低速載貨汽車車架及懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)[農(nóng)用運(yùn)輸車]輕型載貨汽車【15張CAD圖紙和畢業(yè)論文全套】

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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(jī)、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(jī)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(shè)計(jì)中車架要有足夠的強(qiáng)度和剛度，以使裝在其上面的有關(guān)機(jī)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(jī)件的可靠性下降。過去對車輛車架的設(shè)計(jì)與計(jì)算主要考慮靜強(qiáng)度。當(dāng)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(shè)計(jì)有高的要求。首先要滿足汽車總布置的要求。汽車在復(fù)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(yīng)發(fā)生干涉。汽車在崎嶇不平的道路上行駛時(shí)，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(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要滿足以下幾點(diǎn)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)。目前，農(nóng)用運(yùn)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(wù)水平差，價(jià)格較高，而市場急需的高質(zhì)量經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品不能滿足需求。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，在農(nóng)用運(yùn)輸車基礎(chǔ)上對低速載貨汽車車架及懸架系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。第2章 總體方案論證2.1 設(shè)計(jì)選型原則2.1.1車架的設(shè)計(jì)方案根據(jù)縱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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；bX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(dāng)承受扭矩時(shí)，各部分同時(shí)產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)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(jì)量式車架；e綜合式車架；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際及設(shè)計(jì)要求，選用方案c。2.1.2 懸架的設(shè)計(jì)方案a前輪和后輪均采用非獨(dú)立懸架；b前輪采用獨(dú)立懸架，后輪采用非獨(dú)立懸架；c前后輪均采用獨(dú)立懸架；非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(shí)際及設(shè)計(jì)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(dāng)采用縱置鋼板彈簧作彈性元件時(shí)，它兼起導(dǎo)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(shí)車身的側(cè)傾角和橫向角振動。2.1.3整體設(shè)計(jì)方案綜合上述兩方案確定了整體設(shè)計(jì)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(dú)立懸架。22 設(shè)計(jì)內(nèi)容a參與總體設(shè)計(jì)；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(shè)計(jì)。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=1500kg3.2.2 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(shè)計(jì)表2-10，所以：在輕型載貨汽車之列,所以滿足設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jī)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(shí)前后部分寬度應(yīng)相等。以便簡化制造工藝和避免縱梁寬度變化處產(chǎn)生應(yīng)力集中。由（汽車設(shè)計(jì)）表225取的車架寬860mm。3.2.5軸距L由總體設(shè)計(jì)取軸距2800mm。第4章 車架總成設(shè)計(jì)41 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(chǔ)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(diǎn)及生產(chǎn)上的繼承性、工藝性等原因仍廣泛應(yīng)用在大型掛車上。貨車車架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠?。同時(shí)要求其質(zhì)量盡可能小。此外，車架應(yīng)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(yīng)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(qiáng)度高、工藝簡單等特點(diǎn)，因此在載貨汽車設(shè)計(jì)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(qiáng)度。材料選用16Mn低合金鋼，16Mn低合金鋼在強(qiáng)度,塑性,可焊性方面能較好地滿足剛結(jié)構(gòu)，是應(yīng)用最廣泛的低合金鋼，綜合機(jī)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(yīng)力大小及其分布 合理設(shè)計(jì)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(yàn)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(gè)車架的扭轉(zhuǎn)剛度，但與該橫梁連接處的縱梁的扭轉(zhuǎn)應(yīng)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(shí)還降低了與橫梁連接處的縱梁扭轉(zhuǎn)應(yīng)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(yīng)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(jī)架的扭轉(zhuǎn)剛度有大的影響。縱、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(yīng)該選用車架B。 本設(shè)計(jì)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(yīng)力，改善應(yīng)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(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：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(cuò)排列；42 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(yīng)為860。b.車架總成左右縱梁上表面應(yīng)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(yīng)不大于0.5。c.車架總成駕駛室前后固定點(diǎn)的相對位置尺寸應(yīng)符總裝圖要求，駕駛室后支點(diǎn)與前支點(diǎn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)不大于1.0。f.車架的全部鉚接部分應(yīng)仔細(xì)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(yīng)裝置于車架的內(nèi)部。第5章 車架的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 車架的計(jì)算：5.1.1 縱梁彎曲應(yīng)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(shí)簧上負(fù)荷 (對4X2貨車可取=2)整備質(zhì)量。圖5-1縱梁彎曲應(yīng)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.m5.1.2局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)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(diǎn),則在開口斷面梁中扇性應(yīng)力可按下式計(jì)算： (5-4)式中 Iw扇性慣性矩；W扇性坐標(biāo)；對于槽形斷面 (5-5) 由材料力學(xué)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(shí)縱梁應(yīng)力如橫梁同縱梁翼緣相連，則在節(jié)點(diǎn)附近，縱梁的扇性應(yīng)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(diǎn)間距；a系數(shù)，當(dāng)kL=0時(shí)，a=6；kL=12時(shí)，a=5.25。車架扭轉(zhuǎn)時(shí)，縱梁還將出現(xiàn)彎曲應(yīng)力，須和相加。5.2 車架載荷分析汽車靜止時(shí)，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(dāng)汽車在平坦道路上以較高車速行駛時(shí)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(dāng)汽車在不平道路上行駛時(shí)，汽車的前后幾個(gè)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(fù)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(shí)會導(dǎo)致車架前后載荷的重新分配；汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，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(kuò)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(kuò)展得很緩慢。根據(jù)統(tǒng)計(jì)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(qiáng)度。因此，在評價(jià)車架的載荷性能時(shí)，主要應(yīng)著眼于縱梁。53 車架彎曲強(qiáng)度的計(jì)算由于結(jié)構(gòu)的限制，車架必須滿足強(qiáng)度要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。5.3.1 受力分析為簡化計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)做以下幾點(diǎn)假設(shè)：a縱梁為支撐在前后軸上的簡支梁b空車時(shí)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(jì))其中=413mm,=910mm,=906mm,=885mm,=835mm,所以5.3.2 彎矩的計(jì)算總體設(shè)計(jì)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(dāng)時(shí)：剪力彎矩當(dāng)時(shí)：剪力彎矩當(dāng)時(shí)：剪力彎矩a. 變載面處的剪力和彎矩：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：b. 求最大彎矩：因?yàn)?，所以?dāng)Q=0時(shí)，彎矩最大即，時(shí)，彎矩最大 5.3.3 強(qiáng)度驗(yàn)算實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)車速約40 kmh時(shí)，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(shí)，考慮到動載荷作用下，車架處于受疲勞應(yīng)力狀態(tài)，如取疲勞安全系數(shù)為1.151.4，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(qiáng)度： (5-7)式中： 縱梁的彎曲強(qiáng)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(diǎn)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(yīng)力，取其值為345MPa綜上所述：車架發(fā)生最大受力時(shí)，靜載安全系數(shù)不小于1.43， 按上式求得的彎曲應(yīng)力不超過縱梁材料的疲勞極限。54 車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算5.4.1 受力分析簡化設(shè)計(jì)計(jì)算，假設(shè)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16為橫梁；ae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(gè)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(shí)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，Nmm L車架元件的長度，mmG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(dāng)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(shè)計(jì)6.1懸架的設(shè)計(jì)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(shí)，保證車身穩(wěn)定，減少車身側(cè)傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)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(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。6.2懸架的兩種形式：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架A非獨(dú)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(dāng)一側(cè)車輪受沖擊力時(shí)會直接影響到另一側(cè)車輪上。B獨(dú)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(dú)立地與車架（或車身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊，其運(yùn)動不直接影響到另一側(cè)車輪。圖61非獨(dú)立懸架和獨(dú)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(qiáng)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(shí)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(qiáng)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(shí)，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(shí)，各片間涂上較稠的潤滑劑（石墨潤滑脂），并應(yīng)定期保養(yǎng)。圖62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(shè)計(jì)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，可不必單設(shè)導(dǎo)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(dāng)車架（或車身）和車橋間受振動出現(xiàn)相對運(yùn)動時(shí)，減振器內(nèi)的活塞上下移動，減振器腔內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)腔經(jīng)過不同的孔隙流入另一個(gè)腔內(nèi)。此時(shí)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(shí)，阻尼力隨車架與車橋（或車輪）之間的相對運(yùn)動速度增減，并與油液粘度有關(guān)。減振器與彈性元件承擔(dān)著緩沖擊和減振的任務(wù)，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(shí)，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(yuǎn)離），減振器阻尼力應(yīng)大，迅速減振。c .當(dāng)車橋（或車輪）與車橋間的相對速度過大時(shí)，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63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(shí)，指汽車車輪移近車身，減振器受壓縮，此時(shí)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(yùn)動的阻尼力。減振器在伸張行程時(shí)，車輪相當(dāng)于遠(yuǎn)離車身，減振器受拉伸。這時(shí)減振器的活塞向上移動?；钊锨挥蛪荷?，流通閥8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(shí)儲油缸中的油液推開補(bǔ)償閥7流進(jìn)下腔進(jìn)行補(bǔ)充。由于這些閥的節(jié)流作用對懸架在伸張運(yùn)動時(shí)起到阻尼作用。由于伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力設(shè)計(jì)的大于壓縮閥，在同樣壓力作用下，伸張閥及相應(yīng)的常通縫隙的通道載面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)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(dá)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(shí)懸架上的載荷與此時(shí)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)近似等于1，于是汽車前、后軸上方車身兩點(diǎn)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(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時(shí)，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(shí)，應(yīng)當(dāng)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(gè)路障，n1/n21時(shí)小，故推薦?。?（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(shí)，前懸架偏頻要求在1.502.10Hz，而后懸架則要求在1.702.17Hz。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，=11.1cm6.3.2 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(shí)，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動擾度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。對貨車，取69cm。貨車車架的最大彎曲擾度通常應(yīng)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64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(shí)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(yīng)當(dāng)選用剛度可變的非線性懸架。鋼板彈簧非獨(dú)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65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(shí)的懸架擾度等于汽車空載時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)的載荷等于空載與滿載時(shí)時(shí)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(yīng)的頻率與和間平均載荷對應(yīng)的頻率相等，此時(shí)，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(yùn)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(shí)，懸架給車身的彈性恢復(fù)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(shè)計(jì)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(yīng)用?？v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(yīng)力選用：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本 彈簧起重運(yùn)輸件五金件，7112表7-11-6材料：60Si2MnA， ， 。表7-11-7鋼板彈簧許用應(yīng)力載重汽車的前板簧許用彎曲應(yīng)力；載重汽車的后板簧許用彎曲應(yīng)力。B板彈簧設(shè)計(jì)與計(jì)算：表7-11-8半橢圓式板彈簧： （6-7）由已知滿載靜止時(shí)汽車前、后軸負(fù)荷G1、G2和簧下部分荷重Gu1、Gu2。單個(gè)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=1020mm。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 =(0.260.35)，后懸架=(0.350.45)。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(yīng)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350450MPa；后主簧450550MPa；后副簧220250MPa。將式（6-9）代入下式計(jì)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614片之間選取，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和計(jì)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(yàn)算剛度驗(yàn)算公式為 （6-12）式中 ： 為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，=0.900.94；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(yùn)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(jià)格過高，質(zhì)量和維修服務(wù)水平差，而市場急需的高質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)型的產(chǎn)品不能滿足市場需求。二十一世紀(jì)，農(nóng)業(yè)機(jī)械要圍繞我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整要求，努力開發(fā)生產(chǎn)適用、先進(jìn)的農(nóng)用產(chǎn)品。在市場的需求下，在老師的指導(dǎo)下，我們一組六人對YC1040低速載貨汽車做了簡要設(shè)計(jì)，我主要對車架和懸架系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)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(jī)制造。懸架以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置的非獨(dú)力懸架在載貨汽車上用的比較廣泛，其主要優(yōu)點(diǎn)是；結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，工作可靠。缺點(diǎn)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(shí)，左右車輪相互影響，并使車軸（橋）和車身傾斜；當(dāng)兩側(cè)車輪不同步跳動時(shí)，車輪會左右搖擺，使前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動時(shí)，懸架易于轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動干涉；當(dāng)汽車直線行駛在凹凸不平的路段上時(shí)，由于左右兩側(cè)車輪反向跳動或只有一則車輪跳動時(shí)，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(shí)，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(yīng)的空間。本次的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，證明了我的設(shè)計(jì)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(shí)際當(dāng)中進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，相信會得到很好的完善。參 考 文 獻(xiàn)1 GB72582004 ， 機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件S2 GB183202001 ， 農(nóng)用運(yùn)輸車安全技術(shù)條件S3 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，2001.4 王望予汽車設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20055 陳家瑞汽車構(gòu)造（上冊）M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20056 陳家瑞汽車構(gòu)造（下冊）M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20057 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本(機(jī)械振動.機(jī)架設(shè)計(jì)) M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.8成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本(聯(lián)接與緊固) M. 北京:化學(xué)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(shè)計(jì)篇）M北京：人民交通出版社，200110成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本(彈簧.起重運(yùn)輸件.五金件) M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.11 QC/T 4911999，汽車筒式減振器 尺寸系列及技術(shù)條件S12 QCn 290351991 ，汽車鋼板彈簧技術(shù)條件S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(xiǎn)杠右支架 YC1040-01-07 A4 9 前保險(xiǎn)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 A413 車架第六橫梁右斜撐 YC1040-01-12 A314 車架第六橫梁左斜撐 YC1040-01-13 A315 車架第五橫梁撐角板 YC1040-01-14 A416 車架第三橫梁加固板（前左、后右） YC1040-01-15 A317 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 A419 懸架前鋼板彈簧 YC1040-01-18 A320 后懸架鋼板彈簧 YC1040-01-19 A325 目錄第1章 前言1第2章 總體方案論證221 設(shè)計(jì)選型原則222 設(shè)計(jì)內(nèi)容3第3章 主要尺寸參數(shù)的選定331 外廓尺寸332 質(zhì)量參數(shù)3第4章 車架總成設(shè)計(jì)441 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)442 車架的技術(shù)要求5第5章 車架的設(shè)計(jì)計(jì)算651車架的計(jì)算652 車架載荷分析853 車架彎曲強(qiáng)度的計(jì)算854 車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算11第6章 懸架的總成設(shè)計(jì)1461懸架的設(shè)計(jì)要求1462懸架的兩種形式1463懸架主要參數(shù)的確定1764鋼板彈簧的設(shè)計(jì)20結(jié)論23參 考 文 獻(xiàn)24致謝25附 錄26