)力（單位Mpa）可以通過下式計(jì)算： (4-5)表示的含義為花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，這里；（mm）表示的含義為花鍵工作時(shí)的有效長(zhǎng)度，（mm）表示的含義為花鍵的外徑；（mm）表示的含義為花鍵的內(nèi)徑；表示的含義為花鍵的齒數(shù)?；ㄦI的齒面硬度與其許用應(yīng)力也有極其密切的關(guān)系，當(dāng)花鍵的硬度在35HRC之上時(shí)：許用擠壓應(yīng)力的大小在2550MPa之間。將數(shù)據(jù)代入公式得：以上通過計(jì)算所得到的結(jié)果都沒有超出我們所要求的范圍，所以符合本次的設(shè)計(jì)。經(jīng)過以上計(jì)算、論證我們可以得到萬向傳動(dòng)裝置的具體參數(shù)和結(jié)果如下表1所示： 表1 傳動(dòng)軸相關(guān)參數(shù)傳動(dòng)系振動(dòng)的一個(gè)重要的激勵(lì)源就是傳動(dòng)軸總成的不平衡。不平衡時(shí)，當(dāng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并且還給傳動(dòng)軸各主要部件的使用壽命帶來一定的影響，而且會(huì)給其傳動(dòng)效率帶來不良的影響，因此在綜合考慮各方面的影響因素之外，我們必須將精度配合這個(gè)參數(shù)放在主要位置考慮。當(dāng)然，我們不僅僅要看十字軸萬向節(jié)的精度配合，還要看傳動(dòng)軸與花鍵軸的精度配合是不是在所要求的范圍之內(nèi)。這就要求我們要研究各個(gè)零件在各種轉(zhuǎn)速下的徑向跳動(dòng)情況，看其徑向跳動(dòng)是否在各資料所要求的范圍之內(nèi)。而對(duì)于本次設(shè)計(jì)的GD1041型商用車，當(dāng)轉(zhuǎn)速在10004000r/min的時(shí)候，其具體徑向跳動(dòng)情況在50100gcm之間變動(dòng)，這是我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)充分考慮的。5 中間支承的選擇為了提高汽車的臨界轉(zhuǎn)速，并避免共振的發(fā)生，有時(shí)為了汽車總體的布置，常將傳動(dòng)軸分段，但是分段時(shí)需要加設(shè)中間支承，中間支承通常安裝在車架橫梁上或車身底架上，以補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及在車輛行駛過程中由于彈性支承的發(fā)動(dòng)機(jī)的竄動(dòng)和車架等的變形所引起的位移。中間支承有很多種，其中蜂窩軟墊式中間支承能很好地適應(yīng)汽車行駛中出現(xiàn)的位移和傳動(dòng)軸的制造誤差及安裝誤差，除此之外，還可以很好的吸收振動(dòng)，降低噪聲的傳導(dǎo)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，制造成本低也是它的優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛的采用。有的汽車采用擺動(dòng)式中間支承，當(dāng)傳動(dòng)軸軸向竄動(dòng)時(shí)，中間支承可以繞軸在縱向平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就改善了軸承的受力情況，另外，橡膠襯套可以適應(yīng)傳動(dòng)軸在橫向平面內(nèi)的外置變化。根據(jù)所設(shè)計(jì)車型和查閱有關(guān)資料，本次設(shè)計(jì)車型的傳動(dòng)軸分成兩段，并用蜂窩軟墊式中間支承。6 懸架的概述6.1 懸架的組成和類型車架和車軸被懸架彈性地連接起來，其傳遞車輪與車架之間的一切力矩及力，緩和路面的沖擊，減少由此引起的沖擊及振動(dòng)。以保證汽車平順行駛及操作穩(wěn)定性，使汽車能夠高速行駛。懸架主要由彈性元件、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成。近些年以來，載貨汽車懸架出現(xiàn)了空氣懸架或者橡膠懸架?？諝鈶壹芎拖鹉z懸架是以空氣或橡膠彈簧為彈性元件，它們具有變剛度的特點(diǎn)。空氣懸架彈簧是一種運(yùn)用在高檔客車和重型載貨車上的懸架系統(tǒng)，是世界鋼板彈簧發(fā)展趨勢(shì)，空氣懸架的最終發(fā)展趨勢(shì)是不再需要或使用很少的彈簧扁鋼?？諝鈶壹茉诿罋W發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有70多年的歷史，在二十世紀(jì)五十年代以來，空氣懸架開始應(yīng)用在小轎車、載重車、大客車上。到了六十年代，美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的大部分的公共汽車裝有了空氣彈簧懸架。但是其成本較高，對(duì)技術(shù)的要求較高，比較復(fù)雜，難于維修。6.2 懸架的設(shè)計(jì)要求考慮到懸架的正常工作，本次設(shè)計(jì)懸架應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求：（1） 汽車行駛時(shí)應(yīng)具有很好的行駛平順性。（2） 汽車行駛時(shí)應(yīng)具有很好的操縱穩(wěn)定性。（3） 汽車行駛時(shí)應(yīng)具有很好的衰減汽車振動(dòng)的能力。（4） 汽車行駛時(shí)應(yīng)具有很好隔離噪聲的能力。（5） 汽車行駛時(shí)應(yīng)具有合適的側(cè)傾角、及縱傾角。（6） 汽車行駛時(shí)應(yīng)很好的傳遞車輪和車架之間的各種力和力矩。（7） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；便與維修，結(jié)構(gòu)緊湊，所占用的空間較小。7 懸架的結(jié)構(gòu)形式分析懸架可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架，獨(dú)立懸架是左右車輪通過各自的懸架與車架相連接，一側(cè)車輪的運(yùn)動(dòng)不影響另一側(cè)車輪。非獨(dú)立懸架是左右車輪用一根軸連接，在通過懸架與車架相連，一側(cè)車輪的跳動(dòng)影響另一側(cè)車輪的運(yùn)動(dòng)。懸架的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖如圖7-1所示：a） 非獨(dú)立懸架 b）獨(dú)立懸架圖7-1懸架的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖以鋼板彈簧為彈性元件兼導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的非獨(dú)立懸架主要優(yōu)點(diǎn)是：制造容易，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，便于拆卸。其缺點(diǎn)是:因?yàn)檎嚨目傮w及布置的要求，鋼板彈簧不可能太長(zhǎng).這種懸架主要應(yīng)用在乘用車的后懸架上以及商用車前后懸架上。獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：簧下質(zhì)量小，懸架占用空間少，彈性元件只承受垂直力，所以可以用剛度較小的彈簧，使車身振動(dòng)頻率降低，改善汽車行駛的平順性。缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修困難，結(jié)合本次所設(shè)計(jì)車型和查閱相關(guān)資料，本次設(shè)計(jì)選用鋼板彈簧作為汽車的前后懸架。8 懸架的主要參數(shù)的確定（1）懸架的靜撓度懸架的靜撓度是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架的剛度之比： （8-1）汽車前部分車身的固有頻率和汽車后部分車身的固有頻率為： （8-2）當(dāng)采用彈性特性是線性變化的懸架時(shí)，前、后懸架的靜撓度為： （8-3）式中，、前、后懸架剛度，（)；、前、后懸架的簧上質(zhì)量，()；重力加速度，。將（83）代入（82）得： （8-4）用途不同的汽車，對(duì)平順性的要求也是不同的，乘用車以送人為主要求最高，客車次之，貨車更次之。貨車滿載時(shí)，前懸架要求偏頻在之間，后懸架要求偏頻在之間。根據(jù)本次的設(shè)計(jì)選定前懸架偏頻、后懸架偏頻。將、代入（84）得：（2）懸架的動(dòng)撓度懸架的動(dòng)撓度是指懸架從滿載靜平衡位置壓縮到結(jié)構(gòu)所允許的最大變形為止，車輪中心相對(duì)于車架的垂直位移。要求是懸架有足夠大的動(dòng)撓度，為了防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常與緩沖塊碰撞。對(duì)于客車取；對(duì)于乘用車，取；對(duì)于貨車，取。本次設(shè)計(jì)取。8.1 彈性元件的設(shè)計(jì)鋼板彈簧在汽車上的應(yīng)用十分廣泛，橫置鋼板彈簧由于要傳遞縱向力，必須加設(shè)附加的機(jī)構(gòu)，是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，占用空間大，只在極少數(shù)的汽車上應(yīng)用，縱置鋼板彈簧能傳遞車輪與車身之間的各種力及力矩，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，所以得到廣泛的應(yīng)用。主片是鋼板彈簧的第一片，其兩端彎成卷耳。并把青銅、橡膠、塑料或粉末冶金制成的襯套放在卷耳里面。以便用彈簧銷和連接在車架上的支架或者吊耳鉸鏈連接。用U形螺栓固定在車橋上。主片的卷耳處，受力嚴(yán)重，是失效發(fā)生頻繁的地方，為了改善這部分的受力情況，常將第二片也制成兩端向上彎曲，并把這稱為包耳。連接各片的構(gòu)件，除了中心螺栓以外，還有彈簧夾。以防止鋼板彈簧反向變形時(shí)，各片互相分開，只有主片單獨(dú)承受載荷。此外還可以防止各片橫向的錯(cuò)動(dòng)。彈簧夾用鉚釘鉚接在最下面的鋼板彈簧上，彈簧夾的兩邊用螺栓相連，在螺栓上有套管頂住彈簧夾的兩邊，在防止彈簧片夾得過緊。以使受力時(shí)各片能夠相互滑移，螺栓套管與彈簧片之間應(yīng)有一定的間隙。鋼板彈簧在受力作用下，各片之間產(chǎn)生滑移而摩擦，這可以衰減車架的振動(dòng)。但各片之間的干摩擦將使車輪受到的載荷傳給車架，這會(huì)加速各片之間的磨損，對(duì)彈簧不利。為減少各片之間的磨損，在轉(zhuǎn)配鋼板彈簧時(shí)，需要在各片涂上潤(rùn)滑劑，并應(yīng)定期保養(yǎng)。8.1.1 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定考慮到本設(shè)計(jì)車型，可得到初始條件：滿載靜止時(shí)汽車前軸負(fù)荷；滿載靜止時(shí)汽車后軸負(fù)荷；滿載靜止時(shí)汽車前軸簧下部分荷重；滿載靜止時(shí)汽車后軸簧下部分荷重；前懸架的靜撓度；后懸架的靜撓度；前、后懸架的動(dòng)撓度；汽車的軸距；前懸架的單個(gè)鋼板彈簧的載荷后懸架的單個(gè)鋼板彈簧的載荷。（1） 滿載弧高鋼板彈簧在裝在車軸和車架上時(shí)，并汽車處于滿載狀態(tài)，鋼板彈簧主片的上表面到鋼板彈簧兩端的連線最大距離稱為滿載弧高，它是用來保證汽車具有給定的高度，如果滿載弧高等于零，那么鋼板彈簧在對(duì)稱位置上工作，為了保證汽車正常工作時(shí)具有足夠大的動(dòng)撓度，通常取。考慮到所設(shè)計(jì)車型和查閱有關(guān)資料，本次設(shè)計(jì)取16mm。（2） 鋼板彈簧長(zhǎng)度的確定鋼板彈簧在伸直狀態(tài)下兩卷耳之間的長(zhǎng)度，稱為鋼板彈簧長(zhǎng)度。隨著鋼板彈簧長(zhǎng)度的增加彈簧應(yīng)力顯著降低，為了提高鋼板彈簧的使用壽命；降低彈簧鋼板的剛度，改善汽車的行駛平順性，選用長(zhǎng)的鋼板彈簧。但如果選用較長(zhǎng)的鋼板彈簧，會(huì)在汽車的總體布置上產(chǎn)生困難。因此在總布置可能的條件下，盡可能選用較長(zhǎng)的鋼板彈簧。推薦乘用車（）；貨車前懸架（），后懸架（）。本次設(shè)計(jì)取，（3）鋼板斷面寬度和厚度的確定鋼板彈簧所需要的總慣性矩為： （85）其中，的含義是型螺栓中心距，；的含義是考慮到型螺栓夾緊彈簧后的無效長(zhǎng)度系數(shù)，剛性夾緊取，撓性夾緊?。槐敬稳?；的含義是鋼板彈簧垂直剛度，；的含義是撓度增大系數(shù)；的含義是材料彈性模量，取鋼板彈簧垂直剛度為： （86） = =60.8 先確定與主片彈簧等長(zhǎng)的重疊片數(shù)=1，在估計(jì)一個(gè)總片數(shù)=10，則=0.1。撓度增大系數(shù)為： （87） =1.374 =7106=27908.57鋼板彈簧總截面系數(shù)為： （88）式中，為許用彎曲應(yīng)力。推薦前彈簧和平衡懸架彈簧為350450；后主簧為450550；后副簧為220250。本次取=450。=500Mpa那么： 鋼板彈簧平均厚度為： 取=6，增大鋼板彈簧的片寬，能增加彈簧的卷耳強(qiáng)度，但當(dāng)車身受到側(cè)向的力的作用傾斜時(shí)，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。推薦片寬與片厚的比值=610。則鋼板彈簧斷面寬為：取60，（4）鋼板彈簧片數(shù)的確定 （89）則 取。 （810）則 取。8.1.2 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定本次設(shè)計(jì)用繪圖的方法確定鋼板彈簧的各片的長(zhǎng)度，先在圖紙上把彈簧的各片厚度的立方值沿縱坐標(biāo)繪制在圖紙上，在縱坐標(biāo)的最上面再沿橫坐標(biāo)繪制出鋼板彈簧主片的長(zhǎng)度的一半得到點(diǎn)A，在縱坐標(biāo)的最下面沿橫坐標(biāo)繪制出形螺栓中心距S的一半得到點(diǎn)B，連接A、B兩點(diǎn)即可得到三角形鋼板彈簧的展開圖。AB線與各片的上側(cè)的交點(diǎn)到縱坐標(biāo)的距離即為該片的長(zhǎng)度的一半，就得到了鋼板彈簧的各片的長(zhǎng)度，需要縮放的時(shí)候，一定要按同一比例。實(shí)際尺寸需要進(jìn)行圓整后確定。作圖得前鋼板彈簧：第三片鋼板彈簧長(zhǎng)度為850；第四片鋼板彈簧長(zhǎng)度為700；第五片鋼板彈簧長(zhǎng)度為550；第六片鋼板彈簧長(zhǎng)度為400，第七片鋼板彈簧長(zhǎng)度為250。作圖得后鋼板彈簧：第三片鋼板彈簧長(zhǎng)度為930；第四片鋼板彈簧長(zhǎng)度為720；第五片鋼板彈簧長(zhǎng)度為520；第六片鋼板彈簧長(zhǎng)度為300。8.1.3 在自由狀態(tài)下鋼板彈簧總成的弧高以及曲率半徑的計(jì)算（1）在自由狀態(tài)下鋼板彈簧的弧高，用下面的公式計(jì)算： （811）式中，靜撓度，；滿載弧高，；用形螺栓把鋼板彈簧總成夾緊后引起的弧高變化，。 （812） （813）式中，的含義為形螺栓中心距，；的含義為鋼板彈簧主片長(zhǎng)度，。將（812）代入（811）得： =106.714將（813）代入（811）得：那么在自由狀態(tài)下鋼板彈簧的總成的曲率半徑為： （814） （815）（2）在自由狀態(tài)下鋼板彈簧各片的曲率半徑的確定 （816）式中，在自由狀態(tài)下第片彈簧的曲率半徑，；在自由狀態(tài)下鋼板彈簧總成的曲率半徑，；鋼板彈簧各片的彈簧預(yù)應(yīng)力，；鋼板彈簧材料的彈性模量，?。讳摪鍙椈傻谄膹椈珊穸?，。選取各片鋼板彈簧的預(yù)應(yīng)力時(shí)，必須做到：在鋼板彈簧各片裝配前各片彈簧之間的間隙相差不大，但是在各片彈簧裝配后各片之間能夠很好的貼合；除此之外，主片及其相鄰的長(zhǎng)片之間在滿足應(yīng)用條件的前提下，應(yīng)適當(dāng)減小它們之間的應(yīng)力，應(yīng)為減小它們之間的應(yīng)力，可以使主片和相鄰片的使用壽命增加。那么，我們對(duì)于各片的厚度相等的鋼板彈簧，選取預(yù)應(yīng)力時(shí)，各片的預(yù)應(yīng)力值選取的不應(yīng)該過大。查閱相關(guān)資料，主片工作應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力疊加后在根部的合成應(yīng)力應(yīng)該在300350內(nèi)選取。14片的長(zhǎng)片疊加預(yù)應(yīng)力的值為負(fù)值，短片疊加預(yù)應(yīng)力的值為正值。鋼板彈簧從長(zhǎng)片到短片的預(yù)應(yīng)力值由負(fù)值逐漸遞增至正值。在自由狀態(tài)下對(duì)于前鋼板彈簧第一片至第七片各片的曲率半徑為：=1438.90 =1318.44 =1216.60 =1129.36 =1053.80 =987.71 =929.43在自由狀態(tài)下對(duì)于后鋼板彈簧則第一片至第六片各片的曲率半徑為：=2056.08 =1891.46 =1751.26 =1576.02 =1454.71 =1360.47 8.1.4 鋼板彈簧總成的弧高核算由于先選取鋼板彈簧各片的預(yù)應(yīng)力，然后再用上面的相關(guān)公式計(jì)算在自由狀態(tài)下鋼板彈簧各片的曲率半徑，受這的影響，鋼板彈簧總成在裝配后，自由狀態(tài)下的弧高與用計(jì)算得到的結(jié)果會(huì)有所不同。因此，需要核算鋼板彈簧總成的弧高。根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧各片勢(shì)能總和最小狀態(tài)是鋼板彈簧總成穩(wěn)定平衡狀態(tài)。因此可求各片厚度相同得鋼板彈簧的為： （817）式中，為鋼板彈簧第片的長(zhǎng)度，。 那么鋼板彈簧總成的弧高為： =104.47 （818） =93.02mm （819） 8.1.5 鋼板彈簧的強(qiáng)度驗(yàn)算汽車在緊急制動(dòng)時(shí)，前面的鋼板彈簧承受的載荷是最大的，在它的后半段出現(xiàn)的最大的應(yīng)力為： （820） 式中，作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷，；汽車緊急制動(dòng)時(shí)前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)于乘用車：=1.201.40，對(duì)于貨車：=1.401.60；取=1.50道路附著系數(shù)，取=0.8；前鋼板彈簧的固定點(diǎn)到路面的距離，；前鋼板彈簧前段的長(zhǎng)度，；前鋼板彈簧后段的長(zhǎng)度，；前鋼板彈簧的總截面系數(shù)。在汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)，后面的鋼板彈簧承受載荷最大，在其前半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力為： （821） 式中，作用在后車輪上的垂直靜負(fù)荷，；汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)于乘用車：=1.251.30，貨車：=1.101.20；取=1.15道路附著系數(shù)，取=0.8；后鋼板彈簧片的寬度，；鋼板彈簧主片厚度，；后鋼板彈簧的固定點(diǎn)到路面的距離，；后鋼板彈簧的前段長(zhǎng)度，；后鋼板彈簧的后段長(zhǎng)度，；后鋼板彈簧總截面系數(shù)。8.2 減振器的設(shè)計(jì)8.2.1 減振器的分類減振器是車輛懸架系統(tǒng)中的重要部件，其性能的好壞對(duì)車輛的舒適性以及車輛及懸架系統(tǒng)的使用壽命等有較大影響。汽車在受到來自不平路面的沖擊時(shí)，其懸架彈簧可以緩和這種沖擊，但同時(shí)也激發(fā)出較長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)，使乘坐不適。與彈性元件并聯(lián)安裝的減振器可很快衰減這種振動(dòng)，改善汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。汽車懸架中廣泛采用液壓減振器。液壓減振器按其結(jié)構(gòu)可分為搖臂式和筒式；按其工作原理可分為單向作用式和雙向作用式。筒式減振器由于質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定、工作可靠、易于大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，成為了汽車減振器的主流。筒式減振器又可分為雙筒式、單筒式和充氣筒式，其中以雙筒式應(yīng)用最多。充氣筒式減振器在筒式減振器中充以一定壓力的氣體，改善了高速時(shí)的減振性能，并有利于消除減震器產(chǎn)生的噪聲，但由于成本及使用維修問題，使其推廣應(yīng)用受到一定限制。本設(shè)計(jì)中，選用雙向作用筒式減振器。8.2.2 主要性能參數(shù)的選擇（1）相對(duì)阻尼系數(shù) 圖8-1 減振器阻力-速度特性在減振器卸荷閥打開前，其中的阻力F與減振器振動(dòng)速度v之間的關(guān)系為： ,式中，為減振器阻尼系數(shù)。圖8-1所示為減振器的阻力速度特性。該圖具有如下特點(diǎn)：阻力速度特性由四段近似直線線段組成，其中壓縮行程和伸張行程的阻力速度特性各占兩段；各段特性線的斜率是減振器的阻尼系數(shù)=F/u，所以減振器有四個(gè)阻尼系數(shù)。在沒有特別指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開啟前的阻尼系數(shù)。通常壓縮行程的阻尼系數(shù)與伸張行程的阻尼系數(shù)不等。汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)的大小來評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢速度。的表達(dá)式為： (8-22)式（8-22）中，為懸架系統(tǒng)的垂直剛度， =60.8N/mm、N/mm (前面已經(jīng)計(jì)算)；為簧上質(zhì)量, =1000Kg、 上式表明，相對(duì)阻尼系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在于不同剛度和不同簧上質(zhì)量的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到車身；值小則相反；通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)取得小些，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)取得大些。兩者之間保持有=（0.25-0.50）的關(guān)系。設(shè)計(jì)時(shí)，現(xiàn)選取與的平均值。對(duì)于無內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，取=0.25-0.35；對(duì)于有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，值取小些。對(duì)于行駛路面條件較差的汽車，值應(yīng)取大些，一般取；為避免懸架碰撞車架，取=0.5。本設(shè)計(jì)中，取0.25，=0.33，=0.17 （2）減振器阻尼系數(shù)的確定 減振器阻尼系數(shù)，不同懸架因?qū)驒C(jī)構(gòu)杠桿比不同，懸架阻尼系數(shù)應(yīng)具體計(jì)算。 (8-23) 4960、（3）最大卸荷力的確定 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,一般為， (8-24)式（8-24）中， A為車身振幅，取; 為懸架固有頻率。若伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)為，則最大卸荷力為： 1488N、2220N8.2.3 筒式減振器主要尺寸參數(shù)的確定 筒式減振器工作缸直徑D可由最大卸荷力和缸內(nèi)允許壓力p來近似求得： （8-25）式(8-25)中，p缸內(nèi)最大允許壓力，取; 為缸筒直徑與連桿直徑比，雙筒式減振器；單筒式減振器 計(jì)算出D后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將缸徑圓整為20、30、40、50、65 mm. 、,圓整后取D=30 mm ，壁厚為2 mm。8.3 鋼板彈簧上其它零件的設(shè)計(jì)計(jì)算8.3.1 彈簧支架一般中小型汽車上鋼板彈簧支架的壁厚為36，用鋼板焊接在車架上。本次設(shè)計(jì)取支架的壁厚為6。8.3.2 彈簧襯套微型貨車以及轎車一般都用橡膠襯套，結(jié)合本次的設(shè)計(jì)車型，彈簧襯套選用橡膠襯套。設(shè)計(jì)總結(jié)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多東西。在剛開始拿到題目的時(shí)候，我有點(diǎn)不知道從哪下手。我就把之前學(xué)過的課本拿出來又看了一遍，又去學(xué)校圖書館借了一些書，特別細(xì)心的看了我所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)軸和懸架部分。因此，我對(duì)汽車有了更深的了解。由于我們是一個(gè)小組來設(shè)計(jì)一輛車，在這次設(shè)計(jì)中也培養(yǎng)了我團(tuán)隊(duì)合作的能力，為我即將走入社會(huì)奠定了一定的基礎(chǔ)。由于我們畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中有外文翻譯，這也提醒了我對(duì)英語要不斷的學(xué)習(xí)。因?yàn)?，在翻譯當(dāng)中看著有很多詞匯都認(rèn)識(shí)，就是想不起來漢語意思。之后吳老師布置了論證報(bào)告，通過書寫論證報(bào)告，在眾多的方案中找出適合我設(shè)計(jì)的方案。這個(gè)過程中，使我對(duì)設(shè)計(jì)的基本步驟有了初步的認(rèn)識(shí)。這對(duì)我以后的設(shè)計(jì)道路奠定了一定的基礎(chǔ)。對(duì)于傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)，我先從隊(duì)員們那里得到發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，比如臨界轉(zhuǎn)速、軸管的內(nèi)徑和外徑、強(qiáng)度等的計(jì)算。通過這個(gè)過程，使我對(duì)傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)，工作原理有了更深的認(rèn)識(shí)，對(duì)底盤的構(gòu)造和布置有了全新的了解。在對(duì)萬向節(jié)的設(shè)計(jì)中，我對(duì)萬向節(jié)有了更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，對(duì)十字軸的軸向定位、密封性進(jìn)行了認(rèn)真分析。考慮到制造工藝性，制造成本，結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化及使用壽命等因素，選擇了內(nèi)卡環(huán)軸向定位及雙刃口復(fù)合油封。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的商用車和查閱相關(guān)的資料，本次懸架的設(shè)計(jì)選擇鋼板彈簧懸架。對(duì)懸架的各個(gè)參數(shù)有了進(jìn)一步的了解，學(xué)到了一部分之前不知道的知識(shí)。知道了鋼板彈簧片數(shù)和各片長(zhǎng)度的計(jì)算方法及其強(qiáng)度的計(jì)算方法等。對(duì)于軟件繪圖，我用的是CAD軟件。在之前我們學(xué)過了這個(gè)軟件的一些基本的知識(shí)，這次繪圖中，除了復(fù)習(xí)了之前用過的一些功能之外，也碰到了之前不會(huì)用的功能，在老師和同學(xué)的幫助下，使我對(duì)CAD軟件更加熟悉和熟練。也查閱了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和其他設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)各個(gè)零件的尺寸尤其標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)有了更深的認(rèn)識(shí)，同時(shí)熟悉了手冊(cè)的查閱。對(duì)我將來的設(shè)計(jì)工作有一定的幫助。以使我在步入社會(huì)后，做起工作來能夠得心應(yīng)手。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，將使我一生受益。參考資料1 余志生汽車?yán)碚摚ǖ谖灏妫┍本簷C(jī)械工業(yè)出版社,20092 汽車工程手冊(cè)編委會(huì)編.汽車工程手冊(cè)（基礎(chǔ)篇）.北京：人民交通出版社，20063 王望予汽車設(shè)計(jì)（第四版）北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20044 趙新民汽車構(gòu)造北京：人民交通出版社，20025 人民交通出版社汽車圖書出版中心汽車典型結(jié)構(gòu)圖冊(cè)北京：人民交通出版社，20086 劉惟信.汽車設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社，20017 陳家瑞汽車構(gòu)造（第五版）北京：人民交通出版社，20058 王路遙，何文東，張偉強(qiáng).課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20039 何梅寶，顧勵(lì)生，陳升完，公差與配合選用圖冊(cè)S，北京：高等教育出版社200310 黃余平汽車構(gòu)造教學(xué)圖解北京：人民交通出版社，200111 王輝.汽車設(shè)計(jì).北京:北京大學(xué)出版社，200312 楊整民傳動(dòng)軸與萬向節(jié)北京：人民交通出版社，200513 李志宏 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)廣州：廣州出版社，200014 諸文農(nóng) 底盤設(shè)計(jì) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199115 徐清富.國(guó)外汽車最新結(jié)構(gòu)圖冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199616 朱冬梅 畫法幾何及機(jī)械制圖高等教育出版社，197517 汽車工程手冊(cè)編委會(huì)編.汽車工程手冊(cè)（設(shè)計(jì)篇）.北京：人民交通出版社，200118 張洪圖 汽車構(gòu)造（底盤部分）北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.0319 吳宗澤，羅圣國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）北京：高等教育出版社，200620 程正，馬芳武汽車造型長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，199221 韓冰莉 機(jī)械設(shè)計(jì) 上海：上海大學(xué)出版社，199922 徐安，陳德陽汽車底盤北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200523 何銘新，錢克強(qiáng)機(jī)械制圖（第五版）北京：高等教育出版社，200424 葛志祺.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：冶金工業(yè)出版社，198525 周林福汽車底盤構(gòu)造與維修北京：人民交通出版社，2002致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我遇到了很多的問題，但最終在吳老師和同學(xué)的幫助下，我順利完成了本次設(shè)計(jì)。在這里我對(duì)吳老師和同學(xué)們表示衷心的感謝。大學(xué)四年即將結(jié)束，感謝大學(xué)四年教過我的每一位老師，正是由于你們的幫助，我才能順利的完成本次設(shè)計(jì)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)安排在我們即將離開大學(xué)踏入社會(huì)的前期，我認(rèn)為非常好。我又仔細(xì)系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了之前學(xué)過的知識(shí)，增強(qiáng)了我即將參加工作的自信心，拓寬了我的思維。感謝安排這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有人。從外文翻譯到畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束，吳老師都給我們認(rèn)真的講解，引導(dǎo)我們前進(jìn)。無論我們什么時(shí)候有問題，只要給吳老師打電話或發(fā)郵件，吳老師都能盡快給我們回復(fù)。感謝吳老師在百忙之中給我們認(rèn)真解答每一個(gè)問題，并給我們提出寶貴的意見。在設(shè)計(jì)時(shí)，我的隊(duì)員也幫我解決了很多問題，在這里感謝他們。在用CAD軟件繪圖時(shí)，我也遇到了問題，這時(shí)我的同學(xué)給了我及時(shí)的幫助，使我對(duì)CAD軟件的應(yīng)用更加熟悉和熟練。感謝他們對(duì)我的幫助。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，感謝對(duì)我?guī)椭吞岢鰧氋F意見的所有人，正是你們促進(jìn)了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利的完成。附錄：中英文文獻(xiàn)翻譯名稱壽命評(píng)估方法和操作條件對(duì)汽車燃料電池的影響29 任務(wù)書1本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：汽車傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)、懸架設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容之一，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，初步進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，提高它們的工作性能。具體內(nèi)容：傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)方案分析與布置設(shè)計(jì)。懸架結(jié)構(gòu)方案分析，懸架主要參數(shù)選擇，懸架設(shè)計(jì)與計(jì)算，懸架主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本題目著重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，同時(shí)側(cè)重從事實(shí)際工作的實(shí)踐能力。2畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：主要設(shè)計(jì)參數(shù)：整備質(zhì)量1800Kg、最大總質(zhì)量4000 Kg、最高車速100 km/h（比功率參考值：15kW/t），設(shè)計(jì)時(shí)參考汽車?yán)碚摻滩?；結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容，完成外文文獻(xiàn)翻譯；查閱相關(guān)資料，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告；編寫設(shè)計(jì)說明書大綱、工作計(jì)劃；按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行計(jì)算分析、設(shè)計(jì)繪圖；完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫，最后完成畢業(yè)設(shè)計(jì)資料的文檔整理。3對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果的要求包括畢業(yè)設(shè)計(jì)、圖表、實(shí)物樣品等：1外文文獻(xiàn)翻譯1份 ，譯文字?jǐn)?shù)不少于3000字；2畢業(yè)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告1份，不少于2000字；3完成設(shè)計(jì)說明書（含畢業(yè)設(shè)計(jì)心得）1份，字?jǐn)?shù)一萬字左右，嚴(yán)格按照學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)格式要求，用word文檔打??；繪制總和不少于4張零號(hào)圖紙的裝配圖和零件圖（總張數(shù)12以上），其中圖形使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪制，最終正式文檔使用光盤存儲(chǔ)。4主要參考資料：1 余志生.汽車?yán)碚?機(jī)械工業(yè)出版社,20062 王望予汽車設(shè)計(jì) M第4版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.83 劉惟信汽車設(shè)計(jì) M第1版北京：清華大學(xué)出版社，2001.74陳家瑞汽車構(gòu)造 （下冊(cè)）M第2版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.15汽車工程手冊(cè)編輯委員會(huì)汽車工程手冊(cè)設(shè)計(jì)篇M北京：人民交通出版社，2001.65本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2月17日2月21日下發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，布置收集、查詢相關(guān)的資料等1月20日3月1日英文資料翻譯文獻(xiàn)的布置、要求寒假期間完成3月2日3月15日畢業(yè)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告的布置、完成2月17日3月20日提出畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作及完成要點(diǎn)3月20日3月30日分析、整理數(shù)據(jù)資料，開始畫構(gòu)思草圖4月1日4月30日初步確定結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)行說明書初稿的構(gòu)思4月21日4月23日中期檢查4月1日5月1日確定方案設(shè)計(jì)、進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖繪制、完成設(shè)計(jì)說明書初稿5月2日5月10日檢查畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書完成情況，提出補(bǔ)充、修改任務(wù)5月11日5月20日補(bǔ)充、修改工作，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)正式圖紙及文檔正式稿5月21日5月24日對(duì)最終的正式畢業(yè)設(shè)計(jì)資料審核、準(zhǔn)備答辯5月25日5月30日論文答辯所在系（教研室）審查意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日院（部）學(xué)術(shù)委員會(huì)意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日1 機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)外文資料翻譯 設(shè)計(jì)題目: GD1041型商用車傳動(dòng)軸、懸架設(shè)計(jì) 譯文題目: 壽命評(píng)估方法和操作條件對(duì)汽車燃料電池的影響 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 正文：外文資料譯文 附 件：外文資料原文 指導(dǎo)教師評(píng)語： 簽名： 年 月 日正文：外文資料譯文文獻(xiàn)出處：中國(guó)機(jī)械工程雜志，2010（1）壽命評(píng)估方法和操作條件對(duì)汽車燃料電池的影響裴普成1, 袁星1, 李鵬程1, 2, 晁鵬翔1, 常倩妃11清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100084 ,中國(guó)2北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191 ，中國(guó)摘要：壽命是汽車質(zhì)子交換膜燃料電池的重要的指標(biāo)之一。人們用來評(píng)價(jià)汽車的燃料電池的壽命通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或者道路試驗(yàn)，通常需要花費(fèi)數(shù)千個(gè)小時(shí)甚至幾年的時(shí)間。 為了獲得快速評(píng)價(jià)技術(shù)，并尋求壽命延長(zhǎng)的方法，長(zhǎng)時(shí)間的研究成果得出，需要考慮車輛行駛工況和工作條件的因素。Bench試驗(yàn)，分別進(jìn)行了兩個(gè)一樣的燃料電池堆應(yīng)用在汽車上，并根據(jù)不斷變化的負(fù)載周期，起停周期，怠速和大負(fù)荷的四種操作條件，得到了兩個(gè)燃料電池堆的性能衰減率。其結(jié)果，預(yù)測(cè)的壽命，符合在實(shí)際道路上運(yùn)行的狀況。并在不同的負(fù)載條件下，完成了對(duì)燃料電池性能的衰減率的研究。于是，一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)是微電流操作對(duì)恢復(fù)燃料電池的性能有影響。汽車燃料電池的快速評(píng)估方法只需要駕駛循環(huán)，負(fù)荷循環(huán)，怠速工況和重負(fù)載條件下的四個(gè)試驗(yàn)，且整個(gè)過程只持續(xù)不到250個(gè)小時(shí)。這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果能用來預(yù)測(cè)各種實(shí)用新型或者駕駛循環(huán)的汽車用燃料電池的壽命，因而，優(yōu)化應(yīng)用模型以延長(zhǎng)燃料電池壽命。實(shí)際上在實(shí)驗(yàn)中，它已經(jīng)被證明是成功的，通過優(yōu)化操作模式，燃料電池的壽命可以從1100個(gè)小時(shí)延長(zhǎng)到2600個(gè)小時(shí)?？焖僭u(píng)估方法有助于開發(fā)延長(zhǎng)燃料電池的壽命和燃料電池耗盡要更長(zhǎng)的時(shí)間。關(guān)鍵詞：質(zhì)子交換膜燃料電池；燃料電池耐久性；壽命評(píng)估方法；操作狀況改善1引言在車用替代動(dòng)力系統(tǒng)中，質(zhì)子交換膜燃料電池 （PEMFC） 具有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的很多優(yōu)點(diǎn)（ICE）。GRANOVSKII, et al1,研究氫燃料電池和汽油車的生命周期。WANG, et al2,發(fā)現(xiàn)通過仔細(xì)查看生產(chǎn)燃料的途徑，燃料電池汽車能夠達(dá)到預(yù)想的節(jié)能減排效益。THOMAS3 and COLELLA, et al4,，還發(fā)現(xiàn)了燃料電池的排放及能源優(yōu)勢(shì)。然而，質(zhì)子交換膜燃料電池的耐久性在汽車上應(yīng)用大大低于在靜止時(shí)的應(yīng)用5-7已成為阻礙燃料電池的發(fā)展。通常，用普通的方式需要很大的開支，以及大量的時(shí)間來評(píng)估燃料電池的壽命。同樣也存在著與膜電極組件（MEA）在靜止時(shí)燃料電池的應(yīng)用的一個(gè)26300個(gè)小時(shí)的電池壽命的測(cè)試報(bào)告。為了確定在操作電流密度為800 mA/cm2時(shí)，在4V/h和6V/h之間的電池性能退化率，花費(fèi)了3年時(shí)間才得到這些結(jié)果 8 。當(dāng)然，更嚴(yán)格的操作，花費(fèi)更少的測(cè)試時(shí)間。然而，它是遠(yuǎn)離燃料電池的實(shí)際工作條件，因此為了得到評(píng)估燃料電池壽命的可靠性結(jié)果，需要認(rèn)真的分析9研究不同燃料電池的壽命相比發(fā)現(xiàn)燃料電池的降解機(jī)制是有意義的。和兩個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池的耐久性在不同的操作 5 中進(jìn)行了比較研究。在相同的操作條件下如何降解受到關(guān)注。據(jù)證實(shí)，燃料電池的降解隨著不同的操作條件而變化。例如，燃料電池的工作負(fù)荷，燃料電池的空載，等 5。這意味著優(yōu)化燃料電池的工作負(fù)荷，使有可能獲得額外的壽命。在本文中，燃料電池汽車的駕駛循環(huán)基于燃料電池客車在實(shí)際加載城市道路上試驗(yàn)。給出了一種汽車用燃料電池壽命評(píng)估的方法，和兩個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池堆進(jìn)行了測(cè)試和在實(shí)驗(yàn)室他們的壽命進(jìn)行了評(píng)估。因此，在所有的操作條件下，進(jìn)行優(yōu)化操作模式致使燃料電池壽命退化。2壽命快速評(píng)估的方法 2.1定義有關(guān)汽車燃料電池壽命的結(jié)束在額定條件下，平常的燃料電池的電壓通常是0.7 V。我們定義這種汽車燃料電池的壽命終止是電池電壓下降0.07V或下降從起始的額定點(diǎn)10%在相同的電流 4 下。圖1.顯示了燃料電池壽命從開始到結(jié)束的I-V測(cè)試曲線。圖1 在現(xiàn)實(shí)的燃料電池公共汽車上定義燃料電池的壽命2.2燃料電池的壽命評(píng)估的公式每天都在一個(gè)確定的路線運(yùn)行，我們的試驗(yàn)燃料電池公交汽車已覆蓋了43 000公里的范圍內(nèi)?？紤]到公共汽車的負(fù)載狀況，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試駕駛循環(huán)模擬車輛駕駛循環(huán)如下圖2和表1，包括13分鐘的高功率狀況，14分鐘怠速工況，56負(fù)載變化的周期和在1小時(shí)內(nèi)起停一次。圖2 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試模擬駕駛循環(huán)表1 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的燃料電池的工作狀態(tài)燃料電池工作狀況數(shù)值負(fù)荷循環(huán) n1/ (次 h1)56空載時(shí)間t1/(分鐘 h1)13高功率運(yùn)行時(shí)間 t2/(分鐘 h1)14啟停頻率n2/(次 h1)1汽車燃料電池的降解是復(fù)雜的，然而，它是專門為之前提到的上面四個(gè)工作狀況。這是已知的燃料電池的性能的降解速率是線性的，及燃料電池的壽命方程可以用下面的公式計(jì)算 14：這里P1,P2，P3，P4分別指因負(fù)載變化周期的性能退化率，空載，高功率負(fù)荷狀況和啟動(dòng)-停止循環(huán)，分別在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，n1, n2, t1, t2在表1中獲得，P為電壓最大允許的降解是0.07 V. K為加速系數(shù)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室和路面之間的不同。由參考文獻(xiàn)8得取1.72，但是所計(jì)算的壽命相比道路試驗(yàn)壽命減少10。所以把它取為1.6在4個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，即負(fù)載變化循環(huán)測(cè)試，啟動(dòng)-停止循環(huán)測(cè)試，空載的測(cè)試和高功率負(fù)荷狀況測(cè)試，燃料電池的壽命可以由方程 （1）計(jì)算。 3快速壽命評(píng)估的兩個(gè)燃料電池堆3.1兩個(gè)燃料電池堆的實(shí)驗(yàn)兩種不同的燃料電池堆具有不同流場(chǎng)，但是在相同的活性區(qū)，用壽命快速評(píng)估方法評(píng)估。1號(hào)燃料電池堆和示范汽車燃料電池是一樣的。首先，在實(shí)驗(yàn)室駕駛循環(huán)中測(cè)試這兩個(gè)燃料電池堆。然后，這兩個(gè)燃料電池堆壽命都被計(jì)算，如圖3所示，圖3（a）介紹了在實(shí)驗(yàn)室駕駛循環(huán)中1號(hào)燃料電池堆的壽命退化，圖3（b）顯示2號(hào)燃料電池堆的測(cè)試結(jié)果。圖3 兩個(gè)燃料電池組實(shí)驗(yàn)室駕駛循環(huán)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室駕駛循環(huán)測(cè)試的退化可以通過圖3計(jì)算：所以，這兩個(gè)燃料電池堆的壽命在前面的駕駛循環(huán)運(yùn)行中可以直接得到，考慮汽車燃料電池壽命結(jié)束時(shí)的定義：LFC1= 1080小時(shí)，LFC2=750小時(shí)。隨負(fù)載變化周期燃料電池電壓的退化在圖4中給出。燃料電池組電流的變化從23A到98A然后再到23A重復(fù)而負(fù)載改變循環(huán)試驗(yàn)。電壓的衰減速率可以從圖4中測(cè)量如下：圖4 隨負(fù)載變化周期電壓的退化圖5（a)表明,1號(hào)燃料電池堆的50個(gè)小時(shí)的測(cè)試結(jié)果，其空載電流密度10 mA/cm2及燃料電池堆的性能幾乎得到完全恢復(fù)，僅有一點(diǎn)點(diǎn)的衰變率無法挽回。它是有意義的，盡管我們25小時(shí)后，用不規(guī)則的方式測(cè)試了10個(gè)小時(shí)，測(cè)試結(jié)果顯示與前面的試驗(yàn)有相同的變化速率。為了提高衰減率精度，保持定期和嚴(yán)格的測(cè)試過程是重要的。圖5（b）提出了2號(hào)燃料電池堆試驗(yàn)結(jié)果，其空載電流密度10 mA/cm2和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是能被接受的。從這些數(shù)據(jù)中，我們得到的電壓衰減速率如下：圖5 空載循環(huán)的電壓退化高功率循環(huán)也影響燃料電池的壽命，在6（a）和6（b）圖所示。圖6 隨高功率循環(huán)電壓衰變兩個(gè)燃料電池堆工作在100A的測(cè)試電流中，然后測(cè)量極化曲線。衰退率如下：圖7給出了1號(hào)的燃料電池堆啟動(dòng)停止操作引起的退化。經(jīng)過幾次的啟動(dòng)停止操作后，在電流100A，相同負(fù)荷變化試驗(yàn)中，測(cè)出燃料電池堆電壓值。衰退的值可以從圖7中得到：圖7 在一號(hào)電池組中隨啟動(dòng)-停止循環(huán)電壓衰變2號(hào)燃料電池堆的性能呈非線性衰減是值得注意的，因?yàn)樵谖粗脑蛳?，在測(cè)試平臺(tái)上水泵停了好幾次。我們發(fā)現(xiàn)1號(hào)燃料電池堆的現(xiàn)象也可以用公式（12）得到衰減值，由2號(hào)燃料電池堆的啟動(dòng)停止循環(huán)得到的：這意味著我們可以僅僅通過駕駛循環(huán)的四個(gè)測(cè)試實(shí)驗(yàn)獲得燃料電池的壽命，負(fù)載的變化循環(huán)，空載循環(huán)和高功率循環(huán)，且總的測(cè)試時(shí)間不大于250個(gè)小時(shí)。3.2壽命計(jì)算與分析1號(hào)燃料電池堆燃料電池的電壓的衰減率通過負(fù)荷變化循環(huán)，空載狀況，高功率負(fù)載條件和啟動(dòng)停止循環(huán)分別表現(xiàn)為公式(4), (6), (8) 和 (10)。公式(5), (7), (9) 和 (13)。表現(xiàn)2號(hào)燃料電池堆電壓的衰減率。圖8顯示在兩個(gè)燃料電池組中電壓衰減率的不同。在1號(hào)燃料電池堆中，負(fù)荷變化循環(huán)和啟動(dòng)停止循環(huán)是影響燃料電池性能衰減的主要因素。三分之一的衰減是由啟動(dòng)停止循環(huán)和超過50是由負(fù)荷變化循環(huán)。通過修改啟動(dòng)停止循環(huán)和負(fù)荷變化循環(huán)或減少它們的次數(shù)，無疑燃料電池的壽命將要被延長(zhǎng)。表2顯示1號(hào)燃料電池堆工作條件的優(yōu)化和預(yù)測(cè)燃料電池客車的壽命。圖8 兩個(gè)電池組之間不同操作條件的對(duì)比表2 工作條件的優(yōu)化參數(shù)原始模式改善模式燃料電池公共汽車的預(yù)測(cè)壽命一號(hào)三號(hào)負(fù)荷變化循環(huán) n1/ (次 h1)56282841空載時(shí)間t1/(分鐘 h1)14142125高功率運(yùn)行時(shí)間 t2/(分鐘 h1)1313910啟停頻率n2/(次 h1)0.990.991.180.88預(yù)測(cè)壽命Lf/h1080264026361917性能衰減率Ud/(mV h1)0.06730.02650.02650.0365圖9表示1號(hào)燃料電池公共汽車的衰減率吻合預(yù)測(cè)的電壓衰減率，進(jìn)一步證明了公式（1）的有效性。圖9 1號(hào)燃料電池公共汽車預(yù)測(cè)壽命4 汽車燃料電池的最佳運(yùn)行負(fù)荷確定高功率循環(huán)在70A和100A時(shí)測(cè)量電壓衰減率如圖10所示。與圖6（b）相比較，高功率循環(huán)的電壓衰減率在70 A是224V/ h大于在100 A時(shí)的110V/h。這可能是由于燃料電池流場(chǎng)的設(shè)計(jì)，設(shè)定電流100A接近額定負(fù)荷，那么水和熱管理在所有操作條件下處于更好的。圖10 在70A隨高功率循環(huán)測(cè)試電壓衰變圖11（a），圖5（b），和圖11（b）顯示空載循環(huán)在不同的電流密度30 mA/cm2，10 mA/cm2，和5 mA/cm2下的測(cè)試結(jié)果。結(jié)果表明，更低的空載電流，更小的電壓衰減率。令人意想不到的是在空載循環(huán)1.4A（5mA/cm2時(shí)）試驗(yàn)中電壓逐漸增大。所以我們可以用這個(gè)特性來延長(zhǎng)燃料電池的壽命。圖11 隨空載循環(huán)電壓衰變圖12表示接近設(shè)定的電流，使汽車燃料電池的壽命更長(zhǎng)。這意味著，當(dāng)燃料電池工作在空載狀態(tài)下，更低得負(fù)荷電流對(duì)于燃料電池壽命更好。當(dāng)它工作在高功率狀況下，在額定負(fù)載下負(fù)載電流在額定設(shè)定的電流值附近，來保證燃料電池有更長(zhǎng)的使用壽命。圖12 確定最佳運(yùn)行負(fù)荷5 結(jié)論（1）壽命公式包括由啟動(dòng)停止循環(huán)，空載循環(huán)，負(fù)載變化循環(huán)和高功率負(fù)荷循環(huán)導(dǎo)致的性能衰減率，顯示與燃料電池客車實(shí)際城市道路試驗(yàn)相比較是可行的。（2）汽車燃料電池的壽命，可以根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室里不超過250個(gè)小時(shí)的測(cè)試得到的公式（1）獲得。（3）通過優(yōu)化操作條件，汽車燃料電池的壽命可以從1100個(gè)小時(shí)延長(zhǎng)到2600個(gè)小時(shí)。（4）微電流操作能延長(zhǎng)燃料電池的壽命。參考文獻(xiàn)：1 GRANOVSKII M, DINCER I, ROSEN M A. 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