悬架缓冲块设计
悬架缓冲块设计
华福林
一. 悬架缓冲块的应用 为了防止悬架被“击穿” 为了防止悬架被“击穿”所造成的撞 在车轮上跳到一定行程时, 击,在车轮上跳到一定行程时,与主弹性 元件(如螺旋弹簧) 元件(如螺旋弹簧)并联一个非线性程度 很强的弹性元件,这就是缓冲块。 很强的弹性元件,这就是缓冲块。用它来 限制悬架行程, 限制悬架行程,以吸收从车轮传到车身, 由于上述特点,聚胺脂材料制成的多孔型 缓冲块比橡胶材料能更好地吸收冲击载荷。 缓冲块比橡胶材料能更好地吸收冲击载荷。 而且聚胺脂材料塑性变形小、耐老化、 而且聚胺脂材料塑性变形小、耐老化、耐吸 水性好。 水性好。缓冲块与主弹性元件的匹配关系如 所示。 图3所示。
图3
二.缓冲块设计
正如本文开始陈述的那样, 正如本文开始陈述的那样, 由于聚胺脂材料制成的多 Pr(N) 孔型缓冲块比橡胶材料能 更好地吸收冲击载荷。 更好地吸收冲击载荷。 而且聚胺脂材料塑性变 形小、耐老化、 形小、耐老化、耐吸水 性好(见图7) 7)。 性好(见图7)。 根据计算而得的弹簧压缩 Ps、缓冲块高度H 力Ps、缓冲块高度H及压缩 高度2H/3 2H/3, 高度2H/3,我们可将性能 图7 2H/3 曲线设计成这样: 曲线设计成这样:缓冲块 在初始压缩状态时, 在初始压缩状态时,P值缓 慢增长,当接近压缩2H/3 2H/3时 值急剧增大, 慢增长,当接近压缩2H/3时,P值急剧增大,这样可以在不平 路面上行驶时,减少悬架被“击穿”的次数, 路面上行驶时,减少悬架被“击穿”的次数,以提高乘坐 舒适性。在这一点上,聚胺脂材料要比橡胶优越的多。 舒适性。在这一点上,聚胺脂材料要比橡胶优越的多。
图1
图2
橡胶缓冲块的压缩变形量约为自用高度的50% 橡胶缓冲块的压缩变形量约为自用高度的50%,而 50%, 聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块, 聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块,其压缩变形量 可达自用高度的75% 如图2所示。 75%, 可达自用高度的75%,如图2所示。 承载时外径尺寸变化小,所需径向尺寸空间小。 承载时外径尺寸变化小,所需径向尺寸空间小。
悬架_麦弗逊式_设计
摘 要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(或轮胎)弹性地连接起来。
它的主要作用是传递作用在车轮和车身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身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。
本文主要讲的是爱丽舍轿车前悬架设计,重点从爱丽舍轿车前悬架的选型、减振器的计算及选型、弹性元件形式的选择计算及选型和横向稳定杆的设计计算。
首先,我把形式不同的悬架的优缺点进行了比较,然后定下爱丽舍轿车前悬架的形式—麦弗逊式悬架。
然后围绕麦弗逊式悬架的部件进行设计。
先是弹簧的设计计算,再是减振器的计算选型,最后是横向稳定杆的计算。
关键词:悬架,麦弗逊式,设计目录1 绪论 (2)1.1 悬架重要性 (2)2 已知参数 (3)3 悬架的结构分析及选型 (3)3.1 悬架的分类 (3)4 辅助元件选择 (6)5 悬架挠度f 的计算 (7)6 弹性元件的设计 (8)7 导向机构设计 (10)7.1 导向机构设计要求 .............................1.07.2 麦弗逊式独立悬架导向机构设计 (10)8 减振器的结构类型与主要参数的选择 ..119 横向稳定杆的设计 (12)9.1 横向稳定杆作用 (16)10 悬架的结构元件 (17)10.1 控制臂与推力杆 (18)11 结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)1 绪论1.1 悬架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。
对此,尤其作为提高操纵稳定性、乘坐舒适性的轿车悬架必须进行相应的改进。
舒适性是汽车最重要的使用性能之一。
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又与悬架的特性相关。
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(或轮胎)弹性地连接起来。
悬架缓冲块设计
以上计算方法可以确保汽车在满载下,车轮能上跳100mm。 并保证弹簧不会并圈。
正如本文开始陈述的那样, 由于聚胺脂材料制成的多 Pr(N) 孔型缓冲块比橡胶材料能 更好地吸收冲击载荷。 而且聚胺脂材料塑性变 形小、耐老化、耐吸水 性好(见图7)。 根据计算而得的弹簧压缩 力Ps、缓冲块高度H及压缩 高度2H/3,我们可将性能 图7 2H/3 曲线设计成这样:缓冲块 在初始压缩状态时,P值缓 慢增长,当接近压缩2H/3时,P值急剧增大,这样可以在不平 路面上行驶时,减少悬架被“击穿”的次数,以提高乘坐 舒适性。在这一点上,聚胺脂材料要比橡胶优越的多。
根据图5及图6,并由式(2),将fw代入后可得:
fs≈Lc×fw×cos(β+ ρ)/Lw
(3)
图6
5) 检查满载下,减震器活塞是否碰底(顶). (见图6) 已知下列参数: 尺寸:Lmmax 减震器在自由状态下最大拉伸长度 Lm (在呈支柱模块状态下的拉伸长度 ) Lb; Lt; Ln; u; H; Lt=Lb-Ln 减震器最大行程 S △Lm= Lmmax-Lm支柱模块状态下的弹簧予紧量。 Lx=Lm-Lb-fs’/cosρ ( 4 ) Lx 减震器上支点至减震器上端面的距离,它是个变量 从0到(S- △Lm) 考虑到满载条件下,车轮上跳100mm时,弹簧静挠度fs’反 映到减震器上的尺寸,则 Lx’=Lm-Lb-fs’/cosρ 满载下,减震器允许的最大压缩行程为Lxp: Lxp=Lx-H/3,按此值核对在车轮上跳95-100mm时,减震 器实际尺寸是否碰底?
图1
图2
橡胶缓冲块的压缩变形量约为自用高度的50%,而 聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块,其压缩变形量 可达自用高度的75%,如图2所示。 承载时外径尺寸变化小,所需径向尺寸空间小。
毕业设计--轻型载货汽车悬架的设计[管理资料]
轻型载货汽车悬架的设计摘要:汽车悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称。
其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。
参照力帆LFJ3048的基本参数,根据载货汽车悬架系统的要求,设计出符合国家标准的悬架系统。
悬架的设计主要是通过汽车主要的质量参数的分析,初步制定悬架系统的结构方案。
本设计的弹性元件选择钢板弹簧,经过设计计算确定钢板弹簧的主要尺寸和结构形式。
通过数据的论证确定悬架的结构方案与主要参数,利用计算机绘制图纸。
在设计过程中即要考虑设计的合理性,同时还要考虑结构简单、成本低等因素。
通过计算得出的数据表明此次设计的悬架系统符合设计要求。
关键词:;悬架设计;钢板弹簧Dgsign carry cargo car of light tack suspensionZhaowei(Vehicle Engineering 2009, Southwest Forestry University, Kunming Yunnan, 650224)Abstract:Automotive suspension is the frame and wheel axle or between all the force of the floorboard of the connected device, Its role is to transfer function between the wheel and the frame of torsional force and is buffered by the uneven pavement on the body and chassis of impact, resulting in reduced vibration, to ensure that the car can run smoothly. The design is mainly truck suspension design. My design is based Lifan LFJ3048 basic paramete, According to the requirements of truck suspension systems, suspension systems designed in line with national design is mainly through the analysis of the main quality parameters of the car, and determine the structure of the original suspension system the leaf spring elastic element, has been calculated to determine the size and structure of the main leaf spring. Through the data to calculate and determine the structure scheme and main parameters of suspension,and using computer drawing drawings .In the design process is to consider the rationality of the design should also consider the simple, low cost the calculated data show that suspension system meet the design requirements.Key words:truck;suspension design;plate sping目录摘要 (I)Abstract (II)1概述 (1)悬架的功用和组成 (1) (2) (4)2 悬架基本参数的确定 (5) (5) (5) (6) (6) (6)、副簧刚度的分配 (7)3 钢板弹簧的设计 (9) (9) (9) (9) (9) (10) (12) (12) (12)钢板弹簧的刚度验算 (14) (17)H......................................................................... 错误!未定义书签。
汽车悬架课程设计(本科生论文)——皮卡车
安徽工程大学 ANHUI POLYTECHNIC UNIVERSITY课程设计(论文)设计课程题目:皮卡车悬架设计学生学号: 3092114330学生姓名:胡凯俊专业班级: 车辆2093班学院名称: 机电学院指导教师:时培成2012年9月10日摘要汽车悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。
典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成,个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。
弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。
汽车悬架性能是影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。
因此,研究汽车振动,设计新型悬架系统,将振动控制到最低水平是提高现代汽车质量的重要措施。
关键词:弹性元件、钢板弹簧、缓冲块、麦弗逊独立悬架、导向机构、减震器、横向稳定杆ABSTRACTAutomotive vehicle suspension frame and axle or the wheel of all transmission between the general term for connecting devices, and its role is to transfer the role at the wheel and frame and between the torsional force, and uneven pavement from the buffer Biography to the frame or body of the impact, and the attenuation caused by vibration, to ensure the vehicle can travel smoothly. A typical structure of a flexible suspension components, shock absorbers and other agencies, as well as orientation of the individual block structure is also a buffer, such as horizontal Stabilizer. Elastic components and leaf springs, air springs, coil spring, as well as the form of torsion bar spring, and the use of many modern cars suspension coil spring and torsion bar springs, individual car use advanced air springs. Suspension performance is the impact of motor vehicles to motor cars and ride comfort, handling and stability and an important factor in speed. Therefore, the research vehicle vibration, the design of the new suspension system to the minimum level of vibration control is to improve the quality of Hyundai Motor important measures.Key words:Elastic element、Leaf Spring、Block buff、Macpherson strut suspension、Guide mechanism、Shock absorber、Sway bar目录第1章绪论1.1皮卡车悬架概述 (6)1.2悬架的功用 (7)1.3悬架的组成 (7)1.4悬架的垂直弹性特性 (8)1.5悬架的分类 (8)1.6 辅助元件 (12)1.7皮卡悬架的要求和方案选定 (14)第2章麦弗逊独立悬架的设计和计算2.1悬架的总体布置方案 (15)2.2相关参数的计算 (16)2.3减震器的选型与设计 (22)2.4弹簧限位缓冲块的设计 (26)2.5横向稳定杆的设计计算 (27)2.6传力构件及导向机构 (28)第3章钢板弹簧非独立悬架的设计和计算3.1 钢板弹簧主要元件结构选取 (29)3.2钢板弹簧设计的已知数 (34)3.3钢板弹簧具体计算 (34)3.4缓冲块的选择 (43)3.5减震器的选择设计 (43)参考文献 (47)第1章绪论1.1皮卡车悬架概述皮卡汽车是汽车市场细分后的产物,它的主要使用者是一些非主流人群,所以皮卡汽车行驶的道路也有其特殊性,从城市道路到山区小道,无所不包,所以对皮卡车的悬架也提出了很高的适应性的要求。
汽车设计悬架设计PPT课件
悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种
1)线性弹性特性
定义:当悬架变形f与所受垂直外力F之间呈固定比例变化时,弹 性特性为一直线,此时悬架刚度为常数 。
特点:随载荷的变化,平顺性变化
2)非线性弹性特性
对§高6-2级悬轿架车结满构载形的式情分况析,前悬架偏频要求在0.
悬橡架胶的 制弹造性,特通性过有硫线化性将弹橡性胶特与性钢和板非连线接性为弹一性体特,性再两经种焊在钢板上的螺钉将缓冲块固定到车架(车身)或其它部位上,起到限制悬架最
许AB用线应与力各[σ叶]取片为上3侧50边N的/m交m点2。即为各片长度,如果存在与主片等长的重叠片,就从B点到最后一个重叠片的上侧边端交刚点度即,为能各降片低长车度身。振动固有频率n
,达到改善汽车平顺性的目的。
控左制、带 右宽车一轮般用应一至根少整覆体盖轴连0~接1,5H再z,经有过的悬执架行与元车件架响(应或带车宽身甚)至连高接达100Hz。
占用的空间小
其它
结构复杂 结构简单、成 前悬架用 本低,前悬架 得较多 上用得少
结构简单、成本低
结构简单、 结构简单,用于 紧凑,轿车 发动机前置前轮 上用得较多 驱动轿车后悬架
三、前、后悬架方案的选择
可切换阻尼系统与前面介绍的阻尼可调自适应悬架的区别在于阻尼值停留在特定设置的时间长短不同。
1 前轮和后轮均采用非独立悬架 σ=[3Fx(D+h1)]/bh12+Fx/bh1 5,挠性夹紧,取k=0);
n 15/ fc1 n25/ fc2
2、n1与n2的匹配要合适
❖要求:
希望fc1与fc2要接近,单不能相等(防止共振) 希望fc1>fc2 (从加速性考虑,若fc2大,车身的振动大)
悬架缓冲块设计
同理,满载下,减震器允许的最大拉伸行程为Lxr:
Lxr=S-Lx,按此值核对在车轮下行90-95mm时,减 震器活塞实际尺寸是否碰顶? 6)检查满载下,弹簧是否产生“并圈”现象 满载下,车轮上跳fw=100mm时, fs值应为
fs’≈100 cos(β+ρ) Lc/Lw (5) {(Lm-Lb-H/3)/cos ρ- fs’]≥fm+iε (6) fm 弹簧并圈高度 ε 弹簧圈之间的间隙1-1.5 mm
根据图5及图6,并由式(2),将fw代入后可得:
fs≈Lc×fw×cos(β+ ρ)/Lw
(3)
图6
5) 检查满载下,减震器活塞是否碰底(顶). (见图6) 已知下列参数: 尺寸:Lmmax 减震器在自由状态下最大拉伸长度 Lm (在呈支柱模块状态下的拉伸长度 ) Lb; Lt; Ln; u; H; Lt=Lb-Ln 减震器最大行程 S △Lm= Lmmax-Lm支柱模块状态下的弹簧予紧量。 Lx=Lm-Lb-fs’/cosρ ( 4 ) Lx 减震器上支点至减震器上端面的距离,它是个变量 从0到(S- △Lm) 考虑到满载条件下,车轮上跳100mm时,弹簧静挠度fs’反 映到减震器上的尺寸,则 Lx’=Lm-Lb-fs’/cosρ 满载下,减震器允许的最大压缩行程为Lxp: Lxp=Lx-H/3,按此值核对在车轮上跳95-100mm时,减震 器实际尺寸是否碰底?
以上计算方法可以确保汽车在满载下,车轮能上跳100mm。 并保证弹簧不会并圈。
正如本文开始陈述的那样, 由于聚胺脂材料制成的多 Pr(N) 孔型缓冲块比橡胶材料能 更好地吸收冲击载荷。 而且聚胺脂材料塑性变 形小、耐老化、耐吸水 性好(见图7)。 根据计算而得的弹簧压缩 力Ps、缓冲块高度H及压缩 高度2H/3,我们可将性能 图7 2H/3 曲线设计成这样:缓冲块 在初始压缩状态时,P值缓 慢增长,当接近压缩2H/3时,P值急剧增大,这样可以在不平 路面上行驶时,减少悬架被“击穿”的次数,以提高乘坐 舒适性。在这一点上,聚胺脂材料要比橡胶优越的多。
悬架设计中一些细节问题
悬架设计中的一些细节问题有关悬架设计中大的方面已有很多非常不错的论坛文章,但对于一些经验不足的悬架设计师往往一不小心就会犯如下常见的错误,给试制和试验工作带来许多不必要的麻烦。
下面仅就一些容易被忽视的细节谈谈如何去处理。
1)螺旋弹簧“并圈”问题2)减震器活塞“碰底撞顶”问题3)限位缓冲块匹配问题根据整车总布置所提诸如平顺性、操稳性对悬架的要求和约束参数后,悬架设计师往往会精神关注于导向机构的运动几何、偏频、刚度与角刚度等匹配方面的工作,而忽视设计中出现的一些细节问题,上述3项就属于此类。
众所周知,汽车设计时要考虑空载和满载下的姿态问题。
换句话说是车头车尾高低问题;以及在坏路上行驶时车轮要有足够的动行程以避免经常出现所谓“悬架击穿”现象,它严重地降低乘坐舒适性并给零部件的使用带来危害。
一。
螺旋弹簧“并圈”问题这是典型的车轮“动行程”不足酿成的祸害。
在深入探讨此问题之前,首先看一下案例。
某款轿车在开发过程中出现弹簧“并圈”,造成减震器支架撕裂及与车身相连钣金件的严重开裂,见图1、2、3、4所示。
图1图2图4并圈产生的巨大冲击载荷(超过支架7000kg的拉脱力试验),竟将硬度Rc50的弹簧钢沿弹簧圈击打成宽约2mm深约0.3mm的扁平亮带,冲击力之大令人咋舌!该案例属于典型的弹簧设计参数于动行程匹配不当而造成的。
根据国内外汽车设计的经验和统计数据,对于轿车而言,车轮上跳或下跳动行程f在满载时应满足在f=±(90—100)mm范围内。
当车轮上跳弹簧处于最大压缩状态时,各弹簧圈之间应保持1.5-2mm的间隙而避免“并圈”出现。
这就牵扯出用悬架橡胶(或聚氨酯)缓冲限位块限制车轮动行程的功能问题。
根据经验数据,缓冲限位块应保证在车轮最大上跳动行程的前提下,进行螺旋弹簧设计,并保证不出现“并圈”现象。
本文不涉及悬架设计的其它问题(可参考网上发表的其他相关文章)仅就设计中如何避免“并圈”而具体操作。
解决“并圈”问题的钥匙是:在满载的条件下,增加下摆臂球头处的最大上跳(压缩)动行程值f j,令它不低于90mm。
汽车设计讲稿-第六章悬架设计
汽车设计讲稿-第六章悬架设计第六章悬架设计§6-1 概述:一、功用:传力、缓冲、减振:保证平顺性、操纵稳定性二、组成:弹性元件:传递垂直力,评价指标为单位质量储能等导向装置:车轮运动导向,并传递垂直力以外的力和力矩减振器:减振缓冲块:减轻车轴对车架的撞击,防止弹性元件变形过大横向稳定器:减少转弯时车身侧倾太大和横向角振动三、设计要求:1)良好的行驶平顺性:簧上质量 + 弹性元件的固有频率低;前、后悬架固有频率匹配:乘:前悬架固有频率要低于后悬架尽量避免悬架撞击车架;簧上质量变化时,车身高度变化小。
2)减振性好:衰减振动、抑制共振、减小振幅。
3)操纵稳定性好:车轮跳动时,主销定位参数变化不大;前轮不摆振;稍有不足转向(δ1>δ2)4)制动不点头,加速不后仰,转弯时侧倾角合适5)隔声好6)空间尺寸小。
7)传力可靠、质量小、强度和寿命足够。
§6-2 悬架结构形式分析:一、非独立悬架和独立悬架:二、独立悬架结构形式分析:1、评价指标:1)侧倾中心高度:A、侧倾中心:车身在通过左、右车轮中心的横向垂直平面内发生侧倾时,相对于地面的瞬时转动中心,叫侧倾中心。
B、侧倾中心高度:侧倾中心到地面的距离。
C、侧倾中心位置影响:位置高:侧倾中心到质心的距离缩短,侧向力臂和侧倾力矩↓,车身侧倾角↓;过高:车身倾斜时轮距变化大,加速轮胎车轮外倾角α磨损。
2)车轮定位参数:车轮外倾角α,主销内倾角β,主销后倾角γ,车轮前束等会发生变化。
主销后倾角γ变化大→转向轮摆振车轮外倾角α化大→直线行驶稳定性;轮距变化,轮胎磨损3)悬架侧倾角刚度A、车厢侧倾角:车厢绕侧倾轴线转动的角度B、影响:车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度有关,影响操纵稳定性和平顺性4)横向刚度:影响操纵稳定性转向轴上悬架横向刚度小,转向轮易摆振,5)空间尺寸:占用横向尺寸→影响发动机布置和拆装;占用高度尺寸→影响行李箱大小和油箱布置。
汽车设计-汽车缓冲块设计规范模板
汽车设计-汽车缓冲块设计规范模板XXXX发布汽车缓冲块设计规范1 范围本规范结合公司现有车型缓冲块的型号及应用情况,规定了缓冲块的术语、材料、成本、种类规格、设计原则及技术要求。
本规范适用于公司设计生产的所有车型的缓冲块。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
Q/ZTB 07.005 汽车密封用EPDM材料要求Q/ZTB 07.021 聚酰胺(PA)类材料技术要求3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1 缓冲块本规范中的缓冲块是指布置于车门和车身之间、发动机盖与车身之间、背门(行李箱盖)与车身之间、加油口盖与车身之间,在车门、发动机盖、背门(行李箱盖)、加油口盖关闭时,通过弹性压缩形式吸收门盖关闭时传送到车身上的冲击载荷,起到防过关作用的弹性体,其中发动机盖缓冲块和背门(行李箱盖)缓冲块还可以起到支撑发动机盖和背门(行李箱盖)的作用。
3.2 缓冲块的有效高度缓冲块的有效高度是指在缓冲块安装到钣金并调节完成之后,缓冲块露出部分末端平面到安装面之间的距离。
3.3 卡入式缓冲块缓冲块通过卡入钣金孔来固定,其与钣金的配合关系如图1所示。
一般卡入式缓冲块高度不可调节,通用性较差,但是安装后可靠性好,通常用于车门缓冲块上。
图1 卡入式缓冲块与钣金的配合关系 图2 旋入式缓冲块与钣金的配合关系3.4 旋入式缓冲块缓冲块通过螺纹旋入钣金孔来固定,其与钣金的配合关系如图2所示,旋入式缓冲块不需太复杂的结构即可调整安装高度,具有更好的通用性。
4 材料和成本缓冲块材料通常为EPDM ,为了品相美观,我公司在新车型上开发了多款EPDM 橡胶垫与PA66塑料底座复合装配的缓冲块,其典型结构如图3所示:图3新款缓冲块造型缓冲块的成本主要包括:1、人工成本2、材料成本 3、模具成本 4其它成本(能耗费、包装运输费+管理费+销售成本+税费),各部分成本所占比例大约如表1所示。
悬架缓冲块设计分析
(6)
7) 缓冲块的静刚度特性 通常缓冲块的最大压缩变形按2H/3来设计。其相应的压 缩力为 Pr (N): 满载下,车轮上跳100mm时,弹簧的相应静挠度fs’已由式 (5)计算得出 fs’=100 cos(β+ ρ) Lc/Lw; 则弹簧的相应压缩力为 Ps=ks×fs’ (7)
根据(4)式求Lx’
Lx’= Lm-Lb-fs’/cosρ (8)
此时,缓冲块处于压缩2H/3状态, (Lm-Lb-H/3)cos ρ= fs’ 缓冲块自然高度 H=3Lx’
(9)
满载下,车轮上跳100mm时,缓冲块被压缩2H/3,压缩力为 Pr,而悬架弹簧的相应压缩力为PS ,此二力是并联力,其 合力 P=Ps+Pr 用以限制车轮继续上跳。
图1
图2
橡胶缓冲块的压缩变形量约为自用高度的50%,而 聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块,其压缩变形量 可达自用高度的75%,如图2所示。 承载时外径尺寸变化小,所需径向尺寸空间小。
由于上述特点,聚胺脂材料制成的多孔型 缓冲块比橡胶材料能更好地吸收冲击载荷。 而且聚胺脂材料塑性变形小、耐老化、耐吸 水性好。缓冲块与主弹性元件的匹配关系如 图3所示。
图4
已知:U,δ,P, 弹簧刚度ks N/mm 则悬架刚度 K=(U cosδ/P cosβ)×ks N/mm (1) 2)求车轮行程fw与弹簧挠度fs之间的关系,见图5 已知:Lc 下控制臂(Control Arm)长 mm Lw 车轮中心Cw至下控制臂中心0的距离 mm 主销内倾角β 弹簧中心线与主销内倾角β之间的夹角 ρ 则:fs≈Lc×fw×cos(β+ ρ)/Lw (2)
悬架缓冲块设计方法
一. 悬架缓冲块的应用 为了防止悬架被“击穿”所造成的撞 击,在车轮上跳到一定行程时,与主弹性 元件(如螺旋弹簧)并联一个非线性程度 很强的弹性元件,这就是缓冲块。用它来 限制悬架行程,以吸收从车轮传到车身上 的冲击载荷,如图1所示。
悬架系统匹配设计
悬架系统匹配设计一、悬架系统概述悬架是现代汽车上重要总成之一,它把车架与车轴弹性地连接起来。
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,并且缓和由不平路面传给车架的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的振动,以保证汽车平顺地行驶。
悬架主要由弹性元件、导向机构和减振器组成(在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆)。
弹性元件用来传递垂直力,并缓和由不平路面引起的冲击和振动,其种类有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧及橡胶弹簧等。
由于钢板弹簧在悬架中可兼作导向机构用,可使悬架结构简化,且保养维修方便、制造成本低,所以货车悬架中一般都采用钢板弹簧作为弹性元件。
钢板弹簧是汽车悬架中作为汽车当中应用最广泛的弹性元件,它是由若干等宽但不等长的合金弹簧片组成的一根近似等强度的弹性梁,钢板的弹簧的第一片一般是主片,其两端弯成卷耳内装青铜、粉沫治金组成的衬套,以便用弹簧销与固定在车架的支架或吊耳作铰接连接。
钢板弹簧一般用U型螺栓固定在车桥上。
中心螺栓用以连接各片弹簧片,并保证装配时各片的相对位置。
中心螺栓距两卷耳的距离可相等也可以不等。
主片卷耳受力最严重,是薄弱处,为改善主片卷耳的受力情况,常将第二片末端也弯成卷耳,包在主片的外面(也称包耳)。
有些悬架中的钢板弹簧两端不做成卷耳,而采用其它的支承方式(比如滑块式)。
连接各构件,除了中心螺栓以外,还有若干个弹簧夹,其主要作用是当钢板弹簧反向变形时,使各片不致于相互分开,以免主片单独承载,此处,为了防止各处横向错动。
弹簧夹用铆钉铆接在下之相连的最下边弹簧的端部,弹簧的夹的两边用螺栓连接,在螺栓上有套管顶住弹簧片的两边,以免将弹簧片夹得过紧。
中螺栓套管和弹簧片之间有一定的间隙(不少于(1.5mm)。
以保证弹簧变形可以相互滑移。
钢板弹簧在载荷作用下变形时,各片有相对滑移而产生摩擦,可以促进车架的振动的衰退。
但各片的干摩擦,将使车轮所受的冲击在很大程度上传给车架,即降低了悬架的缓和冲击能力,并使弹簧片加速磨损,这是相当不利的,为了减少弹簧片之间的摩擦,在装组合钢板弹簧时,各片间需涂上石墨润滑脂,并应定期的保养。
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悬架缓冲块设计方法
华福林
一. 悬架缓冲块的应用
为了防止悬架被“击穿”所造成的撞击,在车轮上跳到一定行程时,与主弹性元件(如螺旋弹簧)并联一个非线性程度很强的弹性元件,这就是缓冲块。
用它来限制悬架行程,以吸收从车轮传到车身上的冲击载荷,如图1所示。
现代轿车的缓冲块大多数都采用多孔聚胺脂材料制成,橡胶材料逐渐被其代替。
聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块具有以下橡胶所不能代替的优点:
质量小,大约是同样大小橡胶缓冲块的1/2
变形大,有很好的非线性特性。
图1
图2
橡胶缓冲块的压缩变形量约为自用高度的50%,而聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块,其压缩变形量可达自用高度的75%,如图2所示。
承载时外径尺寸变化小,所需径向尺寸空间小。
由于上述特点,聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块比橡胶材料能更好地吸收冲击载荷。
而且聚胺脂材料塑性变形小、耐老化、耐吸水性好。
缓冲块与主弹性元件的匹配关系如图3所示。
图3
二.缓冲块设计
1.设计原则:满载下,车轮上跳至最大动行程时,需满足以下条件
1)弹簧不产生“并圈”现象 2)减震器活塞不撞底(油缸底部)
3)变形过程中无明显的“撞击感” 4)变形2/3 H高度时的强度和疲劳寿命
2. 已知设计参数:
1) 悬架偏频 n 次/分 2) 各参数点的坐标及安装角 3) 满载轴荷 k N 4) 减震器行程及安装尺寸 5) 弹簧尺寸 6) 车轮动行程
3. 计算
1) 悬架刚度 k N/mm 由图4
已知:U,δ,P, 弹簧刚度ks N/mm
则悬架刚度 K=(U cosδ/P cosβ)×ks N/mm (1)
2)求车轮行程fw 与弹簧挠度fs 之间的关系,见图5
已知:Lc 下控制臂(Control Arm)长 mm
Lw 车轮中心Cw 至下控制臂中心0的距离 mm
主销内倾角β
弹簧中心线与主销内倾角β之间的夹角 ρ
则:fs≈Lc×fw×cos(β+ ρ)/Lw (2)
3)求弹簧并圈高度fm
已知: 钢丝直径 d 总圈数 i 则 fm = id
4)求弹簧满载静挠度fm
已知: 弹簧刚度 KS N/mm 悬架刚度 K N/mm 单轮满载负荷 Qm N
前悬架满载偏频 nm 次/分
则: 满载时悬架静挠度fw
mm n f w 2m 30⎟⎠
⎞⎜⎝⎛=
根据图5及图6,并由式(2),将fw代入后可得:
fs≈Lc×fw×cos(β+ ρ)/Lw (3)
5) 检查满载下,减震器活塞是否碰底(顶).
(见图6)
已知下列参数:
尺寸:Lmmax 减震器在自由状态下最大拉伸长度
Lm (在呈支柱模块状态下的拉伸长度 )
Lb; Lt; Ln; u; H; Lt=Lb-Ln
减震器最大行程 S
△Lm= Lmmax-Lm支柱模块状态下的弹簧予紧量。
Lx=Lm-Lb-fs’/cosρ ( 4 )
Lx 减震器上支点至减震器上端面的距离,它是个变量
从0到(S- △Lm)
考虑到满载条件下,车轮上跳100mm时,弹簧静挠度fs’反映到减震器上的尺寸,则 Lx’=Lm-Lb-fs’/cosρ
满载下,减震器允许的最大压缩行程为Lxp:
Lxp=Lx-H/3,按此值核对在车轮上跳95-100mm时,减震器实际尺寸是否碰底?
同理,满载下,减震器允许的最大拉伸行程为Lxr:
Lxr=S-Lx,按此值核对在车轮下行90-95mm时,减震器活塞实际尺寸是否碰顶? 6)检查满载下,弹簧是否产生“并圈”现象
满载下,车轮上跳fw=100mm时, fs值应为
fs’≈100 cos(β+ρ) Lc/Lw (5)
{(Lm-Lb-H/3)/cos ρ- fs’]≥fm+iε (6)
fm 弹簧并圈高度
ε 弹簧圈之间的间隙1-1.5 mm
i 弹簧总圈数
7) 缓冲块的静刚度特性
通常缓冲块的最大压缩变形按2H/3来设计。
其相应的压缩力为 Pr (N):
满载下,车轮上跳100mm时,弹簧的相应静挠度fs’已由式(5)计算得出
fs’=100 cos(β+ ρ) Lc/Lw;
则弹簧的相应压缩力为 Ps=ks×fs’ (7)
根据(4)式求出Lx’ Lx’= Lm-Lb-fs’/cosρ (8)
此时,缓冲块处于压缩2H/3状态,
(Lm-Lb-H/3)cos ρ= fs’
缓冲块自然高度 H=3Lx’ (9)
满载下,车轮上跳100mm时,缓冲块被压缩2H/3,压缩力为Pr,而悬架弹簧的相应压缩力为PS ,此二力是并联力,其合力 P=Ps+Pr 用以限制车轮继续上跳。
以上计算方法可以确保汽车在满载下,车轮能上跳100mm。
并保证弹簧不会并圈。
正如本文开始陈述的那样,由于聚胺脂材料制成的多孔型缓冲块比橡胶材料能更好地吸收冲击载荷。
而且聚胺脂材料塑性变形小、耐老化、耐吸水性好(见图7)。
根据计算而得的弹簧压缩力Ps、缓冲块高度H及压缩高度2H/3,我们可将性能曲线设计成这样:缓冲块在初始压缩状态时,P值缓慢增长,当接近压缩2H/3时,P值急剧增大,这样可以在不平路面上行驶时,减少悬架被“击穿”的次数,以提高乘坐舒适性。
在这一点上,聚胺脂材料要比橡胶优越的多。