毕业设计论文货车前悬架设计.docx

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1、货车前悬架设计要：悬架是汽车行驶系的重要组成部分，它连接车架与车轮，对汽车平顺性有重要影响。本设计针对给定的某型货车整车及性能参数，完成其前悬架的设计计算，并绘制零件图及装配图。首先对货车前悬架进行几何尺寸进行设计，主要包括悬架结构形式确定，钢板弹簧的选取，钢板弹簧几何尺寸设计，钢板弹簧的刚度和强度的验算,减振器阻尼元件的选取设计,减振器的设计计算和材料选用O然后绘制了前悬架的零件图及装配图。本设计可以为初学设计的人提供一些有益的参考。关键词：前悬架；设计；货车TheDesignofTruckFrontSuspensionAbstract：Suspensionisanimportantpart

2、ofautomotivedrivingsystem.Itconnectstotheframeandwhee1,hasanimportantinf1uenceontheridecomfortofthevehic1e.Accordingtothegivenparameters,thedesignoftruckfrontsuspensionisfinished,andtheirpartdrawingandassemb1ydrawingisdrew.Thedesigninc1udesthese1ectionofsuspensiontype,geometricsizeddeterminingaswe11

3、asthe1eafspringdesignandchecking.Thenituti1izesCATIAtodrawdesignedsuspensionspartdrawingandassemb1ydrawing.Itcanoffersomeassistanceforthebeginner.Keywords：Suspension；Design；Truck.目录第一章序言11.1 国内汽车悬架的发展趋势11.2 研究的背景及意义313研究的主要内容3第二章整体方案确定41. 1汽车悬架组成及要求42. 1悬架分类及结构73. 2方案确定9第三章前悬架主要参数选择103.1 汽车主要设计参数104

4、. 2悬架弹性特性103. 2悬架参数选择11第四章钢板弹簧设计144. 1钢板弹簧主要参数确定144. 2钢板弹簧各片长度确定174. 3钢板弹簧刚度验算184. 4钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算195. 5各片弹簧预紧力选取20第五章减振器设计246. 1阻尼元件的发展和分类245.2汽车阻尼元件的选用设计25结论27参考文献28第一章序言1.1国内汽车悬架的发展趋势在1934年世界上第一个螺旋弹簧被动悬架发明了。这类悬架的设计数据主要来自于以往的经验或计算设计的方法，而且在实际行驶的时候不作调整。它是根据各种路况对比做的一个综合选取，但是它适应其他各类复杂路况的能力很差，减

5、振能力不够理想。设计师为了弥补这一缺陷，将刚度弹簧设计成非线性的而且还对车身的高度作了一定的调节，但是效果只能算差强人意。大多数中低档轿车还是使用的被动悬架，而自带有横向稳定装置的麦弗逊悬架广泛应用于当代轿车的前悬架上，当然后悬架的种类比前悬要多一些，主要由复合式纵摇臂悬架和多连杆悬架。在1973年的时候设计师开始对半主动悬架进行了研究工作，由D.A.Crosby和D.C.Karn-OPP首先提出。半主动悬架为了提高减振能力，通过对悬架的阻尼特性作调整，悬架的刚度则很少作变动。工作原理是：刚开始通过接收簧上承载重量相较于驱动车轮的圆周速度反应、加速度反应等传输信号，然后对在合理的范围内改变弹簧

6、的阻尼力或者刚度，半主动悬架对阻尼和刚度系统的改变与主动悬架类似，而它力的产生方式却与被动悬架类似。将阻尼分成几个层级的半主动悬架叫做有级式半主动悬架，驾驶员可以按照行驶过程中的“路感”或者由接收传感器发出信号来选择阻尼级。自动式半主动悬架按照车辆实际驾驶的情况和路况，自动的对悬架的阻尼进行调节。半主动悬架因为它简单的构造，优越的性能以及它不会在工作时损耗汽车的能量，而拥有广泛的发展空间。在汽车科技不断向前迈进和升级的时候，人类对舒适性和操作稳定性有了越来越高的需求，此时的被动悬架已经无法适应这样的需求，于是主动悬架开始孕育而生。在1954年，主动悬架的构想最早出现在通用汽车的悬架设计书上。为

7、了能让汽车在各种路况上稳定可靠的行驶，在原先的被动悬架上，又增加了用来调节刚度和阻尼的装置。20世纪80年代，这种悬架受到了世界上很多大牌公司的青睐，他们纷纷对其展开了研发工作。其中丰田、洛特斯、沃尔沃、奔驰等的试验成果还算不错。带主动悬架的汽车,在恶劣的路况条件下能非常稳定的行驶,轮胎基本无噪音，而且车身也能很平稳，当汽车制动或者转向的时候，车身可以以一种水平的状态保持。尽管它的舒适性无与伦比，但是加工和制造成本过于高昂，而维修极为不便，它本身的安全可靠性能也不完善，应用不算广泛。我国现今还是以被动悬架为主。随着时代的进步与发展，半主动悬架和主动悬架的研发也越来越完善，福特日产两家公司将其应

8、用于轿车上，反响很不错。主动悬架虽然很早就有人提出了，不过它的内部构造比较复杂，尤其是它的控制系统，牵涉面很广，进展缓慢，进入了技术堡垒。现在所知的仅仅只有在豪华汽车上有所应用，我们其他汽车产品并未出现，对其产品进行研究的单位也极其有限，只有北京理工大学和同济大学等几家。被动悬架诞生的历史比较悠久，其技术也比较完善是最为经典的机器结构，可惜它的刚度和阻尼却是固定的，它对路况的要求也比较高，但是它的优势也是显而易见的，构造简单、成本经济、工作可靠、理论成熟而且不需要消耗额外能量，它在我国汽车上受到广泛应用。到了现在，依然有很大的资金被投入研发当中。被动悬架的研究主要有三个方面：（1）首先要根据汽

9、车的受力状况，然后创立起相应的公式模型，最后利用电脑的仿真技术或者有限元来查找悬架的最好的数据；（2）研发一种刚度弹簧和阻尼都能产生变化的减振装置，使汽车能够在各种道路上稳定安全的行驶；（3）观察车辆悬架在行驶过程中平顺性不变的情况下，平稳性能能有大幅度的提升。半主动悬架的研发通过在两个层面：1）执行战略的研究;2）执行装置的研究。阻尼可变减振器有两种，其一是通过调节节流孔的截面积来控制阻尼的增减，其二是调节减振器内部液体的粘度来控制阻尼的增减。节流孔流通面积的改变都是通过步进电机和电磁阀来完成的，当然由于它的构造比较复杂，加工成本比较高昂，依靠对减振液粘性的控制来达到增减阻尼的目的，显得更加

10、的经济合理，它的研究和应用也很广泛。在外国，通常是通过电流变液体和磁流变液体这两种方式来调整减振器粘度。章一鸣教授主要负责阻尼可控半自动悬架的课题研究在北京理工大学，而悬架自动适应调节的控制决策课题研究主要由林野老师完成的，汽车自适应控制的课题研究主要由哈尔滨理工大学的陈卓如老师负责。主要是根据确定的性能指标来进行执行策略的研究，接着才开始对控制器进行设定。现在在这个领域应用最广泛的是模糊控制。在主动悬架的研究包括：1）可靠性；2）执行器。因为主动悬架的电器元件种类繁多，还有许许多多的传感器和输入电路之类的电器装置，在集成元件方面它遇到了一个技术瓶颈。而在执行器这方面研究最广泛的还是电动器件。

11、电动器件主要有直线伺服电机和永磁直流直线伺服电机两类。为了能将主动悬架应用的更为广泛，根据磁蓄能原理和自检测控制装置，从而研发出工作高效而耗能较少的电磁蓄能式自适应主动悬架。悬架技术的进展与相关学科的进步有着极大的关系。计算机、自动控制、模糊控制技术、神经网络技术、先进制造水准、运动伪真技术等是推动悬架的技术不断进步的前提保障。同样悬架技术的进步也在使得其他学科的研究更加深入和细致。以后半主动、主动悬架会慢慢的替代现有的被动悬架。而液压器件也将被更加优异的电动器件所替代。而随着计算机技术的发展，芯片电路的集成化不断提高，悬架上的电子元件集成度也会越来越高，使得悬架更加适应市场和人们的需要。12

12、研究的背景及意义我国汽车产业的进步一直都是离不开自主创新，通过半个世纪的不懈努力，汽车产业已经覆盖到全国各地。不过随着能源的日益枯竭，有效的资源也在不断的减少，再加上我国汽车制造研发技术都远远的落后于其他国家，给我国汽车产业的发展带来了很大的阻力。为了让汽车产业更好更快的发展，为我国经济的腾飞坐好基石，必要实现关键技术国有化，而且采用自主发展的产业发展模式，从而让汽车工业实现更快节奏的升级，成为经济发展的支柱产业。1.3研究的主要内容根据整车技术参数和使用条件确定前悬架设计方案进行有关强度及性能的计算分析绘制零部件及总成图第二章整体方案确定2.1汽车悬架组成及要求车架与车桥主要通过悬架来完成力

13、和力矩的传递的。悬架是由弹性元件，减振装置，导向机构组合而成（图IT）。因为汽车只可能在相对平稳的道路上行驶，当车轮受到路面的垂直反作用力的时候往往是带有冲击性的，特别当汽车以较大车速行驶在恶劣路面时，车轮受到的冲击力会变得非常大。当车架和车身受到这种冲击时，会造成汽车的零部件的过早损坏，而装载物品和人员受到冲击是,会使人员感到非常的疲惫和痛苦，装载物品也许会被损坏。为了减少汽车在行驶过程中所受到的冲击，除了汽车所装备的橡胶充气轮胎外，还需要在悬架系统中安装弹簧装置,将车架和车桥连接在一起。可是当冲击力传递到弹簧装置的时候,也会发生摇摆和晃动。我们的乘客在受到这种晃动的时候也会感到很难受和疲惫

14、。悬架需要拥有减少振动的能力，而且使其迅速降低。为此，很多各种各样结构的汽车悬架中都会安装一个特制的减振装置。图17汽车悬架组成示意图车轮在跟随着车架和车身弹跳时，它的运动规律应该遵循相应的要求，不然的话对汽车的一些行驶能力将会产生不好的影响。其实导向机构就是当车轮相对于车身和车架发生跳动的时候让其遵循一定的轨迹，而且还能引导它的方向。显而易见，上述这3个部件分别起缓冲，减振和导向作用，但是它们有个相同的作用就是传递力矩。汽车在行驶转向的过程中其车身可能会向横向方向发生很大的倾斜，为了避免这种状况的发生，很多的轿车或者客车的悬架上都会安装一个辅助弹性装置一一横向稳定器。事先申明，悬架拥有上面所

15、有的功能外，也没必要都把这些装置安装在悬架0比如最普通的钢板弹簧，除了它所自带的缓冲吸振的能力外，当它在汽车上侧向安装时，由于它的一端是通过固定的钱链和车架紧密的连接在一起，所有运动产生的力和力矩都是通过它来传送给车架和车身的，另外车轮的以什么样的轨迹来运动也是由它来决定的。正因为它已经具备了导向机构的作用，就不能再装导向装置了。此外，钢板弹簧是由许多片叠加而成，它自身就带有一部分衰减振动的性能，通常有部分车辆是可以不安装减振装置的，因为它们对乘坐舒适性以及减振性能要求并不严格，而且它们的悬架本身就是以钢板弹簧为弹性元件的。（比如大部分载重量中等的货车，它的后悬架就可以不带减振器；有些大货车，

16、它的前后悬架没有减振器）。影响汽车稳定安全行驶的一个重要性能参数是通过承载在悬架弹簧上的质量（簧载质量）和悬架刚度所决定的振动系统的固有频率。人类所适应的振动频率是走路时身体自然运动所产生的频率，一般为IT.6Hz。只有当汽车车身的自然振动频率也在这一范围之内，车上的乘客和驾驶员才能适应和接受。参考受力原理，如果把汽车当作是一个在弹簧上作单独运动的物体，则悬架系统所产生的振动频率（固有频率）为n二错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。（1-1）式中：g重力加速度；f-一悬架垂直变形；M悬架簧载质量；K=Mgf悬架刚度指当悬架承载垂直力矩时，车轮中心与车架和车身的位置发生变化的距离。由上式可见：（1）当垂直载荷作用于悬架上的力固定时，要想让汽车自然的振动频率下降