一种纯电动垃圾清运车悬架系统设计
本文主要讲的是达福迪牌JAX5021ZXXBEV型纯电动车悬架设计，重点从达福迪牌JAX5021ZXXBEV型纯电动车悬架的选型、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，然后定下达福迪牌JAX5021ZXXBEV型纯电动车前后悬架的形式，分别是麦弗逊式悬架和钢板弹簧。然后围绕前后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，并且完成了钢板弹簧的片数，片长，片宽和片厚的确定及相关的校核。
关键词：悬架，麦弗逊式，钢板弹簧，设计
目 录
1 引言 1
1.1 我国汽车悬架发展的现状 1
2 悬架的结构形式分析及选择 2
2.1 悬架的结构形式 2
2.2 前、后悬架方案的选择 3
2.3 前、后悬架主要参数的确定 3
2.4 辅助元件选择 3
3 麦弗逊前悬架的设计 4
3.1 悬架挠度f 的计算 4
3.1.1 悬架静挠度 的计算 4
3.1.2 悬架动挠度 的计算 5
3.1.3 悬架弹性特性 5
3.2 弹性元件的设计计算 5
3.2.1 螺旋弹簧材料的选择 5
3.2.2 弹簧参数的计算选择 6
3.2.3 空载计算刚度 6
3.2.4 满载计算刚度 6
3.2.5 按满载计算弹簧钢丝直径d 7
3.2.6 确定弹簧参数 7
3.3 弹簧校核 7
3.3.1 弹簧刚度校核 7
3.3.2 弹 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
簧表面剪切应力校核 7
3.3.3 小结 8
3.4 导向机构设计 8
3.4.1 导向机构设计要求 8
3.4.2 麦弗逊式独立悬架导向机构设计 8
3.5 横摆臂参数对车轮定位参数的影响? 10
3.6 减振器的结构类型与主要参数的选择 11
3.6.1 减振器分类 11
3.6.2 减振器参数计算 11
3.7 横向稳定杆的设计 14
3.7.1 横向稳定杆作用 14
3.8 悬架的结构元件 15
3.8.1 控制臂与推力杆 15
3.9 接头 15
4 后悬架的设计及参数计算 16
4.1 钢板弹簧的布置方案的选择 16
4.2 板簧总长 16
4.3 悬架静挠度 17
4.4 悬架的动挠度 17
4.5 满载弧高 17
4.6 钢板断面尺寸及片数的确定 17
4.6.1 钢板断面宽度b的确定 17
4.6.2 钢板弹簧片厚h的选择 19
4.7 钢板弹簧各片长度的确定 20
4.7.1 各片长度的确定 20
4.8 板簧的刚度验算 20
4.9 各片应力计算 21
4.10 预应力及其选择 22
4.11 板簧总成自由状态下的弧高及曲率半径计算 22
4.12 各片在自由状态下的曲率半径及弧高计算 23
4.13 板簧的强度验算 26
5 三维模型图 27
5.1 麦弗逊悬架系统 27
5.2 减振器 27
5.3 螺旋弹簧 27
5.4 下横臂 28
5.5 制动盘 28
5.6 转向横拉杆 28
5.7 车轮 29
5.8 半轴 29
5.9 球销 29
5.10 钢板弹簧 30
5.11 U形螺栓 30
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
1 引言
悬架是汽车的一个重要组成部分，它连接着车桥与车架，是它们之间的传力装置，直接将车架安装在车桥上，会因为道路的不平顺，地面产生的冲击会损坏货物甚至使人乘坐时感到十分不舒服，这是由于没有悬架装置的原因。它起到了弹性连接的作用，缓冲了车辆在行驶过程中受到的冲击力。保证货物完好和乘坐舒适感；减弱了由于弹性系统产生的振动，从而汽车在行驶中的平顺性有了保障，操纵稳定性也有了很明显的提升；同时悬架系统不但承受一些力和力矩并且传递它们，包括垂直反力、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力在车架（或车身）上所产生的力矩，汽车行驶的稳定性得到了保证；悬架在车轮与车架有相对跳动时，特别是在转向的时候，会引导车轮按照一定的轨迹与车身有相对的跳动。
悬架几乎关系到了汽车的各种使用性能。它的组成包含了弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆几部分。弹性元件就是起承受并传递垂直载荷，缓减冲击力的作用。弹性元件又有很多种类型，钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧都属于弹性元件。减振器就是衰减振动的装置，减振器也有好多类型，包含筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。导向机构传递车轮与车身间的力和力矩，并且对车轮相对车身的跳动起到引导作用，一般导向机构由控制摆臂式杆件组成。钢板弹簧既是弹性元件，又具备导向作用。有些车辆在悬架系统设计中增添横向稳定杆，提高横向刚度，汽车具有不足转向特性，避免在转向的时候车身发生过大的横向倾斜[1]。
1.1 我国汽车悬架发展的现状
从1980年我国就已经对悬架展开了各种研究工作,研究成果大多数产生于1990年。清华大学、吉林大学、同济大学等著名高校对悬架系统的探索做出了很多的贡献,为我们国家悬架系统的技术奠定了坚实的基础。其中,吉林大学的郭孔辉院士编写的《汽车操纵动力学》一书对悬架系统运动学做了详尽的分析,并且在国内首次提出从侧向力、纵向力转向的角度研究悬架运动学,描述了车轮定位参数对汽车操纵稳定性、平顺舒适性的影响。
上海交通大学的喻凡在《汽车系统动力学》一书中重点讲述了悬架系统的驱动动力学和制动动力学内容,运动系统方法及现代控制理论,结合实际事例叙述了车辆悬架系统控制、车辆稳定性控制等方面的研究。
吉林大学的王望予在《汽车设计》中系统的讲述了汽车悬架的设计原理,通过大量的计算公式,介绍悬架主要参数的设计原理以及不同结构的悬架所要注意的设计方法。
2 悬架的结构形式分析及选择
2.1 悬架的结构形式
汽车悬架可以分为被动式悬架和主动式悬架，这是按照控制方式不同分的。十九世纪30年代,德国一位汽车专家第一次讲述了被动悬架的原理,为此被动悬架受到了广泛的使用,人们非常喜欢,被动悬架就此成为最受欢迎的结构。被动悬架之后，又相继出现了主动悬架和半主动悬架。在20世纪60年代,美国通用公司提出根据汽车行驶工况的变化,对悬架刚度和阻尼进行动态地调整,使悬架系统始终处于最佳减振状态,这种悬架系统叫做主动悬架系统。主动悬架性造价十分昂贵，但是可以很好的解决被动悬架的各种问题。人们为了两全其美，开始努力开发成本低廉、性能稳定的半主动悬架来达到主动悬架效果。十九世纪70年代,美国加州大学戴维斯分校的两名研究人员首先提出了半主动悬架的概念,半主动悬架造价既没有主动悬架那么高，又具有主动悬架应有的功用。半主动悬架在性能上可达到与主动悬架相当的水平,同时具有结构简单、工作时基本不消耗车辆动力等优点,应用前景非常好。
1 引言 1
1.1 我国汽车悬架发展的现状 1
2 悬架的结构形式分析及选择 2
2.1 悬架的结构形式 2
2.2 前、后悬架方案的选择 3
2.3 前、后悬架主要参数的确定 3
2.4 辅助元件选择 3
3 麦弗逊前悬架的设计 4
3.1 悬架挠度f 的计算 4
3.1.1 悬架静挠度 的计算 4
3.1.2 悬架动挠度 的计算 5
3.1.3 悬架弹性特性 5
3.2 弹性元件的设计计算 5
3.2.1 螺旋弹簧材料的选择 5
3.2.2 弹簧参数的计算选择 6
3.2.3 空载计算刚度 6
3.2.4 满载计算刚度 6
3.2.5 按满载计算弹簧钢丝直径d 7
3.2.6 确定弹簧参数 7
3.3 弹簧校核 7
3.3.1 弹簧刚度校核 7
3.3.2 弹 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
簧表面剪切应力校核 7
3.3.3 小结 8
3.4 导向机构设计 8
3.4.1 导向机构设计要求 8
3.4.2 麦弗逊式独立悬架导向机构设计 8
3.5 横摆臂参数对车轮定位参数的影响? 10
3.6 减振器的结构类型与主要参数的选择 11
3.6.1 减振器分类 11
3.6.2 减振器参数计算 11
3.7 横向稳定杆的设计 14
3.7.1 横向稳定杆作用 14
3.8 悬架的结构元件 15
3.8.1 控制臂与推力杆 15
3.9 接头 15
4 后悬架的设计及参数计算 16
4.1 钢板弹簧的布置方案的选择 16
4.2 板簧总长 16
4.3 悬架静挠度 17
4.4 悬架的动挠度 17
4.5 满载弧高 17
4.6 钢板断面尺寸及片数的确定 17
4.6.1 钢板断面宽度b的确定 17
4.6.2 钢板弹簧片厚h的选择 19
4.7 钢板弹簧各片长度的确定 20
4.7.1 各片长度的确定 20
4.8 板簧的刚度验算 20
4.9 各片应力计算 21
4.10 预应力及其选择 22
4.11 板簧总成自由状态下的弧高及曲率半径计算 22
4.12 各片在自由状态下的曲率半径及弧高计算 23
4.13 板簧的强度验算 26
5 三维模型图 27
5.1 麦弗逊悬架系统 27
5.2 减振器 27
5.3 螺旋弹簧 27
5.4 下横臂 28
5.5 制动盘 28
5.6 转向横拉杆 28
5.7 车轮 29
5.8 半轴 29
5.9 球销 29
5.10 钢板弹簧 30
5.11 U形螺栓 30
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
1 引言
悬架是汽车的一个重要组成部分，它连接着车桥与车架，是它们之间的传力装置，直接将车架安装在车桥上，会因为道路的不平顺，地面产生的冲击会损坏货物甚至使人乘坐时感到十分不舒服，这是由于没有悬架装置的原因。它起到了弹性连接的作用，缓冲了车辆在行驶过程中受到的冲击力。保证货物完好和乘坐舒适感；减弱了由于弹性系统产生的振动，从而汽车在行驶中的平顺性有了保障，操纵稳定性也有了很明显的提升；同时悬架系统不但承受一些力和力矩并且传递它们，包括垂直反力、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力在车架（或车身）上所产生的力矩，汽车行驶的稳定性得到了保证；悬架在车轮与车架有相对跳动时，特别是在转向的时候，会引导车轮按照一定的轨迹与车身有相对的跳动。
悬架几乎关系到了汽车的各种使用性能。它的组成包含了弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆几部分。弹性元件就是起承受并传递垂直载荷，缓减冲击力的作用。弹性元件又有很多种类型，钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧都属于弹性元件。减振器就是衰减振动的装置，减振器也有好多类型，包含筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。导向机构传递车轮与车身间的力和力矩，并且对车轮相对车身的跳动起到引导作用，一般导向机构由控制摆臂式杆件组成。钢板弹簧既是弹性元件，又具备导向作用。有些车辆在悬架系统设计中增添横向稳定杆，提高横向刚度，汽车具有不足转向特性，避免在转向的时候车身发生过大的横向倾斜[1]。
1.1 我国汽车悬架发展的现状
从1980年我国就已经对悬架展开了各种研究工作,研究成果大多数产生于1990年。清华大学、吉林大学、同济大学等著名高校对悬架系统的探索做出了很多的贡献,为我们国家悬架系统的技术奠定了坚实的基础。其中,吉林大学的郭孔辉院士编写的《汽车操纵动力学》一书对悬架系统运动学做了详尽的分析,并且在国内首次提出从侧向力、纵向力转向的角度研究悬架运动学,描述了车轮定位参数对汽车操纵稳定性、平顺舒适性的影响。
上海交通大学的喻凡在《汽车系统动力学》一书中重点讲述了悬架系统的驱动动力学和制动动力学内容,运动系统方法及现代控制理论,结合实际事例叙述了车辆悬架系统控制、车辆稳定性控制等方面的研究。
吉林大学的王望予在《汽车设计》中系统的讲述了汽车悬架的设计原理,通过大量的计算公式,介绍悬架主要参数的设计原理以及不同结构的悬架所要注意的设计方法。
2 悬架的结构形式分析及选择
2.1 悬架的结构形式
汽车悬架可以分为被动式悬架和主动式悬架，这是按照控制方式不同分的。十九世纪30年代,德国一位汽车专家第一次讲述了被动悬架的原理,为此被动悬架受到了广泛的使用,人们非常喜欢,被动悬架就此成为最受欢迎的结构。被动悬架之后，又相继出现了主动悬架和半主动悬架。在20世纪60年代,美国通用公司提出根据汽车行驶工况的变化,对悬架刚度和阻尼进行动态地调整,使悬架系统始终处于最佳减振状态,这种悬架系统叫做主动悬架系统。主动悬架性造价十分昂贵，但是可以很好的解决被动悬架的各种问题。人们为了两全其美，开始努力开发成本低廉、性能稳定的半主动悬架来达到主动悬架效果。十九世纪70年代,美国加州大学戴维斯分校的两名研究人员首先提出了半主动悬架的概念,半主动悬架造价既没有主动悬架那么高，又具有主动悬架应有的功用。半主动悬架在性能上可达到与主动悬架相当的水平,同时具有结构简单、工作时基本不消耗车辆动力等优点,应用前景非常好。
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