轻型货车悬架设计设计说明书

前言本人毕业设计的课题是轻型货车悬架设计，因而其定位为实用经济型。必须满足以下几个要求：可靠，坚固，耐用，使用成本较低，油耗处于国内中等水平，为当前主流技术水平。所以，悬架的设计家选用成熟技术，零部件彻底贯彻“三化”原则，较为合理的成本控制。悬架是现代汽车的重要组成部分之一。虽然并非汽车在行进中必不可少的装备，但如果没有悬架，将极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天，人们对汽车的和性对有着的认识更多的靠更为直接的感观感受，而非他们不太懂得的专业术语。因此，对汽车操纵稳定性、平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的。悬架系统的优劣，驾驶员在车上立刻就可以感受到。“木桶理论”，很多人都知道，整车就好比是个“大木桶”，悬架是它的一片木板。虽然，没有悬架的汽车还是可以跑动的，但是坐在上面是很不舒服的。坐过农用车的人，对此应该是颇有些体会的，即便是较好的路况，在上面也是颠来颠去的。因为它的悬架很简单，对平顺性和操纵稳定性考虑的很少。只有当悬架这块木板得到足够重视，才能使整车性能得以提升。正因为悬架在现代汽车上的重要作用，所以应该重视汽车悬架的设计。只有认真、严谨的设计才能确保其与整车的完美匹配。而要做到这一点，就必须查阅大量相关书箱、图册，行业和国家标准。这些是对我们这些将来要从事汽车设计、制造工作的工科出身的大学毕业生的必须经历的一个训练。没有经过严格的训练，是不可能具备这种专业精神和素质的。目 录中文摘要. 英文摘要.第1章 绪论.11.1任务来源及设计依据.21.2使用要求.21.3设计要求.21.4主要参数.2第2章 悬架性能参数的初选.32.1固有频率.32.2悬架的挠度.32.2.1悬架的静挠度.32.2.2悬架的动挠度.32.3悬架的刚度.32.4悬架悬挂质量与非悬挂质量的比例关系.42.5小结.4第3章悬架性能参数的改进.53.1平顺性参数的改进.53.2操纵稳定性参数的改进.53.3悬架各种特性值的选取.63.4小结.6第4章 钢板弹簧的设计.74.1钢板弹簧结构设计.74.2钢板弹簧主要参数的确定.74.2.1单个钢板弹簧承受的载荷.74.2.2满载弧高.74.2.3钢板弹簧长度的确定.84.2.4钢板断面宽度b的确定.84.2.5钢板弹簧片厚h的选择.94.2.6钢板断面尺寸形状的确定.94.2.7钢板弹簧各片长度的确定.94.3钢板弹簧的刚度验算.104.4钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算.114.4.1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高H0.114.4.2钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定.124.4.3弹簧的弧高.134.4.4钢板弹簧总成弧高的验算.134.5钢板弹簧的强度验算.13第5章卷耳的设计.155.1卷耳形式的选择.155.2卷耳和弹簧销的强度验算.155.2.1卷耳的强度验算.155.2.2钢板弹簧销的强度验算.165.3叶片的端部结构.165.4小结.16第6章钢板弹簧其余附件的选择.176.1钢板弹簧中心螺栓的选定.176.2钢板弹簧衬套的分析和选型.176.3弹簧夹箍的选择.17 6.3.1骑马螺栓的选择.18第7章减振器的设计.207.1减振器的分析和选型.207.2阻尼器基本参数的确定.217.2.1相对阻尼系数.217.2.2伸张行程的阻尼系数.227.3最大卸荷力F的确定.227.4筒式减振器主要尺寸参数的确定.23第8章结论与展望.23致谢.24参考文献.25附录.26摘要汽车悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减振器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。汽车悬架性能是影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。因此，研究汽车振动，设计新型悬架系统，将振动控制到最低水平是提高现代汽车质量的重要措施。关键词：1.5T货车；前悬架设计 花了两个小时时间，终于做好了设计说明书模板，今年的规范和去年的有很大差别，设计要求也和去年有所不同，我个人觉得这个规范真的是不好，章条目字号也不按照顺序依次递减，等等。同学们在写完设计说明书后，文档统一命名为“姓名-设计说明书”的形式，华夏学院的规范不全，很多格式、排版规范并没有指出，由于本人疏忽，若在本模板中格式或排版在毕业设计工作手册上有规定但忘记注明的地方，请严格参照规范，谢谢！这些文字不会被打印，可以不用删除。通过本次毕业设计、论文，希望同学们收获多多！张宏机械与汽车工程系2008-12-12ABSTRACTThe automotive vehicle suspension axle or wheel frame with all the force transmission between the general term for connected devices, whose role is to transfer the role of the wheel and the frame twisted between the force and power, and the buffer passed by the uneven road vehicles frame or body of the impact and the resulting vibration attenuation to ensure that vehicles can travel smoothly. A typical suspension structure by the elastic components, shock absorbers etc. oriented institutions and individual structure is also a buffer block, horizontal stabilizer bar and so on. Another leaf spring elastic elements, air springs, coil spring and torsion bar springs, etc., but use more modern car suspension coil spring and torsion bar springs, individual air springs used limousine. Suspensions affect the vehicle ride comfort, handling and stability and speed of the important factors. Therefore, the study vehicle vibration, design a new suspension system, vibration control to the lowest level is to improve the quality of the important measures of modern cars.Key words：1.5T truck；Front suspension design第1章 绪 论舒适性是货车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架（或车身）与车轴（或车轮）之间作连接的传力机构，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车轿和车架（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向抬反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，对汽车行驶平顺性、操作稳定性和舒适性有很大影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。1.1 任务来源及设计依据1.1.1 任务来源根据设计任务，进行1.5轻型货车前悬架设计。1.1.2 设计依据按照国家有关汽车的法规和标准，根据给定参数设计。1.2 使用要求产品应具有良好的使用经济性。产品设计应符合国家有关标准，在满足实用性能的前提条件下各总成及零部件应尽可能采用国内技术先进和成熟的产品，保证产品的通用性和系列化。1.3 设计要求选择合理的悬架参数和结构，保证汽车具有良好的行驶平顺性；保证汽车具有良好的操纵稳定性；汽车制动或加速时，要保证有足够的强度和寿命。1.4 主要参数1.4.1 质量参数簧上质量：1300kg簧下质量140kg1.4.2 尺寸参数轴距：3.2m钢板弹簧长度：1m第2章悬架性能参数的初选2.1 固有频率悬架固有频率的选取主要依据ISO2631人体承受全身振动的评价指南，目前固有频率的取值与人体步行时身体上下运动的频率相近。货车前悬架固有频率n1在1.52.2HZ中选取，初取。2.2 悬架的挠度2.2.1 悬架的静挠度悬架静挠度是指汽车满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度c之比，即。当采用弹性特性为线性变化的悬架时，前悬架的静挠度可用下式表示 （2-1）式中，g为重力加速度，。汽车前部分车身的固有频率可用下式表示 （2-2）式中，为前悬架的簧上质量（kg）。将代入式（2-1）中得到； （2-3）把1.8HZ代入式（2-2）中得。符合货车静挠度的变化范围。2.2.2 悬架的动挠度悬架的动挠度是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。对货车，取69cm。这里取。2.3 悬架的刚度由得悬架的刚度，簧上质量1300kg,代入得悬架刚度。2.4 悬架悬挂质量与非悬挂质量的比例关系，带入数据， ，。2.5 小结悬架设计的主要目的有以下两个方面：一是确保汽车有良好的行驶平顺性；一是保证汽车有良好的操纵稳定性。而对平顺性影响最为显著的三个特征参数为：悬架的弹性特征、阻尼特性和非悬挂质量。对操纵稳定性影响的因素很多，包括稳态、瞬态转向特性及保持直线行驶的能力。第3章 悬架性能参数的改进3.1 平顺性参数的改进经过与市面上的同等车型的对比，重新调整的悬架性能参数固有频率自振频率静挠度动挠度悬架刚度相对阻尼比101.8077.261.70.253.2 操纵稳定性参数的改进操纵稳定性的评价指标包括稳态、瞬态转向特性及保持直线行驶的能力。悬架参数通过影响转向时的车轮载荷转移、车轮跳动或车身侧倾时车轮定位角的变化以及悬架与转向杆系的运动干涉和整体桥的轴转向等方面影响汽车的操纵稳定性。悬架的线性刚度是车轮保持在地面上而车厢做垂直运动时，单位车厢位移下悬架系统给车厢的总弹性恢复力。本车采用非独立悬架的汽车车厢做垂直位移所受到的弹性恢复力，就是弹簧直接作用于车厢的弹性力。因此，悬架的线性刚度等于两个弹簧线刚度之和。式中，-悬架的线刚度 -弹簧的线刚度车厢位移时受到的弹性恢复力，就是具有悬架线性刚度的等效弹簧所产生的弹性力。因此，车身侧倾时受到的悬架的弹性恢复力偶矩，也可以用等效弹簧的概念来分析。纵置板簧式非独立侧倾角刚度，计算公式为： （3-1）式中，M悬架抵抗侧倾的弹性恢复力矩-钢板弹簧垂直刚度q弹簧中心矩之半车厢的侧倾角是车厢在侧向力的作用下绕侧倾轴线的转角。为保证汽车转弯行驶时车身侧倾角不致过大，通常在0.4g横向加速度下车身侧倾角应小于。在此，车身侧倾角取。3.3 悬架各种特性值的选取 悬架各种特性值的选取结果见如下表悬架系统特性特性值备注前束变化上跳最近取0外倾变化转向主销倾角取小些的数值侧倾刚度换算为侧倾率为主销后倾角3.4小结对比初选结果，初选是根据经验选取的，悬架的性能结构达不到理想的状态，因此选择改进后的参数进行悬架的结构设计和强度计算。第4章钢板弹簧的设计4.1钢板弹簧结构设计悬架是车架与车桥之间一切传力连接装置的总称。一般由弹性元件，减振器，导向机构三部分组成。本设计选择非独门悬架。其特点是：结构简单，价格便宜，性能可靠；车轮上下跳动时车轮相对地面垂直变化小，故可以降低轮胎的磨损；簧下质量大，乘坐舒适性不好；左右同时运动，容易产生横向振动。本设计使用钢板弹簧，其兼做导向机构。本设计悬架布置方案和形式选择如下：钢板弹簧在汽车上可以纵置或横置。后者因为要传递纵向力，必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂，质量加大，所以只有极少数汽车上应用。纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，并且结构简单，故在汽车上得到广泛的应用。纵置钢板弹簧有对称和不对称之分。一般选用对称式钢板弹簧，本车采用纵置对称式钢板弹簧。钢板弹簧形式的选择：本车为1.5轻型货车，选择多片弹簧，算数定位10片。钢板弹簧材料的选择根据材料的性质和成本，可选用55SiMnTi，采用表面喷丸处理或减少表面脱碳层深度来提高材料的强度。其许用弯曲应力350450Mpa。4.2 钢板弹簧主要参数的确定4.2.1 单个钢板弹簧承受的载荷 （4-1）式中，-簧上质量-簧下质量导入数据，得。4.2.2 满载弧高满载弧高是指钢板弹簧装到车轴上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端（不包括卷耳孔径）连线间的最大高度差。它用来保证汽车给定的高度。当时，钢板弹簧在对称位置上工作。考虑使用期间钢板弹簧塑性变形的影响和为了在车架高度已限定时能得到足够的动挠度值，常取，本设计取。4.2.3 钢板弹簧长度的确定钢板弹簧长度L是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。增加钢板弹簧的长度，能显著降低弹簧应力，提高使用寿命；降低弹簧刚度，改善汽车行驶平顺性；在垂直刚度给定的条件下，又能明显的增加钢板弹簧的纵向角刚度。但选用较长的钢板弹簧，会在汽车布置上产生困难。对其长度的选取在原则上，在总布置可能的条件下，应尽可能将钢板弹簧取长一些。对货车前悬架L=（0.260.35）轴距。本设计中，钢板弹簧长度暂定L0.96m960mm。4.2.4 钢板断面宽度b的确定有关钢板弹簧的刚度、强度等，可按照截面简支梁的计算公式计算，但需引入挠度增加系数加以修正。对对称钢板弹簧，总惯性矩为： （4-2）式中，s为该螺栓中心距（mm）；k为考虑U形螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数（刚性夹紧取k=0.5，挠性夹紧取k=0）；c为钢板弹簧垂直刚度（）；为挠度增大系数（先确定与主片等长的重叠算数，再估计一个总片数，然后用初定）；为材料的弹性模量（MPa）。本车的钢板弹簧选择挠性夹紧，k=0；初选与主片等长的重叠片数为0片，总数为10片，1.442；U形螺栓中心距初取s=80mm;E=2.06x105Mpa。钢板弹簧总截面系数用下式计算 （4-3）式中，对于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面经喷丸处理后，推荐w在下列范围内选取：前弹簧和平衡悬架弹簧为350450Nmm2；后主簧为450550Nmm2；后副簧为220250Nmm2。本设计初取w400Mpa。钢板弹簧平均厚度hp： （4-4）代入计算后得5.12mm,与一般要求在612mm的范围不符，因此，重新调整钢板弹簧的长度L，由于钢板弹簧的长度L在（0.260.35）轴距之间，重新选择钢板弹簧的长度L0.35轴距，则L=1120mm。重新验算，平均厚度，有了以后，再选钢板弹簧的片宽b。增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向力作用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。前悬架用宽的弹簧片，会影响转向轮的最大转角。片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的摩擦和弹簧的总厚。推荐片宽与片厚的比值在610范围内选取，取8,即b=56.4mm，取钢板宽度为60mm。4.2.5 钢板弹簧片厚h的选择选择弹簧片数n=10。一般地，钢板弹簧各片厚h应在（1+0.1）的范围内选取。并尽量选择同一厚度。在一副弹簧中虽然可以选择不同厚度，但不宜超过三组，为使叶片寿命接近，最厚片与最薄片之比应小于1.5。叶片断面尺寸b和h最后选取要符合我国型材规格。根据数据，取。主片应取厚些，取为12mm,第二片取为12mm,第三片到第十片取为10mm。4.2.6 钢板断面尺寸形状的确定本车钢板断面形状选择矩形断面形状。矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面的对称位置上。工作时，一面受拉应力，一面受压应力，而且上下表面的名义拉应力和压应力的绝对值相等，因材料的抗拉性能低于抗压性能，所以在受拉作用的一面首先产生疲劳断裂。但矩形截面制造简单，成本低廉，因此，选择此种截面形式。4.2.7 钢板弹簧各片长度的确定钢板弹簧各片长度就是基于实际钢板各片展开图接近梯形梁的形状这一原则来作图的。首先假设各片厚度不同，则具体进行步骤如下：先将各片厚度hi的立方值hi3按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上（图4-1），再沿横坐标量出主片长度的一半L2和U形螺栓中心距的一半s2，得到A、B两点，连接A、B即得到三角形的钢板弹簧展开图。AB线与各叶片上侧边的交点即为各片长度。如果存在与主片等长的重叠片，就从B点到最后一个重叠片的上侧边端点连一直线，此直线与各片上侧边的交点即为各片长度。各片实际长度尺寸需经圆整后确定。图4-1 确定钢板弹簧各片长度的作图法 用做图法绘制的钢板弹簧长度如下：序号断面（mm）L（mm）1126011202126092031060800472056206520742083609280101804.3 钢板弹簧的刚度验算采用共同曲率法验算刚度。前提是，假定同一截面上各片曲率变化值相同，各片所承受的弯矩正比于其惯性矩，同时该截面上各片的弯矩和等于外力所引起的弯矩。刚度验算公式为： （4-5）式中，；其中，为经验修正系数，0.900.94；为材料弹性模量；、为主片和第k+1片的一半长度。式中主片的一半，如果用中心螺栓到卷耳中心间的距离代入，求得的刚度值为钢板弹簧总成的自由刚度；如果用有效长度，即代入式中，则求得的刚度值是钢板弹簧总成的夹紧刚度。 代入数据，得出刚度为:。4.4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算4.4.1 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高钢板弹簧各片装配后，在预压缩和形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端(不包括卷耳孔半径)连线间的最大高度差，称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高H0，用下式计算 （4-6）式中，fc为静挠度；fa为满载弧高；f为钢板弹簧总成用U形螺栓夹紧后引起的弧高变化， ；S为形螺栓中心距；L为钢板弹簧主片长度。代入数据,钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径： （4-7）带入数据，得。4.4.2 钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定因钢板弹簧各片在自由状态下和装配后的曲率半径不同，装配后各片产生预应力，其值确定了自由状态下的曲率半径Ri。各片自由状态下做成不同曲率半径的目的是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地贴紧，减少主片工作应力，使各片寿命接近。矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由正式确定 （4-8）式中，Ri为第i片弹簧自由状态下的曲率半径(mm)；R。为钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径(mm)；为各片弹簧的预应力(pa)；E为材料弹性模量(pa)，取E；hi为第i片的弹簧厚度(mm)。设计各片的预应力，可取第一，二片的预应力为-80-150Mpa，最后几片的预应力取2060Mpa。根据要求，弹簧预应力取为-85,-80,20,20,30,40,40,50,55,60Mpa。所确定的预应力还应该满足这样的条件，即在未受外界载荷的作用时，钢板弹簧任何断面预应力的内力矩（弯矩）之代数和等于零，即式中，为钢板弹簧第i片的截面系数，；为钢板弹簧第i片的预应力。将相关数据代入公式，验算合格，预应力取值同上。矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由式（4-8）计算如下：；4.4.3 弹簧的弧高如果第i片的片长是，则第i片弹簧的弧高为： （4-9）代入数据，得： 4.4.4 钢板弹簧总成弧高的核算由于钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径是经选取预应力后用式（4-8）计算，受其影响装配后钢板弹簧总成自由状态下的弧高与用式R。=L28Ho计算的结果会不同。因此，需要核算钢板弹簧总成的弧高。根据最小势能原理，钢板弹簧总成的稳定平衡状态是各片势能总和最小状态，由此可求得等厚叶片弹簧的为： （4-10）式中，为钢板弹簧第i片长度。代入数据验算，1631.8mm,与预先设定的相差不多。钢板弹簧总成的弧高为，代入数据得，两次计算的弧高几乎相等，因此，选择的各片预应力数值合理。4.5 钢板弹簧的强度验算1）紧急制动时，前钢板弹簧承受的载荷最大，在它的后半段出现的最大应： （4-11）式中，式中，为作用在前轮上的垂直静负荷；为制动时前轴负荷转移系数，货车：=1.41.6；为钢板弹簧前、后段长度；为道路附着系数，取0.8；Wo为钢板弹簧总截面系数；c为弹簧固定点到路面的距离。代入数据后得,许用应力。2）汽车驱动时，后钢板弹簧承受的载荷最大，其前半段出现的最大应力： （4-12）式中，G2为作用在后轮上的垂直静负荷；m2为驱动时后轴负荷转移系数，货车：=1112；为道路附着系数，取；b为钢板弹簧片宽；h1为钢板弹簧主片厚度。代入数据后得，许用应力。弹簧片号曲率半径（mm）弧高（mm）1835851822581579511579411556311532.9221532.9141510.51114996.5101488.72.7第5章卷耳的设计5.1 卷耳形式的选择钢板弹簧端部做成卷耳状，再通过钢板弹簧销固定在车架的托架或吊耳的孔中。卷耳有多种形式，卷耳主要对制造工艺性，叶片的应力情况，主片的工作条件等产生影响。一般选择卷耳上卷式结构，其特点是制造工艺性良好，但因卷二中心线与主片断面中心线之间存在一定距离，所以工作时叶片内应力较大。因此应使弹簧第二片端部也要向上卷起，包在第一片卷耳上，使主片工作条件改善，工作可靠性提高。由于所悬架的使用范围是轻型货车，一般采用1/4包耳形式，卷耳销采用不可拆式，卷耳形式如下：5.2 卷耳和弹簧销的强度验算5.2.1 卷耳的强度验算卷耳处所受应力是由弯曲应力和拉（压）应力合成的应力，即： （5-1）式中，为沿弹簧纵向力作用在卷耳中心线上的力；为卷耳内径；b为钢板弹簧宽度；为钢板弹簧主片厚度。根据欧美日等国的有关标准或法规对制动时的减速度j，对载货汽车应为。选取5.5为本设计的最大减速度，则。代入数据后得，许用应力5.2.2 钢板弹簧销的强度验算钢板弹簧销选择30号钢进行制造，对钢板弹簧销，要验算钢板弹簧受静载荷时它受到的挤压应力。其中，为满载静止钢板弹簧端部的载荷， ；b为卷耳处叶片宽；d为钢板弹簧销直径。用30号钢经过液体碳氮共渗处理时，弹簧销许用挤压应力取为34Mpa。钢板弹簧销直径定为55mm,带入数据，得。弹簧销强度符合要求。5.3 叶片的端部结构叶片的端部结构可以按其形状和加工方式分为矩形，梯形（片端切角），椭圆形（片端压延）和片端压延切断四种。矩形制造成本最低，但效果最差。与压延后的片端相比，在片端的接触区域，传递的压力更大也更集中，导致片间摩擦和磨损加剧。同时，也增加了板簧的质量，但由于其制造简单，因此选用此种形式。5.4 小结设计卷耳的基本参数见下表名称材料直径（mm）卷耳55SiMnVB，表面喷丸40钢板弹簧销30钢，碳氮共渗60第6章钢板弹簧其余附件的选择6.1 钢板弹簧中心螺栓的选定中心螺栓的作用除了夹紧各片弹簧外，又是安装钢板弹簧的定位销。中心螺栓直径一般接近簧片厚度。由推荐的中心螺栓尺寸查得中心螺栓直径尺寸为16mm,中心孔直径尺寸为。6.2 钢板弹簧衬套的分析和选型衬套一般以金属，橡胶或塑料三种材料制造。金属裤套可以承受较大的挤压应力（平均可达到），弹簧销和卷耳也径尺寸小，结构紧凑，可降低卷耳根部应力。但金属衬套需要有良好的润滑，这种衬套大多用于载货汽车上。塑料衬套一般采用尼龙或聚甲醛材料制成。由于塑料衬套本身有润滑性质，因此对润滑要求较低。塑料的热膨胀系数比金属大，而且吸水后膨胀，因此衬套壁厚不家过厚。确定衬套与卷耳孔径时，最好根据不同塑料的性能，经试验后给出合理的过盈量，并选择合适的弹簧销配合间隙。橡胶衬套主要是靠橡胶扭转变形使卷耳相对弹簧销产生转动，由于橡胶和金属表面没有相对移动，因此衬套不存在磨损问题。为减少衬套在扭转变形时产生过大剪应力，衬套一般做的比较大，所以衬套设计应考虑卷耳强度。橡胶衬套的主要优点是无需润滑维护，并能吸收汽车高频振动，因此橡胶衬套在轿车以及轻型货车上得到广泛应用。橡胶衬套结构可分为硫化压结式和压装式两种，后者又有轴向压装和径向压装两种。根据车型和润滑的难易程度，选择尼龙衬套。6.3弹簧夹箍的选择目前使用较多的是可拆装式夹箍，但对于不经常拆装换片的弹簧，使用不可拆装式夹箍。不可拆装式夹箍用于轿车或轻型客货车上。为维修方便，选择可拆装式夹箍。形式如下：6.3.1 骑马螺栓的选择参照同类车型骑马螺栓的规格，其直径定为16mm,中心矩为80mm。在拧紧螺母时，拧紧力矩为。骑马螺栓的技术要求（引自QC/T 517-1999）：产品应符合本标准的要求，并按照规定程序批准的图样和技术文件制造。（1）性能等级：螺栓等于或高于8.8级，按GB/T 3089.1-1982紧固件机械性能螺栓，螺钉和螺柱规定。螺母等于或高于8级，按GB/T 3089.2-1982紧固件机械性能螺母规定。（2）材料：螺栓推荐用45,40Cr，40MnB，45Mn2钢按GB 699-65优质碳素结构钢钢号和一般技术条件及GB/T 3077-1982合金结构钢技术条件规定。螺母推荐用35,45钢按GB 699-65规定。（3）硬度：螺栓硬度按GB/T 3089.1-1982规定。螺母硬度按GB/T 3098.2-1982规定。（4）螺纹精度：螺栓螺纹镀铬后，中等旋合长度的为6h级，长旋合长度的为6f级，按GB 197-1981普通螺纹公关与配合规定。螺母螺纹镀铬后为6H级按GB/T 197-1981规定。螺栓螺纹牙底开关按GB/T 197-1981规定。螺栓螺母螺纹不允许有毛刺，裂纹，乱扣，刀伤，碰伤等缺陷，但在不影响螺纹量规自由旋入的情况下，螺纹端部不多于两牙允许有机械加工的缺陷。（5）表面处理：螺栓，螺母表面须经防蚀处理。螺栓表面处理按主机厂要求，电镀层或化学处理按QC/T264-1999汽车电镀层和化学处理层规定：涂漆处理按QC/T 484-1999汽车油漆涂层规定。螺母表面处理按主机厂要求，电镀层或化学处理按QC/T 264-1999规定。螺栓表面采用镀锌处理的，镀锌后必须去氢。第7章 减振器的设计7.1 减振器的分析和选型减振器是产生阻尼力的主要元件，其作用是迅速衰减汽车振动，改善汽车行驶平顺性，增强车轮与路面的附着性能，减少汽车因惯性力引起的车身倾角变化，提高汽车操纵性和稳定性。另外，减振器能够降低车身部分的动载荷，延长汽车使用寿命。悬架中用得最多的减振器是内部充有液体的液体式减振器。汽车车身和车轮振动时，减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力，将振动能量转变为热能，并散发到空气中去，达到迅速误差振动的目的。减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力（1020）Mpa）条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度的变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.55Mpa，但因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的减振器主要是筒式减振器，其结构形式可分为双筒式，单筒充气式和又筒充气式三种。（1）双筒式减振器：减振器在拉伸（或压缩）时，工作缸内油液流经复原阀（或压缩阀）产生复原阻力（或压缩阻力）。其优点是阻力容易调整，结构简单，价格便宜。缺点是调整运动阻力不稳定，容易产生液流噪声。（2）单筒充气式减振器：在缸筒下部装有一个浮动活塞，它与缸筒下端形成密封气室，充入高压氮气，浮动活塞将减振器和高压气体分开。减振器在拉伸或压缩时，油液流经活塞上压缩阀（或复原阀）产生阻力。由于减振器充入高压气体可以得到稳定的阻力特性，不容易产生噪声。缺点是轴向安装尺寸大，对油封和零部件加工要求高。（3）双筒式充气减振器：在贮油缸内充入低压氮气，和单筒充气式减振器一样，在拉伸或压缩时油液流经复原阀或压缩阀产生阻力，另外在压缩时有部分油液从工作缸下端通孔进入贮油缸产生阻力。双筒充所式减振器克服了上述两种减振器的缺点，可以在很大的工作范围内保持稳定的阻力特性，而且轴向尺寸和噪声小，价格便宜，双筒充气式减振器在轿车上广泛应用。设计减振器时应当满足的基本要求是，在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。本车选用筒式减振器，选用单筒形式。工作压力为2.55Mpa。7.2 阻尼器基本参数的确定7.2.1 相对阻尼系数在减振器卸荷阀打开前，其中的阻力F与减振器振动速度v之间的关系为： ,式中，为减振器阻尼系数。图所示为减振器的阻力速度特性。该图具有如下特点：阻力速度特性由四段近似直线线段组成，其中压缩行程和伸张行程的阻力速度特性各占两段；各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数=F/u，所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时，减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数。通常压缩行程的阻尼系数与伸张行程的阻尼系数不等。汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数的大小来评定振动衰减的快慢速度。的表达式为： （7-1）式中，c为悬架系统的垂直刚度；为簧上质量,上式表明，相对阻尼系数的物理意义是：减振器的阻尼作用在于不同刚度c和不同簧上质量的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。值大，振动能迅速衰减，同时又能将较大的路面冲击力传到车身；值小则相反；通常情况下，将压缩行程时的相对阻尼系数取得小些，伸张行程时的相对阻尼系数取得大些。两者之间保持有的关系。设计时，现选取与的平均值。对于无内摩擦的弹性元件悬架，取=0.250.35；对于有内摩擦的弹性元件悬架，值取小些。对于行驶路面条件较差的汽车，值应取大些，一般取；为避免悬架碰撞车架，取。本设计中，取0.25， =0.33， =0.17 。7.2.2 伸张行程的阻尼系数根据公式： （7-2）式中，c为悬架系统的垂直刚度；为簧上质量；为减振器阻尼系数。有伸张行程阻尼系数。7.3 最大卸荷力的确定为减少传到车身上的冲击力，当减振器活塞振动速度达到一定值时，减振器打开卸荷阀。此时的活塞速度称为卸荷速度。一般地，在0.15。已知伸张行程的阻尼系数，在伸张行程的最大卸荷力为： （7-3）其中，取0.3m/s，则 。7.4筒式减振器主要尺寸参数的确定筒式减振器工作缸直径D可由最大卸荷力和缸内允许压力p来近似求得： （7-4）式中，p缸内最大允许压力，取; 为缸筒直径与连杆直径比，双筒式减振器；单筒式减振器；计算出D后，根据标准将缸径圆整为20、30、40、50、65 mm。带入数据，得D21.1mm，按标准取D=40mm。贮油筒直径，取，壁厚取为2mm，选择20钢进行制造。第8章结论与展望本次设计采用常规方法对1.5吨轻型货车进行前悬架设计，并参考市上已有车型对前悬架的基本参数进行优化选择，避免了大量的繁琐和重复的计算，这种参考设计方法，能大大提高设计效率，节省了很多计算时间，通过对比，能使所设计的产品具有最佳的使用性能和最低的材料消耗与制造成本。本次设计达到了预期的目标，所设计钢板弹簧的强度、刚度都达到了预期的目标，外形较为美观。但由于设计的钢板片数较多，在重量和成本控制方面都有一定的不足。在今后的设计中，在结构设计的同时，必须将成本控制观念贯彻到整个设计理念中，不断完善自身的设计。致谢通过这一阶段的努力，我的毕业设计终于完成了，这意味着大学生活即将结束。在大学阶段，我在学习上和思想上都受益非浅。在本论文的写作过程中，我的导师李伟老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。毕业设计是一次再系统学习的过程，毕业设计的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。我将铭记我曾是一名重庆交通大学学子，在今后的工作中把交大的优良传统发扬光大。参考文献1梁新成，黄志刚，朱婷，穆以东.汽车悬架的发展现状和展望J.北京工商大学学报（自然科学版），2006,第24卷第2期2丁谓平.悬架弹性元件最佳刚度分布的工程设计方法J.汽车工程2005,第27卷第5期3BOSCH汽车工程手册P.北京理工大学出版社，20094汽车标准汇编S.中国标准出版社，20085王望予.汽车设计M.北京机械工业出版社，20066余志生.汽车理论M.北京机械工业出版社，20057陈家瑞.汽车构造M.北京机械工业出版社，20058张洪欣.汽车设计M.北京机械工业出版社，19959龚微寒.汽车现代设计制造M.北京人民交通出版社，199510W.lincke.B.richter.R.Schmidt.Simulation and Measurement of Driver vehicle Handling performance.Warrendale PA:SAE paper 730486附录钢板弹簧的技术条件（引自QCn29035-1991）一般要求（1）汽车钢板弹簧总成应符合本标准的要求，并按照经规定程序批准的图样和技术文件制造，有特殊要求的汽车钢板弹簧，应与制造单位另订协议，并在产品图样中注明。（2）汽车钢板弹簧片不应有对使用有害的过热过烧等缺陷。（3）汽车钢板弹簧片应在拉伸表面按ZB T