扭杆弹簧独立悬架刚度计算分析
扭杆弹簧独立悬架刚度计算分析
扭杆弹簧独立悬架刚度计算分析章节一：引言汽车悬架系统在车辆的安全性、乘坐舒适度、操纵稳定性等方面都起着至关重要的作用。
其中，独立悬架系统是现代汽车中应用最广泛的一种悬架系统。
它主要由减震器、弹簧、扭杆等零部件组成，能够独立自主地对车身进行垂直方向上的自由振动，提高车辆的操控性和行驶稳定性。
其中，扭杆弹簧独立悬架是其中的一种重要类型。
本文基于扭杆弹簧独立悬架，对其刚度进行计算分析，以期能更好地理解该悬架系统的工作原理和优势。
章节二：扭杆弹簧独立悬架的基本结构与工作原理扭杆弹簧独立悬架是一种常见于前轮的悬挂系统。
它由两个转向臂、一个扭杆、一个减震器和一个弹簧组成。
其中，扭杆位于车轮轴的中心线上，承受车轮垂直方向的负荷；转向臂的两端与车架相连，确保扭杆的水平旋转，支承车轮的上下运动；减震器则用于吸收车轮振动，维持车身的平稳行驶。
扭杆弹簧独立悬架系统的工作原理与其他独立悬架系统相似。
当车轮运动时，它会受到地面反作用力的影响，导致车身跳动和晃动。
减震器通过减少车轮对地面的反弹，保持车身的稳定性；而弹簧则通过存储和释放能量调整车轮的运动，抵消路面不平，保障车辆的舒适性。
扭杆则通过阻碍车轮水平旋转，确保车轮在垂直平面内进行上下运动，从而达到对车辆的稳定性增强作用。
章节三：扭杆弹簧独立悬架的计算分析为了体现扭杆弹簧独立悬架的刚度性能和优越性，我们需要进行计算分析。
针对该悬架系统，我们可以采用以下两种主要的计算方法。
1.黎曼公式法该方法是一种计算刚度的经典方法。
它可以通过黎曼公式求解弹簧和扭杆的刚度参数。
在实际计算中，我们需要先测量弹簧的空载长度和压缩长度，从而得到弹簧刚度。
接着，我们需要测量扭杆在走平路面上的面积和弯曲角度，从而得到扭杆刚度。
2.有限元法有限元法是一种数值计算方法，也是一种计算刚度常用的方法。
它采用离散化处理，将固体模型划分为无数小单元，通过对单元的力学行为进行求解，求解出整个模型的强度和刚度。
扭杆弹簧及扭杆弹簧悬架设计的新方法
一、 前言
扭杆弹簧和扭杆弹簧悬架越来越多地应用于各种 车辆和机构中， 是因为其具有以下优点： 单位质量扭 +） 杆弹簧所贮存的能量比其他种类的弹性元件 （如钢板 弹簧、 螺旋弹簧） 大， 即当能容量相同时， 扭杆弹簧具有 较小的质量， 可节省弹簧材料； 应用扭杆弹簧可使非 1） 簧载质量减小， 有利于汽车行驶平顺性的提高； 和螺 ,） 扭杆弹簧与固 旋弹簧相比， 它结构紧凑， 便于布置； 3） 定臂和调节臂的连接结构简单， 在保养中一般无维护 要求； 扭杆弹簧一端与调节臂相连， 可以通过不同的 -） 装配预扭角实现车身在一定范围内的高度调节。 扭杆弹簧按其断面形状可分为圆形断面、 环形断 面、 矩形断面及组合式断面等， 按布置形式可分为横向 布置和纵向布置。本文只讨论圆形断面扭杆弹簧横向 布置时的设计方法。
$ !! $" ……………………………………（#"） （ $ ） ()* ………………………（#,） !, ! ! " ! （ #$ %&’ ! $"） ! 此处的 !, 与设计方法二中 !, 的物理意义相同。 根据设计方法二， 扭杆弹簧悬架在静载荷 $ 的作 用下， 任意一点的折算静变形 % 为： （ $ ） ()* ………………（#-） % ! #!, ! # ! " ! （ #$ %&’ ! $"） ! 所以扭 又因为任意一点的折算静变形 % ! $ & ! ， 杆弹簧悬架的扭转刚度 ! 为： （ $ $#$ %&’ ! $"） ! …………………（#0） !! ! % # （ ()* ! $"） ! 对于计算得出的扭杆弹簧悬架的扭转刚度 ! ， 可
悬架系统特性之刚度分析
悬架系统力学特性悬架对车辆性能的影响：转向时，由于悬架系统的存在，使得车身在离心力的作用下会出现侧倾，从而造成左、右车轮的垂直载荷分配不均，引起左、右两侧车轮的地面附着力的变化，而其将对车辆操纵稳定性带来影响，因此，悬架分析又是操纵稳定性分析中的重要内容。
悬架的特性主要体现在刚度上。
以下主要分析典型扭杆悬架的刚度特性。
扭杆悬架扭杆悬架的特点：结构简单、工作可靠、使用寿命长、单位质量变形能大。
扭杆弹簧在A处，垂直纸面向里（一）参数说明：1）d－扭杆直径；2）L－扭杆工作长度；3）a－平衡肘长度；4）α－平衡肘的初始安装位置与水平线的夹角；5）α－负重轮受力后平衡肘的与水平线的夹角，规定在水平线以下为正，水平线以上为负。
（二）受力分析平衡肘在受到垂直方向的力P 作用时，扭杆一端从0α位置变到了α位置，则在扭杆上作用的扭矩为M ：cos M Pa α=设在扭矩M 作用下，扭杆的扭角为：0M L G Jθαα=-=式中，J 为扭杆断面的极惯性矩，对实心圆杆有：440.132d J d π=≈；G 为扭杆材料的切变弹性模量（对钢，74530.5~79433.8G M P a =）。
由上两式可得：()0cos G J P La ααα-=由于刚度是力对位移的微分，所以要求刚度，还得需要确定位移。
负重轮行程为：()0sin sin f a αα=-则可得扭杆悬架的线刚度为：()0221cos x dPtg dPG J d m df df La daααααα--=== 把J 的表达式代入上式得：()4022132cos x tg G d m Laαααπα--=当0α=时，即平衡肘处于水平位置，此时可得 40232x G d m Laπ=（三）扭杆悬架刚度特性的影响因素 1）扭杆直径d 的影响，d 越大，刚度越大； 2）扭杆工作长度L 的影响，L 越长，刚度越小； 3）平衡肘长度a 的影响，平衡肘越长，刚度越小；4）工作位置α的影响。
汽车双横臂扭杆弹簧独立悬架设计
汽车双横臂扭杆弹簧独立悬架设计崔敏【摘要】This paper is mainly to analysis a light truck’s computing method of the front independent suspension design and testing of design experiment. Firstly, it goes with the stress analysis and the trajectory calculation of the double wishbone independent suspension, and then continues with the suspension design calculation such as the design of torsion bar spring , front suspension’s stiffness, offset frequency calculation, stabilizer bar’s design, roll stiffness calculation, shockabs orber’s design, and finally the suspension offset frequency and riding comfort can be verified through the test.%文章主要研究某轻型载货汽车前独立悬架的设计计算方法以及独立悬架的设计试验验证，首先对双横臂式独立悬架进行受力分析、运动轨迹计算，然后对悬架进行设计计算如扭杆弹簧的设计、前悬架的刚度、偏频计算、稳定杆的设计、侧倾刚度计算、减震器的设计，最后通过试验验证悬架的偏频、平顺性。
【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】4页(P11-14)【关键词】轻型载货汽车;双横臂式独立悬架;平顺性【作者】崔敏【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U463.33+210.16638 /ki.1671-7988.2016.06.005CLC NO.: U463.33+2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)06-11-04悬架是现代汽车上的一个重要总成，他把车架与车轴弹性地连接起来。
拉簧及扭簧弹力、刚度计算公式
拉簧及扭簧弹力、刚度计算公式一、拉伸弹簧弹力、刚度计算公式1.拉伸弹簧一已知自由长度，弹簧刚度和初始拉力时，某一工作长度负荷的计算公式如下：P=(Rx F)+I.T.P是指负荷（磅）；R是指弹簧刚度（磅／英寸）；F是指距自由长度的变形量；I.T.是指初拉力。
例如：已知自由长度为1英寸、刚度为6.9磅／英寸和初始张力为0.7磅，工作长度为1.500英寸时，负荷计算公式如下：P= [6.9 x(1.500-1.000)l+0.7= (6.9x 0.500) +0.7= 3.45+0.7= 4.15磅2．如何计算刚度一弹簧刚度是指使弹簧产生单位变形的负荷，可通过以下步骤测试：1>弹簧变形约为最大变形的20%（自由长度藏去压并高度）时，测量弹簧负荷(P1)及弹簧长度(L1)。
2>弹簧变形不超过最大变形的80%时，测量弹簧负荷(P2)及弹簧长度(L2)。
务必确保弹簧长度为L2时任意两个簧圈（闭合收口除外）都没有发生接触。
3>计算刚度(R)（磅／英寸）R=(P2-P1)/(L1-L2)二、扭簧设计需要的技术参数扭簧的工作状态和拉伸弹簧及压缩弹簧有所不同，其更为复杂和多变，其中包括了很多参数指标，下面一一讲解：d (弹簧线径) :该参数描述了弹簧线的直径，也就是我们说的弹簧钢丝的粗细，默认单位mm。
Dd (心轴最大直径)：该参数描述的是工业应用中弹簧轴的最大直径，公差±2%。
D1 (内径): 弹簧的内径等于外径减去两倍的线径。
扭簧在工作过程中，内径可以减小到心轴直径，内径公差±2%。
D (中径): 弹簧的中径等于外径减去一个线径。
D2 (外径) : 等于内径加上两倍的线径。
扭簧在工作过程中，外径将变小，公差(±2%±0.1)mm。
L0 (自然长度)：注意：在工作过程中自然长度会减小，公差±2%。
Tum (扭转圈数)：弹簧绕制的圈数，圈数的不同直接影响扭簧的性能。
简易的弹簧刚度计算公式
简易的弹簧刚度计算公式
弹簧的刚度是指弹簧在单位变形时所产生的抵抗力或恢复力。
刚度通常用弹簧的切线斜率来表示，斜率越大，弹簧的刚度就越大。
弹簧的刚度可以通过以下公式进行计算：
K=(F2-F1)/(x2-x1)
其中，K是弹簧的刚度，单位是牛顿/米或N/m；F1和F2分别是弹簧在x1和x2位置施加的力，单位是牛顿；x1和x2分别是弹簧的起始位置和结束位置，单位是米。
这个简单的公式适用于线性弹簧，即在其工作范围内，变形与施加的力成正比。
对于非线性弹簧，如扭转弹簧或压缩弹簧，刚度的计算会更加复杂。
在实际应用中，弹簧的刚度也可以通过实验测量得到。
以下是一种常见的实验方法：
1.准备一根弹簧和一组质量。
2.将质量挂在弹簧上，并记录弹簧的变形量和所施加的力。
3.重复步骤2，使用不同的质量组合。
4.根据测得的弹簧变形量和所施加的力，应用上述公式计算弹簧的刚度。
需要注意的是，弹簧的刚度在真实使用中会受到多种因素的影响，如温度和弹簧的疲劳状况。
因此，在进行刚度计算时，需要考虑这些因素的影响。
此外，弹簧的刚度也可以通过有限元分析等数值模拟方法进行计算。
在这种方法中，弹簧的形状和材料性质通过建立模型进行输入，然后利用计算机模拟软件对弹簧的力学行为进行分析，从而得到刚度的准确计算结果。
综上所述，弹簧的刚度可以通过实验测量或数值模拟方法进行计算。
对于线性弹簧，可以使用简单的刚度计算公式，而对于非线性弹簧，则需要采用更为复杂的方法进行计算。
在实际应用中，还需考虑其他因素对刚度的影响。
双横臂扭杆悬架受力分析及刚度计算
α角为力 P 与垂直线的夹角即 ∠EGA d , 如图 1 所示 。 直线 A u D u 的方程为
z - zD u y - yD u zD u - zA u yD u - yA u
=
( 5)
由于车轮着地点 E 的坐标已知 , 且 yG = yE , 带 入式 ( 5 ) 可求得 G 点坐标 ( yG , zG ) , 则 α = arctan (
( 1. Automobile Engineering Departm ent, Academy of M ilitary Transportation, Tianjin 300161, China; 2. Units 72726, J inan 250023 , China )
Abstract: The force mode of double w ishbone independent suspension w ith torsion bar is established, calculation method of the force and torque loaded on torsion bar are determ ined by analysis of the mode, then for mulas of torsion bar line stiffness and suspension conversion stiffness are built . A t last, the stiffness curve of the torsion bar and suspension is gained by the calculation and analysis of a certain cross - country vihicle. Keywords: double w ishbone; torsion bar; force analysis; stiffness calculation
扭转弹簧计算公式
扭转弹簧计算公式
扭转弹簧是一种常用的机械弹簧，广泛应用于汽车、机械设备、电子产品等领域。
扭转弹簧的主要作用是通过扭转产生相对于轴线的弹性变形来储存和释放能量。
在实际应用中，我们需要计算扭转弹簧的一些重要参数，如刚度、最大扭转角、应变能等，以便设计和选择合适的弹簧。
计算扭转弹簧的公式主要包括以下几个方面：
1.扭转刚度计算公式：
扭转刚度是指扭转弹簧单位扭转角度所需要的力矩。
扭转刚度可以用公式表示为：
k=(Gd⁴/32nD⁴)*(π/180)*(N/L)
其中，k为扭转刚度，G为剪切模量，d为弹簧材料的直径，n为扭转弹簧的圈数，D为扭转弹簧的直径，N为扭转弹簧的总匝数，L为扭转弹簧的长度。
2.最大扭转角计算公式：
最大扭转角是指扭转弹簧在弹性范围内能够扭转的最大角度。
最大扭转角可以用公式表示为：
θ=T/(k*D⁴*n/32)
其中，θ为最大扭转角，T为应力，k为扭转刚度，D为扭转弹簧的直径，n为扭转弹簧的圈数。
3.应变能计算公式：
应变能是指扭转弹簧在弹性范围内储存的能量，可以用公式表示为：
U=(T²*D²)/(4k)
其中，U为应变能，T为应力，D为扭转弹簧的直径，k为扭转刚度。
以上是常用的扭转弹簧计算公式，通过这些公式可以计算出扭转弹簧的一些重要参数，为弹簧的设计和选择提供参考。
需要注意的是，公式中使用的单位应该保持一致，例如力的单位使用牛顿，长度的单位使用米，弹簧的直径、材料的直径以及弹簧的长度等需要根据实际情况进行测量和计算。
扭杆弹簧独立悬架刚度仿真分析
轻型汽车技术2019（4-5）技术纵横23扭杆弹簧独立悬架刚度仿真分析朱光耀张宝邹亮（南京依维柯汽车有限公司）摘要：利用ADAMS/CAR软件，建立了扭杆弹簧独立悬架动力学仿真模型，分析了车轮在同向跳动的情况下悬架垂向线刚度的变化情况；并详细分析了衬套和扭杆上载荷对刚度的影响;通过仿真表明：悬架中的衬套对悬架系统刚度的影响度为3%;扭杆预载荷对悬架系统刚度的影响度为-12.5%~3%。
关键词:扭杆弹簧悬架刚度仿真分析1引言某商用车前悬架采用双横臂扭杆弹簧独立悬架，上、下摆臂作成类似A字型结构，分别将左、右车轮与车架连接起来。
该型悬架实质上是一种在横向平面内运动，上、下摆臂是不等长的四连杆机构。
相比其他弹簧,扭杆弹簧具有的优点包括:（1）单位质量储能多，结构简单，占用空间小，采用扭杆弹簧的悬架质量轻;（2）扭杆安装在车架上，减小了整车的非簧载质量，整车的平顺性和操稳性较好；（3）通过调整扭杆固定端的安装角度，可实现对车身高度的调节。
2结构分析文中分析的某商用车前悬架结构如图1所示，主要由扭杆弹簧、上下控制臂、转向节臂、横向稳定杆、减振器、转向器、车轮和车架组成,悬架左半部分结构抽象模型如图2所示。
各部件间的拓扑关系为:转向节臂与车轮之间通过柱較链相连，与上、下控制臂和与转向横拉杆之间通过球较链相连；下控制臂与车架和横向稳定杆之间通过衬套相连;上控制臂通过扭杆和衬套与车架相连;转向齿条通过移动副与车架相连，通过万向节与转向横拉杆相连；减振器上下端分別通过万向节与图1前悬架结构图图2双横臂扭杆弹簧独立悬架结构示意图1-车轮;2-转向节;3-转向横拉杆;4-减振器;5-车架;6-转向器齿条;7-扭杆;8-上控制臂;9-下控制臂；10-横向稳定杆.24 技术纵横轻型汽车技术2019(4-5)车架和下控制臂相连。
根据路况不同，悬架运动主要包括同向跳动和反向跳动，双横臂扭杆弹簧独 立悬架悬架变刚度特点，主要是由上下控制臂空间位置的变化引起叫3仿真模型建立与分析某商用车在满载状况时，前悬架定位参数见 表1,扭杆和衬套的扭转刚度、扭杆的几何尺寸和 前悬架簧载质量见表2所示。
悬架的参数计算公式
悬架的参数计算公式悬架系统是汽车重要的组成部分，它直接影响着汽车的操控性、舒适性和安全性。
悬架系统的设计需要考虑多个参数，其中包括弹簧刚度、阻尼系数、悬架几何参数等。
本文将重点介绍悬架的参数计算公式，帮助读者更好地理解悬架系统的设计原理。
1. 弹簧刚度计算公式。
弹簧刚度是指单位位移下所受的弹簧力，通常用N/mm或N/m来表示。
弹簧刚度的计算公式如下：K = F / δ。
其中，K表示弹簧刚度，F表示弹簧所受的力，δ表示弹簧的变形量。
在实际设计中，弹簧刚度需要根据车辆的质量、悬架的类型和使用环境来确定。
2. 阻尼系数计算公式。
阻尼系数是指单位速度下所受的阻尼力，通常用N/(m/s)来表示。
阻尼系数的计算公式如下：C = F / v。
其中，C表示阻尼系数，F表示阻尼器所受的力，v表示阻尼器的速度。
阻尼系数的大小直接影响着悬架系统的舒适性和稳定性，需要根据车辆的使用环境和悬架的类型来确定。
3. 悬架几何参数计算公式。
悬架几何参数包括悬架的几何结构、悬架的位置和角度等。
这些参数的设计需要考虑车辆的操控性和稳定性。
常见的悬架几何参数包括悬架的下摆臂长度、上摆臂长度、悬架的前后距离等。
这些参数的计算需要结合车辆的设计要求和悬架的类型来确定。
4. 悬架系统的动力学模型。
悬架系统的动力学模型包括悬架的质量、弹簧、阻尼器等参数，可以用来描述悬架系统的运动规律。
常见的悬架系统动力学模型包括单自由度模型、双自由度模型等。
这些模型可以用来分析悬架系统的振动特性和响应特性，对悬架系统的设计和优化具有重要的意义。
5. 悬架系统的优化设计。
悬架系统的优化设计需要考虑多个参数的综合影响，包括弹簧刚度、阻尼系数、悬架几何参数等。
优化设计的目标通常包括提高车辆的操控性、舒适性和安全性。
在实际设计中，可以利用计算机辅助设计软件来进行悬架系统的优化设计，通过多次模拟和分析来确定最佳的参数组合。
总结。
悬架系统的设计需要考虑多个参数，包括弹簧刚度、阻尼系数、悬架几何参数等。
拉、压、扭簧计算公式弹簧刚度计算
拉、压、扭簧计算公式弹簧刚度计算-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1弹簧刚度计算压力弹簧·压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷；·弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)；·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）：G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数Nc=有效圈数=N-2拉力弹簧拉力弹簧的 k值与压力弹簧的计算公式相同·拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。
拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。
所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。
·初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度）·拉力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷；·弹簧常数：以k表示，当弹簧被拉伸时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)；·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）：G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数扭力弹簧·弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷 (kgf/mm).·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）:?E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200，黄铜线E=11200d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-d。
某扭转梁后悬架侧倾刚度的解算与优化
某扭转梁后悬架侧倾刚度的解算与优化扭转梁后悬架是一种常见的车辆悬架系统，用于减震和支撑车身重量。
在车辆行驶过程中，经常会出现侧倾现象，这可能会导致车辆不稳定，影响行驶安全和舒适性。
因此，解算和优化扭转梁后悬架的侧倾刚度是非常重要的。
为了解算和优化扭转梁后悬架的侧倾刚度，我们首先需要了解这个悬架系统的工作原理。
扭转梁后悬架主要由扭转梁、连杆和连接点组成。
扭转梁通过连接点与车身相连，而连杆通过连接点与车轮相连。
当车辆侧倾时，扭转梁和连杆之间会产生相对转动，从而提供侧倾刚度。
为了解算扭转梁后悬架的侧倾刚度，我们可以使用刚体力学的方法。
首先，我们需要根据悬架系统的几何参数和材料特性来建立数学模型。
然后，根据这个模型，我们可以计算悬架系统在给定加载条件下的侧倾刚度。
侧倾刚度可以用扭矩-转角关系来表示，即当悬架系统承受一个侧向力矩时，产生的转角。
在解算侧倾刚度之后，我们可以对悬架系统进行优化。
优化的目标可能是增加悬架系统的侧倾刚度，以便提高车辆的稳定性和操控性能。
为了达到这个目标，我们可以考虑调整悬架系统的几何参数，例如扭转梁的截面形状和连杆的长度。
此外，我们还可以考虑使用不同的材料，以提高悬架系统的刚度。
优化悬架系统时，我们还需要考虑其他因素，如悬架系统的重量和成本。
增加悬架系统的侧倾刚度可能会增加重量和成本，因此需要在侧倾刚度和其他因素之间进行权衡。
可以使用多目标优化方法来找到最佳的解决方案。
总结起来，解算和优化扭转梁后悬架的侧倾刚度需要建立数学模型并根据刚体力学的原理进行计算。
通过调整悬架系统的几何参数和材料特性，可以优化悬架系统的侧倾刚度。
在优化过程中，还需要考虑其他因素，如悬架系统的重量和成本。
使用多目标优化方法可以找到最佳的解决方案。
这些步骤将有助于改善车辆的稳定性和操控性能，提高车辆的行驶安全性和舒适性。
双横臂扭杆弹簧悬架线刚度计算及动态仿真
性； 用于 】冁 动 汽 车的 ｉ悬 架时 ， 扦 以 纵 向布 置 ， ｊ ｛ 『 ｊ 订 扭 为 前驱 动矫 的半轴 腾Ｈ 空问 证实 际应用 叫 ， 定悬 架线刚 ５ ，确 度 是一个 非常 重 受和苘 先 委解 决 的问题 ．县休 对于 扭 朴作 为弹 性Ｊ件 的悬 架来 蜕 ． 杆 的扭转 刚度 为线 性 的， 扭 假 当其安 袈到息 架 Ｌ 后 ．南于 车轮的 垂向位 移与 扭杆 之 的扭 转 柏不呈线 性 关 系厦雨 向作用 力力臂的 变化 ．使悬 架 的弹性 特ｆ 为 非线 性变 化 于汽 车悬架 是卒间 运动 机构 ． 以传统 的 、而模 划对 Ｊ分析计 锋 肯 ｌ ￡ １
而Ｒ寸 、 ￣ ｔ乏度 及 ｌ 受的转矩 之 ｒ 的关 系 ｌ ＇ｔ ｉ ｆ 川 魑 ｕ Ｊ 下：
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图 １ 双 横 臂 器 架 空 间 拓 扑 结构 及坐 标 简 凰
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双横臂扭杆弹簧独立悬架设计说明书
双横臂扭杆弹簧独立悬架设计说明书姓名：李玲玉班级：车辆0803学号：3080401063江苏大学2012年2月20日目录目录 (2)一、前言 (3)二、悬架的选择 (3)三、悬架主要参数确定 (4)1、悬架静挠度 (4)2、悬架的动挠度 (5)3、悬架弹性特性 (5)4、悬架侧倾角刚度 (5)四、弹性元件设计 (6)1、扭杆弹簧分类 (6)2、扭杆弹簧的设计 (6)3、扭杆弹簧的校核 (12)五、导向机构设计 (13)1、对前轮独立悬架导向机构的要求 (13)2、悬架导向机构参数 (13)3、纵向平面内上、下横臂的布置方案 (14)4、横向平面内上、下横臂的布置方案 (15)5、水平面内上、下横臂动轴线的布置方案 (15)6、上、下横臂长度的确定 (17)7、下摆臂结构的强度设计 (17)六、转向节设计 (18)1、转向节参数选择 (18)2、转向节的校核 (18)七、参考文献 (20)一、前言悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把悬架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来。
其主要任务是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力[1]。
悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。
二、悬架的选择悬架可以分为独立悬架和非独立悬架，独立悬架主要用于对乘坐舒适性较高的场合，如：乘用车和部分商用车的前悬架，非独立悬架主要用于商用车后悬架，成本相对较低。
本次设计任务是限乘5人的轿车前悬架，对舒适性要求很高，故采用独立悬架。
目前乘用车的前悬架广泛采用上下臂不等长的双横臂独立悬架和麦弗逊式独立悬架。
悬架依据弹性元件的不同，目前主要有螺旋弹簧、钢板弹簧、扭杆弹簧及空气弹簧。
相比其他弹簧，扭杆弹簧有如下优点：1.单位质量的储能是钢板弹簧的3倍，所以采用扭杆弹簧的悬架质量轻、结构简单、占用空间小。
拉压扭簧计算公式弹簧刚度计算
拉压扭簧计算公式弹簧刚度计算
弹簧的刚度是指弹簧在单位变形下所受到的力的大小。
弹簧经受拉、压、扭等作用时，其刚度的计算方法有所不同。
下面将分别介绍拉簧、压簧和扭簧的刚度计算公式。
一、拉簧的刚度计算公式：
拉簧的刚度计算公式为：
k=(G*d^4)/(8*n*D^3)
其中，k为拉簧的刚度，单位为牛顿/米(N/m)；
G为拉簧的剪切模量，单位为帕斯卡(Pa)；
d为拉簧丝经直径，单位为米(m)；
n为拉簧的有效圈数；
D为拉簧的平均直径，单位为米(m)。
二、压簧的刚度计算公式：
压簧的刚度计算公式为：
k=(G*d^4)/(8*n*D^3)
其中，k为压簧的刚度，单位为牛顿/米(N/m)；
G为压簧的剪切模量，单位为帕斯卡(Pa)；
d为压簧丝经直径，单位为米(m)；
n为压簧的有效圈数；
D为压簧的平均直径，单位为米(m)。
三、扭簧的刚度计算公式：
扭簧的刚度计算公式为：
k=(G*d^4)/(32*N*D^3)
其中，k为扭簧的刚度，单位为牛顿/弧度(N/rad)；
G为扭簧的剪切模量，单位为帕斯卡(Pa)；
d为扭簧丝经直径，单位为米(m)；
N为扭簧的总圈数；
D为扭簧的平均直径，单位为米(m)。
根据以上计算公式，我们可以计算出拉簧、压簧和扭簧的刚度。
在实际应用中，根据设计要求和工作环境等因素，可以根据刚度计算结果来选择合适的弹簧材料和尺寸，以满足所需的弹簧刚度要求。
汽车独立悬架刚度计算方法质疑
15
4
误差分析
把( 16) , ( 17) 两式相减就得到了公式 ( 4) 的绝对误差: E != K sg%( h ) [ g ( h ) - S 0 ] ( 18) 再除以( 16) 式中的 K 就得到了相对误差 : Er = K sg%( h ) [ g ( h ) - S 0 ] 2 K s g%( h ) [ g ( h ) - S 0 ] + [ g∃( h ) ] ( 19) 化简为: Er = ( 11) ( 12) ( 13) ( 14) 1 2 [ g∃( h ) ] 1+ g%( h ) [ g ( h ) - S 0 ] ( 20)
1 清华大学 1990 年版 余志 生 ! 汽 车理 论∀ 机 械工 业出 版 社
( 15) 又因 K= - dF/ dh, 所以 : K = K s g%( h ) [ g ( h ) - S 0 ] + [ g∃( h ) ] 当认为 S0 = g( h) = S 时就有 : K = K s [ g∃( h ) ]
为自由转角。h 为
在这里, 求解的关键一步是( 2) - ( 1) , 认 为 = , 即认为两个位置的虚位移可以等 同起来。实际上这是两个位置时的两种虚位 移, 不能认为是等同的。虽然相差很小 , 但相 对于本来就微小的位置差异 , 这种误差不能 忽略。虚功原理是用来求解某特定位置的平 衡力系, 不能混淆不同的位置。 在( 10) 式中, 令
0
!北京汽车∀1999 # 2 可见 , 悬架刚度与初始状态有关, 在这里 表现为
0
, 两种算法产生了不同的结果。
2
分歧产生的原因
在前面用虚功原理求解刚度时注意到一
对公式: ( Fz - Gu ) ( Fz - Gu + Fz )
悬架的设计计算
悬架的设计计算-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN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 31411=Cs ……………（1） 1后螺旋弹簧为圆柱螺旋弹簧：后n 8D Gd 32422=Cs (2)式中：G 为弹性剪切模量79000N/mm 2d 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圈，即n 前=；后螺旋弹簧有效圈数为圈，即 n 后=。
前螺旋弹簧刚度：= N/mm后螺旋弹簧刚度：后n 8D Gd 32422=Cs =mm螺旋弹簧刚度试验值：1螺旋弹簧刚度计算公式，参考《汽车工程手册》设计篇3141116n Gd D Cs 前=前螺旋弹簧刚度：mm ；后螺旋弹簧刚度：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<%，后轴荷相差<%。
设计车型直接选用参考样车的弹簧刚度,刚度为：Cs= N/mm；1Cs= N/mm。
2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Array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和液体的粘性摩擦形成了振动阻尼，将振动能量转变为热能，并散发到周围的空气中去，达到迅速衰减振动的目的。
汽车的悬架有了阻尼以后，簧载质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼比ψ来评定振动衰减，相对阻尼比的物理意义是指出减振器的阻尼作用在与不同刚度和不同质量的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。
基于ADAMS的双横臂扭杆弹簧独立悬架线刚度计算
2 悬架的垂向线刚度计算
2. 1 双横臂扭杆独立悬架运动学分析 用扭杆作为弹性元件的双横臂独立悬架是目前轻型汽车上普遍
使用的悬架形式 ,其突出优点在于设计的灵活性 ,可以通过合理选择 转向结构的位置及转向梯形臂的长度 ,使得悬架具有合适的运动特 性 ,并且形成恰当的侧倾中心和纵倾中心 。典型的双横臂独立悬架
基于 ADAMS的双横臂扭杆弹簧独立悬架线刚度计算
程晓章 1 , 陈黎卿 2
(1. 合肥工业大学 机械与汽车工程学院 ,合肥 230009; 2. 安徽农业大学 工学院 ,合肥 230061)
摘要 :运用空间机构运动学方法建立某皮卡车双横臂扭杆弹簧独立悬架的数学模型 ,根据力学分析给出其垂直线刚度的计算 方法 。同时还应用 ADAMS软件建立同种悬架的多体动力学模型 ,对双横臂扭杆弹簧独立悬架垂直线刚度随车轮上下摆动的变化 进行动态仿真分析 。采用两种方法计算 、仿真结果的一致性表明这两种方法都是分析双横臂扭杆弹簧悬架垂直线刚度行之有效的 方法 ,也说明了文中所建的模型和提出的计算方法都是正确的 。
汽车悬架系统弹簧刚度的优化设计讲解
②将路面与车轮之间的磨擦所产生的驱动力和制动力，传输至底盘和车身。
③支承车桥上的车身，并使车身与车轮之间保持适当的几何关系。
典型的汽车悬架结构由弹性元件、减震器以及导向机构等组成，这三部分分别起缓冲，减振和传递力的作用。绝大多数悬架具有螺旋弹簧和减振器结构。
悬架弹簧在汽车行驶过程中，需要承受高频往复的压缩运动，有着缓冲、减振的作用，它质量的好坏对车辆稳定性、安全性有着关键性的作用。乘用车对悬架弹簧的性能要求比较高，需要具有噪声低、振动小、弹性好、稳定性好、舒适度高等特性；商用车（重型及超重型载货车）则需要高强度的悬架弹簧。当今，悬架弹簧的研发趋势总体上为轻量化（高应力）、高可靠性。因此，悬架弹簧应力要求为大于1100MPa，高的需达到1200MPa。
第2章汽车悬架弹簧的基本特性及分析
2.1 汽车悬架弹簧的基本作用与分类
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，悬架的主要作用是传递作用在车身与车轴之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷，并衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆自身的动载荷。
悬架基本功用：
1.2.2悬架弹簧的研究现状
弹簧是一种能量储放的弹性元件，在我国古代，弓和弩就是弹簧性能的典型应用。而严格意义上提出弹簧概念的则是英国科学家虎克。在虎克时代，弹簧己经被广泛应用，但是人们完整认识弹簧还是因为“虎克定理”的出现，“虎克定理”表明弹簧的伸长量与其承受载荷的大小成正比的应力与变形之间的对应关系。弹簧逐渐的从概念变成现实，从理论走向工程，并被广泛运用于生活、生产和工程的各个领域[1]。
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Ｖ
ｅ
ｄ ， ｒ ＿一 车轮在 垂直 载荷 作用下 ， 微 量垂 直位
移， ｍｍ； ｄ ０ — — 扭杆微 量转 角 ， ｒ ａ ｄ 。
ｖ ＋ｂ ｄ
ｙ ｉ
ｅ・ ｄ
（ １ ２）
车 轮跳 动与悬 架 变形关 系如 图 ５所示 ，设 车
由于
值较 小 ，为了计算方便可忽略不
在 扭矩 Ｔ （０） 作 用下 产生扭 转角 度 ０（ ｒ ａ ｄ ） 为：
ｅ ＝ 』 ：
式中 Ｇ ＿
７． ９ ５ Ｘ １ ０ Ｎ／ ｍ ｍ
ａ ｄ ）
㈩
剪 切 弹性 模量 ， 对钢 材料 ， 一 般取
簧独 立悬架 的垂 向线 刚度 具有 非线 性特 点 ，在扭
杆悬架设计时 ， 往往都采用简化的理论公式 ， 不能
‘
． 。
Ｒ ｔ Ａ ＯＯ１ Ｃ１ ｖ ， Ｒｔ △ ＯＢ ｌ Ｃ ２
ｃ＝ ｄ
ｘ
＝
ｄ （ Ｔ ）
一 ・
．
． ． ・ ．
■ 一 － ＝ ＿
：
（ Ｉ ９ ） Ｊ
ｄ Ｔ
＝
ｄ ｘ 等 ｄ ｘ ＋ ’ Ｔ ‘ ． 盟 ｄ ｘ ２
ｘ
Ｄ２ ＯＢ，
（ １ ｏ）
、 …
：
由公式 （ ８） 、 （ ９） 得：
＝ Ｋ ． （
式中
・
（ ７ ）
即
：
（ １ １ ）
Ｂｌ Ｃ ２ Ｂｌ Ｄ２
Ｋ — —扭 杆扭 转刚度 ， Ｎ・ ｍｍ ／ ｒ ａ ｄ ；
Ｔ ＿ — 作 用在 扭杆上 的预载荷 ， Ｎ・ ｍ ｍ；
扭 杆 弹 簧 导 向杆 系 受 力 如 图 ６所 示 ， 图 ６ （ ａ ） 是 以 Ｂ点 为支点 ， 根据杠 杆平衡 原理 有 ：
Ｐ ・ （ ａ ＿ ｂ ） ＝ Ｆ ・ ｄ （ １ ７）
图 ６（ ｂ） 是 以点 为 Ｏ 。 支点 ， 根 据杠 杆平 衡 原
理有技 术 纵横
轻 型汽 车技 术
２ ０ １ ４ （ ９ ／ １ ０）
扭杆弹簧独立悬架刚度计算分析
张 宝 张汤赞 杨祥利 袁刘凯 戴进成
（ 南京依 维柯 汽 车有 限公 司 ）
摘
要
以虚位 移原 理和 多体 系统动 力 学理 论 为基础 ， 介 绍 了扭 杆 弹簧 独 立悬 架垂 向
精确 地反 映 出悬架 刚度 的动态 特性 ，从 而影 响整
车性 能计算 『 ｌ １ 。为 了精确计 算 悬架 刚度 ， 文 中从虚
Ｊ ｐ ｒ ＿ — 扭杆截面极惯性矩 ， Ｊ ｐ ＝ 丌ｄ ４ ／ ３ ２
当扭 杆 长为 Ｌ ， 直 径 为 ｄ时 ， 计算 扭 杆变 形 角
０为 ：
位移原理角度详细介绍了公式推导的过程 ，并考 虑了扭杆扭矩对刚度计算结果的影响。
０＝ ｑ
。
１ Ｔ Ｇｄ
（ ２）
２ ． １ ． ２ 扭转刚度计算
２ 理论计算［ ３ ］ ［ ４ ］
２ ． １ 扭杆载 荷计算
Ｋ ＿
＝
（ Ｎ・ ｍ ｍ ｌ ｒ ａ ｄ ）
（ ３ ）
２ ． １ ． ３ 悬架 预载荷 Ｔ计 算
Ｔ： Ｐ・ ｂ
８ ）
图 １ 扭杆扭转变形图
圈 ５ 车轮与悬架运动示意图
‘
．
根据 公式 （ ６） 、 （ １ ７） 和公 式 （ １ ８） 可得 ：
如图 ３ 所示 ， 不计 悬架 系 统 中摩 擦 力影 响 ， 根据 图 ３中数据 ， 运 用虚位 移原 理可 得 ：
Ｔ・ ｄ ０ ＝ Ｐ ・ ｄ ｘ （ ５ ）
连线 的交点 Ｏ 即为 车轮转 动瞬 心 （ 如 图 ４所 示 ） ，
Ｐ ：
Ｏｘ
（ ６）
根据 图 ４中的几何 关 系 ， 可得 ：
Ｃ ＝ Ｋ ． （ 芈 ） ｚ
Ⅱ Ｘ
（ ８ ）
） ： 的数值 ，
Ｕ Ｘ
式中
前轴荷 的一半
由公式 （ ８ ） 可知， 只要求出（
便 可求 出悬架 的 刚度 。
２ ． ２ 悬架 刚度计 算
２ ． ２ ． １ 运用 虚位 移原理 计算 悬架 刚度
２ ． ２ ． ２ 采用三角形相似原理求解数值
图 ３ 悬 架 变 形 图
图 ４ 扭杆 弹簧 导 向 杆 系 示意 图
在悬 架 变形 过程 ，悬 架结 构尺 寸参 数 的变 化
车轮转动瞬心确定 ： 主销 Ｂ ｌ 点的速度方向垂 直于上摆臂 ， 主销 Ａ点的速度方向垂直于下摆臂 ，
Ａ点 与 Ｂ ｌ 点在 同一 刚体 上 ， 因此上 摆臂 与下 摆臂
２ ． １ ． １ 扭转 变形 角计算 扭 杆扭 转变 形如 图 ｌ 所示 ，由图 １可得 扭杆
图 ２ 双 横臂 扭 杆 弹 簧 独 立悬 架 结 构 图
轻 型 汽车技 术
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技 术纵横 ２ １
根据图 ２ 可知 ，当前轮所受载荷为簧载一半
时， 扭 杆所产 生 的预载 荷可 以采 用公式 （ ４） 求得。
轮上 跳量为 ｄ ｘ 、即 Ｑ Ｑ ： 长度 ， Ｂ 点 上升 ｄ ｘ ｎ 、 即
计． 这样 式 （ ７） 可 以简化 为 ：
Ｂ 。 Ｂ ２ 长度， 上摆臂转角 ＬＢ Ｉ Ｏ １ Ｂ ２ ＝ ｄ ０。
２ ２ 技 术纵横
轻 型汽 车技 术
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线刚度 理论 公 式 的推 导过 程 ， 系统 的分 析 悬架 刚度 非 线性 特 点 ， 并详 细介 绍 了扭 杆 扭矩 对 悬架 刚度 计 算结 果的影 响 。
关 键词 ： 双横 臂
扭杆
线 刚度
理论计 算
引 言
悬架的垂直线刚度设计的合理与否直接关系
到整 车 的操 稳性 能 和平顺 性能 ，而 双横 臂扭 杆 弹
・
’
Ｒ ｔ △ ＯＯ１ Ｄｌ — Ｒｔ △ ＯＢ ｌ Ｄ２
一 （ ＼ 旦 ｄ ０ 。 ｄ ｘ ） 』 ． ｄ＋ ｘ ～ Ｔ ． ｄ ｘ ２
＝
一
．
． ．
Ｂ
，
：
＝
ｄ ０
・
ｆ 业 １ ２ ＋ Ｔ‘ ＿ ０ ｄ ｘ ｄ
＼ ＿ ｆ．