越野汽车悬架车架及车身扭转刚度匹配的研究_周忠胜
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华晨汽车工程研究院汽车扭力梁式后悬架系统的匹配设计刘立峰(1),赵亮(2),张电(3)(1.2.华晨汽车工程研究院,沈阳3.辽宁曙光汽车集团,丹东)摘要:通过Benchmark分析建立设计目标,使用Altair软件进行剪切中心计算和刚强度模态分析,使用ADAMS软件建立柔性体扭力梁进行仿真分析,依据分析结果优化CAD设计方案,最后通过台架和道路试验对设计方案进行验证。
关键词:扭力梁式后悬架,Benchmark,设计目标,剪切中心,Altair,ADAMSMatching Design of Rear Twist beam Suspension System of VehicleLifeng Liu(1),Liang Zhao(2),Dian Zhang(3)(Automobile Engineering Research Institute of Brilliance,SHENYANG 110141)Abstract: Establishing design target by the analysis of the Benchmark, completing the analysis of the shear center stiffness strength and modal with Altair software, Using ADAMS to establish twist beam flexible body model and complete the kinematics analysis, According to the analysis results to optimize the design of the structure, Finally verifying this design scheme by the bench test and road test.Keyword: Rear twist beam suspension, Benchmark, Design target, Shear center, Altair, ADAMS引言:扭力梁式悬架最早应用于1974年的大众海风牌汽车,历经近40年的改进设计,主体结构仍未发生本质性的变化,主要由承受侧向力矩、垂向载荷的横梁和左右可上下摆动的纵臂、弹簧托盘、减震器下支座、衬套安装套管焊合而成,通过弹簧、减震器、衬套来实现车轮与车身之间的柔性连接,达到支撑车身和减震的作用,左右车轮介于独立悬架的不直接相连与非独立悬架的刚性连接之间,故这种悬架也称为半独立悬架,横梁还兼起横向稳定杆的作用。
2021有限元分析下越野车备胎车架的结构改进设计范文 摘要:本研究对象选择高机动型越野车,车架结构和车操控、安全、可靠、经济等性能息息相关。
越野车行驶承受载荷也复杂,可导致车架扭转、弯曲以及变形等,刚度不足的区域可能出现裂纹。
利用静态分析法,并使用惯性释放法,对于车架强度进行计算,将约束点反力应力以及变形问题产生的影响有效消除,保证该数据获取的精准性。
关键词:越野车;车架; 有限元分析; 结构优化; 0引言 我国的汽车技术资源相对匮乏,并且产业起步相对较晚,汽车生产之后,主要利用试验方式对于设计问题展开检验,不但耗时耗力,而且可靠性不高,存在较高风险。
计算机技术的普及,有限元软件的应用,能够对于汽车、零件等展开分析,建立计算模型,通过模态分析掌握车架动态性能,进而对其结构加以优化。
在振动理论不断发展过程中,越野车制造商高度关注动态仿真测试对于车身结构设计产生的影响。
在越野车行驶过程,可受到动荷载,并且在时间不断推移之后,当外界的激励频率和某一零件或者整车的固有频率高度吻合,极易产生共振问题,致使车身材料出现疲劳失效这一问题。
借助静力学以及动态特征展开仿真分析,结合分析结果,能够为越野车的结构优化以及整车性能的提升奠定良好基础。
1有限元分析介绍 所谓有限元分析,主要是借助数学近似法,模拟几何图形以及荷载工况,并通过有限元单元对于真实系统展开分析,通过有限量探究未知量,甚至无限量。
简单来讲,有限元分析的过程也是化繁为简的过程,使用大量简单函数替换复杂的函数模型。
流程为先建模,之后将结构离散化,对单元以及整体展开分析。
2越野车车架的有限元分析 2.1模态分析 在高机动型越野车结构中,车架属于其承载系统,对于其展开模态分析,有助于研究人员了解车架振动特点,进而判断其是否和整车需求相符,避免出现设计、布局等缺陷,导致车身产生共振问题。
对车架展开有限元分析,能够为其设计提供理论依据。
按照模态分析这一理论,车架结构自振的频率和其结构阻尼矩阵以及外力等不相关,故此,分析越野车的车架模态时,无须将荷载问题考虑其中,将荷载以及约束条件去除[1]。
《重型载货汽车动力总成悬置系统匹配分析及实验研究》篇一一、引言随着物流业和运输业的快速发展,重型载货汽车在运输市场中的地位日益重要。
动力总成悬置系统作为影响汽车行驶平稳性和舒适性的关键部分,其匹配效果直接关系到车辆的性能表现。
因此,本文针对重型载货汽车动力总成悬置系统进行匹配分析,并通过实验研究验证其性能表现。
二、动力总成悬置系统概述动力总成悬置系统是连接发动机和车架的重要部件,其主要作用是减少振动和噪声的传递,保证发动机和车辆的平稳运行。
该系统包括悬置支座、减震器、橡胶衬套等部件。
合理的匹配动力总成悬置系统可以显著提高车辆的舒适性和稳定性。
三、动力总成悬置系统匹配分析(一)匹配原则动力总成悬置系统的匹配应遵循可靠性、经济性、适用性等原则,同时要考虑发动机的振动特性、车辆的行驶环境等因素。
(二)匹配要素1. 发动机参数:包括发动机的重量、尺寸、振动频率等。
2. 车辆参数:包括车架的刚度、载重等。
3. 悬置元件的选型:选择合适的悬置支座、减震器、橡胶衬套等。
4. 匹配优化:根据实际需求,对动力总成悬置系统进行优化设计。
四、实验研究(一)实验目的通过实验研究,验证动力总成悬置系统的匹配效果,分析其在实际使用中的性能表现。
(二)实验方法1. 实验设备:使用振动测试仪、加速度传感器等设备进行实验。
2. 实验步骤:安装动力总成悬置系统,进行实际道路测试和实验室振动测试,记录数据并进行分析。
(三)实验结果及分析1. 实验数据:记录发动机的振动数据、车辆的行驶平稳性数据等。
2. 数据分析:通过数据分析,评估动力总成悬置系统的减震效果、噪声控制效果等。
3. 结果讨论:根据实验结果,分析动力总成悬置系统的匹配效果,提出改进意见。
五、结论通过对重型载货汽车动力总成悬置系统的匹配分析及实验研究,我们可以得出以下结论:1. 合理的匹配动力总成悬置系统可以有效减少发动机的振动和噪声传递,提高车辆的行驶平稳性和舒适性。
2. 在选择动力总成悬置系统的过程中,应综合考虑发动机参数、车辆参数以及使用环境等因素,确保匹配的合理性和有效性。
基于转向和强度特性的扭力梁悬架优化研究随着汽车工业的不断发展,车辆悬架优化已成为了汽车工程师必须面对的一个重要课题,因为悬架系统对于汽车的驾驶感受和安全性起到了至关重要的影响。
扭力梁悬架是一种常见的汽车悬架形式,其主要通过扭转梁的柔度和刚度综合控制车身的悬架行程。
本文将通过转向和强度特性的扭力梁悬架优化研究,来探究如何优化该悬架的性能。
首先,对于扭力梁悬架的转向特性进行优化。
在汽车悬架系统中,转向特性是非常重要的一个方面,因为它关系到汽车的转向性能和稳定性。
在扭力梁悬架中,悬架刚度和柔度对于转向特性的影响较大。
如果悬架刚度过大或过小,将导致转向时抖动或者不足的稳定性。
因此,针对扭力梁的悬架系统,可以通过优化悬架组件的弹性模量和极限载荷来达到更好的转向特性。
其次,在扭力梁悬架中,强度对于悬架的稳定性和可靠性也非常重要。
悬架在汽车行驶过程中将承受来自路面不平和汽车自身振动的高强度载荷,因此强度不足往往会导致悬架的疲劳寿命过短或者失效,最终影响到整个汽车的安全性。
因此,通过优化悬架组件的材料强度和截面形状来提高悬架的强度是很重要的。
最后,扭力梁悬架的优化需要综合考虑转向和强度特性。
在实际的悬架设计中,需要找到一个最佳的悬架刚度和柔度,以保证转向性能和稳定性,同时也需要优化悬架的材料和截面形状以提高强度和疲劳寿命。
这些因素之间存在着相互影响和耦合,因此需要综合考虑和权衡,方能达到最佳的悬架优化效果。
总之,转向和强度特性是扭力梁悬架优化研究中较为重要的方面。
在悬架设计中需要针对这些特性进行综合考虑,以保证汽车的驾驶感受和安全性。
随着汽车工业的不断发展,悬架优化将成为汽车工程师必须研究的重要课题,并且其在汽车性能和市场竞争中的重要性也将不断提高。
在扭力梁悬架的优化中,还有一些其他的因素也需要考虑。
例如,车辆驾驶的稳定性和舒适性也是汽车工程师关注的重要点。
在扭力梁悬架的优化中,可以通过调整悬架的刚度和柔度,以及调整减震器和弹簧的参数来优化车辆驾驶的稳定性和舒适性。
图1 试验方法和CAE方法相结合的一体化疲劳寿命分析方法图2 扭转刚度试验100500-50-1000 100 200 300 400 500 600试验值分析值121086420 20 40 60 80 100 120 140 1600 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.525 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 3010009008007006005004003002001001000800600400200025 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30应4002000-200-40010 111213141516171819208006004002000-200-400-60010 11121314151617181920应变(m i c r o s t r a i n )图6 整车简易多体动力学模型图10疲劳寿命分析图3 结论与展望(1)本文以某型轿车扭力梁后悬架为例,首先在后悬架静态刚度试验的基础上,对后悬架有限扭力梁悬架一体化疲劳寿命方法研究作者:伊斯武, 黄妙华, 张继伟, 罗欢, YI Si-wu, ZHANG Ji-wei, HUANG Miao-hua, LUO Huan作者单位:伊斯武,张继伟,YI Si-wu,HUANG Miao-hua(国家汽车质量监督检验中心[襄阳],襄阳,441004), 黄妙华,罗欢,ZHANG Ji-wei,LUO Huan(现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉理工大学汽车工程学院,武汉430070)刊名:汽车科技英文刊名:Automobile Science & Technology年,卷(期):2013(6)本文链接:/Periodical_qckj201306008.aspx。
面向性能需求的动态调节消扭悬架参数匹配与动力学研究胡文;吴洋;陈盛钊;张邦基;张农;盛企豪【摘要】为协调越野车辆抗侧倾性能和通过性能,研究一种新型动态调节消扭悬架系统(DTS).该系统可提高车辆抗侧倾能力,消除车身的扭转,增强车轮接地性,提高越野性能和安全性.在阐述DTS系统结构和原理的基础上,利用MATLAB建立该系统的动力学模型以及整车14自由度动力学模型;同时提出一种新的悬架参数匹配方法:面向抗侧倾性能和消扭性能需求匹配DTS系统的关键参数;设计蛇形试验、前轮角阶跃输入试验和扭曲路面工况研究装有DTS系统的车辆的动力学性能,并验证参数合理性.结果表明:应用面向性能需求的匹配方法能有效平衡车辆相关性能;该悬架系统能有效减少车辆侧倾角以及消除车身扭转载荷,对车辆越野性和舒适性有一定改善,并且在车辆转向时能增大其不足转向度,提高车辆安全性.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)024【总页数】10页(P172-180,200)【关键词】参数匹配;动态调节消扭悬架(DTS);车辆动力学;越野性能【作者】胡文;吴洋;陈盛钊;张邦基;张农;盛企豪【作者单位】湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥230009;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082【正文语种】中文【中图分类】U463.33车辆的操稳性、通过性和平顺性是评价车辆性能的重要指标,也是相互矛盾的。
近年来,能协调多种性能的互联悬架系统成为研究热点。
不同的互联形式可满足车辆多样化性能需求[1-3]。
Zhang等[4-6]提出液压互联悬架的频域和时域分析方法,通过仿真和实车试验验证了液压互联悬架能提高操稳性和越野性能。
某四轴越野车底盘平顺性试验研究李宁;周跃良【摘要】路面是汽车振动的主要激励源,除此之外还有一些其它影响因素.针对一款四轴越野车底盘开展平顺性道路试验,研究该底盘平顺性的主要影响因素.试验结果表明:车速为40km/ h和70kmn/h时,该底盘平顺性较差.应用功率谱密度方法对试验数据进行频域分析,计算激励源的振动频率.计算结果表明:车轮不平衡质量是导致底盘行驶平顺性随车速变化的主要原因.【期刊名称】《车辆与动力技术》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P50-53,62)【关键词】四轴越野车;平顺性;试验研究;车轮不平衡质量【作者】李宁;周跃良【作者单位】湖北航天技术研究院特种车辆技术中心,武汉430040;湖北航天技术研究院特种车辆技术中心,武汉430040【正文语种】中文【中图分类】U461.4一款四轴越野车前后悬架均采用平衡悬架形式,车架前后位置分别只有一个位置与车桥连接,其结构特征及振动特征与两轴车近似.经过多年的发展,两轴汽车平顺性研究已经比较成熟,而且形成了比较明确的设计原则[1-3]:①前悬架偏频应比后悬架偏频低10%~15%;②汽车俯仰振动频率应比垂直振动频率低,垂直振动频率不大于1.2倍的俯仰振动频率;③汽车惯性系数Id应接近1,使车身俯仰中心在车桥附近,其中Id=Jy/(msab),Jy为汽车俯仰转动惯量,ms为汽车簧载质量,a为质心到前桥的距离,b为质心到后桥的距离;④汽车惯性系数Id小于1时,汽车俯仰振动频率将大于垂直振动频率,以俯仰振动为主,商用车及越野车轴距较长,一般情况Id小于1;⑤车轮不平衡质量、尺寸不均匀性及垂直刚度变化对汽车平顺性均有影响.虽然目前仿真分析技术已经非常成熟,但是四轴越野车平顺性试验研究仍然是一项非常重要的工作,一方面是因为平顺性影响因素繁多,仿真工作很难考虑周全;另一方面,个别整车参数无法测量,仿真分析工作很难开展.汽车平顺性主要与前后悬架刚度、汽车质量、质心位置及俯仰转动惯量有关,而目前四轴越野车俯仰转动惯量无法测量,平顺性仿真分析工作很难直接指导设计工作.为此,针对四轴越野车出现的平顺性问题进行试验研究工作.1.1 研究对象四轴越野车底盘由车架、车桥等部分组成,如图1所示,一桥车轮(A)与二桥车轮(C)通过平衡悬架(B)与车架(D)连接,三桥车轮(E)与二桥车轮(G)通过平衡悬架(F)与车架(D)连接.路面振动只能经过位置B和F传到车身上,其平顺性特征与两轴车接近.四轴越野车底盘设计参数如表1所示.由于没有大型汽车转动惯量试验台,汽车俯仰转动惯量未知.车身垂直振动频率与悬架刚度及汽车质量密切相关,根据表1所示悬架偏频可以预知车身垂直振动频率应低于2 Hz.轮胎滚动半径为0.611 m,用以确定车轮激励频率.轮胎胎压为0.7 MPa.驾驶室前悬置采用销轴结构,试验数据表明,前悬置处车架垂直振动与驾驶室地板垂直振动相同.1.2 试验场四轴越野车底盘平顺性试验在图2所示试验场高环道路上进行,数据采集区为水泥平路面,每隔5 m有一个狭缝,狭缝周围分布有高约3 mm、宽约200 mm的水泥结块,对平顺性有一定影响.1.3 试验方法在驾驶室内安装陀螺仪,测量车身俯仰角速度,确定车身俯仰振动频率.在驾驶员座椅及驾驶室地板安装三方向加速度传感器,在一桥板簧座安装垂直方向加速度传感器.试验车在高环道路上匀速行驶,当试验车进入图2所示数据采集区间时,记录所有通道试验数据.数据采集区间长度为400 m,每个车速进行3次试验.2.1 计算加速度均方根值应用科学解算软件MATLAB对不同车速平顺性试验数据进行处理,应用MATLAB 软件自带的韦尔奇功率谱估计函数pwelch计算驾驶员座椅垂直加速度功率谱密度[4-5],计算结果如图3所示,驾驶员座椅垂直振动能量主要集中在2.35 Hz和2.7 Hz附近,初步判断振动频率随车速变化是由于钢板弹簧干摩擦引起的.对车身俯仰角速度试验数据进行功率谱估计,结果如图4所示,车身俯仰振动频率在2.3 Hz附近,可见平顺性试验过程中以俯仰运动为主.根据汽车平顺性试验方法(GB/T4970-2009),利用图3所示功率谱计算垂直振动加速度均方根值,计算结果如表2所示.结果表明车速为50 km/h和60 km/h时驾驶室垂直振动强度较小,车速为40 km/h和70 km/h时垂直振动强度较大,需要进一步分析研究四轴越野车底盘平顺性影响因素.2.2 计算外部激励频率对一桥板簧座垂直加速度试验数据进行功率谱估计,计算结果如图5所示,板簧座主要振动能量集中在1.65 Hz、2.46 Hz、4.34 Hz以及6~9 Hz.由图4可判断2.46 Hz为汽车俯仰振动频率,6~9 Hz应为车桥振动频率.根据后文分析,1.65 Hz与路面周期激励有关,4.34 Hz是轮胎不平衡质量激励频率[6].对驾驶室地板垂直加速度数据进行功率谱估计,计算结果如图6所示,驾驶地板振动能量主要集中在1.65 Hz、2.46 Hz、4.34 Hz.与图5相比,高于4.34 Hz的振动能量大部分被悬架衰减.根据式(1)计算频率1.65 Hz对应的波长为10 m,是试验路面狭缝间隔的2倍,根据式(1)计算频率4.34 Hz对应的波长为3.84 m.根据式(2)计算频率4.34 Hz对应的半径为0.612 m,与轮胎滚动半径0.611 m接近,因此判断该频率与轮胎不平衡质量有关.式中:V为车速,km/h;f为激励频率,Hz.图6所示为驾驶员座椅垂直加速度试验数据功率谱估计结果,相对驾驶室地板计算结果,频谱构成没有变化.为了避免振动能量被大幅衰减给计算分析带来不便,下文主要研究驾驶室地板垂直振动频谱特性.2.3 车速相关频谱分析将不同车速的试验数据进行功率谱估计,计算结果如图7~图11所示.车速为50 km/h时,路面激励频率2.79 Hz与车身俯仰振动频率接近,如图7所示,对驾驶室振动会有一定影响,但影响有限.车速为60 km/h时,路面激励频率1.65 Hz和车轮激励频率4.34 Hz与俯仰振动频率2.46 Hz相差较大,如图8所示,因此没有产生明显的共振现象,但车轮激励频率4.34 Hz对驾驶室垂直振动有一定影响. 车速为40 km/h时,驾驶员座椅垂直振动试验数据曲线包络具有明显的拍现象,如图9所示,说明驾驶室振动剧烈是由两个频率相近的振动共同作用的结果.如图10所示,轮胎不平衡质量激励频率2.92 Hz与车身俯仰振动频率2.63 Hz相近.因此可以判断此时驾驶室振动强烈与车轮激励有关.如图11所示,车速为70 km/h时,轮胎不平衡质量激励频率5.04 Hz与车桥振动频率接近,造成驾驶室垂直振动剧烈.图11中5.4~5.8 Hz和8~9 Hz区间内的峰值应当与车桥垂直振动有关,前者为一二桥同向垂直振动频率,后者为一二桥反向垂直振动频率.将不同车速的激励频率绘制在同一图中,可得激励频率与车速的关系曲线,如图12所示.综上所述,驾驶室地板垂直振动主要与4种频率成分有关,波长为5 m的路面激励频率及1/2倍频、波长为3.84 m的轮胎不平衡质量激励频率、车桥振动频率和车身俯仰振动频率.针对前后桥均采用平衡悬架的四轴越野车底盘进行随机路面平顺性试验研究,研究表明:1)车速为40 km/h和70 km/h时驾驶室垂直振动剧烈与车轮不平衡质量密切相关;2)车速为40 km/h时,车轮不平衡质量激励频率与车身俯仰频率相近,导致驾驶室座椅垂直振动加速度均方根值偏大;3)车速为70 km/h时,车轮不平衡质量激励频率与车桥振动频率相近,导致驾驶室座椅垂直振动加速度均方根值偏大;4)车速为50 km/h时,路面周期激励与车身俯仰频率相近,容易产生共振,但是由于路面激励能量较小,对驾驶室座椅垂直振动影响有限.应用文中方法可针对越野车底盘驾驶室异常振动问题开展试验研究工作.【相关文献】[1] 余志生. 汽车理论[M].4版. 北京: 机械工业出版社, 2006.[2] Gillespie T D.Fundamental of vehicle dynamics[M]. Warrendale: Society of Automotive Engineer,1992.[3] Genta G, Morello. The automotive chassis: volume 1: components design[M].Berlin:Springer-Verlag,2009.[4] 万永革. 数字信号处理的MATLAB实现[M].2版. 北京: 科学出版社,2012.[5] 李晓峰等. 随机信号分析[M].4版. 北京: 电子工业出版社,2011.[6] 雷启明. 轮胎均匀性对牵引车行驶平顺性影响试验研究[J].汽车科技,2011(3):62-66.。
目录目录 (1)1绪论 (3)1.1悬架的重要性 (3)1.2悬架的功能 (3)1.3悬架的设计要求 (4)1.4悬架系统研究与设计的领域 (4)第2章汽车悬架概述 (6)2.1悬架基本概念 (6)2.1.1悬架概念 (6)2.1.2悬架基本组成 (6)2.1.3传力构件及导向机构 (6)2.1.4横向稳定器 (7)2.2悬架设计要求 (7)第3章悬架对汽车主要性能的影响 (8)3.1悬架对汽车平顺性的影响 (8)3.1.1悬架弹性特性对汽车行驶平顺性的影响 (8)3.1.2悬架系统中的阻尼对汽车行驶平顺性的影响 (11)3.1.3非簧载质量对汽车行驶平顺性的影响 (13)3.1.4改善平顺性的主要措施 (13)3.2悬架与汽车操纵稳定性 (13)3.2.1 汽车的侧倾 (13)3.2.2侧倾时垂直载荷对稳态响应的影响 (16)3.3悬架K&C特性 (17)3.4悬架弹性特性 (18)第4章悬架主要参数的确定 (19)4.1悬架静挠度 (19)f (20)4.2悬架的动挠度d4.3悬架刚度计算 (20)4.4悬架主要分析参数 (21)4.4.1车轮外倾角 (21)4.4.2前束角 (21)4.4.3主销后倾角 (21)4.4.4 主销后倾拖距 (22)4.4.5 主销内倾角 (22)4.4.6侧倾中心高度 (22)4.4.7 侧倾外倾系数 (22)第5章悬架主要零件设计 (24)5.1螺旋弹簧的设计 (24)5.1.1螺旋弹簧的刚度 (24)5.1.2 计算弹簧钢丝直径d (24)5.1.3 弹簧校核 (24)5.2减振器的设计 (25)5.2.1 相对阻尼系数ψ的确定 (27)5.2.2 减振器阻尼系数δ的确定 (27)F的确定 (28)5.2.3 减振器最大卸荷力5.2.4 减振器工作缸直径D 的确定 (28)第6章多体动力学及ADAMS (30)6.1多体系统动力学综述 (30)6.1.1多刚体系统动力学 (30)6.1.2 柔性多体系统动力学 (30)6.2多体动力学在汽车研究中的应用 (31)6.3ADAMS软件及其在悬架运动学/弹性运动学分析中的应用 (32)6.4课题研究的主要内容和意义 (34)第7章扭转梁悬架模型的仿真 (35)7.1悬架的建模原理 (35)7.2悬架子系统的建立 (36)7.3悬架总成的建立 (38)7.4车轮轮跳的悬架运动学仿真分析 (39)7.4.1设定参数 (40)7.4.2图线分析 (42)第8章结论 (49)参考文献 (50)1绪论1.1 悬架的重要性现代汽车除了保证其基本性能,即行驶性、转向性和制动性等之外,目前正致力于提高安全性与舒适性,向高附加价值、高性能和高质量的方向发展。
河南科技大学毕业设计(论文)题目柴油动力SUV车设计----后驱动桥、后悬架设计姓名院系车辆与动力工程学院专业车辆工程指导教师柴油SUV后驱动桥与后悬架的设计摘要车桥有两种基本形式:非断开式和断开式。
非断开式车桥不转动,而车轮在车桥上转动。
最常见的例子就是在马车上所见到的非断开式车桥。
断开式车桥与车轮相连接,这样两者一起转动。
断开式车桥根据其承载方式可分为:半浮式,四分之三浮式和全浮式。
后桥与车轮相连,内端装有一个半轴齿轮。
差速器壳支撑在左侧车桥上,而且能够在轴承上做独立转动。
差速器壳支承在行星齿轮轴上,行星齿轮与两个半轴齿轮相啮合。
冠状齿轮与差速器壳相连接,这样当冠状齿轮由传动齿轮驱动转动时,差速器壳也转动。
也就是说,驱动力是从传动轴末端的传动齿轮输送到差速器的。
当汽车直线行驶时,两个行星齿轮不在齿轮轴上转动,但却向两个半轴齿轮传递动力,这样半轴齿轮与冠状齿轮的转速相等。
从而使两个后轮也以同样的速度转动。
当汽车转弯时,外侧车轮就必须比内侧车轮转的更快。
为了达到这一目的,两个行星齿轮在齿轮轴上传动,给外侧的车轮提供比内侧的车轮更多的运动,这样外侧车轮轴上的半轴齿轮比内侧车轮轴上的半轴齿轮转动的更快。
目前使用的悬挂系统基本上为两种,一种是整体桥与刚板弹簧组成的非独立悬架,另一种是使用长短摆臂的独立悬架。
这些悬挂系统有各种不同的搭配,但是均运用相同的工作原理。
非独立悬挂使用整体式车桥,两侧用钢板弹簧连接。
通过装在轮轴和车桥之间的驱动轴,两端的车轮可以转动。
使用独立悬架,每个车轮都可以自由的上下运动,几乎不受另一车轮的影响。
关键词:车桥,行星齿轮,半轴齿轮,非独立悬架,独立悬架,钢板弹簧DIESEL-POWERED SUV DESIGNREAR AXELS AND SUSPENSIONABSTRACTThere are two basic tyes of axle:dead axleds and live axle.The dead axle does not rotate:the wheel rotates on it .A common example is the axle on a horse –drawn wagon.Live axles are attached to the wheel so that both the wheel and the axle rotatetogether.Live axles are classified accorading to manner in which they are supported:semifloating,three-quarter-floaring,and full-floating.The rear axles are attached to the wheels and have bevel side gears on their inner ends.The differential case isassembled on the left axle but can rotate on a bearing independently of the axle.The differential case supports the differdntial-pinion gear on a shaft,and this gear meshs with the two bevel gears.The ring gear is attched to the differential case so that the case rotates with the ring gear when the latter is driven by the drive pinpion.The driving power enters the diffential throuth the drive pinpion on the end of the ropeller shaft.When the car is on a straight road ,the two differential-pinion gears do not rotate on the pinion shaft ,but they do exert pressure on the side gear,causing both rear wheels to turn at the same speed ,also.When the car rounds a curve ,the outer wheel must turn faster than the inner wheel.To permit this,the two pinion gears rotate on their pinion shaft,transmitting more turning movement to the outer side gear than to the inner side gear.Thus the side gear on the outer-wheel axle turns more rapidly than the side gear on the inner-wheel axle .There are two basic suspension systems is use today.One is the solid axle,leaf spring type;the other is the independent suspension using long and short swing arms.There are various sdaptations of these systenms,but all use the same basic principle.The solid axle suspension uses a solid steel dead axle with a leaf spring at each side.The wheels swivel on each end via a pivot arrangment between the axle and the wheel spindle.With independent suspension,each wheel is free to move up and down with minimum effect on the other wheel.Key word: Rear axles,differential-pinion gear,bevel side fears,solid axle,independent suspension,leaf spring.符号说明: 车轮的滚动发半径rr: 最大功率时发动机的转速np: 最高车速vamax: 变速器最高档传动比igHT: 发机最大转矩emaxN: 驱动桥数目i: 由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传系最档传动比TLηT:上述传动部分传动效率:离合器产生冲击载荷时超载系数K: 满载时一个驱动轮上的静载荷系数G2ø: 轮胎与路面间的附着系数r: 车轮的滚动半径rηlB i lB:分别为所计算的主减速器从动齿轮到驱动车轮之间的传动效率和传动比p:单位齿长上的圆周力 N/mm:变速器Ⅰ档传动比ig:主动齿轮节圆直径d1F:动齿轮的齿面宽τ: 半轴的扭转应力T :半轴的计算转矩d:半轴杆部直径K :超载系数:尺寸系数,反映材料性质的不均匀性,与齿轮尺寸及热处理等有关。
动+跳动工况;驱动+跳动+转向工况;转向工况。
计算出各工况下最大形变位移和最大应力。
判断依据:考虑安全系数和使用要求,结构设计须考虑材料轻量化,由设计师做出判断,最终由台架试验和道路试验验证。
3.3油封的设计油封:考虑油的介质、工作温度和旋转方向等,而根据经验采用不同材质和结构。
通常采用丁晴橡胶和丙烯酸脂,考虑耐高温、对耐寒性和弹性要求相对低些,可选用丙烯酸脂;考虑橡胶弹性,耐高温性相对低,可选用丁晴橡胶;另现在较广泛采用耐热和耐油性好,但成本稍高的氟橡胶。
4结束语轮边减速器在国内外工程机械驱动桥和军用越野车驱动桥上广泛使用,本文探讨了轮边减速器的一般设计流程,从结构选型,基本参数设计计算,齿轮强度校核,轴承寿命计算,壳体CAE分析等一一加以介绍,为轮边减速器的设计开发提供参考。
参考文献:[1]张银保.汽车轮边减速器[J].湖北工业大学学报,2005,20(3):103-106.[2]黄松,徐满年.汽车之感悟[M].北京:北京理工大学出版社,2007.[3]刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001.[4]王犹松,平建军.EQ2050越野汽车轮边减速器总成台架疲劳试验方案设计[J].汽车科技,2007,(1):44-47.[5]许铁林.工程机械轮边减速器结构设计研究[J].工程机械,1997,28(6):28-30.DesignofWheelReductorWANGZhen-xiao,LIZeng-hui(DFMTechnicalCenter,Wuhan430056,China)Abstract:Inthispaper,thegeneraldesignmethodofwheelreductorisintroduced,includingselectionofstructureplan,designofbasicparameters,checkofstrength,CAEanalysisofimportantparts,thedomesticgapsofdesigningwheelredactorisfilled,andareferenceisprovidedfordevelopmentofrelatedproductsinfuture.Keywords:wheelreductor;designprocess;CAEanalysis越野汽车悬架车架及车身扭转刚度匹配的研究周忠胜,陈建贤(东风汽车公司技术中心,武汉430056)摘要:从越野汽车大比例扭转使用环境出发,首先分析了整车、悬架、车架、车身扭转变形,继而从提高越野汽车越野行驶最大平均车速,保证乘员舒适性、通过性、可靠性、轻量化水平角度出发,探讨了悬架、车架、车身(车箱)扭转刚度的匹配思路和方法。
4WS越野车后悬架多目标集成优化方法研究周红妮;冯樱;范卫兵;薛敏【摘要】Based on DongFeng 4WS(Four-Wheel-Steering) off-road vehicle, the kinetic simulating and integrating process of the rear independent suspension assembly is established by integrating the multidisciplinary optimization software iSIGHT and ADAMS/Car. Based on the new design objective, the multi-objective optimization of the suspension is achieved by applying the orthogonal arrays DOE analysis method and NSGA-II genetic algorithm. To enhance the optimal efficiency, a high-precision approximate model is established based on response surface method (RSM). The results suggest that the simulating curves after the optimizing are closing to the objective character curves, and in large wheel travel the suspension performance also better meets the design requirements. And that the calculating rate is improved greatly when using the approximate model. Based on existing theory, method and algorithm, a more efficient and convenient design and optimizing method of the suspension system is proposed in this paper with the application of advanced computer simulating and integrating technology and the traditional method can be improved greatly.%以东风某4WS越野车的开发为平台,利用多学科优化软件iSIGHT集成ADAMS/Car建立了后独立悬架总成运动学仿真集成流程;基于提出的悬架优化新目标,通过正交数组DOE分析方法与NSGA-II遗传算法实现了悬架多目标优化.为提高优化效率,基于响应面法(RSM)建立了高精度的近似模型,仿真结果表明:优化后仿真曲线都向目标特性曲线靠近,在大轮跳工况下也能较好地满足悬架设计要求,且采用近似模型计算速度得到极大提高.利用现有理论方法与算法,结合先进的计算机仿真平台与集成技术,提出了一种较为高效、便捷的汽车悬架系统优化设计方法,可有效解决传统优化方法的不足.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】6页(P128-133)【关键词】双横臂独立悬架;定位参数;响应面模型;多目标优化;遗传算法【作者】周红妮;冯樱;范卫兵;薛敏【作者单位】湖北汽车工业学院汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室,湖北十堰 442002;湖北汽车工业学院汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室,湖北十堰 442002;东风汽车集团股份有限公司技术中心,湖北武汉 430058;东风汽车集团股份有限公司技术中心,湖北武汉 430058【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.4汽车运行中悬架系统导向机构的运动会引起车轮定位参数的变化,使汽车的操稳性和平顺性受到较大影响,同时也是引起轮胎磨损的主要原因。
课题柴油动力前悬学生姓名 专业车本指导教师 职称 副教毕业设计(论文)开题报告(学生填表)院系:车辆与动力工程学院1. 设计(或研究)的依据与意义当今,汽车车型的发展趋势是个性化和多元化。
汽车消费根据个人的爱好 要求外形的多样性。
因此,“四平八稳,千车一面”的传统造型风格已经不合 适。
所谓多元化就是汽车应该有多种功能,满足消费者的不同要求。
SUV 是Sport& Utility Vehicle 的英文缩写。
即多用途运动车。
它既能在市区公路上行 使,乂能越野行使。
所以,它强调良好的越野性能的同时要有最佳的乘坐舒适 性。
SUV 的市场状况,国外繁荣景象近儿年并不多见。
山1992年的200万辆 上升2004年630万辆,在北美.西欧、日本、澳大利亚等国家呈上升趋势。
在国内,众多皮卡厂家的进入。
如金杯、通用开拓者、中兴、长城等。
2001 年44301辆到2002年84204辆,增长率高达90.07%,超过MPV 、轿车。
2003 年达20万辆供不应求。
山于西部地区经济发展提速,越野车适合西部特殊的 地理环境、路况条件而受到青睐,一些大城市消费量多元化趋势,道路建设的 发展和条件的改善,对改善驾乘舒适性提高、促进越野车向轿车发展,SUV 遂大行其道。
根据以上市场的需求、现有技术情况,我们本着“以人为本”的理念开发 一款适合现代年轻人潮流的SUV,即越野性能兼城市性能SUVoSUV 的悬架和转向系是整车设计当中的一个重要环节。
•舒适性是汽车最 重要的使用性能指标之一。
舒适性与车身的固有振动特性有关,而车身的固有 振动特性乂与悬架的特性相关。
所以,汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。
同时,汽车悬架作为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件,乂 是保证汽车行驶安全的重要部件。
因此,汽车悬架往往列为重要部件编入轿车 的技术规格表,作为衡量汽车质量的指标之一。
动力转向系统的应用日益广泛,不仅在重型汽车上必须装备,在高级轿 车上应用的也较多,在中型汽车上的应用也逐渐推广。
基于最优强度的SUV车架轻量化设计
敬扬名
【期刊名称】《成都电子机械高等专科学校学报》
【年(卷),期】2013(016)001
【摘要】为了使车架在满足使用强度要求的前提下重量最轻,以车架最大应力作为车架优化设计性能约束,以车架的轻量化作为目标函数,建立了SUV型汽车车架设计空间.实验表明:车架重量减轻了26.5%,优化效果明显.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】敬扬名
【作者单位】泸天化弘旭工程建设公司,四川泸州 646300
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
1.基于最优强度的SUV车架轻量化设计 [J], 敬扬名;
2.基于ANSYS的SUV型客车车架强度计算及优化设计 [J], 闫循波
3.基于灵敏度分析的某SUV前副车架轻量化设计 [J], 姬鹏;申伟凯;武振江
4.基于参数最优化的车架轻量化设计 [J], 王玲;范新强;祁富燕;魏万华
5.基于Hyperworks的某SUV前副车架强度
疲劳性能优化研究 [J], 胡永然;吴静;黄勤
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