轻型车后悬架设计

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1、2013—2014学年第二学期课程设计姓名：指导老师：学院：机电工程学院班级：车辆工程1001班学号：日期：2014年1月3日摘要本文通过传统的设计计算方法和计算机技术相结合，以东风多利卡货车为原型车，详细设计计算了渐变刚度钢板弹簧后悬架。文中首先介绍了悬架系统领域的研究与设计及其发展现状和趋势；其次详细概述了悬架系统对汽车平顺性和操纵稳定性的影响；再次着重阐述了钢板弹簧悬架设计的详细步骤和设计要求，各主要零部件结构的选型及计算；板簧弧高及曲率半径的计算，材料强度、刚度的验算、校核；减振器的选取；最后还根据SAE圆弧法做了钢板弹簧的运动分析计算，分析了板簧系统关键点轨迹和关键角的变化，并用最

2、小二乘法求出关键点轨迹的曲率中心和曲率半径。钢板弹簧悬架有结构简单，工作可靠，制造成本低等特点，长期以来在各种大中型车辆上得到广泛的应用。关键词：轻型载货汽车；后悬架；钢板弹簧；设计目录摘要I1绪论11.1研究背景及意义11.2国内外研究现状及发展趋势21.3研究内容和方法21.4本章小结42设计的主要数据63悬架主要参数的确定63.1悬架的静挠度fc63.2悬架的动挠度fd63.3悬架的弹性特性63.4悬架主、副簧刚度的分配设计要求74弹性元件的设计84.1钢板弹簧的布置方案选择84.2钢板弹簧主要参数的确定84.3钢板弹簧刚度的验算114.4钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算1

3、24.5钢板弹簧总成弧高的核算145钢板弹簧强度验算146钢板弹簧主片的强度的核算157钢板弹簧弹簧销的强度的核算158总结16参考文献17一、绪论1.1研究背景及意义钢板弹簧悬架(简称板簧悬架)又分为少片变截面钢板悬架与等截面多片板簧悬架。目前国内95%以上的重卡悬架系统是以钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架，其主要优点是结构简单，制造容易，维修方便，工艺成熟，工作可靠。缺点是汽车平顺性、舒适性较差；簧下质量大，无法适应重卡轻量化的发展，并且不能同时兼顾重卡的舒适性与操纵稳定性。国内汽车悬架弹簧生产企业160余家，遍布全国各地，具有规模的专业生产企业(生产规模在0.8万吨以上)约8

4、0余家。产品质量水平刚达到国外先进国家90年代水平。大部分企业规模较小，生产集中度低，散乱差问题较严重。其中真正形成大规模、大批量生产的企业为数不多，大多仍停留在简单生产工艺的水平上，产品成本较高，难以参与国际市场竞争。国内能够生产高档次汽车钢板悬架弹簧的企业只有4家：一汽集团辽阳汽车弹簧厂、东风汽车悬架弹簧有限公司、重庆红岩汽车弹簧厂、山东汽车弹簧厂，他们都具有生产多种叠片簧、渐变刚度弹簧、少片变截面钢板弹簧和双曲率半径及平直段的汽车钢板弹簧的能力。国内能够同时生产客车、货车、轿车悬架弹簧的厂家也只有三个：一汽集团辽阳汽车弹簧厂、东风汽车悬架弹簧有限公司、山东汽车弹簧厂[1]。自主开发是中

5、国汽车产业持续发展的保障。我国汽车产业在经过半个世纪的发展，已经初具规模，但是面临着能源紧张、技术落后、自主品牌严重缺乏以及国际竞争加剧带来的压力。我国的汽车产业要加速、持续和健康的发展，并成为我国国民经济的支柱产业，必须坚持产业创新，选择面向自主发展具有中国特色的产业创新模式，推动汽车产业结构的升级、技术的进步、以及民族品牌的崛起。所以为了适应汽车产业的自主开发道路，对钢板弹簧悬架进行详细的设计计算并进行推广交流显得尤为重要。171.2国内外研究现状及发展趋势1.2.1国内外研究现状随着道路交通的不断发展，汽车车速有了很大的提高，被动悬架的缺陷逐渐成为整车性能，特别是转向时不侧倾、制动时不

6、点头要求的瓶颈，为此人们开发了能兼顾舒适和操纵稳定的主动悬架。主动悬架的概念是1954年美国通用汽车公司在悬架设计中率先提出的主动悬架的模型，它在被动悬架的基础上，增加可调节刚度和阻尼的控制装置，汽车悬架在任何路面上保持最佳的运行状态控制装置通常由测量系统、反馈控制系统、能源系统等组成。20世纪80年代，世界各大著名的汽车公司和生产厂家竞相研制开发这种悬架。丰田、洛特斯、沃尔沃、奔驰等在汽车上进行了较为成功的试验，装置主动悬架的汽车，即使在不良路面高速行驶时，车身非常平稳，轮胎的噪音小，转向和制动时车身保持水平特点乘坐非常舒服，但结构复杂、能耗高，成本昂贵，可靠性存在问题[2]。由于种种原因

7、，我国的汽车绝大部分采用被动悬架，在半主动和主动悬架的研究方面起步晚，与国外的差距大，在西方发达国家，半主动悬架在20世纪80年代后期趋于成熟，福特公司和日产公司首先在轿车上应用，取得了较好的效果，主动悬架虽然提出早，但由于控制复杂，并且牵涉到许多学科，一直很难有大的突破，进入20世纪90年代，仅应用于排气量大的豪华汽车，未见国内汽车产品采用此技术的报道，只有北京理工大学和同济大学等少数几个单位对主动悬架展开