武汉理工大学毕业设计
目录
摘要................................................................ I Abstract........................................................... II 1绪论 .............................................................. 1 2 悬架结构形式分析和选择............................................ 2
2.1非独立悬架和独立悬架 ........................................ 2 2.2前、后悬架方案的选择 ........................................ 4 3 悬架主要参数的确定................................................ 5
3.1悬架静挠度fc ............................................... 5 3.2悬架动挠度fd ............................................... 6 3.3悬架弹性特性 ................................................ 6
3.4后悬架主、副弹簧刚度的分配 .................................. 7 3.5悬架侧倾角刚度及其前、后轴的分配 ............................ 9 4 钢板弹簧的设计................................................... 10
4.1钢板弹簧的布置方案 ......................................... 10 4.2钢板弹簧主要参数的确定 ..................................... 10
4.2.1满载弧高fa ........................................... 11
4.2.2钢板弹簧长度L的确定 ................................. 11
4.2.3钢板断面尺寸及片数的确定 ............................. 11 4.3钢板弹簧各片长度的确定 ..................................... 13 4.4钢板弹簧刚度验算 ........................................... 15 4.5钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 ............... 15 4.6钢板弹簧总成弧高的核算 ..................................... 17 4.7钢板弹簧的强度验算 ......................................... 18 5 结论............................................................. 19 致谢............................................................... 20 参考文献........................................................... 21 附录1 ............................................................. 22 附录2 ............................................................. 23
I
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摘要
本次的设计题目是EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车后悬设计。
我所设计的货车悬架为非独立悬架。首先确定悬架的主要结构形式，然后要对悬架主要参数进行确定。在后悬架的设计中，后悬架主、副簧刚度的分配是后悬架设计不同于前悬架设计的地方，主、副簧刚度的分配在计算后通过弹性特性图表示出来。除此之外，还要对主、副钢板弹簧进行布置，确定其主要参数，确定各片长度，对强度进行验算，计算曲率半径、总成弧高。
钢板弹簧的设计是货车悬架设计的重点，它对于汽车的行驶平顺性、汽车衰减振动的能力和悬架的结构有着重要意义。
关键字：EQ1092F8AD 钢板弹簧 非独立悬架
I
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Abstract
This design topic is the EQ1092F8AD type long head diesel truck rear suspension design.
The truck suspension I design is non independent suspension. First determine the suspension of the main structural form, and then the suspension main parameters are determined. In the rear suspension design, the rear suspension main, auxiliary spring stiffness distribution is place in which the rear suspension design differs from that of the front suspension design. The main, auxiliary spring stiffness distribution is represented in a graph after calculated. In addition, the main, auxiliary springs are arranged, to determine its main parameters, to determine the length of blade, the stiffness, strength checking calculation, assembly, curvature radius of camber.
The leaf spring design is truck suspension system design's key point, which has important significance for the ride of vehicle, car damping vibration and suspension structure.
Key words: EQ1092F8AD plate spring independent suspension
II
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1绪论
悬架，其名源于西方。在英语里悬架系统对应的是单词Suspension。顾名思义，它是将车轮通过弹簧连接在车体上，并与其它部件构成可动的机构。悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间弹性连接装置的总称。首先悬架可以传递它们之间一切的力（反力）及其力矩（包括反力矩）；其次悬架可以缓和、抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，以保证汽车良好的平顺性和操纵稳定性；再次悬架可以迅速衰减车身和车桥的振动。悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击，乘坐舒服，就应该降低悬架刚度。但这样，又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点，即保证操纵稳定性的优良，又能具备较好的平顺性。由此可见，悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。
汽车诞生后，随着对悬架研究的深入，相继出现了扭杆弹簧、气体弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等弹性元件。1934年世界上第一次出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架，但它很难适应各种复杂的路况，减震效果较差。为了克服这种缺陷，采用了非线性刚度弹簧和车身调节的方法，虽然有一定成效，但是无法根除被动悬架的弊端。被动悬架主要应用于货车和低端轿车，现代轿车的前悬架一般采用带横向稳定杆的麦弗逊悬架，后悬架则选择较多。半主动悬架的研究工作开始于1973年，它以改变悬架的阻尼为主，一般很少考虑改变悬架的刚度。为了兼顾汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性，人们提出了主动悬架的概念。1954年，美国通用汽车公司在悬架中首次提出这一概念。主动悬架在被动悬架的基础上增加可调节刚度和阻尼的控制装置，使汽车悬架在任何路面上保持最佳的运行状态。控制装置通常由测量系统、反馈系统、能源系统组成。
现代汽车悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般由弹性元件、减震器和导向机构三部分组成。为了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。汽车在不平路上行驶，由于弹性作用，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，悬架应该装有减震器，并使之具有合理的阻尼。车轮相对于车架和车身跳动时，车轮的运动轨迹应该符合一定的要求，否则汽车某些行驶性能将要受到不利影响。因此，悬架中某些传力构件同时还要承担使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，这就是导向机构的任务。
EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车采用非独立悬架。它结构简单、成本低廉，易于维护，对汽车厂家比较有利。除此之外，它承载能力强，钢板弹簧做弹性元件的非独立悬架，可承载达几十吨的负荷。所以中、重载车辆常常采用非独立悬架。但是缺点有：1.由于是用一根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上，一侧车轮受到的冲击、振动必然要影响另一侧车轮。因而操纵稳定性、平顺性不理想；2.由于左右两侧车轮的互相影响，容易影响车身的稳定性，在转向的时,侧倾较大，容易侧翻。
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非独立悬架分为钢板弹簧非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架。EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车使用的弹性元件是钢板弹簧。钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件。钢板弹簧的设计在整个货车悬架设计中是重中之重，其中包括钢板弹簧的布置方案、主要参数的确定、钢板弹簧各片长度的确定、钢板弹簧的刚度验算、钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径的计算、总成弧高的核算、强度验算。钢板弹簧的设计内容十分丰富，它决定了悬架的各种主要结构和尺寸。钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，并且由于弹簧各片的摩擦而起到一定的减震作用。值得指出的是近年来，许多国家的货车采用了一种变厚度断面的弹簧片构成的少片变截面钢板弹簧。这种弹簧克服了多片钢板弹簧质量大，性能差（由于片间摩擦的存在，影响汽车的行驶平顺性）的缺点。这种少片弹簧对于实现车辆的轻量化，节约能源和合金弹簧钢材大为有利，所以在未来很有发展前景。
因为我设计的是EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车的后悬架，它和前悬架有一定的区别，也有一定的联系，所以在设计时要充分考虑到这一点，它们之间有匹配的问题。设计出来的悬架要充分满足以下几点：选择弹性元件、减震器及其导向装置的最优特性；确定所以部件及其零件最合理的结构形式和尺寸；保证汽车有良好的行驶平顺性；具有合适的衰减振动的能力；保证汽车具有良好的操纵稳定性；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；有良好的隔声能力；结构紧凑、占用空间尺寸要小；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。在对钢板弹簧的设计中，要在不影响强度和刚度的前提下，尽量简化结构，降低成本，方便制造和保养，并且要尽量减少车轮跳动对转向轮定位的影响和轮胎磨损。
2 悬架结构形式分析和选择
2.1非独立悬架和独立悬架
悬架可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的结构特点是，左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架（或车身）连接；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。
非独立悬架分为三大类别：钢板弹簧式非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架。以纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架为例。钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它兼起导向机构的作用，使得悬架系统大为简化。这种悬架广泛用于货车的前、后悬架中。它中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。悬架前端为固定铰链，也叫死吊耳。它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳与吊耳架相连，后端可以自由摆动，形成活动吊耳。当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。螺旋弹簧非独立悬架则因为螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷，所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。空气弹簧非独立悬架则是使得汽车在
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