悬架设计

一、悬架的静挠度

悬架的静扰度 是指汽车满载静止时悬架上的载荷Fw 与此时悬架刚度c 之比，即

c F f w c /=

货车的悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因汽车的质量分配系数近似等于1，因此货车车轴上方车身两点的振动不存在联系。货车的车身的固有频率n,可用下式来表示： n=π2//m c 式中，c 为悬架的刚度（N/m ）,m 为悬架的簧上质量（kg ） 又静挠度可表示为：

c mg f c /=

g ：重力加速度（2/9810s mm g =）,代入上式得到： n=15.77/c f n: Hz

c f : mm

分析上式可知：悬架的静挠度直接影响车身的振动频率，因此欲保证汽车有良好的行驶平顺性，就必须正确选择悬架的静挠度。

又因为不同的汽车对平顺性的要求不相同，货车的前悬架偏频要求在

1.50～

2.10Hz 之间，因为货车主要以载货为主，所以选取频率为：1.8Hz. 由 n=15.77/c f 得， c f =76.7mm ，取c f =77mm

二、 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容许的最大变形时，车轮中心相对车架的垂直位移。通常货车的动挠度的选择范围在6～9cm.。本设计选择：

d f =80mm

三、 悬架的弹性特性

悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。由于货车在空载和满载时簧上质量变化大，为了减少振动频率和车身高度的变化，因此选用刚度可变的非线性悬架。

已知满载静止时负荷kg G 9340

1=。簧下部分荷重kg G u 12201=，由此可计算出单个钢板弹簧的载荷：

N g G G F u w 397882/8.9*)12209340(2/)(222=-=-=

因为2/)(222g G G F u w -=，c F f w c /=，c mg f c /=

mm f c 77=

代入公式，可得

C=516.7N/mm

4.2.1满载弧高 ：

满载弧高a f 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连线间的高度差。常取a f =10～20mm.在此取：

mm f a 15=

4.2.2钢板弹簧长度L 的确定：

（1） 选择原则：

钢板弹簧长度是弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。货车前悬架：L=(0.26～0.35)轴距，后悬架：L=(0.35～0.45)轴距。

（2） 钢板弹簧长度的初步选定：

根据经验L=0.35X 轴距=0.35X5300=1855mm ，并结合国内外货车资料，初步选定主簧主片的长度为1855mm =m L 。

4.2.3钢板弹簧断面尺寸的确定：

（1） 钢板弹簧断面宽度b 的确定：

有关钢板弹簧的刚度，强度可按等截面的简支梁计算，引入挠度增大系数δ加以修正。因此，可根据修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需的总惯性距0J 。对于对称式钢板弹簧

[]

E c kS L J 48/)(30δ-= 式中： S ——U 形螺栓中心距（mm ）

k ——U 形螺栓夹紧(刚性夹紧，k 取0.5)；

c ——钢板弹簧垂直刚度（N/mm ）,c=c W f F /;

δ——为挠度增大系数。

挠度增大系数δ的确定：

先确定与主片等长的重叠片数1n ，再估计一个总片数0n ，

求得

01/n n =η，然后δ=1.5/[])5.01(04.1η+，初定δ。

对于弹簧：

L=1855mm

k=0.5

S=200mm

1n =3

0n =10

103

=η

δ=1.5/[])5.01(04.1η+=1.5/⎥⎦⎤

⎢⎣⎡⨯+⨯)1035.01(04.1=1.25

E=2.1510⨯N/4m m

计算主簧总截面系数0W ：

0W [][]W W kS L F σ4/)(-≥

式中[]w σ为许用弯曲应力。[]w σ的选取：前弹簧和平衡悬架弹簧为350~450MPa 。后主簧为450～550N/2m m ，后副簧为220～250 N/2m m 。 w F =m F =39788N

L=1855mm

k=0.5

S=200mm

[]w σ=450 N/2m m .

再计算主簧平均厚度：

[]c

w p Ef kS L W J h 6)(/2200σδ-== =17.85mm 有了以p h 后，再选钢板弹簧的片宽b 。推荐片宽和片厚的比值在b/hp 在6～10范围内选取。

mm h b p 95.12485.17*77=== ，取整为125mm 。

通过查手册可得钢板截面尺寸b 和h 符合国产型材规格尺寸。

（3）钢板断截面形状的选择：

本设计选取矩形截面。

（4） 钢板弹簧片数的选择：

片数n 少些有利于制造和装配，并可以降低片与片之间的干摩擦，改善汽车的行驶平顺性。但片数少了将使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料的利用率变坏。多片钢板弹簧一般片数在6～14片之间选取，重型货车可达

20片。用变截面少片弹簧时，片数在1～4选取。

根据货车的载荷并结合国内外资料初步选取本货车弹簧的片数为10片，

4.2.4 钢板弹簧各片长度的确定

先将各片的厚度i h 的立方值3

i h 按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上，再沿横坐标量出主片长度的一半L/2和U 型螺栓中心距的一半s/2，得到A,B 两点，连接A ，B 两点就得到三角形的钢板弹簧展开图。AB 线与各片上侧边的交点即为各片的长度。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断点连一直线，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。

各片厚度相等，用计算法计算：

因为弹簧主片长2120mm ，第1、2、3片等长，共10片，各片等厚，U 型螺栓夹紧距S=200mm ，所以按比例计算出其余各片长度。

第1、2、3等长，mm L L L 2120321===

第4片长：mm

S S L L 16482008/7)2001855(8/7)(4=+-=+-= 同理mm

S S L L 14412008/6)2001855(8/6)(5=+-=+-=

mm

S S L L 12342008/5)2001855(8/5)(6=+-=+-=

mm

S S L L 10272008/4)2001855(8/4)(7=+-=+-=

mm

S S L L 8212008/3)2001855(8/3)(8=+-=+-=

mm

S S L L 6142008/2)2001855(8/2)(9=+-=+-=

第10片长：mm

S S L L 4072008/1)2001855(8/1)(10=+-=+-=