商用汽車(chē)前懸架設(shè)計(jì)2（課程設(shè)計(jì)）,商用,汽車(chē),懸架,設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì) 本科課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題目：汽車(chē)前懸架設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院 專 業(yè) 車(chē)輛工程 學(xué)生姓名 周秀超 學(xué)生學(xué)號(hào) 200930082330 指導(dǎo)教師 童偉 提交日期 2012 年 7 月 日 《車(chē)輛工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 機(jī)械與汽車(chē)學(xué)院 班級(jí) 姓名 一．設(shè)計(jì)任務(wù)：商用汽車(chē)前懸架設(shè)計(jì) 二．基本參數(shù)：協(xié)助同組總體設(shè)計(jì)同學(xué)完成車(chē)輛性能計(jì)算后確定 三．設(shè)計(jì)內(nèi)容 主要進(jìn)行懸架設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括： 1．查閱資料、調(diào)查研究、制定設(shè)計(jì)原則 2．根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)(發(fā)動(dòng)機(jī)最大力矩，驅(qū)動(dòng)輪類型與規(guī)格，汽車(chē)總質(zhì)量和使用工況，前后軸荷，前后簧上質(zhì)量，軸距，制動(dòng)時(shí)前軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，驅(qū)動(dòng)時(shí)后軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù))，選擇懸架的布置方案及零部件方案，設(shè)計(jì)出一套完整的前懸架，設(shè)計(jì)過(guò)程中要進(jìn)行必要的計(jì)算。 3．懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要技術(shù)參數(shù)的確定 （1）前懸架主要性能參數(shù)的確定 （2）鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 （3）鋼板彈簧剛度與強(qiáng)度驗(yàn)算 （4）減振器主要參數(shù)的確定 4．繪制鋼板彈簧總成裝配圖及主要零部件的零件圖 四．設(shè)計(jì)要求 1．鋼板彈簧總成的裝配圖，1號(hào)圖紙一張。 裝配圖要求表達(dá)清楚各部件之間的裝配關(guān)系，標(biāo)注出總體尺寸，配合關(guān)系及其它需要標(biāo)注的尺寸，在技術(shù)要求部分應(yīng)寫(xiě)出總成的調(diào)整方法和裝配要求。 2．主要零部件的零件圖，3號(hào)圖紙4張。 要求零件形狀表達(dá)清楚、尺寸標(biāo)注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技術(shù)要求應(yīng)標(biāo)明對(duì)零件毛胚的要求，材料的熱處理方法、標(biāo)明處理方法及其它特殊要求。 3．編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 五．設(shè)計(jì)進(jìn)度與時(shí)間安排 本課程設(shè)計(jì)為2周 １．明確任務(wù)，分析有關(guān)原始資料，復(fù)習(xí)有關(guān)講課內(nèi)容及熟悉參考資料0.5周。 ２．設(shè)計(jì)計(jì)算 0.5周 ３．繪圖 0.5周 ４．編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)、答辯 0.5周 六、主要參考文獻(xiàn) 1．成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 2．汽車(chē)工程手冊(cè)???? 機(jī)械工業(yè)出版社 3．陳家瑞 汽車(chē)構(gòu)造（下冊(cè)） 人民交通出版社 4．王望予 汽車(chē)設(shè)計(jì)?????機(jī)械工業(yè)出版社 5．余志生 汽車(chē)?yán)碚???? 機(jī)械工業(yè)出版社 七．注意事項(xiàng) （1）為保證設(shè)計(jì)進(jìn)度及質(zhì)量，設(shè)計(jì)方案的確定、設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果等必須取得指導(dǎo)教師的認(rèn)可，尤其在繪制總成裝配圖前，設(shè)計(jì)方案應(yīng)由指導(dǎo)教師審閱。圖面要清晰干凈；尺寸標(biāo)注正確。 （2）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)時(shí)，必須條理清楚，語(yǔ)言通達(dá)，圖表、公式及其標(biāo)注要清晰明確，對(duì)重點(diǎn)部分，應(yīng)有分析論證，要能反應(yīng)出學(xué)生獨(dú)立工作和解決問(wèn)題的能力。 （3）獨(dú)立完成圖紙的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)，若發(fā)現(xiàn)抄襲或雷同按不及格處理。 八．成績(jī)?cè)u(píng)定 出勤情況（20%） 設(shè)計(jì)方案與性能計(jì)算（40%） 圖紙質(zhì)量（20%） 說(shuō)明書(shū)質(zhì)量（20%） 評(píng) 語(yǔ) 總 成 績(jī) 指導(dǎo)教師 注意：此任務(wù)書(shū)要妥善保管，最后要裝訂在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的第一頁(yè)。  一、設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù) 4 二、懸架主要參數(shù)的確定 4 1.1 懸架的靜撓度 4 1.2 懸架的動(dòng)撓度 4 1.3 懸架的彈性特性 4 1.4 懸架剛度 4 三、彈性元件的設(shè)計(jì) 5 3.1 鋼板彈簧的布置方案選擇 5 3.2 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 5 3.3 鋼板彈簧剛度的驗(yàn)算 7 3.4 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算 8 3.5 鋼板彈簧總成弧高的核算 10 四、鋼板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算 10 五、鋼板彈簧主片的強(qiáng)度的核算 10 六、鋼板彈簧彈簧銷(xiāo)的強(qiáng)度的核算 10 七、減震器的設(shè)計(jì) 10 7.1減振器的設(shè)計(jì)參數(shù) 10 7.2減振器的外特性 11 7.3懸架靜撓度f(wàn)c 的計(jì)算 12 7.4相對(duì)阻尼系數(shù)ψ 13 7.5阻尼系數(shù)的確定 13 7.6最大卸荷力的確定 13 7.7減振器工作缸直徑D的確定 14 參考文獻(xiàn) 15  一、設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù) 載質(zhì)量：6000kg 整備量：4440kg 空車(chē)時(shí)：前軸負(fù)荷：2313.24N 滿載時(shí)：前軸負(fù)荷：35078N 尺 寸： 軸 距：5500mm 二、懸架主要參數(shù)的確定 1.1 懸架的靜撓度 懸架的靜擾度 是指汽車(chē)滿載靜止時(shí)懸架上的載荷f與此時(shí)懸架剛度c 之比，即 貨車(chē)的懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車(chē)行駛平順性的主要參數(shù)之一。因汽車(chē)的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于1，因此貨車(chē)車(chē)軸上方車(chē)身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。貨車(chē)的車(chē)身的固有頻率n,可用下式來(lái)表示： n= 式中，c為懸架的剛度（N/m）,m為懸架的簧上質(zhì)量（kg） 又靜撓度可表示為： g：重力加速度（10N/kg）,代入上式得到： n=15.76/ n: 1.9 hz : 77mm 分析上式可知：懸架的靜撓度直接影響車(chē)身的振動(dòng)頻率，因此欲保證汽車(chē)有良好的行駛平順性，就必須正確選擇懸架的靜撓度。 又因?yàn)椴煌钠?chē)對(duì)平順性的要求不相同，貨車(chē)的前懸架要求在1.50～2.10hz之間，因?yàn)樨涇?chē)主要以載貨為主，所以選取頻率為：1.9hz.。 1.2 懸架的動(dòng)撓度 懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開(kāi)始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)容許的最大變形時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架的垂直位移。通常貨車(chē)的動(dòng)撓度的選擇范圍在7～9cm.。本設(shè)計(jì)選擇： fd=65mm 1.3 懸架的彈性特性 懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性兩種。由于貨車(chē)在空載和滿載時(shí)簧上質(zhì)量變化大，為了減少振動(dòng)頻率和車(chē)身高度的變化，因此選用剛度可變的非線性懸架。 1.4 懸架剛度 單個(gè)鋼板彈簧滿載載荷： Fw=G1-Gu22g=3507.84-4442×10=15319.2N n=1.9hz , m=1531.92kg,代入公式： n= 可得 C=2138.6N/cm 三、彈性元件的設(shè)計(jì) 3.1 鋼板彈簧的布置方案選擇 布置形式為對(duì)稱縱置式鋼板彈簧。 3.2 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 已知滿載靜止時(shí)負(fù)荷=3445.2kg。簧下部分荷重Gu1=444kg，由此可計(jì)算出單個(gè)鋼板彈簧的載荷： Fw=G1-Gu22g=3507.84-4442×10=15319.2N。 由前面選定的參數(shù)知： 滿載弧高 ： 滿載弧高是指鋼板彈簧裝到車(chē)軸上，汽車(chē)滿載時(shí)鋼板彈簧主片上表面與兩端連線間的高度差。常取=10～20mm.在此?。? 鋼板彈簧長(zhǎng)度L的確定： （1） 選擇原則： 鋼板彈簧長(zhǎng)度是彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離。轎車(chē)L=(0.40～0.55)軸距；貨車(chē)前懸架：L=(0.26～0.35)軸距，后懸架：L=(0.35～0.45)軸距。 （2） 鋼板彈簧長(zhǎng)度的初步選定： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)L = 0.26軸距，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外貨車(chē)資料，初步選定主片的長(zhǎng)度為1430mm. 鋼板彈簧斷面尺寸的確定： （1） 鋼板彈簧斷面寬度b的確定： 有關(guān)鋼板彈簧的剛度，強(qiáng)度可按等截面的簡(jiǎn)支梁計(jì)算，引入撓度增大系數(shù)加以修正。因此，可根據(jù)修正后的簡(jiǎn)支梁公式計(jì)算鋼板彈簧所需的總慣性距。對(duì)于對(duì)稱式鋼板彈簧 式中： S——U形螺栓中心距（mm） k——U形螺栓夾緊(剛性?shī)A緊，k取0.5)； c——鋼板彈簧垂直剛度（N/mm）,c=; ——為撓度增大系數(shù)。 撓度增大系數(shù)的確定： 先確定與主片等長(zhǎng)的重疊片數(shù)，再估計(jì)一個(gè)總片數(shù)，求得，然后=1.5/，初定。 對(duì)于主簧： L=1430mm k=0.5 S=200mm =1 =11 η=1/11 =1.5/=1.5/[1.04(1+0.5*111]=1.38 E=2.1N/ 將上述數(shù)據(jù)代入以上公式得 =37.3×103 計(jì)算主簧總截面系數(shù)： 式中為許用彎曲應(yīng)力。的選?。呵盎蔀?50～450N/。 ==11665N L=1430mm k=0.5 S=200mm =450 N/. 將上面數(shù)據(jù)代入公式，得： =11087.7 再計(jì)算主簧平均厚度： =6.7mm 有了以后，再選鋼板彈簧的片寬b。推薦片寬和片厚的比值在6～10范圍內(nèi)選取。 b = 60mm （2）鋼板彈簧片厚h的選取: h=8.8=9mm 本設(shè)計(jì)采用等厚片，片厚為9mm。 通過(guò)查手冊(cè)可得鋼板截面尺寸b和h符合國(guó)產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。 （3）鋼板斷截面形狀的選擇： 本設(shè)計(jì)選取矩形截面。 （4） 鋼板彈簧片數(shù)的選擇： 片數(shù)n少些有利于制造和裝配，并可以降低片與片之間的干摩擦，改善汽車(chē)的行駛平順性。但片數(shù)少了將使鋼板彈簧與等強(qiáng)度梁的差別增大，材料的利用率變壞。多片鋼板彈簧一般片數(shù)在6～14片之間選取，重型貨車(chē)可達(dá)20片。用變截面少片彈簧時(shí)，片數(shù)在1～4選取。 根據(jù)貨車(chē)的載荷并結(jié)合國(guó)內(nèi)外資料初步選取本貨車(chē)的片數(shù)為11片。 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 先將各片的厚度的立方值按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪制在圖上，再沿橫坐標(biāo)量出主片長(zhǎng)度的一半L/2和U型螺栓中心距的一半s/2，得到A,B兩點(diǎn)，連接A，B兩點(diǎn)就得到三角形的鋼板彈簧展開(kāi)圖。AB線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片的長(zhǎng)度。如果存在與主片等長(zhǎng)的重疊片，就從B點(diǎn)到最后一個(gè)重疊片的上側(cè)邊斷點(diǎn)連一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片長(zhǎng)度。各片實(shí)，際長(zhǎng)度尺寸需經(jīng)圓整后確定。由圖2確定各片長(zhǎng)度： 圖2 確定各片長(zhǎng)度圖 各片鋼板的長(zhǎng)度如表1： 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 長(zhǎng)度（mm） 1430 1307 1184 1061 938 815 序號(hào) 7 8 9 10 11 長(zhǎng)度（mm） 692 569 446 323 200 3.3 鋼板彈簧剛度的驗(yàn)算 在此之前，有關(guān)撓度增大系數(shù)，總慣性矩，片長(zhǎng)和葉片端部的形狀都不夠準(zhǔn)確，所以有必要驗(yàn)算剛度。用共同曲率法計(jì)算剛度，剛度的驗(yàn)算公式為： C= 其中， ； ；。 式中，a為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，取0.90～0.94，取0.9，E為材料彈性模量； 為主片和第（k+1）片的一般長(zhǎng)度。 公式中主片的一半，如果用中心螺栓到卷耳中心間的距離代入，求的剛度值為鋼板彈簧總成自由剛度；如果用有效長(zhǎng)度，即代入上式，求得的剛度值為鋼板彈簧總成的夾緊剛度。 K 1 2 3 4 5 6 ak+1=l1-lk+1(cm) 6.15 12.3 18.45 24.6 30.75 36.9 K 7 8 9 10 11 ak+1=l1-lk+1(cm) 43.05 49.2 55.35 61.5 67.75 由公式(mm-4)，得： Y1=2.7 10-5 Y2=1.5×10-5 Y3=1.2×10-5 Y4=1.0×10-5 Y5=0.9×10-5 Y6=8.6×10-6 Y7=8.4×10-6 Y10=8.3×10-6 Y11=8.24 ×10-6 Y12=8.23×10-6 Y13=8.226 ×10-6 Y14=8.22×10-6 將上述數(shù)據(jù)代入公式，得總成自由剛度： =1998.3N/cm 將上述數(shù)據(jù)代入公式有效長(zhǎng)度，即，代入到公式所求得的是鋼板彈簧總成的夾緊剛度 =2000.8N/cm 與設(shè)計(jì)值相差不大，基本滿足主簧剛度要求。 用C=200.08N/mm計(jì)算得懸架靜撓度f(wàn)c=75mm 重復(fù)上面步驟計(jì)算得主簧平均厚度hp=6.8mm 厚度b=60mm,高度h=9mm，個(gè)片長(zhǎng)度不變 3.4 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算 （1）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高，用下式計(jì)算： 式中，為靜撓度；為滿載弧高；為鋼板彈簧總成用U型螺栓夾緊后引起的弧高變化，；S為U型螺栓的中心距。L為鋼板彈簧主片長(zhǎng)度。 由：fc =75mm Δ?= 18mm 則=108mm （2）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑的確定： 總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑：=2366mm. （3）鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定 矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定 式中，為第i片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm），在自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm）（N/）；E為材料的彈性模量N/，取E為 N/；i片的彈簧厚度（mm）。在已知計(jì)算出各片鋼板彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑Ri。 對(duì)于片厚相同的鋼板彈簧，各片彈簧的預(yù)應(yīng)力值應(yīng)不宜選取過(guò)大；推薦主片在根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊和后的合成應(yīng)力應(yīng)在300～350N/內(nèi)選取。1～4片長(zhǎng)片疊加負(fù)的預(yù)應(yīng)力，短片疊加正的預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力從長(zhǎng)片由負(fù)值逐漸遞增為正值。 在確定各片預(yù)應(yīng)力時(shí)，理論上應(yīng)滿足各片彈簧在根部處的預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩： 或 下面分別計(jì)算主簧和副簧的各片在自由狀態(tài)下曲率半徑的確定： i 1 2 3 4 5 6 σ0i -3.6 -2.6 -1.6 0 0.5 1 i 7 8 9 10 11 σ0i 1.5 2 2.5 3 3.5 R0=2366 E= N/ =9mm 然后用上述公式計(jì)算主簧各片在自由狀態(tài)下曲率半徑，結(jié)果見(jiàn)表4： 各片在自由狀態(tài)在的曲率半徑 i 1 2 3 4 5 6 Ri(mm) 2387.5 2381.5 2375.5 2366 2363 2360 i 7 8 9 10 11 Ri(mm) 2357.1 2354.2 2351.3 2348.4 2345.4 （4）.總成各片在自由狀態(tài)下弧高的計(jì)算： 如果第i片的片長(zhǎng)為，則第i 片彈簧的弧高為： 將各片長(zhǎng)度和曲率半徑代入上式，得主簧總成各片在自由狀態(tài)下弧高如表7： 總成各片在自由狀態(tài)下弧高 i 1 2 3 4 5 6 Hi(mm) 107 89.7 73.8 59.5 46.5 35.2 i 7 8 9 10 11 Hi(mm) 25.4 17.2 10.6 5.6 2.1 3.5 鋼板彈簧總成弧高的核算 根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的 1/= 式中，第i片長(zhǎng)度。 鋼板彈簧的總成弧高為 H 上式計(jì)算的結(jié)果應(yīng)與計(jì)算的設(shè)計(jì)結(jié)果相近。如果相差太多，可重新選擇各片預(yù)應(yīng)力再行核算。 先對(duì)主簧的總成弧高核算 將主簧各片的長(zhǎng)度和曲率半徑代入上述公式可得： R0=2368mm 然后再代入H=107.9mm。 原設(shè)計(jì)值為H0=108mm，相差不大，符合要求?？蛰d時(shí)可算得H=H0-mg/c=61.4mm,R=4163mm,同理滿載時(shí)，H=fa=15mm,R=17040.8mm 四、鋼板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算 ==933.7N/mm2 所以σmax<[σW], 所以符合強(qiáng)度要求。 五、鋼板彈簧主片的強(qiáng)度的核算 鋼板彈簧主片應(yīng)力σ是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成，即： 其中 為沿彈簧縱向作用力在主片中心線上的力； 卷耳厚度；D為卷耳內(nèi)徑，取為30mm；b為鋼板彈簧寬度。許用應(yīng)力[σ]取為350MPa。代入上式得： σ=123.7MP<[σ] 主片符合強(qiáng)度要求。 六、鋼板彈簧彈簧銷(xiāo)的強(qiáng)度的核算 對(duì)鋼板彈簧銷(xiāo)要驗(yàn)算鋼板彈簧受靜載荷時(shí)鋼板彈簧銷(xiāo)受到的擠壓應(yīng)力。其中為滿載靜止時(shí)鋼板彈簧端部的載荷，b為主片葉片寬；d為鋼板彈簧銷(xiāo)直徑，取為30mm。用20鋼或20Cr鋼經(jīng)滲碳處理或用45鋼經(jīng)高頻淬火后，其[]≤7—9 N/mm。 Fs=G1/2=17226N =8.2N/mm2 彈簧銷(xiāo)滿足強(qiáng)度要求。 七、減震器的設(shè)計(jì) 7.1減振器的設(shè)計(jì)參數(shù) 筒式減振器設(shè)計(jì)中涉及的參數(shù)較多，大致可以分為如下幾類： （1）整車(chē)參數(shù) 包括車(chē)輛全重、懸置質(zhì)量、車(chē)輛縱向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、車(chē)輛懸架剛度、車(chē)輛振動(dòng)固有頻率（圓頻率）、減振器個(gè)數(shù)等。 （2）幾何布置參數(shù) 包括減振器的位置、彈性元件位置、安裝杠桿角度等。 （3）減振器結(jié)構(gòu)參數(shù) 包括減振器長(zhǎng)度、減振器活塞直徑、活塞桿直徑、閥孔位置、閥孔個(gè)數(shù)、閥孔直徑、減振器筒徑、工作缸直徑與長(zhǎng)度、儲(chǔ)液筒直徑與長(zhǎng)度等。 （4）減振器工作參數(shù) 包括減振器的工作長(zhǎng)度、限壓閥閥門(mén)彈簧的剛度、彈簧預(yù)緊壓縮量、閥門(mén)附加最大行程、活塞行程、活塞最大線速度、活塞正反最大阻力、開(kāi)閥壓力、減振器阻尼系數(shù)等[8]。 這些參數(shù)在設(shè)計(jì)中有的是作為已知量，有的是作為待確定量，所以選擇參數(shù)時(shí)，要考慮的情況比較多，但一般來(lái)說(shuō)，主要包括活塞面積計(jì)算、閥門(mén)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、阻尼比或者阻尼系數(shù)，最大卸荷力等參數(shù)的計(jì)算，尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，強(qiáng)度校合，壽命計(jì)算等。活塞面積按反行程的最大阻力來(lái)確定，反行程最大阻力與活塞最大線速度有關(guān)，活塞最大線速度取決于懸架裝置結(jié)構(gòu)。閥門(mén)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括常通孔面積計(jì)算和閥門(mén)彈簧的計(jì)算。減振器內(nèi)通常有兩個(gè)常通孔，活塞上常通孔和補(bǔ)償閥座上的常通孔?；钊铣Ｍ酌娣e按壓縮行程最大活塞線速度即開(kāi)閥速度計(jì)算。設(shè)計(jì)減振器時(shí)，阻尼比的確切值是未知的，它只能通過(guò)測(cè)定減振器工作時(shí)的衰減振動(dòng)情況計(jì)算求得。但是阻尼比的大小又關(guān)系到活塞最大線速度、減振器阻尼力等物理量的值，所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常從減振器吸收振動(dòng)能量的角度來(lái)估計(jì)阻尼比的值。 7.2減振器的外特性 懸架減振器的外特性，是指減振器伴隨（相對(duì)）運(yùn)動(dòng)的位移或（相對(duì)）運(yùn)動(dòng)的速度，與相應(yīng)產(chǎn)生的工作阻力之間的關(guān)系，通常我們分別稱之為示功特性和速度特性。外特性能良好的匹配懸架的性能需要，就能獲得良好的振動(dòng)特性。設(shè)計(jì)的減振器在實(shí)際使用中，其外特性必須保證良好的相對(duì)穩(wěn)定性。 （3-2） 減振器外特性的畸變往往會(huì)使預(yù)期設(shè)計(jì)的外特性出現(xiàn)某些缺陷，因此，減振器的設(shè)計(jì)有兩個(gè)基本質(zhì)量要求：一是外特性必須滿足車(chē)輛懸架的性能需求；二是無(wú)畸變，即這種外特性要有穩(wěn)定而持久的工作質(zhì)量。減振器的外特性即為其速度特性，如圖3.1所示。 a) b) 圖3.1 減振器特性 a) 阻力一位移特性 b)阻力一速度特性 減振器的特性可以用下圖所示的示功圖和阻尼力-速度曲線描述。減振器特性曲線的形狀取決于閥系的具體結(jié)構(gòu)和各閥開(kāi)啟力的選擇。一般而言，當(dāng)油液流經(jīng)某一給定的通道時(shí)，其壓力損失由兩部分構(gòu)成。其一為粘性阻力損失，對(duì)一般的湍流而言，其數(shù)值近似地正比于流速。其二為進(jìn)入和離開(kāi)通道時(shí)的動(dòng)能損失，其數(shù)值也與流速近似成正比，但主要受油液密度而不是粘性的影響。由于油液粘性隨溫度的變化遠(yuǎn)比密度隨溫度的變化顯著， 因而在設(shè)計(jì)閥系時(shí)若能盡量利用前述的第二種壓力損失，則其特性將不易受油液粘性變化的影響，也即不受油液溫度變化的影響。不論是哪種情形，其阻力都大致與速度的平方成正比。圖中曲線A 所示為在某一給定的A 通道下阻尼力F 與液流速度v 的關(guān)系，若遇通道A 并聯(lián)一個(gè)直徑更大的通道B，則總的特性將如圖中曲線A+B 所示。如果B 為一個(gè)閥門(mén)，則當(dāng)其逐漸打開(kāi)時(shí)，可獲得曲線A 與曲線A+B 間的過(guò)渡特性。恰但選擇A、B 的孔徑和閥的逐漸開(kāi)啟量，可以獲得任何給定特性曲線。閥打開(kāi)的過(guò)程可用三個(gè)階段來(lái)描述，第一階段為閥完全關(guān)閉，第二階段為閥部分開(kāi)啟，第三階段為閥完全打開(kāi)。通常情況下，當(dāng)減振器活塞相對(duì)于缸筒的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到0.1m/s 時(shí)閥就開(kāi)始打開(kāi)，完全打開(kāi)則運(yùn)速度達(dá)到數(shù)米每秒。 7.3懸架靜撓度f(wàn)c 的計(jì)算 懸架靜撓度是指汽車(chē)在滿載靜止時(shí)懸架上的載荷與此時(shí)懸架剛度才c 之比，即 = （3.1） 汽車(chē)懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車(chē)平順性的主要參數(shù)之一，而汽車(chē)部分車(chē)身固有頻率（偏頻）可用下式表示： C——汽車(chē)前懸架剛度，N/mm； m ——汽車(chē)前懸架簧上質(zhì)量，kg； n——汽車(chē)前懸架偏頻，Hz 而汽車(chē)懸架的靜撓度可用下式表示： =75mm 7.4相對(duì)阻尼系數(shù)ψ 通常根據(jù)汽車(chē)的平順性、操縱性和穩(wěn)定性的要求確定減振器阻力特性。減振器阻力值能滿足汽車(chē)操縱性穩(wěn)定性要求，但不一定能滿足汽車(chē)平順性要求；反之亦然。因此減振器的阻力特性的選擇應(yīng)按所設(shè)計(jì)車(chē)型對(duì)汽車(chē)平順性、操縱性、穩(wěn)定性進(jìn)行綜合考慮。根據(jù)減振器的阻力——速度特性，可以知道減振器有四個(gè)阻尼系數(shù)。在沒(méi)有特別指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開(kāi)啟其前的阻尼系數(shù)。通常壓縮行程的阻尼系數(shù)與伸張行程的阻尼系數(shù)不相等。 汽車(chē)懸架有阻尼后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù)的大小來(lái)評(píng)定衰減的快慢速度。的表達(dá)式為： （3.3） 式中：—為懸架系統(tǒng)的垂直剛度； —為簧上質(zhì)量； —為阻尼系數(shù)。 上式表明，相對(duì)系數(shù)的物理意義是：減振器的阻尼作用在與不同剛度c和不同簧上質(zhì)量ms的懸架系統(tǒng)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼效果。值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到車(chē)身；值小則反之。通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)取的小些，伸張行程的相對(duì)阻尼系數(shù)Ψs取得大些。兩者之間保持的關(guān)系 設(shè)計(jì)時(shí)，先選取ψY 與ψS 的平均值ψ 。相對(duì)無(wú)摩擦的彈性元件懸架，取ψ =0.25～0.35；對(duì)有內(nèi)摩擦的彈性元件懸架，ψ 值取的小些。為避免懸架碰撞車(chē)駕，取 ψy =0.5 ψs 。 取ψ =0.3，則有： 計(jì)算得：伸張ψ=0.4 壓縮ψ=0.2 7.5阻尼系數(shù)的確定 減振器阻尼系數(shù)。因懸架系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率，所以理論上。實(shí)際上，應(yīng)該根據(jù)減振器的布置特點(diǎn)確定減振器的阻尼系數(shù)。 =1520.2N/m 7.6最大卸荷力的確定 為減小傳到車(chē)身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開(kāi)卸荷閥。此時(shí)的活塞速度稱為卸荷速度，一般為0.15～0.30m/s,取0.2m/s[11]。 如已知伸張行程時(shí)的阻尼系數(shù)，在伸張行程的最大卸荷力是： Vx=Awa/n 式中， vx 為卸荷速度，一般為0.15～0.3m/s；A 為車(chē)身振幅，取± 40 mm；ω 為懸架震動(dòng)固有頻率，取a/n=0.6。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得卸荷速度為： v =0.2m/s 根據(jù)伸張行程最大卸荷力公式： F o =可以計(jì)算最大卸荷力. 式中，c 是沖擊載荷系數(shù)，取C=1.5；代入數(shù)據(jù)可得最大卸荷力F0 為： c=456N 7.7減振器工作缸直徑D的確定 根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計(jì)算工作缸直徑D為： 式中：[p]為工作缸最大允許壓力，取3～4MPa，為連桿直徑與缸筒直徑之比，單筒式減振器取=0.30～0.35，取為0.3。 =14.58mm 故有D=20mm Ds=1.5D=30mm  參考文獻(xiàn) ?? 1．成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 2．汽車(chē)工程手冊(cè)???? 機(jī)械工業(yè)出版社 3．陳家瑞 汽車(chē)構(gòu)造（下冊(cè)） 人民交通出版社 4．王望予 汽車(chē)設(shè)計(jì)?????機(jī)械工業(yè)出版社 5．余志生 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