10吨载重汽车悬架系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

10吨载重汽车悬架系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

：由于无法传递纵向力，必须设置附加导向装置，从而加大了汽车质量。 使结构变得复杂。 纵置的特点：可以传递各种力和力矩且结构简单，所以在设计时可以不用添加导向机构。 减少了汽车的复杂性。 根据悬架中钢板弹簧中部在车轴上的固定中心与两卷耳的相对位置，又将纵置分为对称布置和非对称布置。 根据使用情况的不同，布置的方式也不同，一般只有由于整车布置上的原因，或者钢板弹簧在汽 车上的安装位置不动的情况下，且有想改变轴距已达到分配轴荷的目的时才会采用非对称布置。 其他情况均采用对称性布置。 故在此设计中采用的最常见的情况即钢板弹簧纵置对称式布置的方案进行设计。 钢板弹簧的支撑端的形式选择 由于钢板弹簧的固定方式不同，其支承端的形式也不同，大致上可以分为两部分：卷耳和滑板式。 滑板式多用于 两级式主副簧悬架中副簧的支承和平衡悬架中板簧的支承。 卷耳式是在货车最为常见的一种形式，也是种类比较多的一种，为了 区别 这些卷耳。 又根据基准相对于平面的位置将其分为三类即上卷耳、平卷耳和下卷 耳。 而这三种卷耳各有各的特点。 平卷耳可以将法向作用力直接传递给主片减少对主片的附加卷曲力矩。 上卷耳和平卷耳均可以在必要时采用第二片加强卷耳。 下卷耳虽然无法像上卷耳和平卷耳那样，但下卷耳可以保证在主片断裂时仍能起支撑作用，而且还可以在悬架反弹时仍与主片一起担负簧载部分的重力。 由于下卷耳的特殊作用，所以其经常用于对板簧的安装位置与角度有特殊要河北工业大学 2020 届本科毕业设计 (论文 ) 9 求的情况中。 但为了进一步减缓悬架所承受的水平冲击，进而采用非各向同性的橡胶支承。 如图所示：为各端支撑端的结构形式。 a） 上卷耳 b）下卷耳 c）平卷 耳 d）滑板 图 31 卷耳的结构形式图 在本次设计中采用的是上卷耳式的支撑方式。 钢板弹簧夹的结构选择 为了更好的保证钢板弹簧的固定，也防止钢板弹簧之间产生滑移，保证各片之间的良好接触，更好传递力，所以在钢板弹簧安装时，需要将各片连接夹紧，从而采用了钢板弹簧夹。 目前应用最广泛的是可拆型弹簧夹。 下图各种弹簧夹示意图。 a)、 b)不可拆装式 c)可执装式 图 32 钢板弹簧结构 河北工业大学 2020 届本科毕业设计 (论文 ) 10 钢板弹簧的设计计算 已知参数： 满载静止时汽车的前、 后桥负荷 G1=,G2= 和簧下部分质量Gu1=4847N,Gu2=9403N。 汽车轴距 L=3950mm Fw=（ )/2= Fw=()/2= 前悬架钢板弹簧的计算 (1) 满载弧高 fa 将钢板弹簧 安 装到车轴（桥）上 以后 ，当汽车满载时，钢板弹簧主片上表面与两端连线间的最大高度差被称之为满载弧高 [1]。 其作用 ： 一，保证汽车具有给定的高度；二，保证在使用期间钢板弹簧能有足够的塑性变形；三，保证 在已限定的车架高度中有足够的动挠度值。 所以在选取满载弧高时有一定的范围限制。 即取 fa=10~20mm。 故取 fa=20mm。 (2) 钢板弹簧长度 L 的确定 由于钢板弹簧的长度过长或过短都会对汽车的行驶状况产生一定影响。 钢板弹簧长度增加：一，显著降低弹簧应力 ,提高使用寿命；二，降低刚度，改善汽车行驶平顺性；三，在刚度一定的情况下，能增加钢板弹簧的纵向倾角刚度。 而钢板弹簧的纵向倾角刚度增大，可以减少车轮扭转力矩所引起的弹性变形。 然而钢板弹簧过长，会引起钢板弹簧在布置时，产生一定的困难。 因此，为了既能保证钢板弹簧长度的 优势，又能很好的安装布置，所以在钢板弹簧设计时就其长度做了一些要求。 经查阅资料发现：货车的前悬架， L=（ ~）轴距；后悬架 ,L=(~)轴距。 故选取钢板弹簧的长度为 L=3950=1264mm (3)钢板断面尺寸及片数的确定 钢板断面宽度 b 的确定公式 河北工业大学 2020 届本科毕业设计 (论文 ) 11     EcksLJ 48/δ30  （ 31） 式子中各字 母所代表的含义： s 为 U 型螺栓中心距， s=120mm k 为考虑 U 形螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数，取 k=。 c 为钢板弹簧垂直刚度， c=FW/fw， 所以 c=134N/mm。  为挠度增大系数，  =。 E 为弹性模量 所以 J0= 钢板弹簧总截面系数：      w0 σ4/ksLFW W  （ 32） [ p ]为许用弯曲应力 ,为 55SiMnVB,表面经喷丸处理后， [ p ]=350MPa~450MPa,取 400MPa，所以 W0≧ 钢板弹簧平均厚度 ：    cw200 6 E f σδ/2 ksLWJh p  （ 33） 所以 hp=9mm 钢板弹簧片宽： 叶片宽度对于钢板弹簧的使用寿命有一定的要求。 叶片宽度增加，可以增强卷耳的强度；但叶片过宽，会导致车身受倾向力倾斜时，钢板弹簧扭转应力增大。 如果叶片过窄，为了保证钢板弹簧的有效性，则需增加片数、增加片间的摩擦或者弹簧的厚度；弹簧过窄，还会导致钢板弹簧装配布置的复杂性。 所以在一般设计钢板弹簧厚度时，经常保证 6b/h10。 故而在本次设计中，选取片宽 b=75mm。 河北工业大学 2020 届本科毕业设计 (论文 ) 12 钢板弹簧断面形状： 图 33 钢板弹簧 断面形状 （ 4） 钢板弹簧各片长度的确定 选择各叶片长度时， 为了保证 各片寿命相近、节省材料以及减小板簧质量 ，应尽量使应力在片间和沿片长的分布合理。 为了达到以上要求，经常采用两种方法计算板簧长度，即：计算法和作图法。 而在本设计以作图法来求解各钢板弹簧的长度问题。 为了保证钢板弹簧易于加工，一般要求将各片钢板弹簧实际长度尺寸圆整后在进行确定。 因此求得各片半长经过圆整后数据分别是 635mm、 565mm、 495mm、 420mm、350mm、 275mm、 205mm、 135mm。 （ 5）钢板弹簧刚度的验算 由于挠度增大系数、惯 性矩、片长和叶片端部的形状等的确定都不够准确。 所以必须检验弹簧的刚度是否满足要求。 而关于钢板弹簧的刚度验算一般分为两种即共同曲率法和集中载荷法。 在本次设计中采用的是共同曲率法。 其刚度公式如下： )(61311   KKKnKYYaEP  （ N/cm） [1] （ 34) 其中 1 1 1kka l l 1kKYI 河北工业大学 2020 届本科毕业设计 (论文 ) 13 式中各参数含义如下 ：  为经验修正系数，  =； E 为弹性模量， E=103Mpa。 kl 为第 k 片叶片的 12 长度 kI 为第 k 片叶片惯性矩； 经计算求得钢板弹簧的刚 度为 104N/m （ 6） 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 将 钢板弹簧各片安装 以 后，在预压缩和 U 型螺栓夹紧前， 钢板弹簧 主片上表面与两端连线间的最大高度差 称之为 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 H0[1]。  ac ffH 0 [1] （ 35） 式中： fc—— 静挠度； —— 钢板弹簧在预压缩时产生的塑性变形，一般  =8～ 13mm,在本次设计中，选取  为 12mm。 所以 H0=69+20+12=101mm 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径 R0  020 8/ HLR  [1] （ 36） 所以 R0=1996mm (7) 钢板弹簧总成弧 高的核算 根据最小势能原理 可知：当 钢板弹簧总成的 趋于 稳定平衡状态 时，此时 各片势能总和最小状态。 由此可求得等厚叶片弹簧的 R0     ni ini ii LRLR 110 ///1 （ 37） 河北工业大学 2020 届本科毕业设计 (论文 ) 14 结果 R0=1906mm 经检验合格 钢板弹簧总成弧 H 根据  iii RLH 8/2 （ 38） 得 H=105mm. (8) 卷耳内径 D： D=36mm 后悬架钢板弹簧的计算 由于后悬也为钢板弹簧，所以计算步骤与前悬一样。 从而得到后悬参数。 满载弧高 f 主 0=20mm， f 副 0=20mm； 钢板弹簧长度 L 主 =1580mm， L 副 =1185mm； 主、副簧钢板断面宽度 b=75mm 主簧片数 n=11 片，副簧片数 n=8 片。 主钢板弹簧厚度均为 h=15mm； 副钢板弹簧厚度均为 h=10mm； 主钢板弹簧各片 长度 1580mm、 1450mm、 1320mm、 1180mm、 1050mm、920mm、 790mm、 650mm、 520mm、 390mm、 260mm 副钢板弹簧各片长度 1190mm、 1060mm、 930mm、 790mm、 660mm、 520mm、390mm、 260mm 主、副钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 H0分别为 97mm、 100mm 主、副钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径 R0分别为 、 主副钢板弹簧总成弧高的核算 主钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径 R0=3217mm 副钢板弹簧 总成在自由状态下的曲率半径 R0=1770mm 主钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 H0=95mm 河北工业大学 2020 届本科毕业设计 (论文 ) 15 副钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 H0=96mm 卷耳内径 D=40mm 由于后悬架是由主副弹簧组成的，所以这就导致了后悬架有两种刚度即主簧刚度 ca 和副簧刚度 cm。 由于货车的副簧设计要求不同，后悬架的钢板弹簧的刚度验算公式不同。 由于本货车主要工作在满载情况下，所以在计算时将副簧工作前一瞬间的挠度视为空载挠度，将副簧其作用时的挠度视为满载挠度。 最后将主副簧刚度相加，即可得到后悬刚度值。 所以经计算求得：后悬刚度值为 河北工业大学 2020 届本科毕业设计 (论文 ) 16 4 减振器的设计 减振器的简介与选型 汽车受到来自不平路面的冲击时，其悬架弹簧可以缓和这种冲击，但同时也激发出较长时间的振动，使乘坐不适。 而与弹性元件并联安装的减振器可以很快衰减这种振动，从而改善汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。 现在的悬架大多数采用的是内部充有液体的液力式减振器。 当。