载货汽车后悬架设计实例
一、设计的主要数据
载质量：6000kg
整备量：5000kg
空车时：前轴负荷：2500kg 后轴负荷：2500kg
满载时：前轴负荷：3350kg 后轴负荷：7650kg
尺 寸： 总 长：8470 总 宽：2470
轴 距：4700 前 轮 距 ：1900
后 轮 距：1800 满载重心高度：1180
二、悬架主要参数的确定
1 悬架的静挠度c f
悬架的静扰度 是指汽车满载静止时悬架上的载荷f c 与此时悬架刚度c 之比，即
c F f w c /=
货车的悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因汽车的质量分配系数近似等于1，因此货车车轴上方车身两点的振动不存在联系。货车的车身的固有频率n，可用下式来表示： n=π2//m c 式中，c 为悬架的刚度（N/m ）,m 为悬架的簧上质量（kg ）
又静挠度可表示为：
c mg f c /=
g ：重力加速度（10N/kg ），代入上式得到： n=5/
货运汽车c f
n: hz
c f : cm 分析上式可知：悬架的静挠度直接影响车身的振动频率，因此欲保证汽车
有良好的行驶平顺性，就必须正确选择悬架的静挠度。
又因为不同的汽车对平顺性的要求不相同，货车的后悬架要求在 1.70～
2.17hz 之间，因为货车主要以载货为主，所以选取频率为：1.9hz.。
2 悬架的动挠度d f
悬架的动挠度是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构容许的最大变形时，车轮中心相对车架的垂直位移。通常货车的动挠度的选择范围在6～9cm.。本设计选择：
cm f d 0.8
3 悬架的弹性特性
悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。由于货车在空载和满载时簧上质量变化大，为了减少振动频率和车身高度的变化，因此选用刚度可变的非线性悬架。
4 悬架主，副簧刚度的分配
如何确定副簧开始参加工作的载荷k F 和主，副簧之间刚度的分配，受悬架的弹性特性和主，副簧上载荷分配的影响，原则上要求车身从空载到满载时的振动频率变化要小，以保证汽车有良好的平顺性，还要求副簧参加工作前后的悬架振动频率不大。这两项要求不能同时满足。由于货经常处于满载状态，采用如下方法来确定。
使副簧开始起作用时的悬架挠度a f 等于汽车空载时悬架的挠度0f ，而使副簧开始起作用前一瞬间的挠度k f 等于满载时悬架的挠度c f 。于是可求
k F =W F F 0
式中W F F 和0分别为空载和满载时的悬架的载荷。副簧，主簧的刚度之比为：
1/-=λm a c c ，0/F F w =λ 式中，a c 为副簧的刚度，m c 为主簧的刚度。
单个钢板弹簧满载载荷：
W F =N g G 36040102
44850200765022=⨯⨯---=---轮重簧重后桥重 满载时 ：W m a F F F =+ （4-9） 式中a F 为副簧簧上质量，m F 为主簧簧上质量。
单个钢板弹簧空载载时簧上质量：
N g G F 10290102
448502002500220=⨯⨯---=---=轮重簧重后桥重 n=1.9hz , m=3604kg，代入公式： n=
π2//m c
可得
C=5137N/cm 又5.31029036040/===Fo F W λ m a c c /=1-λ=0.87
有上面的二式，可联立方程组：
cm N c c c m a /5137==+ （1）
m a c c /=0.87 （2）
由（1），（2）两式可得：
a c =2390N/cm , m c =2747N/cm
副簧起作用后，近似认为变形相同，从副簧开始起作用到满载的变形为ca f 。 W k F F F 0==19257.5N
又：
a ca m ca k W C f C f F F ++= ，得：
a c f = )/()(m a k W C C F F +-
= 5137
5.1925736040- = 3.27 cm
N cm N cm C f F a a c a 7815/239027.3=⨯=⋅=
W m F F =a a c C f ⋅-=36040N -7815N=28225N
主簧 ： cm f =m m C F =2747
28225=10.28cm 副簧 ： ca f =
a a C F =23907815=3.27cm 三、弹性元件的设计
1 钢板弹簧的布置方案选择
布置形式为对称纵置式钢板弹簧。
2 钢板弹簧主要参数的确定
已知满载静止时负荷2G =7650kg 。簧下部分荷重kg G Z 4422=，由此可计算出单个钢板弹簧的载荷：
N g G G F Z W 36040102
4427650222=⨯-=-=。 由前面选定的参数知：
cm f d 0.8=
2.1满载弧高 ：
满载弧高a f 是指钢板弹簧装到车轴上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端连线间的高度差。常取a f =10～20mm.在此取：
mm f a 15=
2.2钢板弹簧长度L 的确定：
（1） 选择原则：
钢板弹簧长度是弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。轿车L=(0.40～0.55)轴距；货车前悬架：L=(0.26～0.35)轴距，后悬架：L=(0.35～0.45)轴距。
（2） 钢板弹簧长度的初步选定：
根据经验L = 0.35⨯轴距，并结合国内外货车资料，初步选定主簧主片的长度为m L =1650mm , 副簧主片的长度为=a L 1180mm.
2.3钢板弹簧断面尺寸的确定：
（1） 钢板弹簧断面宽度b 的确定：
有关钢板弹簧的刚度，强度可按等截面的简支梁计算，引入挠度增大系数δ加以修正。因此，可根据修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需的总惯性距0J 。对于对称式钢板弹簧
[]
E c kS L J 48/)(30δ-= 式中： S ——U 形螺栓中心距（mm ）
k ——U 形螺栓夹紧(刚性夹紧，k 取0.5)；
c ——钢板弹簧垂直刚度（N/mm ）,c=c W f F /;
δ——为挠度增大系数。
挠度增大系数δ的确定：
先确定与主片等长的重叠片数1n ，再估计一个总片数0n ，求得01/n n =η，然后δ=1.5/[])5.01(04.1η+，初定δ。
对于主簧：
L=1650mm
k=0.5
S=200mm
1n =2
0n =14 14
2=η δ=1.5/[])5.01(04.1η+=1.5/⎥⎦⎤⎢⎣
⎡⨯+⨯)1425.01(04.1=1.35 E=2.1510⨯N/4mm
将上述数据代入以上公式得
0J =137×103
4mm 计算主簧总截面系数0W ：
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