悬架设计中一些细节问题.doc

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1、悬架设计中的一些细节问题有关悬架设计中大的方面已有很多非常不错的论坛文章，但对于一些经验不足的悬架设计师往往一不小心就会犯如下常见的错误，给试制和试验工作带来许多不必要的麻烦。下面仅就一些容易被忽视的细节谈谈如何去处理。1）螺旋弹簧“并圈”问题2）减震器活塞“碰底撞顶”问题3）限位缓冲块匹配问题根据整车总布置所提诸如平顺性、操稳性对悬架的要求和约束参数后，悬架设计师往往会精神关注于导向机构的运动几何、偏频、刚度与角刚度等匹配方面的工作，而忽视设计中出现的一些细节问题，上述3项就属于此类。众所周知，汽车设计时要考虑空载和满载下的姿态问题。换句话说是车头车尾高低问题；以及在坏

2、路上行驶时车轮要有足够的动行程以避免经常出现所谓“悬架击穿”现象，它严重地降低乘坐舒适性并给零部件的使用带来危害。一。螺旋弹簧“并圈”问题这是典型的车轮“动行程”不足酿成的祸害。在深入探讨此问题之前，首先看一下案例。某款轿车在开发过程中出现弹簧“并圈”，造成减震器支架撕裂及与车身相连钣金件的严重开裂，见图1、2、3、4所示。图1图2图4并圈产生的巨大冲击载荷（超过支架7000kg的拉脱力试验），竟将硬度Rc50的弹簧钢沿弹簧圈击打成宽约2mm深约0.3mm的扁平亮带，冲击力之大令人咋舌！该案例属于典型的弹簧设计参数于动行程匹配不当而造成的。根据国内外汽车设计的经验和统计数

3、据，对于轿车而言，车轮上跳或下跳动行程f在满载时应满足在f=±（90—100）mm范围内。当车轮上跳弹簧处于最大压缩状态时，各弹簧圈之间应保持1.5-2mm的间隙而避免“并圈”出现。这就牵扯出用悬架橡胶（或聚氨酯）缓冲限位块限制车轮动行程的功能问题。根据经验数据，缓冲限位块应保证在车轮最大上跳动行程的前提下，进行螺旋弹簧设计，并保证不出现“并圈”现象。本文不涉及悬架设计的其它问题（可参考网上发表的其他相关文章）仅就设计中如何避免“并圈”而具体操作。解决“并圈”问题的钥匙是：在满载的条件下，增加下摆臂球头处的最大上跳（压缩）动行程值fj，令它不低于90mm。在保持悬架刚度不

4、变，采用弹簧喷丸及立定（沉压）等工艺来提高弹簧钢丝的许用应力，最大许用应力可为〔τm〕=800-1000N/mm2。在此前提下，尽量减少弹簧圈数或减小钢丝直径以及调整其它参数来实现“弹簧瘦身”实现不“并圈”。我们具体要做的工作是：A．补充已知条件：（见图5）图51)满载下，弹簧腿的弹簧安装高度Dmm2)满载下，减震器上端面距缓冲块下端的距离Bmm3)缓冲块允许的高度H（图上未标出）mmB.验算:（见图6）1)弹簧并圈后的高度Le=N×dmmN弹簧总圈数d弹簧钢丝直径mm2)弹簧并圈后的变形量fs=L0-LemmL0弹簧自由高度mm3）满载时,弹簧在弹簧腿总成上的安装高度D

5、=L0-f1mmf1满载时弹簧静变形mm4)满载车轮上跳时，在弹簧腿总成上的弹簧压缩至并圈后的最大变形量fm=D-Le只有满足fm≥fj+N[(1.5～2)+d]的前提下,才能避免弹簧并圈现象。式中，fj车轮上跳动行程，推荐值为fj=90～100mm图6当汽车行驶在崎岖不平的恶劣路面上时，为避免车轮上跳行程超过弹簧理论最大变形量fm，必须使用限位缓冲块来限制车轮的上跳行程，这样就会出现减震器上端面激烈撞击缓冲块，由此传给车身强烈的“咚咚声”，业内人士称其为“悬架击穿现象”。如果车轮上跳动行程fj选用值过于小于推荐值时，则会频繁出现“悬架击穿现象”，使乘坐舒适性急剧降低并导

6、致零部件早期损坏。二。避免减震器活塞“碰底撞顶”的问题出于考虑不周而造成减震器的伸张行程（车轮向下跳动时）和压缩行程（车轮向上跳动时）过小，形成活塞碰底和撞顶的错误设计，严重时会导致活塞杆拉脱，减震器失效的严重后果。图7、8就是这种情况的典型案例。图7图8A.检测故障车的减震器在空载时的拉伸行程拿前减震器为例，按图9所示测得所需尺寸并列表如下：检测结果证明，前减震器实际拉伸动行程（45-52mm）远远小于汽车在行驶时所需的最小伸张动行程90mm，从而造成减震器活塞杆上的限位套与导向座强烈相撞，使活塞组件遭到损坏后拉脱，见图10。用同样方法可测得减震器在满载情况下的实际拉伸

7、动行程（68mm）见图12,它同样不可避免遭遇“撞顶”的厄运。图9实测数据表轮胎落地时H值汽车被抬起轮胎悬空时的H值二种状态时的差值（实际伸张动行程）汽车在行驶时所需的推荐伸张动行程右前减385mm430mm45mm90mm左前减376mm428mm52mm90mm图10图11图12B.按图纸标示尺寸进行核验根据图纸我们可获得悬架和减震器的相关参数：减震器的最大拉伸尺寸Amax减震器的最小压缩尺寸Amin减震器的最大行程S弹簧参数：总圈数N钢丝直径d弹簧刚度Cs自由长度L0前轴满载质量G1Kg后轴满载质量G2Kg主销内倾角β由