螺旋弹簧横向稳定杆减振器设计指南

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。

编委名单主编编委会杨龙张浩宇陈蕴康国文林振扬李超王东晨任艾佳刘玉芳赵静马志军金晓丽北方工业出版社丁伟新型减振器设计手册前言减振器是机车车辆上的一个重要部件。

quot世纪quot年代末美国和欧洲一些发达国家在铁道机车车辆上相继采用了液压减振器用螺旋弹簧加液压减振器的悬挂系统代替过去的叠板弹簧到quot 年代末液压减振器已得到了普遍的应用和推广。

quot世纪quot年代末quot年代初我国在自行设计开发国产客产和内燃机车的同时研制了国产液压减振器初期虽然问题很多但是经过不断的研究和改进到ampquot年代初己达到定型生产。

由于长期以来我国客运速度不高国产减振器基本上可以满足当时的运用要求。

由于列车提速振动加剧减振器的作用显得更为重要成为提高舒适度、保证安全性的重要部件之一。

同时由于振动加剧减振器的工作条件更加苛刻在机车车辆上使用的品种也越来越多。

为了促进减振器设计选型技术水平的提高加强减振器质量检验工作我们特组织有关专家、学者编撰了本手册。

手册分为减振器基础知识、减振器设计选型概论、橡胶减振器设计选型、弹簧减振器设计选型、流体减振器设计选型、转子减振器设计选型、轴承减振器设计选型、铁路机车车辆液压减振器设计选型、导管和螺栓的减振和抗振、减振器的性能测试、减振器的检修及减振器质量检修标准规范内容全面、新颖。

手册在编撰过程中参照了有关的国家标准规范参考了有关资料在此一并表示感谢。

由于编者水平有限手册难免有不足或不当之处恳请广大专家、学者批评指正。

手册编委会年月目录第一篇减振器基础知识第一章减振概述……………………………………………………………………第二章减振试验quot……………………………………………………………………第三章减振器性能描述……………………………………………………………第一节减振器阻尼特性的理论基础……………………………………………第二节减振器刚度特性的理论基础…………………………………………第三节减振器的线性?枘崽匦浴谒慕诩跽衿鞯姆窍咝宰枘崽匦詀mp……………………………………………第二篇减振器设计选型概论第一章减振器参数设计的基本理论……………………………………………第一节参数设计的内容………………………………………………………第二节确定阻尼率的简化模型及分析amp………………………………………第三节阻尼对振动的影响’……………………………………………………第二章减振器阻尼参数的设计基础……………………………………………第一节垂向振动中二系阻尼优化值…………………………………………第二节横向振动中二系阻尼优化值…………………………………………第三节—系悬挂阻尼参数设计计算示例……………………………………第三章减振器阻力特性的计算与分析’…………………………………………第一节减振器阻力特性的计算’………………………………………………第二节影响减振器阻力特性的主要因素’……………………………………第三节油液双向流动减振器的阻力特性quot……………………………………第四节卸荷特性和摩擦阻力特性quot……………………………………………第四章减振器的选型设计quot………………………………………………………第三篇橡胶减振器设计选型第一章橡胶减振器特性quot…………………………………………………………第二章简便橡胶减振器设计选型………………………………………………第三章组合式橡胶减振器设计选型amp……………………………………………目录第四篇弹簧减振器设计选型第一章螺旋弹簧减振器设计选型quot………………………………………………第二章异形弹簧减振器设计选型………………………………………………第五篇流体减振器设计选型第一章油液减振器设计选型amp……………………………………………………第二章空气减振器设计选型’’……………………………………………………第六篇转子减振器设计选型第一章平衡减振器设计选型’……………………………………………………第二章阻尼减振器设计选型quot……………………………………………………第一节摩擦阻尼quot………………………………………………………………第二节冲击阻尼………………………………………………………………第三节电磁阻尼quot………………………………………………………………第四节水力阻尼amp………………………………………………………………第七篇轴承减振器设计选型第一章弹性轴承减振器设计选型amp………………………………………………第二章油膜轴承减振器设计选型amp………………………………………………第八篇铁路机车车辆液压减振器设计选型第一章液压减振器设计选型amp……………………………………………………第一节液压减振器的作用和类型amp……………………………………………第二节液压减振器在机车车辆上的应用……………………………………第三节液压减振器阻尼作用的理论基础……………………………………第二章柯尼减振器设计选型……………………………………………………第一节柯尼垂向减振器的结构和特点………………………………………第二节柯尼抗蛇行与横向减振器的结构和特点……………………………第三节柯尼减振器的型号与规格quot……………………………………………第三章迪斯潘减振器设计选型…………………………………………………第一节迪斯潘减振器的基本结构……………………………………………第二节迪斯潘减振器的主要特点’……………………………………………第三节迪斯潘减振器的型号与规格’quot…………………………………………第四章萨克斯减振器设计选型’…………………………………………………第一节萨克斯垂向与横向减振器的结构和特点’……………………………第二节萨克斯抗蛇行减振器的结构和特点’’…………………………………第三节萨克斯减振器的型号与规格’…………………………………………??’??目录第五章国外其他型号的减振器设计选型quot………………………………………第一节美国蒙诺减振器quot………………………………………………………第二节俄罗斯型减振器amp…………………………………………………第三节日本减振器’……………………………………………………………第四节原民主德国减振器……………………………………………………第五节瑞典减振器quot……………………………………………………第六章国产减振器设计选型quot……………………………………………………第一节国产减振器的发展quot……………………………………………………第二节-型减振器quot.…………………………………………………………第三节/0.’型减振器’………………………………………………………第四节1型减振器…………………………………………………………第五节型减振器2……………………………………………………………第六节新型减振器.’……………………………………………………………第九篇导管和螺栓的减振和抗振第一章导管的减振amp………………………………………………………………第二章螺栓的抗振………………………………………………………………第十篇减振器的性能测试第一章测试系统的组成’…………………………………………………………第一节驱动装置’………………………………………………………………第二节计算机测试系统’………………………………………………………第二章测试内容和方法’…………………………………………………………第一节温度变化对减振器特性影响的试验’…………………………………第二节泄漏试验’2………………………………………………………………第三节阻力特性试验3’…………………………………………………………第四节动态特性的测试和评定33………………………………………………第三章减振器试验台3……………………………………………………………第一节42型试验台3…………………………………………………………第二节柯尼减振器试验台3.……………………………………………………第三节萨克斯减振器试验台32…………………………………………………第十一篇减振器的检修第一章提高检修质量的重要性和措施amp…………………………………………第一节减振器检修工作的重要性amp……………………………………………第二节提高检修质量的措施…………………………………………………目录第二章减振器检修办法quot…………………………………………………………第一节修程quot…………………………………………………………………第二节检修要求………………………………………………………………第三节液压减振器试验台试验要求…………………………………………第四节检修工艺quot………………………………………………………………第三章柯尼减振器的检修………………………………………………………第一节检修工艺………………………………………………………………第二节锁紧扭矩amp………………………………………………………………第三节试验与示功图调整……………………………………………………第四章迪斯潘减振器的检修’……………………………………………………第一节检修工艺’………………………………………………………………第二节锁紧扭矩’………………………………………………………………第三节性能参数与示功图调整’………………………………………………第五章萨克斯减振器的检修quot……………………………………………………第一节检修工艺quot………………………………………………………………第二节锁紧扭矩amp………………………………………………………………第三节性能参数与示功图调整amp………………………………………………第十二篇减振器质量检修标准规范第一章-’.’/弹性阻尼簧片减振器.………………………………第二章-./.扭转振动减振器amp……………………………………第三章-’/quot扭转振动减振器特性描述……………………………第四章0-./振动压路机用橡胶减振器技术条件’……………………第五章0-ampampquot1/quot农用运输车减振器’quotquot………………………………第六章0-ampquot/弹簧减振器’……………………………………………第七章23-’/汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件’’………………第八章23-’/汽车筒式减振器台架试验方法’.………………………第九章23-’./汽车筒式减振器清洁度限值及测定方法’.quot……………第十章--’/quot’机车车辆油压减振器技术条件’.………………………第十一章--quotquotquot/quot’机车车辆油压减振器试验台技术条件’……………第十二章铁路减振器欧洲标准部分内容’’………………………………………第一节减振器的定义和符号’’…………………………………………………第二节减振器性能描述一览表’………………………………………………??’??目录第十三章相关标准规范quot…………………………………………………………号帽型钢quot………………………………………………………………………amp乙字型钢quot’……………………………………………………………………型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定amp………………………………优质结构钢冷拉钢材技术条件…………………………………………………不锈钢冷加工钢棒amp………………………………………………………………钢件的正火与退火amp………………………………………………………………钢件的淬火与回火quot………………………………………………………………钢件的气体渗氮…………………………………………………………………钢铁件激光表面淬火……………………………………………………………钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火amp………………………………………………气体氮碳共渗’……………………………………………………………………钢的锻造余热淬火回火处理’……………………………………………………渗硼’……………………………………………………………………………硼砂熔盐渗金属…………………………………………………………………盐浴热处理………………………………………………………………………离子渗氮quot…………………………………………………………………………低温化学热处理工艺方法选择通则……………………………………………可锻铸铁热处理’ampamp…………………………………………………………………灰铸铁件热处理’amp…………………………………………………………………高温合金热处理’amp…………………………………………………………………粉末渗金属’………………………………………………………………………深层渗碳’…………………………………………………………………………钢件在吸热式气氛中的热处理’’…………………………………………………真空热处理’………………………………………………………………………工具钢淬透性试验方法’…………………………………………………………钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核’quot…………………………………钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定’…………………………热处理炉有效加热区测定方法’’…………………………………………………金属显微组织检验方法’…………………………………………………………金属热处理工艺术语’’’……………………………………………………………热处理工艺材料名词术语………………………………………………………目录金属热处理工艺分类及代号quot……………………………………………………热处理设备术语…………………………………………………………………热处理技术要求在零件图样上的表示方法amp……………………………………可控气氛分类及代号’……………………………………………………………定量金相手工测定方法’…………………………………………………………钢铁零件渗金属层金相检验方法………………………………………………低、中碳钢球化体评级’amp’…………………………………………………………热处理炉有效加热区的测定’……………………………………………………钢铁热处理零件硬度检验通则’quot’…………………………………………………球墨铸铁热处理工艺及质量检验’………………………………………………灰铸铁接触电阻加热淬火质量检验和评级’quot……………………………………渗硼层显微组织、硬度及层深检测方法’amp………………………………………薄层碳氮共渗或薄层渗?几旨 晕⒆橹咛几吆辖鸶种评渥髂＞呦晕⒆橹 煅椤觳狻目录第第第第第第第第第第一一一一一一 ?………一一一一篇篇篇篇篇篇篇篇篇篇减振器基础知识第一章减振概述振动并不是在所有情况下都有害有时还专门利用振动。

1悬架设计本车参数:偏频 ， 杠杆比簧下质量 9 7kg 整车质量 280kg 簧上质量估算240kg 轴距L 1580mm 前轮距 1240mm 后轮距 1200mm 质心到前轴距a 869mm 质心到后轴距b 711mm 质心高度h 300mm 质心到侧倾轴线距离H 242mm 前悬静态侧倾中心高度R FZ 54mm 后悬静态侧倾中心高度R RZ57mm 侧倾增益度/Ay φ1 10.5/0.5*711*240/158054smlf smrf sm m m bm l Kg ==== （3 3） 后轴左右车轮簧上质量：0.5/0.5*869*240/158066smlr smrr sm m m am l Kg ==== （3 4） 乘适刚度是指轮胎接地点相对车架或车身单位垂直位移时所受到的垂向力。

前轴单侧悬架乘适刚度：2222244*3.5*5426114.97/RF F smlf K f m N m ===ππ （3 5） 后轴单侧悬架乘适刚度:m N m f K smlr R RR /18.2345066*0.3*442222===ππ （3 6）由TW R K K K111+= （3 7） 式中：R K ：乘适刚度WK ：悬架刚度（车轮中心刚度）T K ：轮胎刚度车轮中心刚度是指车轮中心相对车架或车身单位垂直位移时所受到的垂向力。

已知轮胎刚度T K =100719 36N/m 前悬架车轮中心刚度： 100719.36*26114.9735256.4/100719.3626114.97T RF WF T RF K K K N m K K ===-- （3 8）后悬架车轮中心刚度： m N K K K K K RR T RR T WR /00.3056718.2345036.10071918.23450*36.100719=-=-=（3 9）弹簧刚度SK 与悬架刚度WK 的关系如下：2*MR K K W S = （3 10） 式中：MR ：杠杆比；前悬架的弹簧刚度：1 ibs/in=175 4N/m（3 11）后悬架的弹簧刚度：3（3 12）侧倾角刚度是指车架或车身侧倾单位转角时悬架系统给车架或车身总的弹性恢复力矩。

独立悬架设计说明书摘要本设计主要讲述了悬架的定义和重要性，描述了悬架的作用和功能主要阐述了独立悬架的类别和构造尤其是详细的介绍了麦弗逊式独立悬架的设计过程，本着满足车辆行使平顺性的原则，设计了麦弗逊式独立悬架的各个组成部件，并对其进行了校核。

如螺旋弹簧的设计和计算，横向稳定杆的设计，对导向机构进行了平顺性分析，横摆臂的长度计算和减震器的设计计算等。

轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。

比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。

怎样处理好这些方面的关系就摆在了我们设计人员的面前。

因此要是能够设计出使这些方面都能达到一个和谐的悬架对越来越多的汽车使用人员来说将会带来极大的好处。

他们将会体会到优秀悬架带给他们的良好的舒适性，和安全的平顺性。

希望本人的设计能够满足大家的要求。

本设计的图纸主要由计算机绘制完成，计算机编档、排版，打印出图及论文。

还完成了一定量的英文翻译工作。

关键词：麦弗逊式独立悬架悬架汽车悬架AbstractThe main design on the suspension of the definition and importance of a suspension described the role and functions primarily on the type of independent suspension and tectonic particularly detailed introduced Maifuxun independent suspension design process, in the spirit of the exercise smoothly vehicles meet the principles of the design of the independent suspension Maifuxun various components, and the degree of their. If screw spring-loaded design and calculation, horizontal designed to guide agencies conducted smoothly and analytical, Wang squatting length calculation and shock absorber design.Training is a perfect car for the car more difficult to achieve fuel, because it is necessary to meet the suspension of vehicle comfort, but also meet the requirements of the stability of its manipulation, and these two aspects are mutually antagonistic. For example, in order to achieve good sexual comfort, require a significant buffer car shock, which is designed spring-loaded soft farther, but the spring-loaded soft but easy to vehicle braking occurred "nod" and accelerate the "rise" and so serious adverse trends, to the detriment of the vehicle to easily lead to vehicle instability manipulation. How to handle the relationship between these areas before our designers have to face the problem .So if these meet the mission to design a harmonious suspension of a growing number of vehicles involved will bring great benefits. They will understand theiroutstanding suspension to the comfort of a good, and safe smoothly. I hope the design can satisfy all requirements.The design drawings completed mainly by computer mapping, computer archiving, typesetting, printing out maps and papers. Also completed a number of English translation work.Keyword：Maifusun type of independent suspension suspension Motor Training1概述1.1 悬架的定义及其重要性悬架是保证车轮与汽车承载之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的综总称。

总体方案：在设计时首先考虑改型车的总体方案要求，在借鉴原型车悬架系统结构的基础上，提出改型车悬架系统的总体方案。

接着，根据悬架总体方案，进行悬架系统各零部件的设计计算，在计算时应重点计算对悬架整体性能影响较大的零部件如：螺旋弹簧、横向稳定杆、减振器等。

然后，运用CAD工具进行悬架系统的实体建模和二维零件图的绘制；最后，利用计算机仿真手段对悬架系统的运动学特性进行仿真分析。

原型车是奇瑞QQ3 前悬架选择麦弗逊式独立悬架后悬架选择纵向拖拽臂式非独立式悬架为什么前悬架选择麦弗逊式悬架？麦弗逊式悬架的特点麦弗逊悬架一般用于轿车的前轮。

与其它悬架系统相比，麦弗逊式悬架系统具有结构简单，紧凑，占用空间少，性能优越等特点。

麦式悬架还具有较为合理的运动特性，能够保证整车性能要求 。

虽然麦弗逊悬挂在行车舒适性上的表现令人满意，其结构简单体积不大，可有效扩大车内乘坐空间，但也由于其构造为滑柱式，对左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗刹车点头等性能较差。

麦佛逊式悬架的经济性分析自20世纪30年代美国通用汽车的一名工程师麦弗逊（McPherson）发明了麦弗逊式悬架以来，麦弗逊式独立悬架已成为使用量最多的悬架结构形式之一[5]。

从宝马M3，保时捷911等高性能车，到菲亚特STILO，福特FOCUS和国产的夏利、哈飞面包车等前悬挂采用的都是麦弗逊式悬架。

麦弗逊式悬架的有效性和经济型已经得到了无数事实的佐证。

随着世界能源的日益匮乏，微型汽车和节能汽车已成为世界汽车工业发展的一个重要方向，小排量汽车和经济型汽车的推广势必会带来麦弗逊式独立悬架更为广泛的运用，麦弗逊式悬架的经济性也将得到充分的体现。

麦弗逊式悬架最大的设计特点就是结构简单，结构简单能带来两个直接好处是：悬挂质量轻和占用空间小。

我们知道，汽车的质量是影响汽车燃油经济性的一个关键因素，减轻悬架的质量进而减轻整车的质量就可以有效地降低汽车的油耗，从而达到减少能源消耗和降低使用成本的目的；同样，由于麦式悬架有着结构紧凑、占用空间小等结构特点，这就使汽车的前置前驱式布置方案（FF ）成为可能。

1.2弹簧、稳定杆设计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。

1.2.1 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。

1.2.1.1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。

1.2.1.1.1钢板弹簧布置方案1.2.1.1.1.1钢板弹簧在整车上布置(a) 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。

(b) 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。

1.2.1.1.1.2 纵置钢板弹簧布置(a)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。

(b)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。

1.2.1.1.2钢板弹簧主要参数确定初始条件：G~满载静止时汽车前轴（桥）负荷1G~满载静止时汽车后轴（桥）负荷2G~前簧下部分荷重U1G~后簧下部分荷重2UF=(G1-G1U)/2 ~前单个钢板弹簧载荷W1F=(G2-G2U)/2 ~后单个钢板弹簧载荷2Wf～悬架的静挠度；d f－悬架的动挠度c1L～汽车轴距；a)满载弧高af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。

af用来保证汽车具有给定的高度。

当af=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af= 10～20mm。