基于平顺性的钢板弹簧后悬架优化设计
后钢板弹簧悬架的结构设计
1 引言 1.1 汽车工业的发展 几千年来人们一直生活在马车时代。马拖着车厢在乡村田埂上颠簸行驶，在城市的大街小巷中踢踏的慢跑。人们的生活节奏缓慢，既沉重又舒展。18世纪，瓦特打破了这种平静，蒸汽机的发明掀起了工业革命的浪潮。随后，法国人尼克.卡歌楼特将蒸汽机装在马车上，第一辆“动力车”诞生了。1885年德国人卡尔.奔驰将汽油机装在车上，就出现了“汽车”。在19世纪末到20世纪初，蒸汽车、电动车、汽油车相互竞争，形成三足鼎立之势。汽油机不干净而且危险，于是电动汽车的销量占据上风，但是在以后的20年间，电动汽车由于速度慢、行程短等缺点，渐渐的被淘汰。而汽油机慢慢的变成了最可靠和最方便的发动机，这样汽车才成为主导的交通工具。 自1886年世界上第一辆汽车诞生以来，汽车已经历了120多年的发展来历程。随着科学技术日益发展，汽车的各项性能也日臻完善。现代汽车已经成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的交通运输工具。 在汽车发展的短短一百多年的历史中，出现了三次革命。第一次革命是19世纪末发生在欧洲的汽车手工制作革命。随着蒸汽机、汽油机、柴油机等动力机械的出现，人们开始将这些机械装在马车上，就诞生了各种各样的汽车。那时的汽车都是一件一件的用手工制作，在一个作坊里或一个小车间里，就可以生产一部汽车。这种单一的生产模式使得汽车生产成本昂贵，所以汽车只是富豪们的享受品。即便在汽车制造完全机械化的今天，欧洲人还保留着这种生产模式，并生产出像“劳斯莱斯”这样的超豪华车。 汽车的第二次工业革命是汽车的大规模生产。1914年，亨利.福特发明了生产线，流水线大大地降低了汽车的安装时间和成本。福特汽车公司生产出价廉物美的T型车，这是汽车走向大众的起点。流水线的发明不仅是汽车历史上的一次革命，也给人类带来了工业历史上的一次革命。 汽车的第三次革命是20世纪70年代发生在日本的精益生产。20世纪60年代，日本实现了经济腾飞，汽车行业也随之发展。到70年代，日本一下子自成为世界上第二汽车生产大国。80年代，其产量还一度超过美国。 汽车是国民经济的支柱产业。汽车带动着很多行业的发展，如加油站、公路等。汽车发展到今天，已经不再是简单的交通运输工具，而且成为一种时尚。公路上奔驰着各种各样的汽车，
1钢板弹簧悬架设计规范
钢板弹簧悬架设计规范(提纲) 一、钢板弹簧钢断面参数(R=h/2, R=h, R=3h/4) 1．单面双槽钢 （1）断面积 （2）中性层位置 （3）惯性矩 （4）断面系数 （5）拉、压应力比 2．矩形断面钢 （1）断面积 （2）惯性矩 （3）断面系数 *主要（常用）规格列表，给出数值，供查用。 二、钢板弹簧总成基本特征参数 1．刚度（自由刚度，夹紧刚度） （1）多片簧 （2）少片簧 2．比应力 （1）多片簧（根部应力） （2）少片簧（a.根部应力；b.最大应力点应力）3．弧高 （1）夹紧弧高 （2）自由弧高 三、有关整车性能参数的校核 1．悬架固有频率 （1）静挠度 （2）固有频率（推荐值） （3）两级刚度复式板簧的挠度和频率2．侧倾校核 （1）侧倾角刚度（a.板簧，b.稳定杆） （2）侧倾力臂 （3）侧倾角（推荐值） 3．杆系的运动学校核 （1）板簧运动当量杆的计算 a.基线角
b.圆心位置 c.当量杆长度（半径） d.相关点的平移 （2）纵拉杆与板簧运动干涉量计算（推荐限值） （3）传动轴伸缩量与万向节夹角校核 4．制动时的纵扭干涉 （1）板簧纵扭特性 a.纵扭瞬心位置 b.纵扭角 （2）纯纵扭干涉引起的跑偏量 （3）纵扭与“点头”同时干涉的跑偏量5．轴转向效应 （1）当量杆斜度 （2）轴转向效应系数 四、强度校核 1．设计载荷下的平均静应力（推荐值） （1）等比应力 （2）不等比应力 a.多片簧各片不等厚 b.少片簧 2．最大行程下的极限应力（推荐值） （1）等比应力 （2）不等比应力 3．纵扭时应力校核（推荐值） （1）制动 a.前簧 b.后簧（倒车） （2）驱动后簧 4．卷耳应力校核（推荐值） （1）制动 （2）驱动 五、钢板弹簧各单片的设计 1．多片簧各单片长度的确定 2．各单片弧高的确定 （1）总成弧高的选定 a.装车后满载弧高
汽车平顺性评价
汽车平顺性评价方法 车辆行驶平顺性可以定义为:车辆在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，又称为乘坐舒适性。它是考核汽车性能的主要指标之一。通常讨论的平顺性主要指路面不平引起的汽车振动，频率范围约为0.5一25Hz。研究平顺性的主要目的是控制振动的传递，使汽车振动系统在给定“输入”下的“输出”不超过一定界限，以保持乘员的舒适性。平顺性分析可根据图2.1所示框图来进行。 目前对汽车平顺性的评价主要分为两类:主观评价和客观评价。主观评价方法主要考虑乘员的主观反应，以人的感官为主，进行统计分析并对车辆进行评价;客观评价方法主要借助于测量仪器来完成对频率、加速度、承受时间等振动参数的测量，将测量值与相对应的限值指标相比较，客观地确定车辆的行驶平顺性。 1主观评价法 主观评价方法一般用于在同样的试验条件下(路况、车速、气象条件等相同)的车辆比较，由专业人员根据主观评价规范，通过对被评车辆的观察、操作感受、典型路况的驾乘等，对车辆进行评价后，对每一评价项目进行打分，给出评语。 主观评价的项目主要有:座椅垂直振动、座椅前后振动、座椅横向振动、转向盘振动、驾驶室的摇摆及车辆地板的振动等。主观评价受到评价者个人主观因素的影响较大，由于人体自身复杂的心理、生理特性，即使相同的振动，不同评价者可能给出差别较大的评价结果，因此难以得出确切的结论。 2客观评价法 客观评价法主要考虑车辆的隔振性能，以机械振动的各物理量(如振幅、频率、速度、加速度等)作为评价指标并适当考虑人体对振动反应的敏感程度来价汽车的平顺性。1974年，国际标准化组织在综合大量有关人体全身振动研究成果的墓础上，制定了ISO2631的最初版本一《人体承受全身振动评价指南》。之后经过几次修订，于1997年颁布了新的ISO2631一1:1997(E)标准，该标准规定，当振动波形峰值系数(加权加速度时间历程a w(t)的峰值与加权加速度均方根值a w的比值)<9时，用基本评价方法即加权加速度均方根值来评价振动对人体舒适与健康的影响。当峰值系数>9时，用辅助评价方法。 2.1基本评价方法 首先分别计算各轴向加权加速度均方根值a w，对记录的加速度时间历程a(t)，通过相应频率加权函数w(f)滤波器得到加权加速度时间历程a w(t)据下式计算出a w(t)的均方根值a w。 式中，a w为加权加速度均方根值;a w(t)为加权加速度时间历程;T为振动的分析时间,一般取120s。
ADAMSCAR在汽车平顺性分析的研究
ADAMS/CAR在汽车平顺性分析的研究 作者：钟汉文卜继玲宋传江 摘要：基于多体动力学理论，在ADAMS/CAR 中建立某一车型的虚拟样机模型。在随机路面的输入下，对该车型并进行平顺性分析，探讨了ADAMS/CAR 中建立整车模型并进行平顺性分析的流程。研究结论为ADAMS/CAR 进一步的整车参数的优化设计打下基础。关键词：ADAMS/CAR；平顺性分析；随机路谱；整车模型 1 前言 汽车的平顺性主要指保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，不至于使人感到不舒适、疲劳甚至损害健康的性能。因此，平顺性主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。路面不平是汽车振动的基本输入，汽车的平顺性主要指路面不平引起的汽车振动，频率范围约为0.5~25Hz。路面不平度和车速形成对汽车振动系统的输入，此输入经过由轮胎、悬架、座垫等弹性、阻尼元件和悬架、非悬架质量构成或进一步经座椅传至人体的加速度，此加速度通过人体对振动的反应，即舒适性来评价汽车的平顺性。 2 路面输入与整车建模 2.1 路面构造 ADAMS/CAR Ride 提供一个基于Sayers 数字模型的路面生产工具—路面轮廓发生器，该模型为一种经验模型，综合许多不同类型道路测量参数并给出了左右轮辙路面轮廓参数。路面轮廓发生器模型认为路面轮廓的空间功率谱密度与空间频率n，存在如下函数关系： 等式右边由三部分组成，分别为三个独立的白噪声所获得，式中：Ge 为白噪声空间功率谱密度幅值，Gs 与时间有关的白噪声速度密度幅值，Ga 为与时间平方相关的白噪声加速度功率谱密度幅值。在路面谱生成器中，通过设置路面空间功率谱密度幅值、速度功率谱密度幅值和加速度功率谱密度幅值等参数来设置路面谱文件。本文采用的水泥随机路面，采用水泥路面参数在路面谱生成器中生成所需的随机路面。 2.2 整车建模 该车型采用麦弗逊悬架为前悬架，双叉臂悬架为后悬架。则依次在ADAMS/CAR 的模版模式下，建立前悬、后悬、底盘、轮胎、转向系统以及车身试验台的模版，然后将模板生成各个子系统，将建好的各子系统按照相应的约束连接在一起，即可构成完整的汽车整车
钢板弹簧悬架系统设计规范--完整版
钢板弹簧悬架系统设计规范 1范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参 数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005客车装载质量计算方法 GB 1589-2016道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置 （减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的 振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济性、通过性等多种
钢板弹簧悬架系统设计规范--完整版
1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的
钢板弹簧悬架设计
专业课程设计说明书题目：商用汽车后悬架设计 学院机械与汽车学院 专业班级 10车辆工程一班 学生姓名 学生学号 201030081360 指导教师 提交日期 2013 年 7 月 12 日 1
一．设计任务：商用汽车后悬架设计 二．基本参数：协助同组总体设计同学完成车辆性能计算后确定 额定装载质量5000KG 最大总质量8700KG 轴荷分配 空载前：后52:48 满载前：后32:68 满载校核后前：后33：:67 质心位置： 高度：空载793mm 满载1070mm 至前轴距离：空载2040mm 满载2890mm 三．设计内容 主要进行悬架设计，设计的内容包括： 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩，驱动轮类型与规格，汽车总质量和使用工况，前后轴荷，前后簧上质量，轴距，制动时前轴轴荷转移系数，驱动时后轴轴荷转移系数)，选择悬架的布置方案及零部件方案，设计出一套完整的后悬架，设计过程中要进行必要的计算。 3．悬架结构设计和主要技术参数的确定 （1）后悬架主要性能参数的确定 （2）钢板弹簧主要参数的确定 （3）钢板弹簧刚度与强度验算 2
（4）减振器主要参数的确定 4．绘制钢板弹簧总成装配图及主要零部件的零件图 5．负责整车质心高度和轴荷的计算和校核。 *6．计算20m/s车速下，B级路面下整车平顺性(参见<汽车理论>P278 题6.5之第1问)。 四．设计要求 1．钢板弹簧总成的装配图，1号图纸一张。 装配图要求表达清楚各部件之间的装配关系，标注出总体尺寸，配合关系及其它需要标注的尺寸，在技术要求部分应写出总成的调整方法和装配要求。 2．主要零部件的零件图，3号图纸4张。 要求零件形状表达清楚、尺寸标注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技术要求应标明对零件毛胚的要求，材料的热处理方法、标明处理方法及其它特殊要求。 3．编写设计说明书。 五．设计进度与时间安排 本课程设计为2周 １．明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周。 ２．设计计算0.5周 ３．绘图0.5周 ４．编写说明书、答辩0.5周 3
平顺性和通过性及其评价指标11
1、汽车行驶平顺性 平顺性是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，避免因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击使人感到不舒服、疲劳、甚至损害健康，或者使货物损坏的性能。由于行驶平顺性主要是根据成员的舒适程度来评价，所以有称为乘坐舒适性。 汽车行驶平顺性评价方法，是根据人体对震动的生理反应，以及对货物完整性的影响制定的，并用震动的物理量，如频率、振幅、加速度等作为行驶平顺性的评价指标。车身震动的固有频率应为人体所习惯的步行时，身体上、下运动的频率，它约为60—80次∕秒（1—1.6Hz），所以，车身振动加速度的极限值应低于0.6—0.7g。人体是一个复杂的振动系统，大量的试验资料表明，人体包括心脏、胃部在内的胸腹系统，在垂直振动4—8Hz、水平振动1—2Hz范围内会出现明显的共振，这就是人体对振动最敏感的频率范围。国际标准（ISO2631）对人体承受的振动加速度划分出3种不同的感觉界限； 《1》暴露极限； 振动加速度值在这个极限以下，人能保持健康或安全，这个极限作为能够承受的上限。 《2》疲劳降低工作效率界限；
振动加速度在这个界限以下，能保证驾驶员正常地驾驶车辆，不至太疲劳和使工作效率降低。 《3》舒适降低界限； 振动加速度在此界限时，能在车上进行吃、读、写等动作，超过此界限会降低舒适性。 2，汽车的通过性 是指汽车在一定载质量下能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力。（1）轮廓通过性。由于汽车与地面间的间隙不足而被地面托住，无法通过的情况，称为间隙失效。 当车辆中间底部的零件碰到地面而被顶住时， 称为顶起失效。当车辆前端或尾部触及地面而 不能通过时，则分别称为触头失效和托尾失效。 汽车通过性的几何参数包括最小离地间隙、纵 向通过角、接近角、离去角、最小转弯直径等。（2）支撑通过性 《1》牵引系数TC；单位车重的挂钩牵引力（净牵引力）挂钩牵引力表明汽车在松软地面上 加速、爬坡、克服道路不平的阻力或牵引其 他车辆的能力。 《2》牵引效率（驱动效率）;驱动轮输出功率与输入功率之比。它反映了车轮功率传递过程中
第6章 汽车行驶平顺性检测
第6章汽车行驶平顺性检测 6.1 行驶平顺性的评价指标及影响因素 知识目标 1.理解汽车行驶平顺性的评价指标 2.掌握汽车通过性影响因素。 能力目标 会对车辆的平顺性做出正确的评价 导入案例 有些人乘坐化油器普通桑塔纳轿车会感到头晕、呕吐现象；为什么？其主要原因是与汽车的行驶性能与平顺性能有关，即与地面因素有关也与底盘的固有频率有关，普通桑塔纳的固有振动频率与行使的平顺性要求不合适，也即是底盘的设计存在的因素。 6.1.1 汽车行驶平顺性的评价指标 汽车在行驶时对路面不平度的隔振特性，称为汽车行驶平顺性。汽车是由几个具有固有振动频率的系统组成，这些系统包括各车轮和各弹性元件及悬架弹簧等组成；它们之间互相有一定程度的联系。汽车在不平路面上行驶时，会激起汽车的振动；当这种振动达到一定程度时，使乘员感到疲劳和不舒服，或使货物损坏。同时还会引起汽车增加附加载荷，加速汽车有关零件的磨损，缩短汽车的使用寿命。所以，汽车行驶平顺性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定的舒适性能；对载货汽车还包括保持货物完好的性能。 汽车行驶平顺性的评价与人体对汽车行驶振动密切相关，它不但受汽车振动频率与强度、振动作用的方向和时间影响；而且又受人的心理、生理状态的影响。所以评价和衡量汽车行驶平顺性是非常困难和复杂的。常用的汽车平顺性评价指标有两种：客观物理量的评价指标和主观感觉评价。 1.汽车行驶平顺性客观物理量评价 ⑴振动加速度振动加速度对平顺性影响很大。人体在不同的振动频率下，能承受的加速度不同。振动的强度采用加速度均方根值表示。国际标准协会提出的ISO2631标准是根据人体对不同方向、不同频率、不同振动强度机械振动的反应制定出三个评定界限，它们分别是： 舒适性降低界限：超过此界限会降低舒适性。 疲劳——工效降低极限：降低工作效率的界限，此界限与保持工作效率有关。 暴露极限：该极限为人体可以承受振动量的上限。 ⑵我国试行标准我国参照ISO2631制订了GB／T4970—1985、GB T5902—1986标准评价汽车行驶平顺性。GB/T4970—1985规定以疲劳——工效降低界限和舒适性降低界限为人体承受振动能力的主要评价指标。其中，轿车和客车用舒适性降低界限评价，货车用疲劳——工效降低界限，并对检测条件和车速做出相应规定。GB／T5902—1986规定以坐垫上和座椅底部地板振动加速度的最大值作为评价指标。 ⑶用车身的固有振动频率评价固有振动频率是指弹性系统由于偶然的干扰而离开
P068-汽车驾驶室平顺性分析
汽车驾驶室平顺性优化设计 秦民 （一汽技术中心） 摘要：建立汽车驾驶室刚弹耦合模型，输入随机路面激励，研究汽车驾驶室底板的振动响应；通过虚拟样机计算结果与试验进行对比，验证了模型的正确性；以驾驶室悬置的弹簧刚度、减振器阻尼为影响因素，通过虚拟DOE正交试验分析方法进行优化设计，显著改善了驾驶室平顺性. 关键词：驾驶室平顺性；优化设计；刚弹耦合 中图分类号：TP391.4文献标志码：A Research on Improving the Ride Comfort of Cab for Truck QIN Min F A W R&D Center Abstract: The simulation was carried out which was used to describe the cab floor vibration response under road random profile inputs. Modes of the cab was acquired by Nastran software. The rigid-elastic coupling cab model and multi rigid body cab model were constructed and verified. The spring and damper of the cab suspension system were optimized to improve cab ride comfort by DOE analysis. Keywords: Ride Comfort; DOE analysis; Rigid-elastic Coupling 0 引言 驾驶室乘坐舒适性是汽车的一个重要性能指标，如何建立一个全面描述汽车动态特性的模型，是进行舒适性仿真研究的关键. 本文首先利用大型通用软件ADAMS/View建立了某重型卡车驾驶室多刚体仿真模型，并在此基础上利用Nastran软件计算的模态结果建立刚弹耦合的多体模型. 两种模型都进行了与试验数据的对比，证明了模型的正确性，并在此基础上以驾驶室前后悬置的刚度和阻尼为因素进行了虚拟DOE正交试验分析，找到了悬置刚度、阻尼的最优水平，使乘坐舒适性得到大幅度提高. 1 ADAMS驾驶室多体仿真模型 1.1 驾驶室模型的建立 图1是驾驶室多刚体ADAMS模型，图2是驾驶
汽车钢板弹簧悬架设计方案
汽车钢板弹簧悬架设计 （１）、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外,还兼起导向作用,而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧,如图1-ａ所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-ａ所不,呈线性特性。 变形 载荷变形 载荷变形载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧，如图1-ｂ所不,为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-ａ。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧，如图１-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2－b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧,如图1-d 所示,这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下,副簧随汽车载荷变化逐渐起作用,弹簧特性呈非线性特性,如图2-c 所示。
多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下,根据汽车对悬架性能(频率)要求,确定弹簧刚度,求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时,根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴,车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1／４弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求,由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下,尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比,因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说,主销后倾角变化小,有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅,从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数,并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求,应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时,希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ,并且两值最好接近,一般推荐：
汽车行驶平顺性建模与仿真
《物流系统建模与仿真》结课论文汽车行驶平顺性建模与仿真 学院：研究生学院 专业班级：机械工程1402班 学生姓名：剑江湖 时间：2015 年5月18 日
摘要 通过分析汽车振动源和人体对振动的反应, 用模态综合技术, 建立了十三自由度人-椅-车系统的动力学模型, 运用随机振动理论, 给出了振动形态、传递函数、悬架动挠度、车轮动载荷、座椅加速度等参量的计算方法, 开发了一套“ 汽车平顺性仿真软件” 并利用已有的汽车数据, 对汽车行驶时的振动特性进行了仿真, 得到了重要结论: 发动机与轮胎刚度、阻尼, 后桥阻尼对驾驶员座椅处的振动影响不大; 驾驶员座椅的垂直刚度增加很大时, 对垂直方向振动响应比较大; 前桥刚度、阻尼对驾驶员座椅处的振动影响较大; 前轮胎刚度对前桥振动影响较大, 前轮胎刚度增加, 则振动加强;后桥刚度对汽车平顺性有一定影响, 后桥刚度减小, 则座椅处垂直加速度减小. 利用该模型可对汽车行驶平顺性进行预测或评估. 关键词: 汽车; 平顺性; 建模; 仿真
Abstract From the analysis of automobile vibration sources and the human responses to vibration , a mechanic model of man -chair -vehicle system with 13 degrees of freedom is built by vibration pattern analyzing technology .Using the random vibration theory , the calculating methods are developed for parameters , including vibration pattern , transfer function , wheel transient load , and acceleration of seat , automobile ride quality simulation software is developed . With available data of motor , the simulation calculating results about vibration character istics are given ,and important conclusions drawn are as follows : the stiffness and damping of the generator and wheel tire and the damping of back -axis have not much effect on the vibration of the seat ; Vertical stiffness of driver ' s seat has much effect on the vibration as it gets larger ; The stiffness and damping of fore-axis have much effect on the vibration of driver seat . The stiffness of the fore tires has much effect on the vibration of the fore-axis . The vibration increases with the stiffness of fore -tire increasing , The stiffness of back-axis has some effect on the automobile ride quality .As the stiffness of back-axis decreased , the acceleration of the driver ′ s seat decreases . With this simulation software , automobile ride quality can be predicted or evaluated . Key words : Automobile ; ride quality ; model ; simulation
影响汽车平顺性的主要因素
影响汽车平顺性的主要因素 汽车振动系统本身和路面输入的复杂性决定了影响汽车平顺性的因素很多。下面从结构与使用两个因素做出分析。 (一)结构因索 汽车是一个由多质量组成的复杂振动系统，为便于分析，需要进 行简化。一般情况下，汽车可视为由彼此相联系的悬架质量和非悬架 质最所组成。悬架质量M主要由悬架弹簧上的车身、车架及其上的总 成所组成。非悬架质最m主要由悬架弹簧下的车轮和车轴组成，由此 形成由车身和车轮组成的双质最振动系统，如图I一13所示。而且实 际上从振动角度看，由于存在前、后车轮两个路面输入。这就决定汽 车有垂直和俯仰两个自由度振动，从而导致汽车纵轴线上任一点的垂 直振动不同。下面定性分析结构因索对汽车平顺性的影响。 (1)悬架弹性的影响。悬架弹性对车身振动频率起着决定性的作用。悬架上的载荷与其变型之间的关系称为弹型元件的弹性特性。如果悬架的刚度是常数，则其变形与所受载荷成正比，这种悬架称为线性悬架，一般钢板弹簧、螺旋弹簧悬架均属此类。采用线性悬架的汽车往往不能满足汽车平顺性的要求，使用中．汽车的有效载荷变化较大(特别是公共汽车和载货汽车)，会出现空载时振动频率较高或满载振动频率较低的现象。为了改善这种情况，现代汽车多采用非线性悬架(也称变剐度悬架)，即其刚度可随栽荷的变化而变化。如采用空气弹簧、空气液力弹簧和橡胶弹簧等具有非线性特性的弹性元件，或增设副簧、复合弹簧。 (2)悬架阻尼的影响。为了衰减车身的自由振动并抑制车身和车轮的共振，以减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅(防止车轮跳离地面)，悬架系统中应具有适当的阻尼。悬架的阻尼主要来自于减振器、钢板弹簧叶片和轮胎变形时橡胶分子间的摩擦等。钢板弹簧悬架系统中的干摩擦较大，而且钢板弹簧叶片数目越多，摩擦越大，故有的汽车采用钢板弹簧悬架时可以不装减振器，但弹簧摩擦阻尼的数值很不稳定．钢板生锈阻力力过大，不易控制。而采用其他内摩擦很小的弹性元件(如螺旋弹簧、扭杆弹簧等)的悬架，必须采用减振器，以吸收振动能量而使振动迅速衰减。为使减振器阻尼效果好，又不传递大的冲击力，常把压缩行程的阻力和伸张行程的阻力取的不同。压缩行程取较小的相对阻尼系数，在伸张行程取较大的相对阻尼系数。有的减振器压缩时无阻尼而只在伸张行程时有阻尼，具有这种阻尼特性的减振器称为单向作用减振器。而在压缩、伸张两行程中均有阻尼作用的减振器称为双向作用减振器。 采用减振器不仅可以提高汽车的平顺性，而且还可以增加悬架的角刚度，改善车轮与道路的接触情况。防止车轮跳离地面，因而能改善汽车的稳定性、提高汽车的行驶安全性。改善减振器的性能对提高汽车在不平道路上的行驶速度有很好的作用。悬架系统的干摩擦可使悬架的弹性部分或全部被锁住，使汽车只在轮胎上发生振动，因而增加振动频率且使路面冲击容易传给车身。为减少钢板弹簧叶片叫的摩擦，叶片间应加润滑脂或摩擦村垫，结构上采用少片弹簧。 （3）主动悬架与半主动悬架。一般悬架由弹簧和减振器组成，其特性参数(悬架刚度K 和阻尼系数c)是在一定条件下进行优化确定的。这种悬架的特性参数一旦选定便无法更改，称为被动悬架。其缺点是不能适应使用工况(如载荷变化引起的悬架质量变化，车速和路况所决定的路面输入等)的变化进行控制调整．无法满足汽车较高性能的要求。
空气弹簧悬架与钢板弹簧悬架比
空气弹簧悬架与钢板弹簧悬架比较 空气悬架系统以气囊代替原车的钢板弹簧，并配合气源装置、高度调整装置、电动和气动控制装置等，保证车辆自适应载荷、车速、和路况等，可以更好的隔离路面的冲击、振动和噪音，在提高舒适性的同时还提升了车辆的操控性和安全性。目前在国外空气悬架已得到普遍应用，在国内的应用也在逐步推广。 格莱瑞特空气悬架系统，源于欧洲成熟技术，集成世界知名厂商的零部件，经过英国曼彻斯特大学实验室的严格测试，通过了英国汽车工业研究协会（MIRA）认证和德国TUV技术认证，产品技术先进、品质可靠。该系统零部件借用原车安装孔位，方便安装，最大程度的保持了原车底盘的完整性。 为更好的了解空气悬架系统，我们将格莱瑞特空气悬架系统从舒适性、经济性、安全性和可靠性4个方面与传统的板簧结构进行了比较： 1、舒适性 1）当钢板弹簧悬架的簧载质量变化后，车辆系统的自振频率会发生大幅度的变化。钢板弹簧满载时的偏频在1.7～2.3Hz左右，空载时更大，所以整体舒适性较差。 2）空气弹簧具有典型的非线性刚度，对振动、冲击的缓冲效果明显，试验数据表明：相同状态下，空气弹簧悬架系统车辆对路面的冲击力比钢板弹簧悬架的车辆减小1/3～1/2左右。 3）格莱瑞特空气悬架的偏频在1.35Hz左右(1.0Hz～1.5Hz范围内)，因此空气悬架可以有效隔离车辆来自地面的振动，安装空气弹簧悬架的车辆具有良好的曲线通过能力（即转弯时的速度可以比钢板弹簧的车辆更高），制动距离更短（制动力分配均匀，有效制动功率大），后视镜图像更清晰、更稳定，驾驶员更舒适，不易疲劳，精神更集中。 4）空气弹簧悬架系统在高度阀的作用下，车辆负载变化时车身高度基本保持不变，偏频变化较小，从而保证空满载下的舒适性。我们还提供安装有升降阀的系统，实现整车身高度在一定范围内可调节，从而满足不同的装货、卸货要求，并提高车辆的通过性。 结论：空气弹簧悬架比钢板弹簧悬架的舒适性提高30%左右。 2、经济性 1）空气弹簧悬架系统可提高车辆的可靠性，使车载电器系统故障率减少30-40%，延长轮胎和刹车片的使用寿命，减少电气、空调、排气系统、车桥、车身和底盘的维修成本，延长车辆的使用寿命并增加折旧值。 2）轮胎寿命提高50%以上（采用钢板弹簧的货运卡车，其轮胎一般5万公里更换一次；更换为空气悬架后轮胎一般10万公里更换一次）。 3）加拿大研究机构对多家物流企业经多年的跟踪研究表明：空气悬架系统的车辆比钢板弹簧的车辆油耗减少3～5%。 4）减少对道路的冲击，保护路面，降低对公路的维修费用。 结论：空气弹簧悬架比钢板弹簧悬架的经济性提高20%。 3、安全性
钢板弹簧悬架系统设计规范--完整版
钢板弹簧悬架系统设计规范 1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济
板簧计算
汽车平衡悬架钢板弹簧设 计 东风德纳车桥有限公司 2005年9月15日
一、 钢板弹簧作用和特点 a. 结构简单，制造、维修方便； b. 弹性元件作用； c. 导向作用； d. 传递侧向、纵向力和力矩的作用； e. 多片弹簧片间摩擦还起系统阻尼作用； f. 在车架或车身上两点支承，受力合理； g. 可实现变刚度特性； h. 相比螺旋弹簧和扭杆弹簧而言，单位质量的储能量较小，在同样的使用条件下，钢板弹簧要重一些。 二、 钢板弹簧的种类、材料热处理及弹簧表面强化 1. 目前，汽车上使用的钢板弹簧常见的有以下几种： 1) 普通多片钢板弹簧； 2) 少片变截面钢板弹簧； 3) 两级变刚度复式钢板弹簧； 4) 渐变刚度钢板弹簧 2. 钢板弹簧材料的一般要求 钢板弹簧与其它弹性元件一样，弹簧使用寿命与材料及制造工艺有很大关系，因此选用弹簧材料时应考虑以下几个方面因素 1) 弹性极限 弹簧在弹性极限范围内变形时，希望弹簧储存的弹性变形能要大，而弹簧在单位中单位体积内储存的弹性变形能是与材料的弹性极限平方成正比，而与弹性模量与反比，因此从提高材料贮存的弹性变形能角度看，希望提高材料的弹性极限。一般说材料抗拉强度高，弹性极限也高。弹性极限与材料的化学成分和金相组织有较大关系，在弹簧钢中如果提高碳、硅、锰元素含量，可以提高材料弹性极限。弹簧采用中温回火处理，能够得到具有较高弹性极限的回火屈氏体组织。 2) 弹性模量 弹性模量有两种，即拉伸弹性模量E 和剪切弹性模量G 。材料弹性模量愈小，材料变形和贮存的弹性变形能愈大。从这个角度看，国外采用了弹性模量较低的增强树脂材料弹簧（FRP 弹簧）。 3) 疲劳强度 由于弹簧多在交变载荷下工作，所以要求材料应有较高的疲劳极限，疲劳强度与材料抗拉强度b 和屈服强度s σ成正比，因此为了提高弹簧的疲劳强度，应设法提高材料的抗拉强度b σ和屈服强度与抗拉强度之比（b s σσ）。 4) 淬透性 对于断面较厚的或变截面钢板弹簧，希望用淬透性较好的材料。材料如不能淬透，淬火组织中将含有较多的非马氏体组织，使淬火后硬度降低。虽然可以通过降低回火温度来达到所需要的硬度，但其机械性能较差。为保证材料在整个截面内具有相同的机械性能，要求淬火时不仅表面而且心部也能淬透，且淬火后表面硬度和心部硬度相差不能太大。 综上所述，汽车钢板弹簧材料应具有较高的抗拉强度、屈服极限、疲劳强度及一定冲击韧性。此外要求材料具有良好的淬透性，热处理不易脱碳等性能。 3. 钢板弹簧材料 目前国内使用最多的弹簧钢板材料是钢Mn Si -，如Mn Si 260和MnA Si 260该钢种
汽车平顺性研究
汽车平顺性研究 李全 （桂林电子科技大学机电工程学院广西，桂林541004） 摘要：汽车平顺性是汽车的重要性能，它不仅影响乘员的舒适性、工作效能和身体健康，还直接影响着汽车的动力性、经济性和操作稳定性等，因此，汽车生产厂家对其格外关注，对汽车平顺性的研究也就显得十分重要。 0.绪论 汽车行驶平顺性，是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，避免因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击，使人感到不舒服、疲劳，甚至损害健康，或者使货物损坏的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，所以又称为乘坐舒适性。汽车是一个复杂的多质量振动系统，其车身通过悬架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通过弹性轮胎与道路接触，其他如发动机、驾驶室等，也是以橡皮垫固定于车架上。由于道路不平而引起的冲击和加速、减速时的惯性力，以及发动机与传动轴振动等产生的激振力作用于车辆系统，将使系统发生复杂的振动，对乘员的生理反应和所运货物的完整性，均会产生不利的影响。 1．汽车平顺性研究现状 在坏路上，汽车的允许行驶速度受动力性的影响不大，主要取决于行驶平顺性；而因坏路被迫降低行车速度，因而使汽车的平均技术速度减低，运输生产率下降。其次，振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，乃至引起损坏，降低了汽车的使用寿命。此外，振动还引起能量的消耗，使燃料经济性变差。因此，减少汽车本身的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车的运输生产率、燃料经济性、使用寿命和工作可靠性等方面。我国的汽车平顺性标准是借鉴国际上关于振动评价的标准建立的，但与国际标准有一定差异。 2．人体对振动的反应和平顺性的评价 2.1 汽车行驶平顺性的评价指标 汽车行驶平顺性的评价方法，通常是根据人体对振动的生理反应，以及对保持货物完整性的影响制定的，并用振动的物理量，如频率、振幅、加速度等作为行驶平顺性的评价指标。 目前常用汽车车身振动的固有频率和振动加速度均方根值来评价汽车的行驶平顺性。试验表明，为了保持汽车具有良好的行驶平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时，身体上、下运动的频率，它约为60～80次／min(1～1.6Hz),振动加速度的极限值为0.2g～0.3g。为了保证运输货物的完整性，车身振动加速度也不宜过大。如果车身加速度达