悬架缓冲块设计

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,悬架缓冲块设计方法,1,一. 悬架缓冲块的应用,为了防止悬架被“击穿”所造成的撞击，在车轮上跳到一定行程时，与主弹性元件（如螺旋弹簧）并联一个非线性程度很强的弹性元件，这就是缓冲块。用它来限制悬架行程，以吸收从车轮传到车身上的冲击载荷，如图1所示。,2,现代轿车的缓冲块大多数都采用多孔聚胺脂材料制成，橡胶材料逐渐被其代替。,聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块具有以下橡胶所不能代替的优点：,质量小，大约是同样大小橡胶缓冲块的1/2,变形大，有很好的非线性特性。,图1,3,图2,橡胶缓冲块的压缩变形量约为自用高度的50%，而聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块，其压缩变形量可达自用高度的75%，如图2所示。,承载时外径尺寸变化小，所需径向尺寸空间小。,4,由于上述特点，聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块比橡胶材料能更好地吸收冲击载荷。而且聚胺脂材料塑性变形小、耐老化、耐吸水性好。缓冲块与主弹性元件的匹配关系如图3所示,。,图3,5,二.缓冲块设计,1.设计原则:,满载下,车轮上跳至最大动行程时,需满足以下条件,1)弹簧不产生“并圈”现象,2)减震器活塞不撞底(油缸底部),3)变形过程中无明显的“撞击感”,4)变形2/3 H高度时的强度和疲劳寿命,6,2. 已知设计参数:,1) 悬架偏频 n 次/分,2) 各参数点的坐标及安装角,3) 满载轴荷 k N,4) 减震器行程及安装尺寸,5) 弹簧尺寸,6) 车轮动行程,3. 计算,1) 悬架刚度 k N/mm,由图4,7,图4,8,已知：U,P, 弹簧刚度ks N/mm,则悬架刚度 K=(U cos/P cos)ks N/mm (1),2)求车轮行程fw与弹簧挠度fs之间的关系,见图5,已知：Lc 下控制臂(Control Arm)长 mm,Lw 车轮中心Cw至下控制臂中心0的距离 mm,主销内倾角,弹簧中心线与主销内倾角之间的夹角 ,则:fsLc,fw,cos(+ )/Lw (2),9,图5,10,3)求弹簧并圈高度fm,已知: 钢丝直径 d 总圈数 i,则 fm = id,4)求弹簧满载静挠度fm,已知: 弹簧刚度 K,S,N/mm,悬架刚度 K,N/mm,单轮满载负荷 Qm N,前悬架满载偏频 n,m,次/分,则: 满载时悬架静挠度fw,11,根据图5及图6,并由式(2),将fw代入后可得:,fsLc,fw,cos(+ )/Lw (3),图6,12,5) 检查满载下,减震器活塞是否碰底（顶）,.,(见图6),已知下列参数:,尺寸:Lmmax 减震器在自由状态下最大拉伸长度,Lm (在呈支柱模块状态下的拉伸长度 ),Lb; Lt; Ln; u; H; Lt=Lb-Ln,减震器最大行程 S,Lm= Lmmax-Lm支柱模块状态下的弹簧予紧量。,Lx=Lm-Lb-fs/cos ( 4 ),Lx 减震器上支点至减震器上端面的距离,它是个变量,从0到(S- Lm),考虑到满载条件下,车轮上跳100mm时,弹簧静挠度fs反映到减震器上的尺寸,则,Lx=Lm-Lb-fs/cos,满载下,减震器允许的最大压缩行程为Lxp:,Lxp=Lx-H/3，按此值核对在车轮上跳95-100mm时，减震器实际尺寸是否碰底？,13,同理，,满载下,减震器允许的最大拉伸行程为Lxr:,Lxr=S-Lx，按此值核对在车轮下行90-95mm时，减震器活塞实际尺寸是否碰顶？,6）检查满载下,弹簧是否产生“并圈”现象,满载下，车轮上跳,fw=,100mm时， fs值应为,fs,100,cos(+) Lc/Lw (5),（Lm-Lb-H/3）/cos,- fsfm+i (6),fm,弹簧并圈高度,弹簧圈之间的间隙1-1.5 mm,i 弹簧总圈数,14,7) 缓冲块的静刚度特性,通常缓冲块的最大压缩变形按2H/3来设计。其相应的压缩力为 Pr （N）：,满载下，车轮上跳100mm时，弹簧的相应静挠度fs已由式(5)计算得出,fs=,100,cos(+ ) Lc/Lw；,则弹簧的相应压缩力为 Ps=ksfs （7）,根据(4)式求出,Lx,Lx=,Lm-Lb-fs/cos (8),此时,缓冲块处于压缩2H/3状态,（Lm-Lb-H/3）cos = fs,缓冲块自然高度 H=3Lx （9）,15,满载下，车轮上跳100mm时，缓冲块被压缩2H/3,压缩力为Pr,而悬架弹簧的相应压缩力为P,S,，此二力是并联力，其合力 P=Ps+Pr 用以限制车轮继续上跳。,以上计算方法可以确保汽车在满载下，车轮能上跳100mm。并保证弹簧不会并圈。,16,正如本文开始陈述的那样,由于聚胺脂材料制成的多,孔型缓冲块比橡胶材料能,更好地吸收冲击载荷。,而且聚胺脂材料塑性变,形小、耐老化、耐吸水,性好(见图7)。,根据计算而得的弹簧压缩,力Ps、缓冲块高度H及压缩,高度2H/3，我们可将性能,图7,曲线设计成这样：缓冲块,在初始压缩状态时，P值缓,慢增长，当接近压缩2H/3时，P值急剧增大，这样可以在不平路面上行驶时，减少悬架被“击穿”的次数，以提高乘坐舒适性。在这一点上，聚胺脂材料要比橡胶优越的多。,橡胶制品,聚胺酯制品,Pr(N),2H/3,17,