轻型货车悬架系统的设计

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时间:2018-09-20

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1、第1章绪论1.1汽车悬架概述悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。导向装置由导向杆系组成,用来决定车轮相对对于车架(或车身)的运动特性,并传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。当用纵置钢板弹簧作弹性元件时,它兼起导向装置作用。缓冲块用来减轻车轴对车架(或车身)的直接冲撞,防止弹性元件产生过大的变形。装有横向稳定器的汽车,能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。根据导向机构的结构特点,汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的鲜明特色是左、右车轮之间由一刚性梁或非断开式车桥联接,当单边车轮驶过凸

2、起时,会直接影响另一侧车轮[1]。独立悬架中没有这样的刚性梁,左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥,按结构特点又可细分为横臂式、纵臂式、斜臂式等等,它的主要功用如下:1缓和、抑制由于不平路面所引起的振动和冲击,以保证汽车的行驶平顺性;2迅速衰减车身和车桥(或车轮)的振动;3传递作用在车轮和车架(或车身)之间的各种力(驱动力、制动力、横向力)和力矩(制动力矩和反作用力矩);4保证汽车行驶稳定性。为了完成1、2项功能,悬架使用了弹簧和减震器。汽车悬架常用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、橡胶弹簧及空气弹簧等。减震器

3、有多种形式,现在最常用的是筒式减震器。为了完成3、4项功能,悬架采用了适当的导向干系把车架(车身)与车轴(车轮)联接起来。导向杆系有多种新式,可单独用其中的一种,也可将几种配合起来使用。钢板弹簧悬架中的钢板弹簧不仅用作弹性元件而且兼起导向的作用。为了减轻车轴对车架(或车身)的直接冲撞,采用了缓冲块。为了减小车身的侧倾角,有的汽车还装有横向稳定杆[2]。钢板弹簧简介-32-钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件,它是由若干片等宽但不等长(厚度可以相等,也可以不相等)的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。当钢板弹簧安装在汽车悬

4、架中,所承受的垂直载荷为正向时,各弹簧片都受力变形,有向上拱弯的趋势。这时,车桥和车架便相互靠近。当车桥与车架互相远离时,钢板弹簧所受的正向垂直载荷和变形便逐渐减小,有时甚至会反向。主片卷耳受力严重,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,包在主片卷耳的外面,称为包耳。为了使得在弹性变形时各片有相对滑动的可能,在主片卷耳与第二片包耳之间留有较大的空隙。有些悬架中的钢板弹簧两端不做成卷耳,而采用其他的支撑连接方式,如橡胶支撑垫[3]。扁平长方形的钢板呈弯曲形,以数片叠成的底盘用弹簧,一端以梢子安装在吊架上,另一端使用

5、吊耳连接到大梁上,使弹簧能伸缩。目前适用于中大型的货卡车上。1.2我国汽车悬架发展的现状现代汽车悬架的发展十分快,不断出现崭新的悬架装置。悬架技术的每次跨越,都和相关学科的发展密切相关计算机技术、自动控制技术、模糊控制、神经网络、先进制造技术、运动仿真等为悬架的进一步发展提供了有力的保障。悬架的发展也给相关学科提出更高的理论要求,使人类的认识迈向新的、更高的境界。汽车悬架按导向机构可分为独立悬架和非独立悬架两大类。非独立悬架主要用于货车和客车前、后悬架。随着高速公路网的快速发展,促使汽车速度不断提高,使得非独立悬架已不能满足行驶平顺性和

6、操纵稳定性等方面提出的要求。因此,独立悬架获得了很大的发展空间。独立悬架的结构特点是,两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接,因而具有很多优点。独立悬架中尤其是双横臂独立悬架得到了广泛的应用。汽车悬架按其振动的控制方式分为被动、半主动和主动悬架3种基本类型。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用,并且目前还在进一步研究和开发中。-32-我国在半主动和主动悬架的研究方面起步晚,与国外的差距大在西方发达国家,福特公司和日产公司首先在轿车上应用,取得了较好的效果主动悬架虽然提出早,但由于控制复杂,并且牵涉到许多学科,一直很难有大

7、的突破。进入20世纪90年代,仅应用于排气量大的豪华汽车,未见国内汽车产品采用此技术的报道,只有北京理工大学和同济大学等少数几个单位对主动悬架展开研究。研究证明主动悬架的平顺性能最好。它采用许多新兴的控制技术和使用大量电子器件,可使悬架的稳定性得到保证因此,主动悬架的平顺性和操纵稳定性是最好的,是汽车悬架必然的发展方向。由于种种原因,我国的汽车绝大部分采用被动悬架。被动式悬架汽车姿态(状态)只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件,导向机构以及减振器这些机械零件[4]。1934年世界上出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。被动悬架

8、的参数根据经验或优化设计的方法确定,在行驶过程中保持不变,它是一系列路况的折中,很难适应各种复杂路况,减振的效果较差。为了克服这种缺陷,采用了非线性刚度弹簧和车身高度调节的方法,虽然有一定成效,但无法根除被

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