低速電動貨車懸掛系統(tǒng)的設計

低速電動貨車懸掛系統(tǒng)的設計,低速,電動,貨車,懸掛,系統(tǒng),設計 畢業(yè)設計方案 畢業(yè)設計方案 題 目 低速電動貨車懸掛系統(tǒng)的設計 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化專業(yè) 班 級 機設16G2班 學 生 孔碩 學 號 20160431018 指導教師 王文明 二〇一八年四月一日 - 6 - 濟南大學 學院 機械工程學院 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生 孔碩 學號 20160431018 設計題目 低速電動貨車懸掛系統(tǒng)的設計 一、選題背景與意義 1. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)汽車除了保證其基本性能，即行駛性、轉向性和制動性等之外，目前正致力于提高安全性與舒適性，對此，尤其作為提高操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性的轎車懸架必須進行相應的改進。舒適性是汽車最重要的使用性能之一，是汽車上的重要總成之一，懸架的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動、保證乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動載荷。 國外的汽車懸掛發(fā)展現(xiàn)狀，隨著汽車結構和功能的不斷改進和完善，研究汽車振動，設計新型懸懸架電控系統(tǒng)，將振動控制到最低水平是提高現(xiàn)代汽車品質(zhì)的重要措施。汽車振動是影響汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，以及汽車零部件疲勞壽命的重要因素。嚴重的振動還會影響汽車的行駛速度，并產(chǎn)生環(huán)境噪聲污染。汽車減振主要使用懸架系統(tǒng)。懸架系統(tǒng)一般由彈性元件和阻尼元件構成，用以緩沖和吸收因路面不平而產(chǎn)生的激振力，同時承受汽車轉向時產(chǎn)生的側傾力。而汽車行駛的平順性與操縱穩(wěn)定性在汽車設計中又是矛盾的，故傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)難以同時滿足這種要求。 2. 選題的目的及意義 簡單來說，汽車懸掛系統(tǒng)就是指由車身與輪胎間的彈簧和避震器組成整個支持系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)應有的功能是支持車身，改善乘坐的感覺，不同的懸掛設置會使駕駛者有不同的駕駛感受。外表看似簡單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力，決定著轎車的穩(wěn)定性、舒適性和安全性，是汽車十分關鍵的部件之一。 懸掛系統(tǒng)是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。典型的懸掛系統(tǒng)結構由彈性元件、導向機構以及減震器等組成，個別結構則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車懸掛系統(tǒng)多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個別高級轎車則使用空氣彈簧。懸掛系統(tǒng)是汽車中的一個重要總成，它把車架與車輪彈性地聯(lián)系起來，關系到汽車的多種使用性能。 本文研究的是低速電動貨車懸掛系統(tǒng)的設計，通過對懸掛系統(tǒng)的設計來增加低速電動貨車行駛的穩(wěn)定性。 二、研究內(nèi)容與目標 2.1 懸掛的分類 懸掛分為獨立懸掛系統(tǒng)和非獨立懸掛系統(tǒng)兩類。 非獨立懸掛 獨立懸掛 2.2 獨立懸掛系統(tǒng) 獨立懸掛系統(tǒng)是每一側的車輪都是單獨地通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點是:質(zhì)量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力;可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性;可以使發(fā)動機位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性;左右車輪單獨跳動，互不相干，能減小車身的傾斜和震動。不過，獨立懸掛系統(tǒng)存在著結構復雜、成本高、維修不便的缺點?，F(xiàn)代轎車大都是采用獨立式懸掛系統(tǒng)，按其結構形式的不同，獨立懸掛系統(tǒng)又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸掛系統(tǒng)等。 2.3 非獨立懸掛系統(tǒng) 非獨立懸掛系統(tǒng)的結構特點是兩側車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身的下面。非獨立懸掛系統(tǒng)具有結構簡單、成本低、強度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上。 2.3.1平行片狀彈簧式非獨立懸掛系統(tǒng) 平行片狀彈簧式是用二組平行安裝的片狀彈簧支撐車軸，片狀彈簧當做避震裝置的彈簧，也作為車軸的定位之用。由于這種懸掛方式的構造非常的簡單，使制造成本減少，因片狀彈簧的強度高而有較高的可靠度，以及可以降低車身底板的高度。使用在車身重量變化大的汽車上，可以在車身高度降低時還不容易改變車輪的角度，使操控的感覺保持一致，因而保持不變的乘坐舒適性。市面上強調(diào)乘載量的商用和輕載貨車車型，其后懸掛多采用平行片狀彈簧式。 2.3.2扭力梁車軸式非獨立懸掛系統(tǒng) 扭力梁車軸式主要使用在前置引擎前輪驅動(FF)的車。有一連結左右輪的梁，在梁的二端有用來作為前后方向定位的拖曳臂，整個懸掛系統(tǒng)以拖曳臂的前端與車身連結，在梁的上方有用來作為橫向定位的連桿。在車身傾斜時因扭力梁車軸的扭曲，使車輪的傾角會有變化。由于扭力梁車軸式的構造簡單，以及占用車底的空間較小，相對的車室空間就可以加大，因此大多使用在小型車。 2.3.3扭力梁式非獨立懸掛系統(tǒng) 扭力梁式在左右拖曳臂的中間設置扭力梁，使懸掛的外形類似H型，懸掛系統(tǒng)以拖曳臂的前端與車身連結。因左右拖曳臂的剛性大，所以不需要裝設橫向連桿。在車身傾斜時因扭力梁車軸的扭曲，會使車輪的傾角發(fā)生變化。歐洲小型掀背車之后懸掛，多采用扭力梁式設計。而Toyota現(xiàn)行的ETA Beam系統(tǒng)中，加入了可控制方向的襯套(Toe-Control Bushing)，使懸掛在車身傾斜時有較佳的指向性。 三、研究方法與手段 3.1鋼板彈簧的布置方案及材料選擇 鋼板彈簧在汽車上的布置方式可以縱置或者橫置。后者因為要傳遞縱向力，必須設置附加的導向傳力裝置，使結構復雜、質(zhì)量加大，所以只在極少數(shù)汽車上應用?？v置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結構簡單，故在汽車上得到廣泛應用。 縱置鋼板彈簧又有對稱式與不對稱式之分。鋼板彈簧中部在車軸（橋）上的固定中心至鋼板彈簧兩端卷耳中心之間的距離若相等，則為對稱式鋼板彈簧；若不相等，則稱為不對稱式鋼板彈簧。在多數(shù)情況下，汽車采用對稱式鋼板彈簧。由于整車布置上的原因，或者鋼板彈簧在汽車上的安裝位置不動，又要改變軸距或者通過變化軸距達到改善軸荷分配的目的時，采用不對稱式鋼板彈簧。 我們此次研究的低速電動載貨汽車后懸架鋼板彈簧擬采用縱置對稱式鋼板彈簧。 3.2汽車后懸架系統(tǒng)鋼板彈簧的設計計算 3.2.1 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 懸架的設計和主要參數(shù)的選擇首先取決于整車的一系列總布置參數(shù)，以及它們之間的關系。例如每副鋼板彈簧上的載荷就和整車重量、軸距、重心位置等參數(shù)有關；懸架的結構布置和幾何參數(shù)也必須與整車總體布置相適應。所以，確定懸架的主要性能參數(shù)也應從整車出發(fā)來考慮。根據(jù)汽車的綜合性能要求，懸架應首先考慮保證汽車有良好的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，這就是我們選擇懸架主要參數(shù)的基本依據(jù)。 3.2.2 前后懸架靜撓度和動撓度的選擇 以下是汽車懸架的偏頻、靜撓度和動撓度 車 型 滿載時偏頻 /Hz 滿載靜撓度/㎝ 滿載動撓度/㎝ 前懸架 后懸架 前懸架 后懸架 前懸架 后懸架 客車 1.29~1.89 7~15 5~8 載貨汽車 1.51~2.04 1.67~2.23 6~11 5~9 6~9 6~8 越野汽車 1.39~2.04 6~13 7~13 懸架靜撓度是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷與此時的懸架剛度c之比，即。汽車前后懸架與其質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一?，F(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)，可以近似認為。因此，可認為前后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系，視為單獨運動。此時的振動頻率亦稱為偏頻。另外，前后懸架的偏頻及靜撓度的匹配對汽車行駛平順性有很大影響，一般希望前、后懸架的靜撓度值以及振動頻率值都比較接近，這樣可以減少共振機會，同時希望后懸架的靜撓度比前懸架的小一些，以減少車身縱向角振動。理論分析證明：若汽車以較高的車速駛過單個路障，時的車身縱向角振動要比時小，故推薦取?？紤]到貨車前，后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦取值：。 對于我所設計的HFJ1010微型貨車的后懸架鋼板彈簧,。后懸架系統(tǒng)的滿載偏頻為n=1.5~1.7Hz，由公式,得靜撓度范圍為~11.1），選取=8.8cm。進而由公式可得微型貨車后懸架系統(tǒng)的滿載偏頻n=1.686Hz ,前懸架靜撓度=/0.8=11cm。懸架的動撓度是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結構允許的最大變形，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應有足夠大的動撓度，以防止在壞路面行駛時經(jīng)常碰撞緩沖塊。對于客車，取5~8cm；對于貨車，取6~9cm；因為我所設計的為微型貨車，所以滿載動撓度選取。 3.2.3 標準件的選擇 遇到系列化、標準化的零件時，應盡量選擇標準件，這樣可以節(jié)省成本提高效率。比如軸承，絕大多數(shù)已經(jīng)標準化。其他的零件也盡量選擇標準件。 3.2.4 三維建模及繪圖 經(jīng)過前面的選型、計算以及對鋼板彈簧結構性設計，可以基本掌握各零部件的參數(shù)，然后開始進行繪制草圖。之后使用SolidWorks進行三維建模分析。最后進行手工繪制重要零件圖。 3.2.5設計思路總結 本論文是對低速電動貨車懸掛系統(tǒng)的設計，首先選擇懸掛的方式。之后根據(jù)任務書的參數(shù)，對懸掛類型進行選擇。再對鋼板彈簧進行設計計算以及強度校核，之后用三維軟件進行建模，將其重要零部件進行手工繪圖。 四、參考文獻 [1] 胡勇,《汽車底盤檢測與維修實訓》,機械工業(yè)出版社,2008年3月? [2] 常明,《汽車底盤構造》,國防工業(yè)出版社,2005年3月 [3] 嵇偉,《汽車懸架與車輪定位》,機械工業(yè)出版社,2005年1月 [4] 紀常偉，馮能蓮.汽車構造（底盤篇）.北京:機械工業(yè)出版社.2006年1月:113～114. [5] 劉起樂，黃 戈，樊 林等.黑龍江交通科技.1999年第2期:51～52. [6] 肖 軍.城市車輛.2007年第11期:54～57. [7] 劉惟信.汽車設計.北京:清華大學出版社.2001年:462～482. [8] 王望予.汽車設計.北京:機械工業(yè)出版社.2009年6月第4版:183～190. [9] 林慕義，張福生.車輛底盤構造與設計.北京:冶金工業(yè)出版社.2007年1月:103～104. [10]（英）朱利安哈皮安著，張金柱譯.現(xiàn)代汽車設計概論.北京:化學工業(yè)出版社.2007年1月第1版:227～228. [11] 庾 晉，子 萌.汽車運用.2001年第4期:22. [12] 常 明.汽車底盤構造.北京:國防工業(yè)出版社.2005年3月第1版:176～180.184～188. [13] 過學迅.汽車設計.北京:人民交通出版社.2005年8月:160～175. [14] 許存寧，趙 云.青海大學學報（自然科學版）.1997年3月第15卷第1期:22～29. [15] 吉林大學學報工學版.第40卷第1期:19～24. [16] 張英會，劉輝航，王德成.彈簧手冊.北京:機械工業(yè)出版社.1997年8月:389～405. [17] 黃 平.常用機械零件及機構圖冊.北京:化學工業(yè)出版社.1999年9月第1版:362～365. [18] 余夢生，吳宗澤.機械零部件手冊.北京:機械工業(yè)出版社.1996年11月第1版:1635～1642. [19] Journal of Sound and Vibration 330 (2011) 1891–1903 五、指導教師評語 指導教師（簽字） 201 年 月 日 六、審核意見 系主任（簽字） 201 年 月 日