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1、汽车科技载重汽车驾驶室悬置设计东风汽车公司技术开发部王有智王仕达艾维全摘要根据 车架在各种道 路状 况下扭转 变形的实浏结果,分 析了驾驶室愚王点的变形。并且实测 了EQ14 0驾驶室恳工点的变形。在几种车型驾软室愚呈 对比分 析 基础上,设 计了载重汽车驾驶室愚笠 结构。主题词:驾驶室悬置设计1引言根据驾驶 室悬 置机构的两个 主要要求。在设计时应该考虑:(l )合理的尺寸布置和悬置块参数选择,满足其承受能力和减小车架弯曲和扭曲变形的要求。(2 )适当的结构选取,保证乘员的乘坐舒适性。具体地说,就是力求汽车在扭斜停放时以及在各种道路状况下行驶时的车架变形和振动尽量少地通过悬置传递到驾驶室上。
2、为此,国内外设计人员设计了许多方案和方法。如驾驶 室悬置的三点布置,四点布置。驾驶室悬置块轴向指向驾驶室质心的布置方式。利用车架的结构动态参数(振动模态)优化悬置点布置的方法等。这些方案各具优缺点。但在设计时,无一 不把车架的变形量作为设计基 础参数加以考虑。根据上述设计要求,本着保障功能.经济实 用 的原则,综合几种驾驶室悬置的设计特点,我们进行了新的载重汽车驾驶室悬置结构的设计。2驾驶室悬置点的变形由汽车结构可知,驾驶室通过悬置连接于车架上。当汽车行驶时,由于受路面不平度的激励,将引起车架 的弯曲和扭转变形.其中扭转变形是影响驾驶室强度和舒适 性 的主 要 因素。它 一部分被悬 置吸收,另
3、一部分则通过悬置传至驾驶室,引起驾驶室的变形。悬置的这种吸收 和传递功能在其设计时应予以充分考虑。2.1车架的动态扭转变形在 汽车停放或行驶时,车架可产生静动态变形,其中车架扭转变形量可通过前轴上点连线与后轴上点连线的相对转角6来表示。a可以通过理论 和实验的方法获得。利 用各种道路上 的道路采样信号通过道 路模拟机可得到车架扭转变形的实验值。表1为EQ14 0一1满载驱动时,得到的车架扭角在各种道路上的统计值。实 验的道路信号采用 的是特征道路的信号,所以基本上反映或典型化了实际 的道路状况,可以作为零部件设计时的依据。由表可看出在各种道路状.况下,车架的最大扭角为B5.8 2度,在实际 上
4、我们取0 一6度做为设计依据。一6一1993年第5期(总第116期)表l路路面状况况车速速扭角均值值扭角标准值值扭角最大值值( ( ( ( (km/h ) ) )(度) ) )(度) ) )(度) ) )低低速搓板路路16.2 2 20.001 1 10179 9 90.5 5 5 5高高速搓板路路5 5.8 8 80.001 1 10.6 7 4 4 43.90 0 0甲甲石路路21.0 0 00.003 3 31.4 1 1 1526 6 6低低速乙石路路24.8 8 80.002 2 21.08 8 83.06 6 6高高速乙石路路32. 8 8 800 07 7 71.28 8 83.
5、90 0 0条条石路路3 3.0 0 00.008 8 81.30 0 04.42 2 2扭扭曲路路66 6 60,01 3 3 31.52 2 24.24 4 4片片石路路23.4 4 40.0 0 4 4 41.1 3 3 34.3 9 9 94 4 4 4 48.5 5 5 5 5 5 5 5 5砂砂石路路36.5 5 50。00 4 4 40.914 4 44.09 9 9卵卵石路路2 2.0 0 00.002 2 21.83 3 3556 6 6搓搓板路路50.0 0 00.01 1 11.40 0 05,6 6 6 6水水泥块路路1525 5 50.002 2 21.08 8 83
6、.46 6 6坑坑洼路路15。0 0 00.0 0 6 6 61.85 5 55.6 7 7 7扭扭曲路路8 8 80.00 6 6 61.67 7 74.8 5 5 5石石块路路30 0 00。002 2 21.85 5 55.8 2 2 22.2驾驶室悬里点的变形设两袖之间的距离为L,前后悬置点的距离为l (如图l所示)。或前后轴间车架的扭角为。贝 。驾驶室前后悬置连线的相对扭角为一丢。(若考虑到车架纵梁截面变化以及横梁的布置方式,实际扭角与。稍有不 同).假设驾驶室为刚体,在驾驶室前后悬置连线发生相对扭转角a时,四个悬置点将不在一个平面上,在悬置点上将有变形。在两前悬置点没有变形时,两后
7、悬置点之间的距离越大,悬置点的变形也越大。反之亦然。然而确定各参数时,悬置点的变形仅依赖于e,因此,8可做为驾驶室悬置设计的依据。前悬点图13驾驶室悬置点变形的道路测量一7一义汽 车科技利用 车架 的扭 角日可以间接地 获得驾 驶室 悬置点 的变形。为一r更 准确地 了解悬置 点的位移情况.进行EQ14or汽车悬置压缩量的道路试验。试验 段路面 状况有凹坑、石块和水管。利用传感器测量两种硬度的悬置块压缩 量和悬 置螺 栓受 力。前后悬 置的结构示意图如 图2、3所示。测量结果如 表2所示。压一万举图2图3表2旧旧旧悬里块(软) ) )新悬里块(硬) ) )前前前悬悬后悬悬前悬悬后悬悬压压缩t
8、t t12.sr nm m m3111幻n n n2.5n l三 11 1 13mm m m悬悬!螺栓受力力skg g gokg g g62kg g g29掩掩由表2可看出在悬置块较软的情况 下,悬置块 的压缩量比较大,悬置螺栓受力较小,而在悬置块较硬的情况下,则相反。说明,当悬置块较硬时,悬置块本身的变形量较小,车架的变形通过螺栓传至驾驶室。在车架变形由悬置块承受的情况下(软悬置块)可以算出。,12.5.3、3 600,12.5.3、,3 600a气十下一少入下二,一L二万犷十又气下少入一二竺,一1。石-ao乙兀O D O任U兀则639 60935X1.80=7.60一一aL一l由此可见,汽
9、车在通过像石块,水管和凹坑这样的大障碍物时,车架的变形更大,应该以口-8 o为驾驶室悬置设计的依据。4悬置结构特点为了更好地 了解不同车型的驾驶室悬置 的优 缺点,我们选取了吉尔13 0,CA1 41,EQ14 0 一l三种车型,进行了对比分析,分析结果如表3所示。一8一19 9 3年第5期(总第116期)表3吉吉吉尔130 0 0CA 141 1 1EQ1 40 0 0惫惫t布t方式式三点式式四点式式四点式式后后悬姿态态单点校支支两点水平布t t t两点八字型布里里装装配工艺艺较复杂杂简单单较简单单悬悬下通过性性一般般较好好好好悬悬1 块抗疲劳性性一般般较 好好较好好对对车架变形的释放放好好
10、较好好较好好对对 驾驶室扭转的抑制制/ / /较好好较好好经经济性性好好较好好较好好5新驾驶室悬置的设计5.1布置方式与三点式相比,四点式具有驾驶室稳定性好,橡胶块不易老化,装配工艺简单等特点,故选用四点式。5.2悬置间距离的确定根据车架的变形0 8 o可计算出驾驶室前后悬相对最大变形a,以悬置点变形aa大小适当的原则选用。悬置点变形较大,则造成悬置橡胶块变形大,势必造成汽车行驶时,驾驶室与车架间振动加大,容易产 生噪声。5.3后悬姿态后悬姿态有水平布置,八字布置和倒八字布置主种,根据驾驶室悬置姿态对驾驶室振动的影响实验结果,选用倒八字布置,以降低驾驶室的垂直和扭转振动。5 .4上下悬置块刚度
11、的匹配根据舒适性的要求,上悬置块的刚度K上应满足丹、汀(1一2。其中f,”ZH:,fZ”SH:为人体敏感频率上、下限,而下悬置块的刚度K下应满足悬置点变形的要求,即较小受力时的压缩量应大于或等于车架变形O二8 0时的压缩量,否则车架的变形将传递到驾驶室上。根据上述的设计分析和计算,设计的悬置结构为图4。一9一汽车科技爵J 瓣已一叭后悬盆六前愚盆6结论图4驾驶室悬置的设计是 一项比较复杂的工作,它涉及许多方面,主要是考虑车架的变形对驾驶室的 影响。在充分考虑的基础上,我们用传统的设计方法进行 了设计,因此参数的选择不一定是最优的.更好的设计需要用计算机进行优化,比如,悬置点的优化,悬置姿态角度的
12、优化等等,这些都需进一步做工作。参考文献【1王有智,王仕达等.,愚笠姿态对驾驶室振动的影响.二汽科技,1 99 2.5 .2张维刚.EQ14o一I汽车在道路 模拟机 上模拟各 种道路行驶时车架扭角的 浏定技 术中心 实脸报告,19912.3王仁 达等.EQ14o电浏技术中心实脸报告,1976.11.(上接第5页)5张照智.20 Cr ZNi 4、20 CrMnM。钢渗破淬火齿 轮弯曲疲劳工艺对 比试脸.第四 属全国齿轮强度与学术会议论文集.6K.Venn eman nk.Hornung G.Fisehe rGe armadeofAD Ifortheautomotiv ein-dustry.Th
13、eLamont长阮tragCompanyIn c.NomstownPen nsylv ania.GeorgFisehe rA G.SehaffhausenSwitz erland.7R.D.Fo rr es tM.S c球墨 铸铁生产中不断崛起的竟争者等泥淬火球墨 铸铁(A DI)ChiefFo u ndryMetallurgist.QIT一FerTitaneIne.Mo ntr e alCanada s 阁金 波千.新型的齿轮 材料球墨铸铁齿轮第8卷,第2期.9郑 州机械研究所.轮 齿弯曲承载 能力试脸方法.国标送审稿.【10GB348o一8 3.渐开线圈柱 齿轮 承载能力计界方法.n高镇同著.疚劳应用统 计学.国防工业出版社出版.一10一
