低速载货汽车车架及悬架系统设计论文(doc 46页).doc

1、湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 学 科 门 类 ：学 科 门 类 ： 单位代码单位代码 ： 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文） 低速载货汽车车架及悬架系统设计低速载货汽车车架及悬架系统设计 学 生 姓 名学 生 姓 名 所 学 专 业所 学 专 业 班班 级级 学学 号号 指 导 教 师指 导 教 师 XXXXXXXXX 系系 二 二 *年年 XX 月月 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 摘摘 要要 本课题结合生产实际， 在农用运输车的基础上对低速载货汽车车架及悬架系统 进行了设计。设计内容主要包括：参与总体设计；车架、悬架结构型式分析和主 要参数的确定；车架、悬架结构设计。

2、整个设计过程遵循以下原则和技术标准：规范合理的型式和尺寸选择，结构 和布置合理；保证整车良好的平顺性能。工作可靠，结构简单，装卸方便，便于 维修、 调整； 尽量使用通用件， 以便降低制造成本； 在保证功能和强度的要求下， 尽量减小整备质量。 低速载货汽车上用得比较广泛的是边梁式车架和非独立悬架， 因为边梁式车 架和非独立悬架结构简单，比较经济实用，便于维修和改装。考虑到车架和悬架 在整车设计中的作用，首先进行了车架、悬架的总体设计，然后对车架、悬架结 构进行了设计，最后对车架、悬架的结构进行了受力综合分析，在次基础上确定 了它们的主要参数。 关键词关键词： 低速货车，车架，悬架，设计 谢谢朋友

3、对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书。我这谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书。我这 里还有一个压缩包，里面有相应的里还有一个压缩包，里面有相应的 wordword 说明书（附带：外说明书（附带：外 文翻译、调研报告）和文翻译、调研报告）和 CADCAD 图纸。图纸。需要压缩包的朋友请联系需要压缩包的朋友请联系 QQQQ 客服：客服：14599196091459919609。下载后。下载后我可以将压缩包免费送给你。我可以将压缩包免费送给你。 需要其他设计题目直接联系！ ！ ！需要其他设计题目直接联系！ ！ ！ 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） ABSTRACT This topi

4、c combined production with the actual and based on the agriculture transport vehicle foundation, the low speed truck frame and suspension system have been designed. The main content of the design include: the design of the participation system, analysis of the structure pattern of the frame and susp

5、ension and determination of the main parameter, design of the structure of the frame and suspension. During the entire design process, the principles and the technical standards are followed: the reasonable pattern and the size, the structure and arrangement; the good smooth performance of the entir

6、e vehicle; with reliable work, simple structure, loading and unloading, advantageous for the service and the adjustment; as far as possible general parts, in order to reduce the cost of the production, the function and the intensity request are guaranteed, the quality is reduced as far as possible.

7、The side frame and non- independent suspension are used quite widely on the low speed truck, because the side frame and non- independent suspension structure are simple, economical and practical, advantageous for the service and the refit. Considered the function of the frame and suspension in the e

8、ntire vehicle design, firstly that the whole of the frame and suspension system is carried on designing, then the structure of the frame and suspension have been carried on designing, finally the stress generalized analysis of the structure of the frame and suspension has been carried on, their main

9、 parameter has been determined in the inferior foundation. Key words：Low Speed Truck， Frame， Suspension，design 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 目目 录录 第 1 章 前言 . 1 第 2 章 总体方案论证 . 2 21 设计选型原则 . 2 22 设计内容 . 3 第 3 章 主要尺寸参数的选定 3 31 外廓尺寸 . 3 32 质量参数 . 3 第 4 章 车架总成设计 4 41 车架的结构设计 . 4 42 车架的技术要求 . 5 第 5 章 车架的设计计算 6 51 车架的

10、计算 6 52 车架载荷分析 . 8 53 车架弯曲强度的计算 . 8 54 车架扭转应力的计算 . 11 第 6 章 悬架的总成设计 14 61 悬架的设计要求 14 62 悬架的两种形式 14 63 悬架主要参数的确定 17 64 钢板弹簧的设计 20 结论 . 23 参 考 文 献 . 24 致 谢 . 25 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 第1章 前言 车架和悬架系统是汽车设计的重要部分， 因为它们的好坏直接关系到汽车各 个方面（操控、性能、安全、舒适）性能。 现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架。 汽车绝大多数部件和总成都 是通过车架来固定其位置的，如发动机、传动系统、悬架、

11、转向系统、驾驶室、 货箱和有关操纵机构。车架是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内、外的 各种载荷，所以在车辆总体设计中车架要有足够的强度和刚度，以使装在其上面 的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小， 车 架的刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机 件的可靠性下降。过去对车辆车架的设计与计算主要考虑静强度。当今，对车辆 轻量化和降低成本的要求越来越高，于是对车架的结构形式设计有高的要求。首 先要满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多边的行驶过程中，固定在车架上的各 总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作 用

12、下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；车架布置的离地面近一 些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。 1 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的 总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力） 、纵向反力（驱动 力和制动力） 和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架 （或承载式车身） 上，以保证汽车的正常行驶。在进行设计时，要满足以下几点要求： a规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理。 b保证整车良好的平顺性能。 c工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。 d尽量使用通用件，以便降低制造成本。 e在保证功能和强度的要求下，

13、尽量减小整备质量。 f其它有关产品技术规范和标准。 2 目前，农用运输车不能满足“三农”市场需求，突出表现为一般产品生产能力 过剩，技术水平低，质量和维修服务水平差，价格较高，而市场急需的高质量经 济型产品不能满足需求。结合生产实际，在农用运输车基础上对低速载货汽车车 架及悬架系统进行了设计。 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 第 2 章 总体方案论证 2.1 设计选型原则 2.1.12.1.1 车架的设计方案车架的设计方案 根据纵梁的结构特点，车架可分为以下几种方案： a周边式车架，用于中级以上的轿车； bX 形车架，为一些轿车所采用； c梯形车架，梯形车架是由两根相互平行的纵梁和若干根横

14、梁组成。其弯 曲刚度较大，而当承受扭矩时，各部分同时产生弯曲和扭转。其优点是便于安装 车身、车箱和布置其他总成，易于汽车的改装和变型，因此被广泛地用在载货汽 车、越野汽车、特种车辆和用货车底盘改装的大客车上； d计量式车架； e综合式车架； 结合生产实际及设计要求，选用方案 c。 3 2.1.2 2.1.2 悬架的设计方案悬架的设计方案 a前轮和后轮均采用非独立悬架； b前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架； c前后轮均采用独立悬架； 非独立悬架的结构特点是，左右车轮用一根整体轴连接再经过悬架与车架 （或车身） 连接； 独立悬架的结构特点是左右车轮通过各自的悬架与车架 （车身） 连接。 结合生

15、产实际及设计要求，选用方案 a。 由于是载货汽车，前后悬架均采用纵置半椭圆形钢板弹簧，当采用纵置钢板 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。 3 2.1.32.1.3 整体设计方案整体设计方案 综合上述两方案确定了整体设计方案： 梯形车架和前后悬架均采用纵置半椭 圆形钢板弹簧非独立悬架。 22 设计内容 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） a参与总体设计； b车架、悬架结构型式分析和主要参数的确定； c车架、悬架结构设计。 第 3 章 主要尺寸参数

16、的选定 3.13.1 外廓尺寸 我国对低速载货汽车的限制尺寸是：总高不大于 2.05 米；总宽不大于 2 米； 总长不大于 6 米。 3.23.2 质量参数 3.2.1 3.2.1 装载质量装载质量 G m 按要求取 G m=1500kg 3.2.23.2.2 整备质量整备质量 0 m 汽车的装载量与整备质量之比 G m / 0 m 称为汽车的整备质量利用系数 0 m 。它 表明单位汽车整备质量所承受的汽车装载质量。 参考国内外同类型同级别的汽车 整备质量利用系数和查汽车设计表 2-10，所以： kgmm G 18758 . 0/15008 . 0/ 0 在轻型载货汽车之列,所以满足设计要求取

17、 0 mkg2000。 3 3.2.33.2.3 满载质量满载质量 a m kgmmm Ga 3500 0 3.23.2.4.4 车架宽度车架宽度 车架宽度是指左右纵梁腹板外侧面之间的宽度。在总体设计中，整车宽度确 定后，车架前后部分宽度就可以根据前轮最大转向角、轮距、钢板弹簧片宽、装 在车架内侧的发动机外廓宽度及悬置等尺寸确定。 从提高整车的横向稳定性以及 减小车架纵梁外侧装置件的悬伸长度来看，车架尽量宽些，同时前后部分宽度应 相等。以便简化制造工艺和避免纵梁宽度变化处产生应力集中。由（汽车设计） 表225取的车架宽860mm。 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 3.2.53.2.5 轴距

18、轴距 L L 由总体设计取轴距 2800mm。 第 4 章 车架总成设计 41 车架的结构设计 车架是支撑、连接汽车备总成的零部件，并承受来自车内外的各种载荷的基 础构件。传统的梯形车架由于其所起到的缓冲、隔振、降低噪声、延长车身使用 寿命等特点及生产上的继承性、工艺性等原因仍广泛应用在大型挂车上。货车车 架应具有足够的强度和适当的刚度。同时要求其质量尽可能小。此外，车架应布 置得离地面近一些，以降低整车重心位置，有利于提高汽车行驶的稳定性。 图4-1 车架结构示意图 4.1.1 4.1.1 纵梁形式的确定纵梁形式的确定 纵梁是车架的主要承载部件，在汽车行驶中受较大的弯曲应力。车架纵梁根 据截

19、面形状分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有强度高、工艺简单等特点，因 此在载货汽车设计中选用槽形梁结构。 另外为了满足低速载货汽车使用性能的要 求，纵梁采用直线形结构。这样既可降低纵梁的高度，减轻整车自身重量，降低 成本，亦可保证强度。材料选用16Mn低合金钢，16Mn低合金钢在强度,塑性,可 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 焊性方面能较好地满足刚结构，是应用最广泛的低合金钢，综合机械性能良好, 正火可提高塑性，韧性及冷压成型性能。 4.1.2 4.1.2 横梁形式的确定横梁形式的确定 横梁是车架中用来连接左、右纵梁，构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭 性能的好坏及其分布，直接影响着纵梁的内

20、应力大小及其分布 合理设计横梁， 可以保证车架具有足够的扭转刚度。 从早期通过试验所得出的一些结论可以看出，若加大横梁的扭转刚度，可以 提高整个车架的扭转刚度，但与该横梁连接处的纵梁的扭转应力会加大；如果不 加大横梁，而是在两根横梁间再增加横梁，其结果是增加了车架的扭转刚度，同 时还降低了与横梁连接处的纵梁扭转应力 在横梁上往往要安装汽车上的一些主要部件和总成， 所以横梁形状以及在纵 梁上的位置应满足安装上的需要。横、纵梁的断面形状、横梁的数量以及两者之 间的连接方式，对车机架的扭转刚度有大的影响。纵、横梁材料的选用有以下三 种：车架A：箱型纵梁、管型横梁，横、纵梁间采用焊接连接，扭转刚度最大

21、。 车架B：槽型纵梁、槽型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度适中。车架C： 槽型纵梁、工字型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度最小。 从以上三种车架的对比可以看出：低速载货汽车应该选用车架B。 本设计共有六根横梁，有前横梁，第二横梁，第三横梁，第四横梁，第五横 梁，第六横梁。 4.1.3 4.1.3 纵梁与横梁的连接纵梁与横梁的连接 轿车车架的纵、横梁采用焊接方式连接，而货车则多以铆钉连接（见下图） 。 铆钉连接具有一定弹性，有利于消除峰值应力，改善应力状况，这对于要求有一 定扭转弹性的货车车架有重要意义。 图4-2 车架铆接示意图 铆接设计注意事项： a.尽量使铆钉的中心线与构件的端

22、面重心线重合； 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） b.铆接厚度一般不大于5d； c.在同一结构上铆钉种类不益太多； d.尽量减少在同一截面上的铆钉孔数，将铆钉交错排列； 8 42 车架的技术要求 a.车架左右纵梁间的距离为860 02 ， 而在车架前横梁及转向器范围内应为 860 0 . 1 。 b.车架总成左右纵梁上表面应在同一平面内，其不平度在全长上不大于3.0， 且在转向器固定处，该表面与纵梁侧面的垂直度应不大于0.5。 c.车架总成驾驶室前后固定点的相对位置尺寸应符总装图要求， 驾驶室后支 点与前支点高度差为10 0 . 1 。 d.在车架总成上， 左右对称的前后钢板弹簧支架及吊耳支

23、架其销孔中心线应 在同一直线上，且与车架中心线垂直，偏差不大于1000：1.5，左右对称支架的 相对位置尺寸应符合要求。 e.车架总成铆接零件的接合面必须紧固无缝隙， 紧接面的直径应不小于铆钉 直径的1.5倍，且具有正确形状不允许有倾斜，呲牙等缺陷，铆接后的铆钉头和 铆钉中心线的不同轴度应不大于1.0。 f.车架的全部铆接部分应仔细检查，铆后零件上不得有裂缝，若有裂缝须更 换重铆。 g. 车架总成车架第二横梁连接的螺母应装置于车架的内部。 第 5 章 车架的设计计算 5.1 5.1 车架的计算：车架的计算： 5.1.1 5.1.1 纵梁弯曲应力纵梁弯曲应力 弯矩 M 可用弯矩差法或多边形法求得

24、。对于载重汽车，可假定空车簧上重 量 Gs 均布在纵梁全长上，载重 Ge 均布在车箱中，空车时簧上负荷 s G(对 4X2 货车可取 s G=23/ 0g m) 0 m整备质量。 3 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 图 5-1 纵梁弯曲应力 由上图得： lccGbLGR esf 4/ 22 2 （5-1） )(4Lba G M s )(4 )( 21 2 222 cc G a L xb L xa L x xL e )( 2 2 2 2 2 1 cLx L xc L xc （5-2） cGLGcclGLaGRx esesf /2 1 （5-3） a=625mm，b=800mm，l=2800m

25、m，L=4225mm，mmc1200 2 ，mmc2400 1 ， mmc3600。 将已知量代入上式得： 8 . 2/4/ 2 . 126 . 381. 935008 . 0222543/81. 920002 f R =6744.4N 6 . 3/81. 93500225. 4/3/81. 920002 6 . 3/4 . 28 . 281. 93500225. 4/625. 03/81. 9200024 .67442 x =1.24m 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） )8 . 28 . 0625. 0(4 3/81. 935002 M )2 . 14 . 2(4 81. 93500 6

26、25. 0 8 . 2 24. 18 . 0 8 . 2 24. 1625. 0 ) 8 . 2 24. 1 24. 1 (8 . 2 2 222 )2 . 18 . 224. 1 ( 8 . 2 24. 12 . 1 8 . 2 24. 14 . 2 2 22 =7352.03N.m 5.1.25.1.2 局部扭转应力局部扭转应力 相邻两横梁如果都同纵梁翼缘连接,扭矩 T 作用于该段纵梁的中点,则在开口 断面梁中扇性应力可按下式计算： WW IBW / (5-4) 式中 Iw扇性惯性矩； W扇性坐标； 对于槽形断面 )6(2/ )3(bhbhhbW (5-5) 由材料力学表 B-4 热轧槽钢

27、（GB/T-707-1988）查得 h=80mm,b=43mm,d=5.0mm,t=8.0mm 则55.1063)43680(2/ )43380(4380Wmm 2 对于工字形断面 4/hbW 5.1.3 5.1.3 车架扭转时纵梁应力车架扭转时纵梁应力 如横梁同纵梁翼缘相连，则在节点附近，纵梁的扇性应力： lL WE a w (5-6) 式中 E弹性模量，对低碳钢和 16Mn 钢：E=2.06MPa 5 10； 车架轴间扭角； L轴距； l节点间距； a 系数，当 kL=0 时，a=6；kL=12 时，a=5.25。 车架扭转时，纵梁还将出现弯曲应力，须和 w 相加。 3 5.2 车架载荷分

28、析车架载荷分析 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 汽车静止时，车架上只承受弹簧以上部分的载荷称为静载荷。汽车在行驶过 程中，随行驶条件(车速和路面情况)的变化，车架将主要承受对称的垂直动载荷 和斜对称的动载荷。 5.2.1 5.2.1 对称的垂直动载荷对称的垂直动载荷 这种载荷是当汽车在平坦道路上以较高车速行驶时产生的， 其值取决于作用 在车架上的静载荷及其在车架上的分布， 还取决于静载荷作用处的垂直加速度之 值。这种动载荷会使车架产生弯曲变形。 5.2.2 5.2.2 斜对称的动载荷斜对称的动载荷 当汽车在不平道路上行驶时，汽车的前后几个车轮可能不在同一平面上，从 而使车架连同车身一起歪斜

29、，其值取决于道路不平坦的程度以及车身、车架和悬 架的刚度。这种动载荷将会使车架产生扭转变形。 由于汽车的结构复杂，使用工况多变，除了上述两种主要载荷的作用外，汽 车车架上还承受其他的一些载荷。 如汽车加速或制动时会导致车架前后载荷的重 新分配；汽车转向时，惯性力将使车架受到侧向力的作用。一般来说，车架主要 损坏的疲劳裂纹起源于纵梁和横梁边缘处，然后向垂直于边缘的方向扩展。在纵 梁上的裂纹将迅速发展乃至全部断裂， 而横梁上出现的裂纹则往往不再继续发展 或扩展得很缓慢。根据统计资料可知，车架的使用寿命主要取决于纵梁抗疲劳损 伤的强度。因此，在评价车架的载荷性能时，主要应着眼于纵梁。 5 53 3

30、车架弯曲强度的计算车架弯曲强度的计算 由于结构的限制，车架必须满足强度要求和结构设计要求。 5.3.1 5.3.1 受力分析受力分析 为简化计算，设计时做以下几点假设： a纵梁为支撑在前后轴上的简支梁 b空车时簧载质量均布在左、右纵梁的全长上 c所有作用力均通过截面的弯心(局部扭转的影响忽略不计) 其中 1 l =413mm, 2 l =910mm, 3 l =906mm, 4 l =885mm, 5 l =835mm, mml280 6 所以 mmlllllL4225l6 54321 5.3.2 5.3.2 弯矩的计算弯矩的计算 总体设计中又知：车载质量为 G m =1500kg ，簧上整备

31、质量 0 m 2000kg。 A所以均布载荷集度q为： 6543210 /llllllmmq G 280835885906910413/20001500 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） mmNmmkg/13. 8/83. 04225/3500 图5-2 车架载荷示图 B求支反力 由平衡方程0 2 F M得： 13. 82/800280080028002/62513. 86252800 2 F 得：NF6 .18629 2 NFgmmF G 4 .157056 .1862981. 920001500 201 把车架纵梁分为六段。如图5-3所示： 图5-3 纵梁分段受力示图 当 1 0lx 时

32、： 剪力xqxQ13. 8 1 弯矩 2 2 1 07. 4 2 x x qM 当 43211 llllxl时： 剪力xFqxQ13. 84 .15705 11 弯矩 22 111 07. 44134 .157052/xxqxlxFM 当 654321 llxllll时： 剪力xFFqxQ13. 834335 211 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 弯矩2 2 6543211 422513. 82/xxllllllqM a. 变载面处的剪力和弯矩： 当mmlx413 1 时： NNxQ 3 104 . 369.335741313. 813. 8 mmNmmNxM 522 109 . 683

33、.69421541307. 4 当mmllx1323910413 21 时： NNxQ 3 1095. 44 .4949132313. 84 .1570513. 84 .15705 22 132307. 441313234 .1570507. 44134 .15705xxM mmNmmN 6 1017. 797.7168074 当mmlllx2229906910413 321 时： NNxQ 3 1042. 237.2416222913. 84 .1570513. 84 .15705 22 222907. 441322294 .1570507. 44134 .15705xxM mmNmmN 6

34、 103 . 853.8299451 当mmllllx3114885906910413 4321 时： NNxQ 3 106 . 942.9611311413. 84 .1570513. 84 .15705 22 311407. 441331144 .1570507. 44134 .15705xxM mmNmmN 6 1095. 268.2953511 当mmLx4225时： NxQ5 .56422513. 83433513. 834335 04225422507. 4422507. 4 22 xM b. 求最大弯矩： 因为dxdMQ/，所以当Q=0时，弯矩最大 即013. 88 .7469x

35、Q，mmx79.918时，弯矩最大 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 22 max 79.91807. 441379.9184 .1570507. 44134 .15705xxM mmNmmN 6 105 . 476.4507841 5.3.3 5.3.3 强度验算强度验算 实验表明，当车速约40 kmh时，汽车在对称的垂直动载工况下，其最大弯 矩 maxD M 约为静载荷下的3(卵石路)4.7(农村土路)倍，同时，考虑到动载荷作用 下，车架处于受疲劳应力状态，如取疲劳安全系数为1.151.4，可求得动载荷下 的最大弯矩： mmNMMD 76 maxmax 1096. 2105 . 47 .

36、 44 . 17 . 44 . 1 可用下式来校核纵梁的弯曲强度： xD WM/ m a x (5-7) 式中： 纵梁的弯曲强度 x W 抗弯模量 MPa9 .15821087. 1/1096. 2 47 如图可知区域载面形状和载面特性，即抗弯截面系数为： HbhBHW6/ 33 (5-8) 1 2 Hh ， 2 Bb (5-9) 3433 1087. 1806/70388043mmWx 比较车架全长上受力分析可知： 最大受力可能发生在最大弯矩处或变载面处， 求两点的受力值加以比较求出 安全系数： is n/ (5-10) 其中 s 为材料的屈服应力，取其值为345MPa MPaWM x 8

37、.2401087. 1/105 . 4/ 46 maxmax 43. 18 .240/345/ max sn 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 综上所述：车架发生最大受力时，静载安全系数不小于1.43， 按上式求得 的弯曲应力不超过纵梁材料的疲劳极限 MPa260220 1 。 7 54 车架扭转应力的计算 5.4.1 5.4.1 受力分析受力分析 简化设计计算，假设牵引横梁为一根前悬架梁，共有七根主横梁，分别为前 端横梁，工具箱横梁，三根方形横梁，一根矩形横梁和后端横梁，间距分别为 a l =413mm, b l =910mm, c l =906mm, d l =885mm, e l =

38、835mm, f l =280mm。反载 荷均匀分布在纵 图 5-4 车架在反对称载荷作用下的受扭情况简图 16 为横梁；ae 为纵梁的区段 图5-4为车架在反对称载荷作用下的受扭情况简图。 作用在车架上的四个力R 位于前后车轮轴线所在的横向铅垂平面内。 3 5.4.2 求最大扭矩求最大扭矩 max T 这时各横梁的扭转角相等。此外，纵横梁单位长度的扭转角亦相等。由于扭 转角与扭矩 T，扭转刚度 k GJ 存在以下关系： kk GJ Tl GJ Tl3 .57 (5-11) 式中：T车架元件所受的扭矩，Nmm L车架元件的长度，mm G材料的剪切弹性模量，MPa k J 车架元件横断面的极惯性

39、矩， 4 mm 因此，作用在车架元件上的扭矩 k T 与该元件的扭转刚度 kk GJ 成正比，故有 4721721 : kkbkakkkfba JJJJJJTTTTTT 式中： , 21 TT 横梁 1，2，所受的扭矩； , 21kk JJ 横梁 1，2，横断面的极惯性矩； , 21 TT 纵梁在 1，2 和 1，2，横梁间所受的扭矩； , 21kk JJ 纵梁在 1，2 和 1，2，横梁间横断面的极惯性矩； 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 如果将车架由对称平面处切开见图 5.8，则切掉的一半对尚存的一半的作用 相当于在切口横断面上作用着扭矩 621 ,TTT 和横向力 621 ,QQQ

40、。对最右边的 横梁 1 取力矩的平衡方程式，则有 图5-5 车架在反对称载荷作用下的受力简图 cbabaa lllQllQlQTTTTTTRL 432654321 0 65 edcbadcba lllllQllllQ (5-12) 由(5-11)式得： 1 2 12 k k J J TT ； 1 3 13 k k J J TT ； 1 1 k ka a J J TT ； 1 1 k kb b J J TT ； 1 1 1 2 2 J J C T C T Q kaa kakb k ab JJ CJ T C TT Q 1 1 2 2 2； 将上式代入(5-12)，经整理后得: 7 1 1 1 2

41、n f am mkmkn k lJ C J RLJ T (5-13) 式中：n横梁数为 6； M两横梁之间的纵梁区段数为 5； C车架宽为 860mm； L前后桥的距离为 2800mm； a求极惯性矩12 33 bhBHIx和抗扭截面系数HbhBHWx6 33 ； 3 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 第第6 6章章 悬架的总成设计悬架的总成设计 6.16.1悬架的设计要求：悬架的设计要求： a保证汽车有良好的行驶平顺性和良好的操纵稳定性。 b具有合适的衰减振动的能力。 c汽车制动或加速时，保证车身稳定，减少车身侧倾，转弯时车身侧倾角 要合适。 d有良好的隔声能力。 e结构紧凑、占用空间小。

42、 f可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足另部件质量要小的 同时，还要保证有足够的强度和寿命。 4 6.26.2悬架的两种形式：悬架的两种形式： 非独立悬架和独立悬架 A非独立悬架如图(a)所示。其两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车 轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上。 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） B独立悬架如图(b)所示，其两侧车轮安装于断开式车桥上，两侧车轮分别 独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到 另一侧车轮。 6 图61非独立悬架和独立悬架 C. 钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组 合成一根近似等强度的

43、梁。如下图所示。钢板弹簧 3 的第一片（最长的一片）称 为主片，其两端弯成卷耳 1，内装青铜或塑料或橡胶。粉沫冶金、制成的衬套， 用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作铰链连接。钢板弹簧的中间用 U 形螺 栓与车桥固定。 中心螺栓 4 用来连接各弹簧片， 并保证各片的装配时的相对位置。 中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等，也可以不相等。为了增加主片卷耳的 强度，将第二片末端也弯成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有较大的间隙， 使得弹簧在变形时，各片间有相对滑动的可能。钢板弹簧在载荷作用下变形，各 片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。各片间的干摩擦，车轮 将所受冲击力传递给车架，

44、且增大了各片的摩损。所以在装合时，各片间涂上较 稠的润滑剂（石墨润滑脂），并应定期保养。 图 62 钢板弹簧示意图 1. 卷耳；2. 弹簧夹；3. 钢板弹簧；4. 中心螺栓； 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 钢板弹簧可分为对称式钢板弹簧和非对称式钢板弹簧，对称式钢板弹簧其中 心螺栓到两端卷耳中心的距离相等，不等的则为非对称式钢板弹簧。我们设计的 是对称式钢板弹簧，钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩 擦，可促使车架的振动衰减，起到减振器的作用钢板弹簧本身还兼起导向机构的 作用，可不必单设导向装置，使结构简化，并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定 减振作用。 4 D悬架系统中由于

45、弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬 架中与弹性元件并联安装减振器，为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是 液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时， 减振器内的活塞上下移动， 减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙 流入另一个腔内。 此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻 尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在油液 通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度 增减，并与油液粘度有关。 减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性 变坏，甚至使减振器连

46、接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。 a .在压缩行程（车桥和车架相互靠近），减振器阻尼力较小，以便充分发 挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。 b .在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速 减振。 c .当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大 液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。 在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器， 且在压缩和伸张行程中均能起 减振作用叫双向作用式减振器，还有采用新式减振器，它包括充气式减振器和阻 力可调式减振器。 湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 图 63双向作用筒式减振器工作原理图 双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车 身，减振器受压缩，此时减振器内活塞 3 向下移动。活塞下腔室的容积减少， 油压升高，油液流经流通阀 8 流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被