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1、CA1091轻型货车的前后悬架系统设计 摘 要随着汽车工业的发展，人们对汽车的乘坐舒服性和安全性的规定逐渐提高，因此对汽车的悬架系统和减振器也提出了更高的规定。本次设计题目是CA1091轻型货车的前后悬架系统设计。 所设计悬架系统的前悬架采用钢板弹簧非独立式悬架。后悬是由主副簧构成，也是钢板弹簧非独立式悬架，然后对重要性能参数进行拟定。在前悬的设计中一方面设计了钢板弹簧，涉及弹簧断面形状的选择，重要参数的拟定，材料和许用应力的校核，和方案布置的设计；尚有减振器的选择。在后悬架系统设计中重要对主副钢板弹簧进行了设计。最后采用MATLAB软件对悬架系统的平顺性进行了编程分析，目的是判断所设计的悬架
2、平顺与否满足规定。结论是没有不舒服性。因而对提高汽车的动力性、经济性和操纵稳定性是有利的。核心词：悬架设计；钢板弹簧；平顺性；货车AbstractWith the development of the Automobile industry, people have been promoting the requirement for the safety and ride comfort quality of the vehicle. As a result, there is a higher demand on the suspension and the shock absorber
3、system of the vehicle. The title of this thesis is the design of front and rear suspension systems of CA1046 truck. The front suspension system is the leaf spring, dependent suspension. The rear suspension system consists of the main spring and the helper spring and it is also the leaf spring, depen
4、dent suspension. In the procedure of the design we made certain the structural style of the suspension system in the first, then we made certain the main parameters. In the design of the front suspension we designed the leaf spring firstly, including the selection of section shape of leaf spring, ma
5、de certain the main parameters, material and allowable stress and the design of scheme , moreover the design of shock absorber. In the design of rear suspension we carried out the design of the main spring and the helper spring.In the final design stage, the MATLAB software is used to analyze the ri
6、de comfort of the suspension system by programming. The aim is whether suspension ride quality meets to the performance requirement. The results indicate that there is no uncomfortableness for the car on road. Therefore, it is helpful for the dynamical, economical and handling performances of the ve
7、hicle.Key words: Suspension Design; Leaf spring; Ride Performance; Truck目 录第1章 绪 论1第2章 悬架系统的构造与分析32.1 悬架的功能和构成32.2 汽车悬架的分类32.3 悬架的设计规定42.4 悬架重要参数42.4.1 悬架的静挠度fc42.4.2 悬架的动挠度 fd52.4.3 悬架弹性特性52.4.4 后悬架主、副簧刚度的分派52.4.5 悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分派6第3章 前后悬架系统的设计73.1前悬架系统设计73.1.1钢板弹簧的设计73.1.2.减振器的选用113.2后悬架系统设计133.2
8、.1悬架重要参数的拟定133.2.2弹性元件的设计153.2.3钢板弹簧强度验算243.2.4钢板弹簧主片的强度核算253.2.4钢板弹簧弹簧销的强度核算25第4章 平顺性分析和编程264.1平顺性的定义264.2平顺性的研究264.3平顺性的研究分析27第5章 结论33参照文献34致 谢35附 录 ：外文资料36附 录 ： 中文翻译42附 录 ： 程序42第一章 绪 论悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，地面冲击使货品和人会感到十分不舒服，这是由于没有悬架装置的因素。它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），
9、缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货品完好和人员舒服；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同步悬架系统承当着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所导致的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的规定，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。 悬架是汽车中的一种重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆构成。弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类
10、涉及钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。减振器用来衰减由于弹性系统引起的振，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同步保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，一般导向机构由控制摆臂式杆件构成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它自身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为避免车身在转向等状况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有局限性转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。 目前悬架发展十分快，不断浮现崭新的悬架装置。按控制形式不同分为从
11、动式悬架和积极式悬架。现代汽车中的悬架有两种，一种是从动悬架，另一种是积极悬架。从动悬架即老式式的悬架，是由弹簧、减振器（减振筒）、导向机构等构成，它的功能是削弱路面传给车身的冲击力，衰减由冲击力而引起的承载系统的振动。其中弹簧重要起减缓冲击力的作用，减振器的重要作用是衰减振动。由于这种悬架是由外力驱动而起作用的，因此称为从动悬架。而积极悬架的控制环节中安装了可以产生抽动的装置，采用一种以力抑力的方式来克制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。由于这种悬架可以自行产生作用力，因此称为积极悬架。现代汽车对平顺性和操纵稳定性和舒服性的规定越来越高，已成为衡量汽车性能好坏的原则。悬架构造形式和性能参数的
12、选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒服性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。 汽车的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数，它由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量（簧载质量）所决定。人体所习惯的垂直振动频率约为11.6Hz。车身振动的固有频率应接近或处在人体适应的频率范畴，才干满足舒服性规定。在悬架垂直载荷 一定期，悬架刚度越小，固有频率就越低，但悬架刚度越小，载荷一定期悬架垂直变形就越大。这样若无有足够大的限位行程，就会使撞击限位块的概率增长。若固有频率选用过低，很也许会浮现制动点头角，转弯侧货角，空载和满载车身高度变化过大。一般货车固有频率是1.52Hz，旅行客
13、车1.21.8Hz，高档轿车11.3Hz。此外，当悬架刚度一定期，簧载质量越大，悬架垂直变形也愈大，而固有频率越低。空车时的固有频率要比满载时的高。簧载质量变化范畴大，固有频率变化范畴也大。为了使空载和满载固有频率保持一定或很小变化，需要把悬架刚度做成可变或可调的。影响汽车平顺性的另一种悬架指标是簧载质量。簧载质量分为簧上质量与簧下质量两部分，由弹性元件承载的部分质量，如车身、车架及其他所有弹簧以上的部件和载荷属于簧上质量。车轮、非独立悬架的车轴等属于簧下质量，也叫非簧载质量M。如果减小非簧载质量可使车身振动频率减少，而车轮振动频率升高，这对减少共振，改善汽车的平顺性是有利的。非簧载质量对平顺
14、性的影响，常用非簧载质量和簧载质量之比m/M进行评价。影响汽车平顺性的另一重要指标是阻尼比，此值取大，能使振动迅速衰减，但会把路面较大的冲击传递到车身，值取小，振动衰减慢，受冲击后振动持续时间长，使乘客感到不舒服。为充足发挥弹簧在压缩行程中作用，常把压缩行程的阻尼比设计得比伸张小。 悬架的侧倾角刚度及前后匹配是影响汽车操纵稳定性的重要参数。当汽车受侧向力作用发生车身侧倾，若侧倾角过大，乘客会感到不安全，不舒服，如侧倾角过小，车身受到横向冲击较大，乘客也会感到不适，司机路感不好。因此，整车侧倾角刚度应满足：当车身受到0.4g侧向加速度时，其侧倾角在2.54范畴内，汽车有一定局限性转向特性，前悬架
15、侧倾角刚度应不小于后悬架侧倾角刚度。一般前悬架侧倾角刚度与后悬架侧倾角刚度比应在1.42.6范畴内，如前后悬架自身不能满足上述规定，可在前后悬架中加装横向稳定杆，提高汽车操纵稳定性。第二章 悬架系统的构造与分析2.1悬架的功能和构成悬架系统功能诸多，重要有如下几点：(1) 对不平路面所导致的汽车行驶中的多种颤抖和摇晃尚有振动等，与 轮胎一起，予以吸取和减缓，从而保证乘客和货品的安全，并提高驾驶稳定性。(2) 将路面与车轮之间的摩擦所产生的驱动力和制动力传播究竟盘和车身。(3) 支承车桥上的车身，并使车身与车轮之间保持合适的几何关系。典型的悬架构造由弹性元件、导向机构以及减震器等构成，个别构造则尚有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高档轿车则使用空气弹簧。2.2汽车悬架的分类 为适应不同车型和不同类型车桥的需要，悬架有分为独立悬架和非独立悬架。非独立悬架特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使构造大为简化，减少成本。目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大
