汽车悬架构件的设计计算
动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法
动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法吕兆平吴川永上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心【摘要】本文论述了动力总成位移控制设计的一般原理，以一微车动力总成悬置系统为研究对象，结合通用汽车公司全球标准的28种载荷工况，介绍了求解各悬置点反力以及发动机质心位移和转角的方法，该计算数据为悬置支架的强度校核以及发动机仓零件设计及布置提供了理论依据。
[关键词]动力总成悬置系统，运动包络，工况载荷The calculation method for the motion envelop and loadcase force of the powertrainmount systemLv Zhaoping Wu chuanyong(Technical Development Center,SAIC GM Wuling Automobile Co.,Ltd..,Liuzhou 545007 ) [Abstract]The general principle for the design of motion control for powertrain mounting system is presented。
Take a mini van powertrain mounting system as the object of study. with the 28 loadcase of the GM global standards. Introduces the method to solve the reaction force at the mounting points and the displacement and rotation of the COG of the powertrain.the calculated data provides a theoretical basis for the mounting bracket strength check and the parts of engine warehouse design and layout.[Keywords] powertrain mount system，motion envelop，Loadcase force前言[1]动力总成悬置系统的主要功能有两个，一是减振，二是限位。
悬架系统设计计算报告.
悬架系统设计计算报告目录1 系统概述 (1)1.1 系统设计说明 (1)1.2 系统结构及组成 (1)1.3 系统设计原理及规范 (2)2 悬架系统设计的输入条件 (2)3 系统计算及验证 (3)3.1 前悬架位移与受力情况分析 (3)3.2 后悬架位移与受力情况分析 (7)3.3 悬架静挠度的计算 (10)3.4 侧倾角刚度计算 (10)3.5 侧倾角刚度校核 (13)3.6 侧翻阀值校核 (15)3.7 纵向稳定性校核 (15)3.8 减震器参数的确定 (16)4 总结 (18)参考文献 (20)1系统概述1.1系统设计说明悬架是汽车上重要总成之一，它传递汽车的力和力矩、缓和冲击、衰减振动，确保汽车必要的行驶平顺性和操纵稳定性。
根据项目要求，需要对前后悬架的特征参数进行计算与较核，在确保悬架系统满足必要功能的同时，使悬架的各特征参数匹配合理，且校核其满足通用汽车的取值范围。
1.2系统结构及组成该款车型前悬架采用麦弗逊式独立悬架，该悬架上端螺旋弹簧直接作用于前减振器筒体之上，与前减振器共同组成前支柱总成，一起传递汽车所受力和力矩，并衰减汽车的振动。
下部三角形的摆臂通过橡胶衬套对称安装于副车架的两侧，通过副车架与车身牢固的连接在一起。
前支柱与摆臂总成特定的匹配关系确保了整个悬架系统固有的使用特性，使其满足实际设计的各项要求，其结构简图如图1所示。
图1 前悬架结构形式后悬架采用复合纵臂式半独立悬架，为经济型车型应用最为普遍的一种悬架结构，其显著特点是结构简单，成本低，使用可靠，侧倾性能优良。
中间工字形的扭转梁在传递汽车所受纵向力的同时，也为后螺旋弹簧与减振器提供了必要的安装空间，同时通过自身的扭转刚度保证了后悬架具有优良的侧倾特性。
扭转梁前安装点通过各向异性的橡胶衬套弹性的与车身相连，既具有良好的隔振性能又防止了汽车由于前后轴转向而产生的过多转向特性。
其结构简图如图2所示。
图2 后悬架结构形式1.3系统设计原理及规范LF7133前后悬架的设计是以标杆车为依托，根据标杆车悬架系统基本参数的检测，通过计算，求得反映其悬架系统性能的基本特征量，在保持整车姿态与标杆车一致的前提下，依据标杆车的悬架特征量对LF7133车型悬架参数进行设计。
悬架系统设计计算说明书
1 悬架概述及悬架方案选定1.1 悬架的要求悬架的主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的震动，保证汽车行驶的平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特征；保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。
悬架由弹性元件、导向装置、减震器、缓冲块和横向稳定器等组成。
导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递出弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。
当用纵置钢板弹簧弹性元件时，它兼起到导向装置的作用。
缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。
装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角所引起的震动[2]。
在对此电动车的设计中，对其悬架提出的设计要求有：（1）保证汽车有良好的行驶平顺性[3]；（2）具有合适的衰减振动能力；（3）保证汽车具有良好的操纵稳定性；（4）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适；（5）有良好的隔声能力；（6）结构紧凑、占用空间尺寸要小；（7）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩。
1.2 方案确定要正确的选择悬架方案和参数，在车轮上下跳动时，使主销的定位角变化不大、车轮运动与导向机构运动压迫协调，避免前轮摆振；汽车转向时应使之稍有不足转向特性。
此电动车悬架部分结构形式选定为：（1）前悬采用麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架（2）后悬采用对称式钢板弹簧（无副簧）2 悬架结构形式分析2.1 悬架的分析悬架可分为非独立悬架和独立悬架两类。
非独立悬架的结构特点是左右车轮用一跟整体轴连接，再经过悬架与车身（或车身）连接，如图3.1（a）所示；独立悬架的结构特点是左右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）连接，如图3.1（b）所示[4]。
以纵置钢板弹簧为弹性元件兼做导向装置的非独立悬架，其主要优点是结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。
悬架高度的计算公式为
悬架高度的计算公式为悬架高度的计算公式。
悬架高度是指车辆悬架系统中的悬架元件（例如弹簧、减震器等）离地面的距离。
它对车辆的行驶性能、驾驶舒适性和通过性都有着重要的影响。
因此，了解悬架高度的计算公式对于车辆的调校和改装具有重要意义。
悬架高度的计算公式可以根据车辆的悬架系统和车身结构来进行推导。
一般来说，悬架高度可以通过以下公式来计算：悬架高度 = 车身高度轮胎直径/2 轮胎气压弹簧压缩量。
其中，车身高度是指车辆车身底部到地面的垂直距离，轮胎直径是指轮胎外径的一半，轮胎气压是指轮胎内部的气压，弹簧压缩量是指悬架系统中弹簧的压缩量。
在这个公式中，车身高度是一个固定的数值，通常由车辆制造商在设计阶段确定。
轮胎直径和轮胎气压可以通过轮胎规格和实际使用情况来获取。
而弹簧压缩量则需要根据车辆的悬架系统和悬架元件的特性来进行计算。
弹簧压缩量的计算可以通过以下公式来进行：弹簧压缩量 = 车辆重量重心高度 / 弹簧刚度。
其中，车辆重量是指车辆整备质量，重心高度是指车辆重心到地面的垂直距离，弹簧刚度是指悬架系统中弹簧的刚度系数。
通过以上公式，我们可以看到悬架高度的计算涉及到车身高度、轮胎参数、弹簧压缩量等多个因素。
这些因素的准确获取和计算对于悬架高度的精确计算具有重要意义。
在实际应用中，悬架高度的计算可以帮助车辆制造商和改装爱好者进行车辆的调校和改装。
通过调整悬架高度，可以改变车辆的行驶性能和驾驶舒适性。
例如，降低悬架高度可以降低车辆的重心，提高车辆的操控性能；而提高悬架高度则可以增加车辆的通过性和通过性。
除此之外，悬架高度的计算还可以帮助车辆制造商进行车辆的设计和调校。
通过合理的悬架高度设计，可以使车辆在不同路况下都能够保持良好的行驶性能和驾驶舒适性。
总之，悬架高度的计算公式是车辆悬架系统中的重要参数，它对车辆的行驶性能、驾驶舒适性和通过性都有着重要的影响。
通过合理的悬架高度设计和调校，可以使车辆在不同路况下都能够表现出色的性能。
悬架的参数计算公式
悬架的参数计算公式悬架系统是汽车重要的组成部分，它直接影响着汽车的操控性、舒适性和安全性。
悬架系统的设计需要考虑多个参数，其中包括弹簧刚度、阻尼系数、悬架几何参数等。
本文将重点介绍悬架的参数计算公式，帮助读者更好地理解悬架系统的设计原理。
1. 弹簧刚度计算公式。
弹簧刚度是指单位位移下所受的弹簧力，通常用N/mm或N/m来表示。
弹簧刚度的计算公式如下：K = F / δ。
其中，K表示弹簧刚度，F表示弹簧所受的力，δ表示弹簧的变形量。
在实际设计中，弹簧刚度需要根据车辆的质量、悬架的类型和使用环境来确定。
2. 阻尼系数计算公式。
阻尼系数是指单位速度下所受的阻尼力，通常用N/(m/s)来表示。
阻尼系数的计算公式如下：C = F / v。
其中，C表示阻尼系数，F表示阻尼器所受的力，v表示阻尼器的速度。
阻尼系数的大小直接影响着悬架系统的舒适性和稳定性，需要根据车辆的使用环境和悬架的类型来确定。
3. 悬架几何参数计算公式。
悬架几何参数包括悬架的几何结构、悬架的位置和角度等。
这些参数的设计需要考虑车辆的操控性和稳定性。
常见的悬架几何参数包括悬架的下摆臂长度、上摆臂长度、悬架的前后距离等。
这些参数的计算需要结合车辆的设计要求和悬架的类型来确定。
4. 悬架系统的动力学模型。
悬架系统的动力学模型包括悬架的质量、弹簧、阻尼器等参数，可以用来描述悬架系统的运动规律。
常见的悬架系统动力学模型包括单自由度模型、双自由度模型等。
这些模型可以用来分析悬架系统的振动特性和响应特性，对悬架系统的设计和优化具有重要的意义。
5. 悬架系统的优化设计。
悬架系统的优化设计需要考虑多个参数的综合影响，包括弹簧刚度、阻尼系数、悬架几何参数等。
优化设计的目标通常包括提高车辆的操控性、舒适性和安全性。
在实际设计中，可以利用计算机辅助设计软件来进行悬架系统的优化设计，通过多次模拟和分析来确定最佳的参数组合。
总结。
悬架系统的设计需要考虑多个参数，包括弹簧刚度、阻尼系数、悬架几何参数等。
悬架各工况受力计算公式表
悬架各工况受力计算公式表悬架各工况受力计算公式表是汽车设计师们必备的一份文档，因为悬架是汽车上最重要的零部件之一，它直接关系到汽车的运行性能和安全性。
本文将详细介绍悬架各工况受力的计算公式表，以帮助读者更好地理解。
首先，悬架是一个复杂的系统，由若干个部件组成，包括弹簧、减震器、传动轴、控制臂、节流阀等。
在实际工作过程中，悬架各部件都会承受不同的受力状态，如纵向加速、横向转向、制动、加速、刹车等。
而悬架各部件所承受的受力状态也是不同的，因此，针对不同的受力状态，悬架各部件的受力计算公式也是不同的。
以下是悬架各工况受力计算公式表：1. 纵向加速时，控制臂承受的力矩计算公式为：M = ma / FZ，其中m是汽车质量，a是车辆纵向加速度，FZ是轮胎垂直载荷。
2. 横向转向时，控制臂承受的力矩计算公式为：M = Fy * h，其中Fy是横向力，h是控制臂与地面垂直距离。
3. 制动时，制动力矩的计算公式为：M = W * (R - r) / 2，其中W是车辆重量，R是轮胎半径，r是制动器半径。
4. 加速时，驱动轴承受的力矩计算公式为：M = T /i * η * r，其中T是发动机输出扭矩，i是变速器传动比，η是传动效率，r是驱动轴半径。
5. 刹车时，制动器受到的压缩应力计算公式为：σ =F / A，其中F是制动力，A是制动器面积。
6. 路面颠簸时，减震器吸收的能量计算公式为：E = 1 / 2 * k * δ^2，其中k是减震器弹簧刚度，δ是减震器伸缩位移。
以上是悬架各工况受力计算公式表的部分内容，这些公式可以帮助汽车设计师了解悬架各部件在不同工况下所承受的受力情况，从而优化设计方案，提高汽车的性能和安全性。
总之，悬架各工况受力计算公式表是非常重要的一个文档，它涉及到汽车设计的方方面面，设计师们应该积极学习和掌握这些公式，以更好地提高汽车的性能和安全性。
悬架系统设计计算报告
悬架系统设计计算报告一、引言悬架系统作为汽车底盘的重要组成部分，对车辆的行驶稳定性、乘坐舒适性和操控性能等方面有着重要影响。
因此，在汽车设计和制造过程中，悬架系统的设计十分关键。
本报告将介绍悬架系统设计过程中的计算方法和依据，并对其进行详细说明。
二、悬架系统设计计算方法1.载荷计算：首先需要计算车辆在不同行驶条件下的载荷。
通过分析车辆的使用环境和客户需求，确定悬架系统的额定载荷。
然后，根据车辆自重、乘员重量、行李重量、荷载等因素，计算出车辆的总载荷。
2.载荷分配计算：在计算悬架系统的载荷分配时，需要考虑车辆的静态和动态载荷。
静载荷主要指车辆停靠时的重力，而动载荷主要指车辆行驶过程中因加速度、制动力和路面不平均性等引起的载荷。
通过对车辆不同部位的载荷进行测量和分析，确定每个车轮的载荷。
3.悬架系统刚度计算：悬架系统的刚度对车辆的操控性和乘坐舒适性有着直接影响。
悬架系统的刚度可以分为纵向刚度、横向刚度和垂向刚度等。
在设计悬架系统的过程中，需要根据车辆的使用环境和性能需求，计算悬架系统的刚度。
4.悬架系统减振器计算：悬架系统的减振器的设计和选型是悬架系统设计的重要环节。
减振器可以减少车辆在行驶过程中的震动，提高乘坐舒适性和行驶稳定性。
根据悬架系统的刚度和载荷等因素，计算减振器的选择和设计参数。
5.悬架系统运动学计算：悬架系统的运动学计算是为了确定悬架系统在不同行驶状态下的主要参数，以便进行悬架系统的设计和调整。
通过对车辆的几何尺寸、运动学参数和悬架结构的分析和计算，确定悬架系统的工作范围和参数。
三、计算依据在悬架系统设计计算中，需要依据以下相关标准和原则进行设计：2.汽车悬架系统设计手册：根据汽车制造商提供的相关手册和技术资料，对悬架系统设计进行指导和计算。
3.数学和工程力学原理：在悬架系统设计计算过程中，需要运用数学和工程力学的相关原理和方法，如力学平衡、弹性力学、振动理论等，进行悬架系统的计算。
4.仿真和试验数据：通过对悬架系统的仿真分析和试验测试，获取悬架系统的相关参数和性能数据，为悬架系统的设计计算提供依据。
悬架的设计计算
3.1弹簧刚度弹簧刚度计算公式为：前螺旋弹簧为近似圆柱螺旋弹簧：前n 8D Gd 31411Cs (1)1后螺旋弹簧为圆柱螺旋弹簧：后n 8D Gd 32422Cs (2)式中：G 为弹性剪切模量79000N/mm 2d 为螺旋弹簧簧丝直径，前螺旋弹簧簧丝直径d 1=11.5mm ，后螺旋弹簧簧丝直径d 2=12mm ；1D 为前螺旋弹簧中径，D 1=133.5mm 。
D 2为后螺旋弹簧中径，D 2=118mm 。
n 为弹簧有效圈数。
根据《汽车设计》（刘惟信）介绍的方法，判断前螺旋弹簧有效圈数为4.25圈，即n 前=4.25；后螺旋弹簧有效圈数为 5.5圈，即n 后=5.5。
前螺旋弹簧刚度：=18.93 N/mm后螺旋弹簧刚度：后n 8D Gd 32422Cs =22.6N/mm螺旋弹簧刚度试验值：前螺旋弹簧刚度：18.8N/mm ；1螺旋弹簧刚度计算公式，参考《汽车工程手册》设计篇3141116n Gd D Cs 前后螺旋弹簧刚度：22.78N/mm 。
前螺旋弹簧刚度和后螺旋弹簧刚度计算值与试验值基本相符。
G08设计车型轴荷与参考样车的前轴荷相差<2.0%，后轴荷相差<0.8%。
设计车型直接选用参考样车的弹簧刚度,刚度为：1Cs =18.8 N/mm ；2Cs =22.6 N/mm 。
3.5 减震器参数的确定汽车的悬架中安装减振装置的作用是衰减车身的振动保证整车的行驶平顺性和操纵稳定性。
下面仅考虑由减振器引起的振动衰减，不考虑其他方面的影响，以方便对减振器参数的计算。
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ARGδβ=M和液体的粘性摩擦形成了振动阻尼，将振动能量转变为热能，并散发到周围的空气中去，达到迅速衰减振动的目的。
汽车的悬架有了阻尼以后，簧载质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼比来评定振动衰减，相对阻尼比的物理意义是指出减振器的阻尼作用在与不同刚度和不同质量的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车悬架构件的设计计算
前言
第一章汽车悬架的基本知识
第一节汽车悬架构件
一、导向机构
二、弹性元件
三、梯形机构
四、阻尼元件
五、稳定装置
第二节汽车悬架型式
一、悬架的基本要求
二、悬架的分类
(一)按功能原理划分
(二)按导向机构划分
(三)按弹性元件划分
第三节汽车悬架型式的发展
一、导向机构悬架型式的发展
(一)单臂悬架的发展
(二)从单臂到双臂
(三)麦弗逊悬架
(四)平衡悬架
二、弹性元件悬架型式的发展
(一)钢板弹簧悬架
(二)螺旋弹簧悬架
(三)扭杆弹簧悬架
(四)空气弹簧悬架
(五)油气弹簧悬架
第二章汽车悬架的基础理论
第一节汽车悬架术语和力矩中心
一、特定术语
二、力矩中心
(一)定义
(二)相关定理
(三)悬架的侧倾力矩中心
(四)悬架的纵倾力矩中心
第二节多轴汽车的特性参数
一、特性参数
(一)外心距
(二)组合线刚度
(三)中性面
(四)内心距
(五)换算线刚度
二、角刚度与角刚度比
(一)角刚度
(二)角刚度比
第三节汽车平顺性的评价指标
一、IS0263l标准
二、常用评价指标
第四节汽车操纵稳定性的评价指标
一、定义及研究对象
二、评价指标
三、车身稳定性
第三章汽车悬架构件的设计计算
第一节汽车导向机构
一、车轮定位参数
(一)轮距
(二)车轮外倾角
(三)前束
二、麦弗逊悬架的导向机构
(一)悬架中心和力矩中心
(二)换算线刚度和角刚度
(三)受力分析
三、半拖臂悬架的导向机构
(一)相关参数
(二)线刚度与角刚度
(三)设计要点
四、双横臂悬架的导向机构
(一)空间模型
(二)运动学特性
(三)弹性元件受力
(四)换算线刚度与角刚度
(五)摆臂临界角
五、单纵臂悬架的导向机构
六、钢板弹簧悬架的导向机构
(一)对称板簧的运动特性
(二)非对称板簧的运动特性
(三)中心扩展法的作图步骤及其修正方法
(四)两点偏转法的作图步骤及其修正方法第二节汽车弹性元件
一、钢板弹簧
(一)普通钢板弹簧
(二)变断面钢板弹簧
(三)渐变刚度钢板弹簧
(四)非对称钢板弹簧
二、螺旋弹簧
(一)普通压缩螺旋弹簧
(二)变参数压缩螺旋弹簧
(三)变节距压缩螺旋弹簧
(四)变圈径等节距压缩螺旋弹簧
(五)等螺旋角圆锥压缩螺旋弹簧
(六)变丝径等内径压缩螺旋弹簧三、扭杆弹簧
(一)端部结构和相关参数
(二)变形及刚度
(三)扭杆直径的确定
(四)容量与容量比
(五)材料和应力
四、空气弹簧
(一)空气弹簧的特点
(二)空气弹簧的类型
(三)空气弹簧的刚度计算
五、油气弹簧
六、橡胶弹簧
(一)橡胶弹簧的类型和弹性特性
(二)橡胶弹簧的静刚度计算
第三节汽车稳定装置
一、稳定装置的设计规范
二、稳定装置的设计计算
三、结构及布置
四、普通型杆体变形公式的推导第四节汽车梯形机构
一、普通梯形机构
(一)内外轮转角关系
(二)转弯半径的计算
(三)梯形机构的转向特性
(四)转向机构附加牵动轮转向二、断开式梯形机构
(一)机构的设计
(二)内外轮转角关系
(三)侧倾牵动车轮偏转角
第五节汽车阻尼元件
一、汽车阻尼元件的分类及发展
(一)减振器的分类
(二)减振器的发展
二、汽车阻尼元件的选用设计
(一)阻尼特性
(二)阻尼比
(三)阻尼系数
(四)最大卸荷力
(五)工作缸直径的确定
(六)合理的布置位置
附表
附表l 变丝径等圈径等螺旋角压缩螺旋弹簧
附表2 等丝径变节距等圈径压缩螺旋弹簧
附表3 等丝径等节距圆锥压缩螺旋弹簧
附表4 等丝径等螺旋角圆锥压缩螺旋弹簧
附表5 变丝径等簧径变节距变螺角压缩螺旋弹簧
附表6 变丝径等节距变圈径压缩螺旋弹簧
附表7 变丝径等螺角圆锥压缩螺旋弹簧
附表8 变丝径等螺旋角圆锥压缩螺旋弹簧
附表9 变丝径变节距变螺角圆锥压缩螺旋弹簧
附表10 变丝径等螺角中凹双圆锥压簧，变丝径变节距中凸变圈径压缩螺旋弹簧附表11 无簧圈叠压变丝径等螺角圆锥压缩螺旋弹簧
附表12 变丝径等螺角上直下锥压缩螺旋弹簧
附表13 变丝径等内径组合式压缩螺旋弹簧
附表14 各种截面形状的扭杆弹簧的设计计算公式。