钢板弹簧悬架系统设计规范完整版.docx
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钢板弹簧悬架系统设计规范完整版
钢板弹簧悬架系统设计规范
1范围
本规范适用于传统结构的非独立悬架系统,主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参
数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的
修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范,然而,鼓励根据本规范达成协议的各方研究
是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。
QC/T491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件
QCn29035-1991汽车钢板弹簧技术条件
QC/T517-1999汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件
GB/T4783-1984汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法
3符号、代号、术语及其定义
GB汽车和挂车类型的术语和定义
GB/T道路车辆质量词汇和代码
GB/T汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸
QC/T491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件
GB/T12549-2013汽车操纵稳定性术语及其定义
GB7258-2017机动车运行安全技术条件
GB13094-2017客车结构安全要求
QC/T480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法
QC/T474-2011客车平顺性评价指标及限值
GB/T12428-2005客车装载质量计算方法
GB1589-2016道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值
GB/T道路车辆分类与代码机动车
JTT325-2013营运客车类型划分及等级评定
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范,凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。
4悬架系统设计对整车性能的影响
悬架是构成汽车的总成之一,一般由弹性元件(弹簧)、导向机构(杆系或钢板弹簧)、减振装置
(减振器)等组成,把车架(或车身)与车桥(或车轮)弹性地连接起来。
主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩,缓和由不平路面传给车架的冲击载荷,衰减由冲击载荷引起的承载系统的
振动,保证汽车的正常行驶。
悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性,还对操纵稳定性、燃油经济性、通过性等多种整车性能有影响。
直接关系到整车的承载能力。
设计中保
悬架是整车的承载系统之一,其钢板弹簧设计能力的大小证一定的使用寿命,重量轻,安全可靠。
汽车平顺性(乘坐舒适性)是汽车设计开发中的重要性能指标。
悬架是影响整车行驶平顺性的主要
系统。
悬架弹性特性、系统阻尼和非簧载质量是影响汽车平顺性的主要因素。
在悬架设计中,力求保持
整车承载载荷范围内,固有频率变化尽可能小,具有适当的阻尼衰减振动,减小非簧载质量避免高频共
振。
悬架结构形式对汽车行驶稳定性有一定影响。
悬架的布置要使整车具有不足转向特性,导向机构与转向
拉杆运动协调,前悬架的布置与刚度设计要考虑主销后倾角,避免前钢板弹簧在制动力作用下产生S
变形。
同时尽量提高前后悬架的侧倾角刚度,降低侧倾中心高度,以利于提高汽车行驶稳定性。
5悬架设计流程概述
设计输入t整车设计目标t物理边界确定t主要部件性能指标确定t结构设计
6悬架的评价指标
客车行驶平顺性的评价指标:
用测点位置垂直振动的等效均值Leq来评价。
公式中:
Leq为等效均值(dB);为一定测量时间内的加权加速度均方根(m/s2)。
Leq20log10-6
评价指标限值如表1所示:
表1QC/T474-2011客车平顺性等效均值限值(单位:
分贝)
试验车速
城市客车
其他客车
空气悬架
其他悬架
空气悬架
其他悬架
30km/h
60km/h
90km/h
注:
悬架为驾驶员同侧后桥(驱动桥)正上方悬架。
7设计输入
表2设计输入表
序号
名称
代号
依赖性
(可无O必有•)
备注
1
市场分析报告
O
2
项目建议书
•
3
产品概念报告
O
4
技术方案分析报告
•
5
产品信函
•
6
项目描述书
•
主要获取信息:
a)产品市场定位及用户目标,使用区域,平原/山区
b)产品承载能力范围,整备质量、满载质量、超载质量
c)耐久性要求(可靠性里程)
d)平顺性及操稳性要求
e)标杆车型及悬架
表3输入信息表
序号
名称
内容及描述
1
产品市场定位及用户目标
2
使用区域(平原/山区)
3
承载
整备质量(Kg)
4
能力
满载质量(Kg)
5
超载质量(Kg)
6
耐久性要求
7
平顺性及操稳性要求
是否特殊说明
表4标杆样车公告参数表
品牌:
车型代号:
VIN;
公告型号1(•)
公告型号2(O)
公告型号3(O)
承载能力
整备质量(Kg)
满载质量(Kg)
超载质量(Kg)
板簧片数
前板簧
后板簧
表5标杆样车性能参数表(性能试验表一一平顺、操稳、转向)
品牌:
车型代号:
VIN;
表6标杆样车结构参数表(检测后获得)
品牌:
车型代号:
VIN;
前悬架:
(主要结构形式描述)
序号
名称
项目
备注
1
前钢板弹簧总成
片数
传统结构/少片簧/渐变刚度
结构
长*宽*高
刚度
自由/夹紧(S)
S为夹紧距
弧高
自由/夹紧(S)
安装
倾角及方式
2
减振器
结构
单筒/双筒
尺寸
缸径、最大/最小尺寸,工作行程
阻尼
速度特性
安装
倾角及方式
3
缓冲块
尺寸
总高/骨架,安装尺寸
动行程
空车/满载
8悬架系统设计目标
a)承载性目标
b)平顺性目标
c)安全性目标
d)成本目标
e)总成重量目标
f)整车姿态目标
g)整车动行程目标
表7悬架系统设计目标
序号
项目
目标值
备注
1
承载性
整备:
满载:
超载:
2
平顺性
前悬架偏频(空载/满载):
(静挠度/板簧刚度)
后悬架偏频(空载/满载):
(静挠度/板簧刚度)
3
安全性
前簧应力(满载/超载):
后簧应力(满载/超载):
副簧应力(满载/超载):
4
整车姿态
整车倾角(空载)
整车倾角(满载)
5
整车动行程
前悬架动仃程
6
总成重量
7
成本
9悬架系统结构参数的确定
a)前、后悬架系统结构形式(主要部件构成明细)
b)安装尺寸的确定
c)前后钢板弹簧最大工作空间确定(静挠度+动行程)
d)减振器工作行程范围确定
e)车架结构与悬架元件的物理接口
f)前后桥与悬架元件的物理接口
g)整车动行程确定(发动机油底壳与工字梁,前软垫与车架、后软垫与车架)
h)其他
附件:
典型前悬架结构一一附图1
典型后悬架结构一一附图2
表8前悬架安装尺寸的确定
序号
名称
项目
备注
1
前钢板弹簧总成
结构形式
少片簧/普通多片簧
结构尺寸
长*宽
安装倾角
前桥下沉量
前板簧夹紧距
板簧前固定支架
高度
前轮中心到车架
上平面距离
吊耳尺寸
2
减振器
结构
尺寸
缸径、最大/最小尺寸,工
作行程
安装
倾角及方式
3
缓冲块
尺寸
总高/骨架,安装尺寸
动行程
空车/满载
4
骑马螺栓
直径
5
板簧销
直径
表9后悬架安装尺寸的确定
序号
名称
项目
备注
1
后钢板弹
簧总成
结构形式
少片簧/渐变刚度簧/普通多
片簧
吊耳式/滑板式
结构尺寸
长*宽
安装倾角
后板簧夹紧距
板簧前固定支架
高度
后轮中心到车架
上平面距离
吊耳尺寸
2
后钢板弹
簧总成
副簧支点距
长度
3
减振器
结构
尺寸
缸径、最大/最小尺寸,工
作行程
安装
倾角及方式
4
缓冲块
尺寸
总高/骨架,安装尺寸
动行程
空车/满载
5
骑马螺栓
直径
6
板簧销
直径
10钢板弹簧设计
前板簧:
从上面的设计目标与安装尺寸中已得知质量参数、安装尺寸、板簧刚度,下面需进行板簧具体结构
设计。
首先根据使用状况确定采用哪种板簧(少片簧、渐变刚度簧、多片簧),确定后用现有板簧设计
软件进行初步设计计算,结果如下表:
表10前悬架钢板弹簧计算
输入内容:
项目
数值
项目
数值
满载前轮轴荷Yjc(kg)
卷耳内径d(mm)
满载黄上载何Fw(N)
弹簧销直径di(mm)
满载弧咼fa(mm)
U型螺栓中心距S(mm)
钢板弹簧总片数N
弹簧固定点至路面距离hc(mm)
与主片等长的片数(含主
片)
非工作长度系数k
板簧宽度b(mm)
钢板弹簧截面修正系数3
路面附着系数0
材料弹性模量E(MPa)
输出内容:
检验刚度Cj(N/mm)
挠度系数
装配刚度G(N/mm)
静应力(MPa)
悬架静挠度fc(mm)
比应力(MPa/mm)
偏频f(Hz)
极限挠度下的最大应力(MPa)
钢板弹簧卷耳根部应力(MPa)
弹簧销挤压应力(MPa)
前钢板弹簧:
片序
长度
宽度
厚度
预应力(MPa)
固定端应力(MPa)
接触点处应力(MPa)
1
2
3
各状态对比表:
黄载质量(N)
静挠度fc(mm)
偏频f(Hz)
弧高fa(mm)
静应力(MPa)
整备
满载(如)
超载(如)
后板簧和副簧:
从上面的设计目标与安装尺寸中已得知质量参数、安装尺寸、板簧刚度,需进行板簧具体结构设计。
对于主副簧结构,首先确定副簧起作用点,一般按平均载荷法和比例中项法。
对于平顺性要求较高
的车型用比例中项法,对于经常超载的车型用平均载荷法。
具体数值的确定应核算主簧和副簧的应力,使他们有尽量相当的寿命。
表11后主簧计算
输入内容:
项目
数值
项目
数值
满载后轮轴何Yjc(kg)
卷耳内径d(mm)
满载主黄上载何Fw(N)
弹簧销直径di(mm)
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