设计指南（弹簧、稳定杆） 不管悬架的类型如何演变，从结构功能而言，它都是有弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。 一 弹性元件 弹性元件主要作用是传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂直载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。在现用的弹性元件中主要有三种；（1）钢板弹簧，（2）扭杆弹簧，（3）螺旋弹簧。 钢板弹簧设计 板弹簧具有结构简单，制造、维修方便；除作为弹性元件外，还兼起导向和传递侧向、纵向力和力矩的作用；在车架或车身上两点支承，受力合理；可实现变刚度，应用广泛。 (一) 钢板弹簧布置方案 1.1钢板弹簧在整车上布置 (1) 横置；这种布置方式必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂，质量加大，只在少数轻、微车上应用。 (2) 纵置；这种布置方式的钢板弹簧能传递各种力和力矩，结构简单，在汽车上得到广泛应用。 1.2 纵置钢板弹簧布置 (1) 对称式；钢板弹簧中部在车轴（车桥）上的固定中心至钢板弹簧两端卷耳中 心之间的距离相等，多数汽车上采用对称式钢板弹簧。 (2) 非对称式；由于整车布置原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又 要改变轴距或通过变化轴荷分配的目的时，采用非对称式钢板弹簧。 (二)钢板弹簧主要参数确定 初始条件：1G ~满载静止时汽车前轴（桥）负荷 2G ~满载静止时汽车后轴（桥）负荷 1U G ~前簧下部分荷重 2U G ~后簧下部分荷重 1W F =(G 1-G 1U )/2 ~前单个钢板弹簧载荷 2W F =(G 2-G 2U )/2 ~后单个钢板弹簧载荷 c f ～悬架的静挠度； d f －悬架的动挠度
1L ～汽车轴距； 1、 满载弧高a f 满载弧高指钢板弹簧装在车轴（车桥）上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差。a f 用来保证汽车具有给定的高度。当a f =0时，钢板弹簧在对称位置上工作。为在车架高度已确定时得到足够的动挠度，常取a f = 10～20mm 。 2、 钢板弹簧长度L 的确定 L —指弹簧伸直后两卷耳中心间的距离 （1）钢板弹簧长度对整车影响 当L 增加时：能显著降低弹簧应力，提高使用寿命； 降低弹簧刚度，改善汽车平顺性； 在垂直刚度C 给定的条件下，明显增加钢板弹簧纵向角刚度； 减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形； 原则上在总布置可能的条件下，尽可能将钢板弹簧取长些。 （2）钢板弹簧长度确定 钢板弹簧一般跟据经验确定； 轿车： L =(0.40～0.55)轴距 货车前悬架： L =(0.26～0.35)轴距 后悬架： L =(0.35～0.45)轴距 3、断面尺寸及片数确定 （1）宽度b 的确定 有关钢板弹簧的刚度、强度等，可按等截面简支梁的计算公式计算，但需引入挠度增大系数δ加以修正。因此，可根据修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需的总惯性矩J 0。对称式钢板弹簧 0J ＝[（L-ks ）3c δ]/48E (1) s -U 形螺栓中心距； k -U 形螺栓加紧后无效长度系数（刚性加紧，k=0.5，挠性加紧,k=0）; c -钢板弹簧垂直刚度（N/mm ）,c=F W /f c ; δ-挠度增大系数（先确定与主片等长的重叠片数1n ,再估计一个总片数0n ,求得η＝n 1/n 0,然后用δ＝1.5/[1.04（1＋0.5η）]初定δ；
专业课程设计说明书题目：商用汽车后悬架设计 学院机械与汽车学院 专业班级 10车辆工程一班 学生姓名 学生学号 201030081360 指导教师 提交日期 2013 年 7 月 12 日 1
一．设计任务：商用汽车后悬架设计 二．基本参数：协助同组总体设计同学完成车辆性能计算后确定 额定装载质量5000KG 最大总质量8700KG 轴荷分配 空载前：后52:48 满载前：后32:68 满载校核后前：后33：:67 质心位置： 高度：空载793mm 满载1070mm 至前轴距离：空载2040mm 满载2890mm 三．设计内容 主要进行悬架设计，设计的内容包括： 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩，驱动轮类型与规格，汽车总质量和使用工况，前后轴荷，前后簧上质量，轴距，制动时前轴轴荷转移系数，驱动时后轴轴荷转移系数)，选择悬架的布置方案及零部件方案，设计出一套完整的后悬架，设计过程中要进行必要的计算。 3．悬架结构设计和主要技术参数的确定 （1）后悬架主要性能参数的确定 （2）钢板弹簧主要参数的确定 （3）钢板弹簧刚度与强度验算 2
（4）减振器主要参数的确定 4．绘制钢板弹簧总成装配图及主要零部件的零件图 5．负责整车质心高度和轴荷的计算和校核。 *6．计算20m/s车速下，B级路面下整车平顺性(参见<汽车理论>P278 题6.5之第1问)。 四．设计要求 1．钢板弹簧总成的装配图，1号图纸一张。 装配图要求表达清楚各部件之间的装配关系，标注出总体尺寸，配合关系及其它需要标注的尺寸，在技术要求部分应写出总成的调整方法和装配要求。 2．主要零部件的零件图，3号图纸4张。 要求零件形状表达清楚、尺寸标注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技术要求应标明对零件毛胚的要求，材料的热处理方法、标明处理方法及其它特殊要求。 3．编写设计说明书。 五．设计进度与时间安排 本课程设计为2周 １．明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周。 ２．设计计算0.5周 ３．绘图0.5周 ４．编写说明书、答辩0.5周 3
读书笔记之汽车悬架概述 悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。 悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。 悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。 汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架 1. 非独立悬架 架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。 常见的非独立悬架有四种（按照弹性元件的不同分类），即纵置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和油气弹簧非独立悬架 1.1 纵置钢板弹簧非独立悬架。 由于钢板弹簧本身可以兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化，几乎不需要额外的导向结构，对于要求较低的车辆甚至可以不安装减振器。如图1
独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点: 1）在悬架弹性元件一定的弹性范围内，两侧车轮可以单独运动，而不互相影响，这样在不平道路上可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。 2）减少了汽车非簧载质量。 3）采用断开式车桥，发动机总成的位置可以降低和前移，使汽车质心下降，提高了行驶稳定性。同时能给予车轮较大的跳动空间，因而可以将悬架的刚度设计得较小，使车身振动频率降低，改善行驶平顺性。 以上优点是独立悬架广泛的用于现在汽车上，特别是轿车，转向轮普遍采用了独立悬架。但是独立悬架结构复杂，制造和维修成本高。在独立悬架设计不合理的时，车轮跳动造成较大车轮外倾和轮距的变化，使轮胎磨损较快。 2.1车轮在汽车横向平面内摆动的悬架 2.1.1单横臂式独立悬架 单横臂独立悬架的特点是党悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离—轮距致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着，且轮胎磨损较严重。此外这种悬架用于转向轮时，会使主销内倾和车轮外倾角发生较大的变化，对于转向操纵有一定的影响，故目前在前悬架中很少采用。但是由于结构简单、紧凑、布置方便，在车速不高的重型越野汽车上也有采用。图5所示极为单横臂式独立悬架，图6为采用单横臂式独立悬架的越野车。 2.1.2双横臂独立悬架 双横臂独立悬架的长度可以相等，也可以不相等。在两摆臂等长的悬架中，当车轮上下跳动时，车轮平面没有倾斜，但轮距却发生了较大的变化，这将增加车轮侧向滑移的可能性。在两摆臂不等长的悬架中，如果两摆臂长度适当，可以是车轮和主销的角度以及轮距的变化都不太大，如图7所示。 不太大的轮距变化在轮胎较软时可以由轮胎变形来适应，目前轿车的轮胎可以容许轮距在每个车轮上达到4~5mm 的而不致沿路面滑移。因此，不等长双横臂式独立悬架在轿车前轮上应用广泛。 有时出于布置和空间的考虑，也有使用扭转的弹簧的双横臂悬架，如图9所示。 图5 单横臂独立悬架 图6 单横臂独立悬架越野车 a b 图7 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架 图8 用于轿车前轮双横臂独立悬架 a b 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架 图9 使用扭簧的双横臂式悬架
前言 悬架是现代汽车的重要组成部分之一。虽然并非汽车在行进必不可少的装备，但如果没有悬架，将极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天，人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受，而非他们不太懂得的专业术语。 因此，对汽车操纵稳定性﹑平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的悬架系统也被不断改进，主动半主动悬架等具有反馈的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。无论定位高端市场，还是普通家庭的经济型轿车，没有哪个厂家敢忽视悬架系统及其在整车中的作用。这一切，都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。悬架系统的优劣，乘员在车上可以马上感受到。 “木桶理论”，很多人都知道，整车就好比是个“大木桶”，悬架是它的一片木板。虽然，没有悬架的汽车还是可以跑动的，但是坐在上面是很不舒服的。坐过农用车货厢的人，对此应该是颇有些体会的，即便是较好的路况，在上面也是颠来颠去的。因为它的悬架很简单，对平顺性和操纵稳定性考虑的很少。只有当悬架这块木板得到足够重视，才能使整车性能得以提升。否则，只能是句空话。 正因为悬架在现代汽车上的重要重要作用，应该重视汽车悬架的设计。只有认真，严谨的设计才能确保其与整车的完美匹配。而要做到这一点，就必须，查阅大量相关书籍，图册，行业和国家标准。
这些是对我们这些将来要从事汽车设计，制造工作的工科出身的大学毕业生的必须经历的一个必不可少的训练。没有经过严格的训练的洗礼，是不可能具备这种专业精神和素质的。 目录
前言 (1) 第一章悬架的功用 (4) 第二章悬架系统的组成 (6) 第三章悬架的类型及特点 (7) §3.1非独立悬架的分类及特点 (8) §3.2独立悬架分类及特点 (9) 第四章匹配车型的选择 (13) 第五章悬架主要参数的确定 (15) §5.1悬架静挠度 f (15) c §5.2悬架的动挠度 f (16) d 第六章弹性元件的计算 (19) §6.1弹簧形式、材料的选择 (19) §6.2确定弹簧直径及刚度 (19) §6.3其他参数的计算 (20) §6.4弹簧的校验 (21) 第七章减振器的设计 (21) 第八章独立悬架导向机构的设计 (26) §8.1导向机构的布置参数 (26) §8.2 麦弗逊式悬架导向机构设计 (28) 第九章悬架系统的辅助元件 (31) 第十章展望—未来的汽车悬架 (33) 小结 (34) 参考文献 (36)
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 毕业设计（论文）客车悬架系统设计计算说明书 院系：长安大学汽车学院 指导教师：张平 专业班级： 22010803 学生姓名：杨文亮 2012年6月18日
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 摘要 目前我国的客车普遍采用的是传统钢板弹簧悬架，只有少数的高级客车才配置了空气悬架。传统钢板弹簧的结构简单，成本较低。而相对于传统机械钢板弹簧悬架而言，空气悬架具有乘坐更舒适、更好改善车辆的行驶平顺性等显著优点，但是造价也相对较高。 本文针对客车的悬架设计，在传统钢板弹簧悬架的基础上对前悬进行改进，前悬采用钢板弹簧与空气弹簧并联的混合式空气悬架，而后悬采用主副复合式钢板弹簧悬架。前悬的混合式空气悬架能满足驾驶员舒适性的要求，而后悬架的主副复合式钢板弹簧降低了整车的生产成本。 对前、后悬架的主要零部件的尺寸进行设计计算，并运用CATIA进行建模和装配。关键词混合式空气悬架，CATIA，主副复合式钢板弹簧悬架
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ ABSTRACT At present, buses generally use the traditional leaf spring suspension in our country , only a handful of senior buses was equipped with air suspension. Traditional leaf spring structure is simple and with low cost . In contrast to traditional mechanical leaf spring suspension, the air suspension has more significant advantages, such as , more comfortable to ride, better improvement of the vehicle ride comfort. However , the cost is relatively high. This paper is about the bus suspension design .to improve the front suspension on the basis of the traditional leaf spring suspension , front suspension uses hybrid air suspension combined parallel with leaf springs and air springs , and then rear suspension uses primary and secondary compound leaf spring suspension. the front air suspension can meet the requirements of driver comfort , but leaf spring in the rear suspension can reduce the manufacturing cost. Design and calculate the size parameters of the main components in the front and rear suspension, and modeling and assembly in use of CATIA. KEYWORDS: hybrid air suspension ,catia ,primary and secondary compound leaf spring suspension
悬架和油气弹簧悬架 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-
读书笔记之汽车悬架概述 悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。 悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。 悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。 汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架 1. 非独立悬架 架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。 常见的非独立悬架有四种（按照弹性元件的不同分类），即纵置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和油气弹簧非独立悬架 纵置钢板弹簧非独立悬架。 由于钢板弹簧本身可以兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化，几乎不需要额外的导向结构，对于要求较低的车辆甚至可以不安装减振器。如图1所示。 螺旋弹簧非独立悬架 a b 图1 纵置钢板弹簧非独立悬架 a)货车的后悬架 b)轿车的后悬架
螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。其纵横向推力杆是悬架的导向机构，用来承受和传递车轴和车身之间的纵向和横向作用力和力矩，加强杆式的作用是加强横向推力杆的安装强度，并可使车身受力均匀。如图2所示。 图2 螺旋弹簧非独立悬架 空气弹簧非独立悬架 空气弹簧和螺旋弹簧一样只能传递垂直力，其纵向力和横向力及其力矩也是由纵向推力杆和横向推力杆来传递。这种悬架也需要安装减振器。
摘要 随着汽车工业技术的发展对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高，汽车行驶平顺性又与悬架密切相关。因此，对悬架系统的设计具有一定的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度。通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸。最后进行了横向稳定杆的设计。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架，后悬则采用拖曳臂式悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减振器。这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。、采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和零件图。 关键词：家庭轿车；悬架；平顺性；弹性元件
Abstract With the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance. The main design of the study is BYD F3 car before and after the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal Wending Gan. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans. Key words: family sedan; suspension; ride; flexible components
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 3 14 1 1= Cs (1) 1 后螺旋弹簧为圆柱螺旋弹簧：后 n 8D Gd 3 24 2 2= Cs (2) 式中：G 为弹性剪切模量79000N/mm 2 d 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 324 2 2= Cs =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 3 1 41 116n 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： Cs=18.8 N/mm； 1 Cs=22.6 N/mm。 2 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，Array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
精心整理 读书笔记之汽车悬架概述 悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。 悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。 悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。 汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架 1.非独立悬架 架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。
独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点: 1）在悬架弹性元件一定的弹性范围内，两侧车轮可以单独运动，而不互相影响，这样在不平道路上可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。 2）减少了汽车非簧载质量。 此外这 7 10所
值得注意的是，在大多数超级跑车和几乎所有的方程式赛车上，减振器和螺旋弹簧的并没有直接安装在横臂或者立柱上，而是通过一个推拉杆和换向摇臂将悬架的跳动运动传递到减振器和弹簧，如图14所示，减振器和弹簧则更靠近车身轴线且通常隐藏于车壳内部。使用这种结构的原因应该有如下几点：1）便于布置，较细的推拉杆更方便布置，以免和传动轴和转向拉杆发生干涉，对于方程式赛车来说其较长的横臂使得小行程的减振器不足以连接横臂和车架，必须通过推拉杆来传递力和运动。2）减小空气阻力，这一点对方程式赛车特别重要，露在外面的推拉杆显然比粗壮的减振器和弹簧拥有更小的正投影面积，同时能够有效减小乱流。3）减小非簧载质量，减振器和弹簧的重量有它们两端的支座承受，只有推拉杆的一部分质量贡献给非簧载质量，同时由于不需连接减振器和弹簧，横臂结构也相对简化，进一步减少了非簧载质量。4）调整悬架参数，通过合理设计推拉杆和换向器结构，可以实现机构传动比的变化，从而实现悬架的线刚度的变化，即实现变刚度。当然，在普通民用车上，基于成本和使用空间的考虑，并不采用这种结构。 单纵 19所 级，B 主销的
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前言 悬架是现代汽车的重要组成部分之一。虽然并非汽车在行进必不可少的装备，但如果没有悬架，将极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架对整车性能有着重要的影响。在汽车市场竞争日益加剧的今天，人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受，而非他们不太懂得的专业术语。 因此，对汽车操纵稳定性﹑平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。与此关系密切的悬架系统也被不断改进，主动半主动悬架等具有反馈的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。无论定位高端市场，还是普通家庭的经济型轿车，没有哪个厂家敢忽视悬架系统及其在整车中的作用。这一切，都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。悬架系统的优劣，乘员在车上可以马上感受到。 “木桶理论”，很多人都知道，整车就好比是个“大木桶”，悬架是它的一片木板。虽然，没有悬架的汽车还是可以跑动的，但是坐在上面是很不舒服的。坐过农用车货厢的人，对此应该是颇有些体会的，即便是较好的路况，在上面也是颠来颠去的。因为它的悬架很简单，对平顺性和操纵稳定性考虑的很少。只有当悬架这块木板得到足够重视，才能使整车性能得以提升。否则，只能是句空话。 正因为悬架在现代汽车上的重要重要作用，应该重视汽车悬架的设计。只有认真，严谨的设计才能确保其与整车的完美匹配。而要做到这一点，就必须，查阅大量相关书籍，图册，行业和国家标准。 这些是对我们这些将来要从事汽车设计，制造工作的工科出身的大学毕业生的必须经历的一个必不可少的训练。没有经过严格的训练的洗礼，是不可能具备这种专业精神和素质的。
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适性和安全性的要求逐渐提高，因此对汽车的悬架系统和减振器也提出了更高的要求。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。后悬是由主副簧组成，也是钢板弹簧非独立式悬架，然后对主要性能参数进行确定。在前悬的设计中首先设计了钢板弹簧，包括弹簧断面形状的选择，主要参数的确定，材料和许用应力的校核，和方案布置的设计；还有减振器的选择。在后悬架系统设计中主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平顺是否满足要求。结论是没有不舒适性。因而对提高汽车的动力性、经济性和操纵稳定性是有利的。 关键词：悬架设计；钢板弹簧；平顺性；货车
Abstract With the development of the Automobile industry, people promoting the requirement for the safety and ride comfort quality of the vehicle. As a result, there is a the suspension and the shock absorber 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 . 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, made 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 the final design stage, the MATLAB software is used to analyze the ride 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 Design; Leaf spring; Ride Performance; Truck
汽车专业课程设计 题目：轻型货车钢板弹簧总成设计 学院：燕山大学里仁学院 专业：车辆工程 班级：车辆工程2班 姓名：高缘 学号： 121113031042 指导老师：裴永生 2016年1月8日 1
目录 一、设计任务书 (1) 二、设计方案 (3) 三、设计计算说明 (3) 3．1前悬架静挠度f c1，前悬架钢板弹簧刚度c 1 (3) 3．2前悬架的动挠度f d1 确定。 (3) 3．3货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定 (4) 3．3．1．钢板弹簧长度L (4) 3．3．2．前悬架钢挠度增大系数 (4) 3．3．3.钢板弹簧片总惯性矩 (4) 3．3．4钢板弹簧片的厚度和宽度的计算 (4) 3．4钢板弹簧各片长度的确定 (5) 3．5钢板弹簧的刚度验算 (5) 3．6钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算 (6) 3．6．1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径 (6) 3．6．2钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径 (7) 3．6．3钢板弹簧各片在自由状态下的弧高 (7) 3．7钢板弹簧总成弧高及的核算 (8) 3．8钢板弹簧的强度的核算 (8) 四．设计小结 (10)
2、设计方案 钢板弹簧设计是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能要求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 在整个设计过程中，一起设计了前悬架。按着以下的顺序完成了总体的设计。 （一）、前悬架静挠度f c1，前悬架钢板弹簧刚度c 1 （二）、前悬架的动挠度f d1 确定 （三）、货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定（四）、钢板弹簧各片长度的确定 （五）（五）、钢板弹簧的刚度验算 （六）、钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算（七）、钢板弹簧总成弧高及的核算 （八）、钢板弹簧的强度的核算。 汽车满载总质量Q=2420kg 额定载荷为1030kg (g取10N/ kg) 满载时前轴负荷占35%，后轴占65% 故满载时 前轴载荷为2420?10? 35%=8470N 后轴载荷为2420?10? 65%=15730N 空载时前轴负荷占50%，后轴占50% 设空载时质量为1390kg 故空载时 前轴载荷为1390?10?50%=6950N 后轴载荷为1390?10?50%=6950N 取载荷最大者（计算依据） 则前轴载荷为 1 G=8470N 后轴载荷为 2 G=15730N
螺旋弹簧设计 一、 弹簧设计参数 （1）弹簧丝直径d ：制造弹簧的钢丝直径。 （2）弹簧外径o D ：弹簧的最大外径。 （3）弹簧内径i D ：弹簧的最小外径。 （4）弹簧中径D ：弹簧的平均直径。计算公式：()/2o i i D D D D d =+=+ （5）弹簧节距p ：除支撑圈外，弹簧相邻两圈对应点在中径上的轴向距离。 （6）有效圈数n ：弹簧能保持相同节距的圈数。 （7）支撑圈数s n ：为了使弹簧在工作时受力均匀，保证轴线垂直端面、制造时，常将弹簧两端并紧。并紧的圈数仅起支撑作用，称为支撑圈。一般有 1.5T 、2T 、2.5T ，常用的是2T 。 （8）总圈数t n ：有效圈数与支撑圈的和，t s n n n =+。 （9）螺旋方向：有左右旋之分，常用右旋。 二、 弹簧其它参数 （1）旋绕比C 〈弹簧指数〉 D C d = 为了使弹簧本身较为稳定，不致颤动和过软，C 值不能太大；但为避免卷绕时弹簧丝受到强烈弯曲，C 值不应过小。 常用旋绕比C 值 （2）计算补偿系数K 4144 C K C -=- （3）长细比b 弹簧自由长度与弹簧中径之比，0H b D =。
三、 弹簧正向设计流程 1. 弹簧丝直径d d ≥式中： C ：旋绕比； K ：计算补偿系数，4144 C K C -=-； max F ：弹簧所受最大的力，max max s F k λ=； s k ：弹簧的刚度。现代悬架设计过程中，弹性元件的刚度通常不等于悬架系统等效 刚度。当悬架系统存在杠杆比时，弹性元件的刚度近似等于悬架系统等效刚度与杠杆比平方的乘积，即2s k k i =?； i ：悬架等效刚度作用力的力臂/弹性元件（弹簧）作用力的力臂； max λ：弹簧受力时的最大压缩量，等于弹簧处于平衡位置时的压缩量t s m g x k = 与车轮上跳至极限时的弹簧压缩量之和； []τ：弹簧材料的许用应力。 2. 弹簧工作圈数（有效圈数）n 对于压缩弹簧，弹簧的工作圈数38s Gd n C k = 。 式中： G ：切变模量。 3. 弹簧节距p 选取螺旋角α，由arctan p D απ=可得节距p 。 对于压缩螺旋弹簧，推荐5~9α=??。 4. 弹簧自由长度0H 弹簧自由长度：0 1.5H np d =+。
目录 一、绪论 (5) 1.1概述 (5) 1.2油气悬架特性 (6) 1.3国内外研究现况 (7) 1.4本课题研究意义和研究内容 (9) 二、油气悬架的结构形式和工作原理 (10) 2.1系统分类 (10) 2.2单气室油气弹簧 (10) 2.3双气室油气弹簧 (12) 2.4两级压力气室油气弹簧 (12) 三、油气悬架系统建模 (13) 3.1概述 (13) 3.2单气室油气弹簧非线性模型 (13) 3.2.1单气室油气悬架物理模型的建立 (13) 3.2.2单气室油气悬架数学模型的建立 (14) 3.2.3单气室油气悬架参数的确定 (21) 3.3双气室油气弹簧非线性模型 (22) 3.3.1双气室油气悬架物理模型的建立 (23) 3.3.2双气室油气悬架数学模型的建立 (24) 3.3.3双气室油气悬架参数的确定 (26) 四、油气悬架系统特性分析 (30) 4.1概述 (30) 4.2非线性特性影响因素 (30) 4.3刚度特性 (31) 4.3.1 油气悬架刚度特性公式推导 (31) 4.4阻尼特性 (32) 4.4.1 油气悬架阻尼特性公式推导 (32) 五、一种单气室阻尼可变油气分离式弹簧的设计 (35) 5.1设计背景说明 (35) 5.2设计内容及构成 (35) 5.3附图说明 (36) 5.4具体工作过程 (41) 六、总结 (42)
参考文献 (43) 致谢 (44)
汽车油气悬架系统设计 摘要车身的原有的振动决定了汽车的舒适性和平顺性，车身的固有振动频率特性与悬架的特性有关。车架和车桥之间的传输力和力矩的连接装置叫做悬架，用来缓冲车辆行驶过程中遇到的路面颠簸带给车身或车桥的振动，同时降低由其带来的冲击。油气悬架有很好的非线性刚度特性和非线性阻尼特性，车辆采用这种悬架系统可达到汽车平稳运行，减少道路的颠簸，缓解驾驶疲劳，提高车辆的乘坐舒适性。因此，对油气悬架系统性能的设计与研究对车辆的乘坐舒适性具有重要的意义。 在单汽缸油气弹簧为基础的研究对象上，主要工作集中在以下几个方面：首先悬架系统的发展历程，实际应用，研究现况，然后叙述了悬架的分类和各自的技术特点。然后建立了粗糙的油气悬架的物理模型和数学模型，分析油气悬架系统特性的影响因素，在此基础上，设计了一种新型结构的基于整车油气悬架的试验台，它的负载量是可变的、油气是分离式的。 关键词：油气悬架非线性特性整车油气悬架结构设计
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 3 14 1 1 Cs (1) 1 后螺旋弹簧为圆柱螺旋弹簧： 后 n 8D Gd 3 24 2 2 Cs (2) 式中：G 为弹性剪切模量79000N/mm 2 d 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 324 2 2 Cs =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 3 1 4 1 1 16n 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 A R G δ β= M
4.3扭杆悬架设计 作为悬架弹性元件的一种——扭杆弹簧的两端分别与车架(车身)和导向臂连接。工作时扭杆弹簧受扭转力矩作用。扭杆弹簧在汽车上可以纵置、横置或介于上述两者之间。因扭杆弹簧单位质量储能量比钢板弹簧大许多，所以扭杆弹簧悬架质量小(簧下质量得以减少)，目前在轻型客车、货车上得到比较广泛的应用。除此之外，扭杆弹簧还有工作可靠、保养维修容易等优点。 扭杆弹簧可以按照断面形状或弹性元件数量的不同来分类。按照断面形状不同，扭杆弹簧分为圆形、管形、片形等几种。按照弹性元件数量不同，扭杆可分为单杆式(图4—12a、b)或组合式两种。组合式扭杆又有并联(图4—12c、d)和串联(图4—12e)两种。端部做成花键的圆形断面扭杆，因工艺性良好和装配容易而得到广泛应用，与管形扭杆比较材料利用不够合理是它的缺点。管形断面扭杆有制造工艺比较复杂的缺点，但它也有材料利用合理和能够用来制作组合式扭杆的优点。片形断面扭杆在一片断了以后仍能工作，所以工作可靠性好，除此之外还有工艺性良好、弹性好、扭角大等优点。片形断面扭杆的材料利用不够合理。组合式扭杆能缩短弹性元件的长度，有利于在汽车上布置。采用圆断面组合式扭杆时，可以用2、4或6根组合形成的组合式扭杆。 图4—12 扭杆断面形状及端部结构 a)圆形断面扭杆，端部为花键 b)圆形断面扭杆，端部为六角形c)片形组合式扭杆 d)圆形组合式扭杆e)串联组合式扭杆 下面以汽车上常用的圆形断面扭杆为例，介绍扭杆弹簧的设计要点。 设计前应当根据对汽车平顺性的要求，先行选定悬架的刚度c。设计扭杆弹簧需要确定的主要尺寸有扭杆直径d和扭杆长度L(图4—13)。
汽车减震器结构原理图
( 工作原理 图?所示为单气室油气分隔式油气弹簧 。在其活 塞杆内设有一个圆柱形容腔, 该容腔由浮动活塞隔离 成气室和内油室。工作时气室内充入氮气, 内油室通 过阻尼孔与外油室相通, 并充满油液。浮动活塞的作 用在于把作为弹性介质的高压氮气和压力油分开, 以 避免油液乳化, 同时也便于充气和保养。在主活塞上 设有阻尼孔, 阻尼阀座周向均匀分布0 个孔, 对称相隔地装有& 个压缩阀和& 个伸张阀。 当载荷增加, 车架与车桥之间距离缩短时, 主活 塞2 移, 迫使工作液经压缩阀和阻尼孔进人内油室, 从而推动浮动活塞下移, 使气室容积减小, 气压增高。 气压的升高又通过油液的传递变为作用在主活塞上的 力, 当此力与外界载荷相等时, 活塞便停止运动。于 是, 车架与车桥的相对位置不再变化。当载荷减小即
推动活塞上移的作用力减小时, 浮动活塞在高压氮气的作用下向内油室一侧移动, 迫使油液经伸张阀及阻尼孔流回外油室, 并推动主活塞向下移动, 车架与车桥间距离变大, 直到气室通过油液作用在主活塞上的力与外界减小的载荷相等时, 主活塞才停止移动。汽车在行驶过程中, 油气弹簧所受到的载荷是变化的, 因此活塞便相应地在工作缸中处于不同的位置, 起到弹性元件的作用。 另外, 该油气弹又起到减振器的作用。 工作液 通过阻尼孔时, 消耗一部分能量, 以热量的形式散发出去。在压缩行程时伸张阀关闭, 在一定压差 %3 45 67 ( 作用下压缩阀开启。在伸张行程时, 压缩阀关闭, 而伸张阀在一定压差%?
, 567 ( 作用下开启, 从而保证了压缩行程时缓和冲击和伸张行程时有效衰减振动的要求 。 % ( 结构特点 上述结构的油气弹簧具有如下的特点? 气室设计在活塞杆内, 密封效果好, 结构紧凑, 体积小, 重量轻 采用浮动活塞进行油气分离, 以适应重型越野 车动行程大的特点, 克服了膜片隔离式动行程小的不足。另外, 采用了浮动活塞后, 气室容积可任意调整, 以适应不同的刚度要求 ! 阻尼孔可拆卸更换。通过更换阻尼孔, 可获得 不同的减振性能, 以满足不同的车辆要求 ?通过外油室的充油或排油可实现车高的调节或