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1、目录1 引言11.1研究现状和发展趋势：11.2 悬架系统的重要性21.3悬架的组成和设计理论意义22 汽车悬架系统的作用、组成与分类32.1 汽车悬架的作用32.2 悬架的组成32.2.1弹性元件42.2.2减振器42.2.3 导向机构42.3 悬架的分类52.3.1 非独立悬架52.3.2 独立悬架52.4 钢板弹簧72.4.1 钢板弹簧的基本结构和作用原理72.4.2弹性元件种类及其特点93 110微型汽车后钢板弹簧悬架系统104 后悬挂系统钢板弹簧设计114.1 钢板弹簧主要参数的确定114.2 钢板弹簧叶片断面尺寸的选择164.3 钢板弹簧各片长度的确定174.4 钢板弹簧刚度的验算
2、194.4.1 弹簧刚度计算194.5 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径计算204.5.1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高204.5.2 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径214.6 钢板弹簧各片预应力的确定214.6.1 簧预应力确定224.7钢板弹簧各叶片在自由状态下的曲率半径和弧高的计算224.8 钢板弹簧总成弧高的核算244.8.1 簧总成弧高核算254.9钢板弹簧各片的应力验算265 结论28参考文献29致谢301 引言1.1研究现状和发展趋势：自从汽车发明以来，工程师们就一直在研究如何将汽车的悬架系统设计得更好。最初的汽车悬架系统是使用马车的弹性钢板，效果当然不会很好。190
3、8年螺旋弹簧开始用于轿车。到了三四十年代，独立悬架开始出现，并得到很大发展。减振器也由早期的摩擦式发展为液力式。这些改进无疑提高了悬架的性能，但无论怎样改良，此时的悬架仍然属于被动式悬架，仍然在很多方面有很大局限性。自五六十年代起产生了主动悬架的概念，它能够根据悬架质量的加速度，利用电控液压部件主动地控制汽车的振动。在这方面的研究，各大汽车制造公司均不遗余力。典型的例子，早期有雪铁龙公司在1955年发展的一种液压-空气悬架系统，可以使汽车具有较好的行驶性能和舒适性，但是它的制造工序太复杂，最终难以普及12。在某些微型、轻型汽车上还采用了前后相关的橡胶液压平衡式悬架。这种悬架不仅可以得到变刚度特
4、性，而且还可以像空气弹簧那样进去车身高度调节。七十年代以来，在英国伦敦的公共汽车上首先装用了一种主动式悬架。这种悬架的最大特点是可以获得良好的行驶平顺性和操作稳定性。近十多年以来，悬架控制系统的发展日新月异，成果较多。如福特公司生产的雷鸟轿车上的行使平顺性程序控制悬架系统，此系统中的减振器配置了一种快速作用旋转式螺管电磁开关，在传感器和一台微处理器为基础的电子系统的配合下，根据驾驶员的指示和车辆的运行状态，电磁开关可以调节阻尼。其他成功的应用还有奔驰车的自适应阻尼控制悬架系统、凯迪拉克轿车的路感悬架系统、以及对阻尼和刚度进行综合控制的丰田电子悬架控制系统和凌志LS400轿车的电子控制空气悬架系
5、统等。当前磁流变液减振器半主动悬架的发展最为整个汽车工业界所关注。在这方面国外成果及应用实例较多，国内还处于理论研究和试验阶段，应用实例很少，问题主要是磁流变液减振器的工作性仍然不稳定，成本较高。因此，当前乃至今后应该以此为重点，展开技术攻关，从研制高性能磁流变材料、优化磁路及结构设计人手，为磁流变半主动悬架的开发作先期基础性研究。随着电子技术的发展，出现了可变特性悬架控制系统。它可根据运行条件与路面状况，以手动控制悬架特性变化.具有安全、智能和清洁的绿色智慧悬架将是今后汽车悬架发展的趋势10。1.2 悬架系统的重要性悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性地连接
6、起来。其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；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振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操作稳定性，使汽车获得高速行驶能力1。1.3悬架的组成和设计理论意义悬架由弹性元件，导向装置，减振器，缓冲快和横向稳定器等组成。今年来国内外随着高速公路网的发展，车速的进一步提高，对汽车悬架的结构设计提出了越来越高的要求。因此在设计悬架的结构设计上应该考虑以几个下问题. 1保证汽车有良好的行驶平顺性。 2具有合适的衰减振动的能力。 3保证汽车具有良好的操作稳定性。 4汽车制动或加速
7、时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时全身侧倾角要合适。 5有良好的隔声能力。 6结构紧凑、占用空间尺寸小。 7可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。为了能满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。前、后悬架固有频率的匹配应合理，对乘用车，要求前悬架固有频率低于后悬架的固有频率，还要尽量避免悬架撞击车架（或车身）。汽车在不平面路面上行驶时，由于悬架的弹性作用，使汽车产生垂直振动。为了迅速衰减这种振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应装有减振器，并使之具有合理的
8、阻尼。利用减振器的阻尼作用，使汽车振动的振幅连续减小，直至振动停止。2 汽车悬架系统的作用、组成与分类2.1 汽车悬架的作用悬架是车架与车桥之间的一切连接和传力装置的总称。悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架与车轴弹性的连接起来。其主要任务是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且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，保证乘员的舒适性，减小货物和车辆本身的动载荷，以保证汽车的正常行驶。悬架的主要职能有三个：1)连接车体和车轮，并用适度的刚性支撑车轮；2)吸收来自路面的冲击，提高乘坐舒适性；3)有助于行驶中车体的稳定，提高操纵
9、性能。悬架系统的这些作用是紧密相连的，但又是相互矛盾的，比如提高了舒适性，那么车辆的稳定性就会降低。所以悬架系统的设计就是要争取达到最佳的平衡状态9，10。由实践得知，悬架对汽车的行驶平顺性、稳定性、通过性、燃料经济性等多种使用性能都有影响，因此在选择悬架参数及布置导向机构时，应注意满足这些性能的要求。在悬架设计中应满足这些性能的要求，其要点如下11：1）保证汽车有良好的行驶平顺性。为此，汽车应有较低的振动频率。2）有合适的减振性能。它应与悬架的弹性特性很好的匹配，保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快。3）保证汽车有良好的操纵稳定性。导向机构在车轮跳动时，应不使主销定位参数变化过大，车轮
10、运动与导向机构运动应协调，不出现摆振现象。转向时整车应有一些不足转向特性。汽车制动和加速时能保持车身稳定，减少车身纵倾的可能性。能可靠的传递车身与车轮间的一切力和力矩，零部件质量轻并有足够的强度和寿命。2.2 悬架的组成尽管现代汽车悬架的结构形式多种多样，但一般典型的悬架都由弹性元件、导向机构和减振器等组成，个别机构则还有缓冲块、横向稳定杆等。2.2.1弹性元件由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，里面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击力将达到很大数值，冲击里传到车架和车身时，可能引起汽车机件的早期损坏，传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，货物也可能受到
11、损伤，为了缓和冲击，在汽车行使系统中，采用弹性的充气轮胎外，在悬架中装有弹性元件，使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间有弹性联系。2.2.2减振器 在弹性系统受到冲击后，将产生振动。持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬架应具有减振作用，使振动迅速衰减，为此需装有减振器。减振器的阻尼力越大，振动消除的越快，但却使并联的弹性元件的作用不能充分发挥，同时，过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架损坏，为此对减振器提出以下要求 ：（1） 在悬架压缩行程内，减振器阻尼里应较小，以边充分利用弹性元件的弹性，以缓和冲击。（2） 在悬架伸张行程内，减振器的阻尼里应大，以求迅速减振。（3） 当车桥与车架的
12、相对速度过大时，减振器应能自动加大液流通过截面面积， 阻尼力给终保持在一定的范围内，以免承受过大的冲击载荷。减振器分类：双向作用式减振器，单向作用式减振器，充气式减振器，阻力可调式减振器。2.2.3 导向机构车轮相对于车架车身跳动时，车轮的运动诡计应符合一定的需求，否则对汽车某些行驶性能有不利的影响，因此，悬架中某些传力构件，同时承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务。因此这些传力构件还起到导向作用，故称为导向机构。这三个主要部分分别起到缓冲、导向和减振的作用，然而三者有一个共同任务则是传力10。应该指出，悬架只要具备了上述功能，在结构上并不是非要设置上述三个独立的部分不可。例如钢板
13、弹簧，除了作为弹性元件起缓冲作用外，当它在汽车上纵向安置，并且一端与车架作固定铰链连接时，即可负担起传递所有各项力和力矩，以及决定车轮运动轨迹的任务，因而就没有必要设置其他导向机构。此外，一般钢板弹簧是多片叠成的，它们之间的摩擦既具有一定的减振作用，因而当对减振要求不很高时，在采用钢板弹簧的悬架中，也可以不装减振器12。2.3 悬架的分类 悬架分为两大类：非独立悬架和独立悬架。非独立悬架的结构特点是两侧的车轮由一根整体或车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架的下面。独立悬架则是每一侧的车轮单独通过弹性悬架悬挂杂车架的下面。采用独立悬架时，车桥都做成切开的。2.3.1 非独立悬架 非独
14、立悬架因结构简单，工作可靠，广泛应用于汽车的前、后悬架。在轿车中，非独立悬架仅用于后桥。悬架的结构，特别是导向结构的结构，随所采用的弹性元件不同而有所差异，而且有时车别很大。采用螺旋弹簧，气体弹簧时需要有较复杂的导向机构。而采用钢板弹簧时，由于钢板弹簧本身兼起导向结构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化。因而有非独立悬架大数采用钢板弹簧作为弹性元件。 （1）非独立悬架的分类 纵置板簧式非独立悬架其钢板弹簧通常是纵向安置； 螺旋弹簧非独立悬架一般用于轿车的后悬架； 空气弹簧非独立悬架为提高汽车平顺性，希望弹簧做得尽可能柔软，如太柔软弹簧变形很大，空车时车身抬得很高；满载时车身压得很低
15、，出现不断碰撞缓冲块的现象。因此对不同的汽车有不同的要求；对于重型矿车及大客车，空车与满载时车身高相等，对于轿车在好路面降低车身以便高速行驶，在坏路面提高车身，以便增大通过性，采用空气弹簧悬架时，同意实现车身高度的自动调节。 油气弹簧非独立悬架油气弹簧可用于独立或非独立悬架2.3.2 独立悬架随着汽车车速的不断提高，非独立悬架已不能满足行驶平顺性的操作稳定性等方面提出的要求。因此独立悬架获得了很大发展。独立悬架的结构特点，是两侧的车轮各自独立地与车桥或车身弹性连接，因而具有以下优点：（1） 在悬架弹性元件一定饿变形范围内，两侧车轮可以单独运动，互不影响，这样在不平路面上行驶时有利于减少车架和车身的振动，而且有助与消除转向轮不断偏摆的不良现象。（2） 减少了汽车的非簧载质量。在非独立性悬架的情况下，整个车桥和车轮都属于非簧式质量部分，在用独立悬架时，对驱动桥而言，由于在减振器、差速器及其外壳都固定在车架上成了簧载质量；对转向桥而言，它仅具有转向主销和转向节，而主部的整体梁不再存在，所以采用独立悬架时非簧载质量只包括车轮质量和悬架系统中的一部分零件的全部或部分质量，显然比用非独立悬架时的非簧载
