毕业设计（论文）-前后钢板弹簧悬架总成设计.docx

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1、载货车钢板弹簧悬架是一种常见的车辆悬架形式，它通过钢板弹簧将车身与轮系连接，并在车辆行驶时起到缓冲和支撑作用。随着现代物流行业的不断发展，货车的运输需求日益增长，对车辆悬架的要求也越来越高。因此，对载货车钢板弹簧悬架的设计和研究显得尤为重要。本文主要研究2022款江淮帅铃S9的前后钢板弹簧悬架的设计。首先介绍了研究的背景和意义，分析了悬架类型，并综述了国内外钢板弹簧研究情况和未来发展趋势。接着，详细介绍了前钢板弹簧的设计，包括钢板弹簧的基本参数的确定和设计计算，以及强度验算。然后，针对减振器进行了设计，包括减振器的分类及选型、相对阻尼系数的选择和阻尼系数的确定等。接下来，重点介绍了后钢板弹簧的

2、设计，包括后钢板弹簧基本参数的确定、弹性元件的设计、钢板弹簧刚度的验算、总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算和强度验算等。本次设计全面系统了解了钢板弹簧悬架的设计方法，同时根据设计计算结构，完成了二维图纸的绘制。未来，随着技术的进步，汽车悬架系统将会向着更为智能和自适应的方向发展。通过本次设计，自身还掌握了系统的研究方法和实际操作能力，提高了综合素质和解决实际问题的能力，对未来的职业发展具有重要的指导意义。关键词：载货车；钢板弹簧；悬架；减震器；结构设计;ABSTRACTTruckleafspringsuspensionisacommonformofvehiclesuspension.Itco

3、nnectsthebodywiththewheelsystemthroughleafspringandplaysabufferandsupportrolewhenthevehicleisrunning.Withthecontinuousdevelopmentofthemodemlogisticsindustry,thedemandfortrucktransportationisincreasing,andtherequirementsforvehiclesuspensionarealsobecominghigherandhigher.Therefore,thedesignandresearch

4、oftruckleafspringsuspensionisparticularlyimportant.Thispapermainlystudiesthedesignofthefrontandrearleafspringsuspensionofthe2022JianghuaiShuailingS9.Firstly,itintroducesthebackgroundandsignificanceoftheresearch,analyzesthesuspensiontypes,andsummarizestheresearchsituationandfuturedevelopmenttrendofle

5、afspringathomeandabroad.Then,thedesignofthefrontleafspringisintroducedindetail,includingthedeterminationofthebasicparametersoftheleafspring,thedesigncalculation,andthestrengthcheckingcalculation.Then,theshockabsorberwasdesigned,includingtheclassificationandselectionofshockabsorbers,theselectionofrel

6、ativedampingcoefficients,andthedeterminationofdampingcoefficients.Next,thepaperfocusesonthedesignoftherearleafspring,includingthedeterminationofthebasicparametersoftherearleafspring,thedesignoftheelasticelements,thecheckingcalculationofthestiffnessoftheleafspring,thecalculationofthearcheightandcurva

7、tureradiusoftheassemblyinthefreestate,andthestrengthcheckingcalculation.Thisdesigncomprehensivelyandsystematicallyunderstoodthedesignmethodofleafspringsuspension,andcompletedthetwo-dimensionaldrawingaccordingtothedesigncalculationstructure.Inthefuture,withtheadvancementoftechnology,automotivesuspens

8、ionsystemswilldeveloptowardsamoreintelligentandadaptivedirection.Throughthisgraduationproject,Ihavealsomasteredsystematicresearchmethodsandpracticaloperationabilities,improvedmycomprehensivequalityandabilitytosolvepracticalproblems,whichhasimportantguidingsignificanceforfuturecareerdevelopment.Keywo

9、rds:cargotruck;1.eafspring;Suspension;Shockabsorber;Structuraldesign;摘要IABSTRACTII1绪论11.1 研究的背景和意义11.2 悬架类型分析11.3 国内外研究情况21.4 未来发展趋势32前钢板弹簧的设计42.1 钢板弹簧基本参数的确定42.1.1 单个钢板弹簧的载荷52.1.2 钢板弹簧的静挠度52.1.3 钢板弹簧的动挠度62.1.4 钢板弹簧满载静弧高62.1.5 钢板弹簧断面形状的确定62.1.6 钢板弹簧主长度的确定72.2 钢板弹簧的设计计算72.2.1 钢板弹簧片厚的计算72.2.2 钢板弹簧片宽的计

10、算92.2.4 钢板弹簧各片长度的计算92.2.5 钢板弹簧刚度的验算112.2.6 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算122.2.7 钢板弹簧总成弧高的核算142.3 钢板弹簧强度验算152.4 钢板弹簧主片的强度的核算152.5 钢板弹簧销的强度核算162.6 小结163减振器的设计173.1 减振器的分类及选型173.2 相对阻尼系数的选择173.3 减振器阻尼系数的确定193.4 最大卸荷力的确定193.5 简式减振器工作缸直径的确定193.6 小结204后钢板弹簧的设计224.1 后钢板弹簧基本参数确定224.1.1 后悬架的载荷224.1.2 后悬架振动频率的选择224.

11、1.3 动挠度的选择224.1.4 悬架的弹性特性234.1.5 悬架主、副簧刚度的分配234.2 弹性元件的设计244.2.1 钢板弹簧的布置方案244.2.2 钢板弹簧主要参数的确定244.3 钢板弹簧刚度的验算274.4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算294.4.1 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高294.4.2 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径的确定304.4.3 钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定304.5 钢板弹簧总成弧高的核算314.6 钢板弹簧强度验算324.7 钢板弹簧弹簧销的强度的核算344.8 小结345结论35致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书

12、签。1.1 研究的背景和意义载货车钢板弹簧悬架是一种常见的车辆悬架形式，它通过钢板弹簧将车身与轮系连接，并在车辆行驶时起到缓冲和支撑作用。随着现代物流行业的不断发展，货车的运输需求日益增长，对车辆悬架的要求也越来越高。因此，对载货车钢板弹簧悬架的设计和研究显得尤为重要。目前，国内外对于钢板弹簧悬架的研究已经取得了一定的进展。在国外，欧美等发达国家已经将钢板弹簧悬架应用在货车等大型车辆上，并取得了良好的效果。在国内，已经有一些研究机构和企业对钢板弹簧悬架进行了研究和开发，取得了一些成果。1.2 悬架类型分析汽车悬架是指连接汽车车身和车轮的部件，通常由弹簧、减震器、连接杆等组成。根据结构和工作原理

13、的不同，汽车悬架可以分为以下几种类型：独立悬架：独立悬架是指每个车轮都单独装有悬架系统的结构。独立悬架可以使每个车轮独立地移动，从而提高车辆的操控性和行驶平稳性，适用于高速公路等平坦路面。常见的独立悬架类型包括麦弗逊式悬架、双叉臂式悬架、多连杆式悬架等。非独立悬架：非独立悬架是指两个车轮之间共用同一个悬架系统的结构。非独立悬架比较简单，成本较低，适用于城市道路等较为复杂的路面。常见的非独立悬架类型包括扭力梁式悬架、杆式悬架等。气囊悬架：气囊悬架是指使用气囊代替传统钢板弹簧的悬架系统。气囊悬架可以根据不同工况动态调整悬架高度和刚度，适用于大型货车、巴士等需要调整载重高度的车辆。同时，气囊悬架还可

14、以提高车辆的舒适性和稳定性。主动悬架：主动悬架是指使用电子控制系统调整悬架刚度和行程的悬架系统。主动悬架可以根据不同路面和驾驶状态调整悬架参数，从而提高车辆的操控性、行驶平稳性和安全性。常见的主动悬架类型包括电液悬架、磁流变悬架等。转向悬架：转向悬架是指使用转向机构将悬架系统与车辆转向系统相连接，使车辆在行驶时可以实现转向。转向悬架可以提高车辆的操控性和转弯半径，适用于城市道路和紧凑型车型。1.3 国内外研究情况汽车悬架的研究是汽车制造和设计的重要方向之一。独立悬架：欧洲、北美和日本等发达国家在独立悬架的设计上处于领先地位，麦弗逊式悬架、双叉臂式悬架和多连杆式悬架等已经得到广泛应用。磁流变悬架

15、：磁流变悬架是一种主动悬架系统，可以通过电子控制来调整悬架刚度和行程。目前，美国和欧洲等国家的汽车制造商已经开始在高端车型中应用磁流变悬架。气囊悬架：气囊悬架是使用气囊代替传统钢板弹簧的悬架系统，可以根据不同工况动态调整悬架高度和刚度。气囊悬架已经被广泛应用于大型货车、巴士和一些高端轿车中。独立悬架：我国汽车行业在独立悬架的设计和应用方面已经取得了一些进展。例如，长城汽车的HaVaIF7采用了前麦弗逊后多连杆式独立悬架，用于提高车辆的行驶稳定性和操控性。电液悬架：我国一些汽车制造商已经开始研究和应用电液悬架。例如,长安汽车在其CS75P1.US车型中应用了电液悬架，用于提高车辆的驾驶舒适性和行

16、驶稳定性。转向悬架：我国汽车制造商在转向悬架方面的研究和应用也有一定进展。例如，吉利汽车的Icon车型采用了电动助力转向系统，用于提高车辆的操控性和转弯半径。总体来说，国外在汽车悬架研究和应用方面处于领先地位，但我国在独立悬架、电液悬架和转向悬架等方面也取得了一些进展。未来，随着我国汽车行业的不断发展和创新，相信在汽车悬架技术方面也会有更多的突破和应用。1.4 未来发展趋势未来，随着物流行业的不断发展，货车的使用需求将会越来越广泛和复杂，因此对于钢板弹簧悬架的研究和开发仍然具有很大的发展空间。未来的研究方向主要包括以下几个方面：提高悬架的承载能力和稳定性，以适应更加严苛的使用环境。优化悬架的设

17、计结构和材料，以提高悬架的使用寿命和可靠性。提高悬架的驾驶舒适度，减少车辆在行驶过程中的振动和噪声。引入智能化技术，以提高悬架的自适应性和控制性能，进一步提高悬架的使用效果。2前钢板弹簧的设计2022款江淮帅铃S9是一款中型卡车，是江淮汽车旗下帅铃品牌的一款车型。本次设计的该车型主要参数如下表2.1,车型实物如图2.1。表2.1车型设计参数整备质量：490Okg最大装载质量：690Okg满载轴荷：4000kg（前轴），7995kg（后轴）轴距：4200mm图2-1车型实物2.1 钢板弹簧基本参数的确定2.1.1 单个钢板弹簧的载荷当汽车处于静止状态，并且是满载的时候，前轴位置的载荷G/是400

18、0kg,而非簧载的质量G数值是882kg,在这种情况下能够很好的完成单个钢板弹簧所承载的载荷数值，具体是：Fw=559kg(2-1)因此有：%=%x9.8=15278.2N(2-2)式中，FW为满载时的悬架载荷；2.1.2 钢板弹簧的静挠度所为的静挠度，其实就是在处于满载状态并且是静止的时候，此时的悬架自身的载荷跟刚度之间的比值，也就是=FjC弹簧自身的静挠度对于整个汽车行驶过程中的性能会造成很大的影响，考虑到正常行驶的时候，汽车本身存在有很严重的振动情况，这种振动主要是因为纵向角来造成的，现在设计的时候，前后轴之间的静挠度要尽量确保是一致的，而且在静挠度数值比较大的时候，整车的震动频率会降低

19、，舒适性方面有提升的效果，不过经过多年的实验之后发现，静挠度这个数值不能够一直增大，这样会导致频率太低，容易使得乘坐者有很明显的晕车感受，如果设计的时候前轮并非是属于独立悬挂的结构形式，那么挠度太大的话，整体的操纵性会很差。正常车辆在行驶的时候，整体的舒适性要考虑到悬架跟弹簧部分出现的振动，这部分的频率是对舒适性有很大影响的一个点，现在的汽车质量在进行分配的时候，都是接近1的，所以车身跟悬架部分的振动并非是有直接关系的，而车辆自身的振动频率确定是通过下述过程来完成的：n=ycm1211(2-3)式中：c悬架刚度，N/m；m一悬架簧上质量,kg;静挠度的表述在分析文献展露内容的基础上确定是：力=

20、整(2-4)整理计算之后的情况是：，=半(2-5)车辆不同的时候,对应的平顺偏求也是存在差异的，对于货车来说,后悬架位置的振动区间应该是1.70-2.17hz,货车的使用目的更多的是进行载货，考虑之后确定这部分的频率应该是1.8hz,存在有CC)2_1.415278.2(665+0.8500)X665(/.2)133011x80x926湫同=1000例加，可以看到强度方面也是满足要求的。2.4钢板弹簧主片的强度的核算确定主片应力的时候，要结合弯曲应力以及拉应力的合成情况来完成，在分析文献展露内容的基础上确定是：3fD)+Abh12bh(2-16)FS=GM9是表述的弹簧纵向方向上的作用力作用到

21、主片中心线位置的力；h,=2hnn卷耳厚度；D卷耳内径；b弹簧宽度。许用应力o350MPa0计算之后存在有:3x15278.2x1.4x0.8x(25+18)80182+15278.2x1.4x0,88018=97Nmm25可以看到强度方面主片是满足使用要求的。2.5钢板弹簧销的强度核算对于弹簧销来说，正常工作的时候需要承载静载荷，静载荷的存在对于弹簧销会有一个挤压的作用，具体是q=尼/瓦/.其中吊表示的就是在处于满载并且静止的时候，对应的弹簧端部位置的载荷情况，b表示主片叶片的宽度；d指代的是钢板弹簧直径。当采用的材质是20钢或20Cr钢，45钢，淬火之后存在有qW79N/mm2Fv=152

22、782=7639.ITV(2-17)S22FS7639.1r-I/c10、.=6。MPa0.3；从确保悬架跟车架之间不存在干涉的角度考虑的话，那么有外,=0.5%。设定y=0.3,因此：.十；5匕=03运算处理之后存在是匕=0.4%=0.23.3减振器阻尼系数的确定阻尼系数5=l4crnxa悬架自身的振动是=yctns,据此有-2tnx(3-3)=2=23.141.8=11.33$=2mM=20.4X1559X11.3=14093.4NSlm=2tns=20.2155911.3=7046.68NSIm3.4最大卸荷力的确定从降低冲击力的角度考虑，当活塞的振动达到一定程度的时候，开展卸荷的过程，

23、此时的减震器不存在阻尼力提供，这样也限制了本身提供阻尼力的情况，对应的活塞速度就是卸荷速度，这个速度的范围是0.15-0.3mSo本次设计采用的是匕=0.2msF0=sVx=14093.40.2=2818.7N(3-4)3.5简式减振器工作缸直径的确定通过最大卸荷力来完成缸体直径的确定(3-5)%-p(l-22)p是缸体的最大允许压力，范围是34Mpa；丸表示的是连杆跟缸筒的直径比值，双筒形式对应范围是4=0.400.50,单筒式是;I=0.300.35设计当中采用的是p=4Mpa,2=0.4,因此有:D=岛J=4x28产7皿-p(l-l2)3.144x(1-0.42)减震器的尺寸在查阅资料之

24、后整理成表。表3-1基本尺寸直径D基长1.贮油缸外直径D,吊环直径。吊环宽度B活塞行程S2090349020030120482924110250401606539321302805019080474017028060210906250170280工作直径2=(1.351.5)E,结合标准情况确定的是Q=45mm0壁厚是2mm,活塞形程S=240mm,基长1.=IlOmmo1.min=1.+S=240+110=350mm(完全压缩之后)1.nm=1.min+2S=350+2X110=570mm(完全拉伸)3. 6小结这部分完成了双筒形式的液压振动器确定过程，结合前悬架位置的弹簧刚度以及车辆自身的振动情况，明确了减震器的具体计数参数。214后钢板弹簧的设计4.1后钢板弹簧基本参数确定1 .1.1后悬架载荷该数据一般为车型固有参数，本次设计根据车型特点确定。空载的时候对应的后悬架承载是3554kg,满载是7800kg。非簧载是1846kg。存在:空载对应的单个弹簧承载载荷F0=(355446)X9,8=8369V满载对应的单个弹簧承载载荷.=(780()-1846)x9.8=29175yv24 .1.2后悬架振动频率的选择一般要确保前后位置的悬架偏频尽量相近，当高速通过障碍的时候，要确保在勺/%I时存在