钢板弹簧悬架系统设计规范方案完整版.docx
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钢板弹簧悬架系统设计规范方案完整版
钢板弹簧悬架系统设计规
1围
本规适用于传统构造的非独立悬架系统,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规性引用文件
以下文件中的条款通过本规的引用而成为本规的条款。
但凡注日期的引用文件,其随后所有的修改单〔不包括订正的容〕或修订版均不适用于本规,然而,鼓励根据本规达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
但凡不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规。
QC/T491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件
Q29035-1991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
GB3730.1-2001汽车和挂车类型的术语和定义
GB/T3730.2-1996道路车辆质量词汇和代码
GB/T3730.3-1992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机动车运行平安技术条件
GB13094-2017客车构造平安要求
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/T918.1-1989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
但凡注日期的引用文件,其随后所有的修改单〔不包括订正的容〕或修订版均不适用于本规,但凡不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规。
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。
悬架构造、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。
悬架是整车的承载系统之一,其钢板弹簧设计能力的大小,直接关系到整车的承载能力。
设计中保证一定的使用寿命,重量轻,平安可靠。
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围,固有频率变化尽可能小,具有适当的阻尼衰减振动,减小非簧载质量防止高频共振。
悬架构造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缺乏转向特性,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,防止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→整车设计目标→物理边界确定→主要部件性能指标确定→构造设计
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来评价。
公式中:
为等效均值〔dB〕;为一定测量时间的加权加速度均方根〔m/s2〕。
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
≤106.0
≤115.0
——
——
60km/h
——
——
≤110.0
≤112.5
90km/h
——
——
≤113.0
≤115.0
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○必有●〕
备注
1
市场分析报告
○
2
工程建议书
●
3
产品概念报告
○
4
技术方案分析报告
●
5
产品信函
●
6
工程描述书
●
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
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
承载能力
整备质量〔Kg〕
4
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〔○〕
公告型号3〔○〕
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——平顺、操稳、转向〕
品牌:
车型代号:
VIN;
表6标杆样车构造参数表〔检测后获得〕
品牌:
车型代号:
VIN;
前悬架:
〔主要构造形式描述〕
序号
名称
工程
备注
1
前钢板
弹簧总成
片数
传统构造/少片簧/渐变刚度
构造
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
构造
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)平安性目标
d)本钱目标
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
工程
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
平安性
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
前悬架动行程
6
总成重量
7
本钱
9悬架系统构造参数确实定
a)前、后悬架系统构造形式〔主要部件构成明细〕
b)安装尺寸确实定
c)前后钢板弹簧最大工作空间确定(静挠度+动行程)
d)减振器工作行程围确定
e)车架构造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:
典型前悬架构造——附图1
典型后悬架构造——附图2
表8前悬架安装尺寸确实定
序号
名称
工程
备注
1
前钢板弹簧总成
构造形式
少片簧/普通多片簧
构造尺寸
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
构造
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后悬架安装尺寸确实定
序号
名称
工程
备注
1
后钢板弹簧总成
构造形式
少片簧/渐变刚度簧/普通多片簧
吊耳式/滑板式
构造尺寸
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
构造
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
10.1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,下面需进展板簧具体构造设计。
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展初步设计计算,结果如下表:
表10前悬架钢板弹簧计算
输入容:
工程
数值
工程
数值
满载前轮轴荷Yjc(kg)
卷耳径d(mm)
满载簧上载荷Fw(N)
弹簧销直径d1(mm)
满载弧高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δ
路面附着系数φ
材料弹性模量E(MPa)
输出容:
检验刚度Cj(N/mm)
挠度系数
装配刚度Cz(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
各状态比照表:
簧载质量(N)
静挠度fc(mm)
偏频f(Hz)
弧高fa(mm)
静应力(MPa)
整备
满载〔如1.5T〕
超载〔如2.5T〕
10.2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,需进展板簧具体构造设计。
对于主副簧构造,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。
具体数值确实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
输入容:
工程
数值
工程
数值
满载后轮轴荷Yjc(kg)
卷耳径d(mm)
满载主簧上载荷Fw(N)
弹簧销直径d1(mm)
满载弧高fa(mm)
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