载货汽车的悬架系统结构的设计

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

1 绪论 (3)

1.1 悬架的概述 (3)

1.2 悬架的分类 (4)

1.3 重型载货汽车悬架系统目前的工作状况 (5)

1.4 悬架技术的研究现状及发展趋势 (6)

1.4.1悬架技术的研究现状 (6)

1.4.2悬架技术的发展趋势 (6)

1.4.3悬架设计的技术要求 (6)

2 空气悬架结构 (7)

2.1 空气悬架结构简介 (7)

2.1.1空气悬架系统的基本结构 (7)

2.1.2空气弹簧的类型 (7)

2.1.3导向机构 (8)

2.1.4高度控制阀 (8)

2.2 空气悬架系统的工作原理 (8)

3 悬架主要参数的确定 (10)

3.1 载货汽车的结构参数 (10)

3.2 悬架静挠度 (10)

3.3 悬架动挠度 (11)

3.4 悬架弹性特性 (11)

4 弹性元件的设计 (13)

4.1 空气弹簧力学性能 (13)

4.1.1空气弹簧刚度计算 (13)

4.1.2空气弹簧固有频率的计算 (15)

4.1.3空气弹簧的刚度特性分析 (16)

4.2 高度控制阀 (18)

5 悬架导向机构的设计 (19)

5.1 悬架导向机构的概述 (19)

5.2 横向稳定杆的选择 (19)

5.3 侧顷力臂的计算方法 (20)

5.4 稳定杆的角刚度计算 (22)

5.5 悬架的侧倾角校核 (23)

6 减振器机构类型及主要参数的选择计算 (24)

6.1 分类 (24)

6.2 主要参数的选择计算 (25)

7 技术与经济性分析 (30)

8 结论 (31)

参考文献 (32)

致谢 (33)

附录A 译文 (34)

附录B 外文原文 (41)

附录C 维图形 (51)

1 绪论

1.1 悬架的概述

悬架是车架（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。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽

车的正常行驶]1[。

现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击力将达到很大的数值。冲击力传到车架和车身时，可能引起汽车机件的早期损坏，传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，货物也可能受到损伤。为了缓和冲击，在汽车行驶系统中，除了采用弹性的充气轮胎之外，在悬架中还必须装有弹性元件，使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间作弹性联系。但弹性系统在受到冲击后，将产生振动。持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬架还应当具有减振作用，使振动迅速衰减（振幅迅速减小）。为此，在许多结构形式的汽车悬架中都设有专门的减振器。

以下对悬架重要的组成部分进行简单的介绍。

(一)弹性元件

弹性元件主要是把车架或车身与车桥或车轮弹性的连接起来，主要有空气弹簧，钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧等。

(1)空气弹簧

空气弹簧是由橡胶囊所围成的一个密闭容器，在其中贮入压缩空气，利用空气的可压缩性实现其弹簧的作用。这种弹簧的刚度是可变的，因为作用在弹簧上的载荷增加时，容器内的定量气体气压升高，弹簧刚度增大。反之，当载荷减小时，弹簧内的气压下降，刚度减小，故空气弹簧具有较理想的弹性特性。

随着科学技术突飞猛进，生活水平的不断提高，人们对汽车的乘坐舒适性及各方面的性能提出了更高的要求，这便迫使各汽车生产厂家不断的引进先进技术，生产出更好的产品，保持强大的竞争能力。从而空气弹簧的设计与研究也越来越受到车辆设计人员的青睐。在本论文主要是对空气弹簧进行了研究与探讨。

(2)钢板弹簧

由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成。钢板弹簧除具有缓冲作用外，还有一定的减震作用。

(3)螺旋弹簧

只具备缓冲作用，多用于轿车独立悬挂装置。由于没有减震和传力的功能，还必须设有专门的减震器和导向装置。

(4)扭杆弹簧

将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架，另一端通过摆臂与车轮相连，利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用，适合于独立悬挂使用。

(二)导向装置

导向装置是指悬架中的某些用来传力同时还承担着使车轮按一定轨迹相对车架和车身跳动的任务的机构。导向装置主要有以下几点作用：①在车架或车桥之间传递力矩。

②使车桥或车轮按一定轨迹相对车身或车架跳动。

(三)减振装置

减振装置主要是用来消耗振动能量，衰减振动。弹性系统在受到冲击后，将会产生振动，减震器可以使振幅迅速减小，以避免持续的振动给驾驶员的不舒适和疲劳。

车轮相对于车架和车身跳动时，车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一定的要求，否则对汽车某些行驶性能（特别是操纵稳定性）有不利的影响。因此，悬架中某些传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，因而这些传力构件还起导向作用，故称导向机构。

由此可见，上述这三个组成部分分别起缓冲、减振和导向的作用，然而三者共同的任务则是传力。

4

5

3

1

2

1—弹性元件 2—纵向推力杆 3—减振器 4—横向稳定器 5—横向推力杆

图1-1 汽车悬架组成示意图

1.2 悬架的分类

根据导向机构型式的不同，汽车悬架又可分为非独立悬架和独立悬架。非独立悬架的结构特点是，左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架和车价（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。

独立悬架是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架悬挂在车架或车身下面的。其优点是：质量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力；可用刚度小的较软弹簧，改善汽车的舒适性；可以使发动机位置降低，汽车重心也得到降低，从而提高汽车的行驶稳定性；左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动。不过，独立悬架存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬架，按其结构形式的不同，独立悬架又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬架等。