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機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)方案
論證報(bào)告
設(shè)計(jì)題目: GD1091型商用車驅(qū)動(dòng)橋、后懸架設(shè)計(jì)
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20xx 年 3 月 15 日
目次
1 驅(qū)動(dòng)橋與后懸架設(shè)計(jì)總述 1
1.1 載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 1
1.2 載貨汽車后懸架的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 1
2 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方案與主要參數(shù)擬定 2
2.1驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式分析 2
2.2 主減速器設(shè)計(jì) 3
2.2.1主減速器的減速形式的選擇 3
2.2.2 主減速器的齒輪類型選擇 3
2.2.3 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支撐方案。 4
2.3 差速器設(shè)計(jì) 4
2.3.1 差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 4
2.3.2差速器的主要參數(shù)的選擇 5
2.4 半軸結(jié)構(gòu)形式確定 5
2.5 驅(qū)動(dòng)橋殼的選擇 6
3.后懸架的設(shè)計(jì) 6
3.1非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架的選擇 6
3.2懸架主要參數(shù)的確定 7
3.2.1懸架靜撓度f(wàn)c 7
3.2.2 懸架的動(dòng)撓度汽車的動(dòng)撓度 7
3.2.3 懸架彈性特性 7
3.2.4 后懸架主、副簧剛度的分配 7
3.3 鋼板彈簧的設(shè)計(jì) 7
3.3.1鋼板彈簧的布置方案 7
3.4 減震器結(jié)構(gòu)方案分析 8
論證結(jié)果 9
參考文獻(xiàn) 9
1 驅(qū)動(dòng)橋與后懸架設(shè)計(jì)總述
1.1 載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋的現(xiàn)狀及發(fā)展前景
隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)、制造工藝均在日益完備。驅(qū)動(dòng)橋也不例外，除了采用更多的新技術(shù)之外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中日益朝著“零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”的方向發(fā)展。為了防止產(chǎn)生功率循環(huán)現(xiàn)象，現(xiàn)代型的多橋驅(qū)動(dòng)的汽車上往往裝有軸間差速器。從而顯著地減少了多橋驅(qū)動(dòng)汽車的主減速器出現(xiàn)過(guò)載的情況。但在安裝軸間差速器的汽車上，必須考慮到能充分利用各驅(qū)動(dòng)橋牽引力的要求。
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及行駛速度的提高，降低汽車的噪聲已成為汽車設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要課題。驅(qū)動(dòng)橋的噪聲主要來(lái)自齒輪及其他傳動(dòng)件。提高齒輪及其他傳動(dòng)件的加工精度，裝配精度，增強(qiáng)齒輪的支撐剛度，采用運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)噪聲的雙曲面齒輪做主減速器齒輪等等。汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車的重要總成，驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)的重要組成部分之一。目前國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些變化：（1）主要部件和功能向驅(qū)動(dòng)橋的中部集中。（2）橋殼采用球墨鑄鐵，以提高整橋外觀質(zhì)量（3）適應(yīng)特種要求的多功能驅(qū)動(dòng)橋。
1.2 載貨汽車后懸架的現(xiàn)狀及發(fā)展前景
載貨汽車的后懸架一般均采用鋼板彈簧懸架。鋼板彈簧懸架分為少片變截面鋼板彈簧懸架與等截面多片鋼板彈簧懸架。少片變截面鋼板彈簧懸架多用于輕型載貨汽車上，具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是也有生產(chǎn)工藝復(fù)雜、制造困難、材料較貴等缺點(diǎn)。等截面多片鋼板彈簧懸架則運(yùn)用廣泛，其制造簡(jiǎn)單、工藝性好、靈活多變的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其用于各種載貨汽車的后懸架上。缺點(diǎn)是汽車平順性、舒適性較差；簧下質(zhì)量大，無(wú)法適應(yīng)重卡輕量化的發(fā)展，并且不能同時(shí)兼顧載貨汽車的舒適性與操縱穩(wěn)定性。
近些年來(lái)，載貨汽車后懸架出現(xiàn)了運(yùn)用空氣懸架或者橡膠懸架。空氣懸架和橡膠懸架是以空氣或者橡膠彈簧為彈性元件，它們具有變剛度的特點(diǎn)，因此，整個(gè)懸架有較強(qiáng)的承載能力。在承載性、可靠性等方面都比傳統(tǒng)使用的鋼板懸架更具優(yōu)勢(shì)，而且能夠適應(yīng)礦山作業(yè)等惡劣工況。
空氣懸架彈簧是一種運(yùn)用在高檔客車和重型載貨車上的懸架系統(tǒng)，是世界鋼板彈簧發(fā)展趨勢(shì)?？諝鈶壹芑傻淖罱K發(fā)展趨勢(shì)是不再需要或使用很少的彈簧扁鋼?？諝鈶壹茉跉W美發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有70多年的發(fā)展歷史，二十世紀(jì)五十年代，空氣懸架彈簧開始應(yīng)用在載重車、小轎車、大客車及鐵道車輛上。到六十年代，德國(guó)、美國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的大部分公共汽車中裝有了空氣彈簧懸架。
電子控制空氣懸架和橡膠懸架代表了目前汽車懸架系統(tǒng)的發(fā)展方向。在歐美汽車懸架的發(fā)展經(jīng)歷了“鋼板彈簧→氣囊復(fù)合式懸架→被動(dòng)全空氣懸架→主動(dòng)全空氣懸架(即ECAS系統(tǒng))或橡膠懸架”過(guò)程。在歐美，橡膠懸架和空氣懸架的價(jià)格相差不大，但是使用環(huán)境不同，空氣懸架不能超載，因此在牽引車上應(yīng)用廣泛。橡膠懸架的適應(yīng)能力強(qiáng)，因此多用于超載環(huán)境中，主要應(yīng)用與使用工況惡劣、對(duì)車輛載荷要求大的非公路汽車上。
2 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方案與主要參數(shù)擬定
驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng)系的最末尾，其功用是降速、增扭，以及改變從變速器傳遞來(lái)的動(dòng)力的傳遞方向。同時(shí)將轉(zhuǎn)矩分配給左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪；驅(qū)動(dòng)橋的另外一個(gè)功能是承受作用在路面和車身或者車架之間的縱向力、垂直力、縱向力。以及制動(dòng)力矩、反作用力矩等等。
一般的，驅(qū)動(dòng)橋由主減速器、差速器、車輪和其傳動(dòng)裝置，橋殼等構(gòu)成。
2.1驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式分析
斷開式、非斷開式是驅(qū)動(dòng)橋的兩種結(jié)構(gòu)形式。
斷開式驅(qū)動(dòng)橋是指沒有剛性的整體外殼或者是梁來(lái)連接左、右的驅(qū)動(dòng)車輪，主減速器、差速器以及它們的殼體均安裝在車架或者車身上，通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪的結(jié)構(gòu)形式。主減速器、差速器、部分車輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量都屬于簧上質(zhì)量。位于兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪經(jīng)過(guò)獨(dú)立懸架與車身或者車架連接在一起，因此，兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪對(duì)于車身可以相對(duì)獨(dú)立的上下擺動(dòng)。
非斷開式驅(qū)動(dòng)橋（如圖1所示）是指支撐左右驅(qū)動(dòng)輪的是一根剛性的空心梁式的橋殼，主減速器和差速器、半軸以及所有的傳動(dòng)件都裝在橋殼里，此時(shí)驅(qū)動(dòng)橋以及驅(qū)動(dòng)輪都是簧下質(zhì)量。
圖1 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋示意圖
斷開式與非斷開式相比較，有以下優(yōu)點(diǎn)：一，可以提高汽車的平順性；二，可以提高汽車的平均行駛速度；三，有利于提高汽車零部件的使用壽命；四，增強(qiáng)了汽車的康側(cè)滑能力；五，提高了汽車的操作穩(wěn)定性。但斷開、式的驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，成本高。因此廣泛應(yīng)用于乘用車和越野車上。而非斷開式的驅(qū)動(dòng)橋因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維修方便等優(yōu)點(diǎn)在商用車以及部分乘用車得到了廣泛的應(yīng)用。
綜上所述，GD1091型商用車應(yīng)該選用非斷開式的驅(qū)動(dòng)橋。
2.2 主減速器設(shè)計(jì)方案
2.2.1主減速器的減速形式的選擇
按照減速形式的不同，主減速器可以分為：?jiǎn)渭?jí)、雙級(jí)、雙速、貫通式、單雙級(jí)減速配輪邊減速等。以下主要對(duì)比介紹單級(jí)主減速器和雙級(jí)主減速器。
單級(jí)主減速器擁有結(jié)果簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、生產(chǎn)成本低等一系類優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于主傳動(dòng)比小于7的汽車上。
雙級(jí)主減速器是指由兩級(jí)齒輪減速所組成的主減速器。與單級(jí)主減速器相比較，在保證同樣的離地間隙的情況下，雙級(jí)主減速器可以得到更大的主動(dòng)傳動(dòng)比（一般為7-12），但其結(jié)果較為復(fù)雜，生產(chǎn)制造的成本較高。因此，它主要應(yīng)用于總質(zhì)量較大的商用車上面。
綜上可知，GD1091商用車應(yīng)該選擇雙級(jí)主減速器。
2.2.2 主減速器的齒輪類型選擇
主減速其的齒輪類型有弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪、蝸輪蝸桿等形式。
弧齒錐齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，主、從動(dòng)齒輪的軸線，垂直相交于一個(gè)點(diǎn)上。傳動(dòng)過(guò)程中，輪齒端面重疊，因此無(wú)論那一刻，總會(huì)有兩對(duì)以上的齒輪相互嚙合，這樣以來(lái)就提高了齒輪所能承受的滿負(fù)荷。另一方面，弧齒錐齒輪工作平順，噪聲小，振動(dòng)小。但是其對(duì)內(nèi)核的精度要求很高，稍不吻合，就會(huì)令工作條件幾句惡化，加劇磨損，增大噪聲。
雙曲面齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，主、從動(dòng)齒輪的軸線，互相垂直但卻不相交，并且主、從動(dòng)齒輪的軸線會(huì)有一定的偏移量這個(gè)偏移量稱為偏移距E。這個(gè)偏移距使得主動(dòng)齒輪的螺旋角β1比從動(dòng)齒輪的螺旋角β2大，我們規(guī)定β1與β2的差值稱為偏移角ε。
與弧面錐齒輪比較，雙曲面齒輪有許多的尤優(yōu)點(diǎn)：（1）同樣的尺寸下，雙曲面齒輪的傳動(dòng)比更大。（2）當(dāng)傳動(dòng)比一定、從動(dòng)齒輪尺寸也相同的情況下，與相應(yīng)的弧面錐齒輪比較，雙曲面齒輪擁有，較高的齒輪強(qiáng)度，更大的直徑，較大的主動(dòng)齒輪軸以及軸承剛度。（3）當(dāng)傳動(dòng)比一定、主動(dòng)齒輪尺寸相同的情況下，雙曲面齒輪的從動(dòng)齒輪齒輪的尺寸更小，從而可以提高離地的間隙。（4）由于雙曲面齒輪存在偏移距，在傳動(dòng)過(guò)程中既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，又有沿著齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)，這樣不僅提高了齒輪磨合的過(guò)程，同時(shí)也使得齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的更加平順穩(wěn)定。（5）屬哪個(gè)曲面齒輪傳動(dòng)過(guò)程中同時(shí)嚙合的齒輪數(shù)較多，重合度大，平穩(wěn)性高，彎曲強(qiáng)度也高。（6）雙曲面齒輪的偏移距也有利于汽車的總體布置。
同時(shí)雙曲面齒輪也存在著缺點(diǎn)：（1）沿著齒長(zhǎng)的方向的縱向滑動(dòng)會(huì)增加摩擦損失從而降低了齒輪的傳動(dòng)效率 。（2）由于摩擦力較大，導(dǎo)致齒輪面燒結(jié)、咬死，油膜破壞，抗膠合的能力較低。因此要選用有防刮傷添加劑和改善油膜強(qiáng)度的潤(rùn)滑油。
綜上所述，雙曲面齒輪性能更好更穩(wěn)定。因此GD1091型商用車選擇雙曲面齒輪。
2.2.3 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支撐方案。
主動(dòng)錐齒輪的支承形式可以分為跨置式和懸臂梁式。
跨置式支承是指錐齒輪兩端的軸上面都有軸承支承的形式，這種支承形式可以大大提高支承的剛度，同時(shí)又可以減小負(fù)荷，改善嚙合條件，因此此種方式多應(yīng)用于承載能力較大的車型上。
懸臂梁式支撐形式是指在錐齒輪大端的一側(cè)有長(zhǎng)軸，在這根軸上安裝上圓錐滾子軸承。通常情況下為提高支承的剛度，應(yīng)使這丟圓錐滾子的大端朝外。懸臂梁式的支承形式引起結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，便于維修等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用較為廣泛。
綜上所述，GD1091型商用車的主減速器應(yīng)用懸臂梁式的支承形式。
從動(dòng)錐齒輪的支承剛度與支承的距離、載荷的分布、軸承的支承形式都有關(guān)系。一般地，從動(dòng)齒輪多用圓錐滾子軸承來(lái)支承，大端向內(nèi)提高了支承的剛度以及支承的穩(wěn)定性。
2.3 差速器設(shè)計(jì)方案
2.3.1 差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 。
差速器，放置在兩輸出軸之間，分配轉(zhuǎn)矩并保證兩輸出軸能夠以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。按照結(jié)構(gòu)的不同，差速器可以分為凸輪式、齒輪式、蝸輪式、牙嵌自由式等多種形式。以下主要介紹對(duì)稱式錐齒輪差速器。
對(duì)稱式錐齒輪式差速器包括摩擦片式、普通錐齒輪式、強(qiáng)制鎖止式差速器等。
摩擦片式差速器由差速器殼體、摩擦片、壓盤、V形面、行星齒輪軸、行星齒輪、半軸齒輪構(gòu)成。當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)差速器可以通過(guò)自身的斜面對(duì)行星齒輪軸產(chǎn)生沿著行星齒輪軸線方向的軸向力，該軸向力使壓盤把摩擦片壓緊。工作當(dāng)中，當(dāng)左右的半軸的轉(zhuǎn)速不一致時(shí)主、從動(dòng)摩擦片產(chǎn)生摩擦力矩。摩擦片式差速器工作平順，可以顯著提高汽車的通過(guò)性。
普通錐齒輪式差速器由差速器殼體、行星齒輪、半軸齒輪等組成。這種差速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉、工作可靠性強(qiáng)、工作平穩(wěn)。兩半軸的轉(zhuǎn)矩比為1.11-1.35之間，也就是說(shuō)兩半軸轉(zhuǎn)矩的差異不大，大致可以認(rèn)為左、右兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等。因?yàn)槠溆兄T多的優(yōu)點(diǎn)，普通錐齒輪式差速器廣泛應(yīng)用與一般條件下使用的各類汽車當(dāng)中。
綜上考慮，GD1091型商用車的差速器應(yīng)該使用普通錐齒輪式差速器。
2.3.2差速器的主要參數(shù)的選擇
行星齒輪數(shù)n的選擇。行星齒輪數(shù)應(yīng)與所承受的轉(zhuǎn)矩成正比，一般情況下n=4.
行星齒輪球面半徑Rb的選擇。球面半徑Rb表示差速器齒輪節(jié)錐距的承載能力、大小。可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式
Rb=Kb
確定。Kb一般取2.5-3.0，Td=min〔Tce,Tcs〕, 行星齒輪節(jié)錐距
A0=（0.98-0.99）Rb..
行星齒輪和半軸齒輪數(shù)z1,z2.齒輪的模數(shù)越大，強(qiáng)度越高，但是尺寸就越大。因此z1,z2相互合適。Z1/Z2應(yīng)該在1.5-2.0之間。
行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角γ1，γ2以及模數(shù)m.
γ1=actan(Z1/Z2)
γ2=actan(Z2/ Z1)
錐齒輪大端的端面模數(shù)m
m=2A0 sinγ1/ Z1
2.4 半軸結(jié)構(gòu)形式的確定
根據(jù)車輪的支承形式的不同，半軸可以分為全浮式、3/4浮式、半浮式。
全浮式是指半軸外端的凸緣直接和輪轂用螺釘相連接，輪轂有支撐在驅(qū)動(dòng)橋殼的半軸套上。理論分析來(lái)講半軸只能承受轉(zhuǎn)矩作用于驅(qū)動(dòng)輪上的玩具、反力均有橋殼承擔(dān)。橋殼的變形、半軸齒輪不同心、半軸法蘭平面相對(duì)其他軸線的不垂直等因素會(huì)使半軸彎曲，由此產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力在5-7MPa.全浮式半軸 要應(yīng)用于總質(zhì)量較大的 商用車之上。
3/4浮式半軸是指半軸的外端僅僅有一個(gè)軸承，并且這個(gè)軸承裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管的端部。直接用于支承車輪轂。半軸外部的凸緣則用螺釘與輪轂連接。該種方式印版應(yīng)用于總質(zhì)量角小的商用車和乘用車上。
半浮式半軸是指，半軸外端在半軸套管外端孔內(nèi)支承，車輪裝在半軸上面。半浮式所受載荷大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只限用在乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。
綜上考慮，GD1091型商用車的半軸形式用全浮式。
2.5 驅(qū)動(dòng)橋殼的選擇
驅(qū)動(dòng)橋殼可以分為整體式、可分式、組合式。
整體式橋殼是指整個(gè)的橋殼式一個(gè)空心梁。主減速器殼、橋殼分為兩體。整體式驅(qū)動(dòng)橋殼中，主減速器調(diào)整、拆裝十分的方便；剛度、強(qiáng)度較大；結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造的成本低，適用于大量生產(chǎn)，故應(yīng)用廣泛。
組合式橋殼試將部分的橋殼和主減速器殼鑄造在一起，用無(wú)縫鋼管分別壓入殼體兩端加以固定。這種形式優(yōu)點(diǎn)是支承剛度好，但是要求的加工精度較高，成本高。
可分式橋殼由于拆裝、維修 等比較麻煩，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。
綜上考慮，GD1091型商用車選用整體式的橋殼。
3.后懸架的設(shè)計(jì)方案
3.1非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架的選擇
懸架可以分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架兩種類形（如圖2所示）。非獨(dú)立懸架是指用一根整體式的軸將左右車輪連接在一起，再有懸架與車架連接在一起。非獨(dú)立懸架則是指左右車輪分別通過(guò)各自獨(dú)立的懸架與車架相連接在一起。
圖2 獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架示意圖
非獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，便于制造，生產(chǎn)成本低，工作安全可靠，維修十分方便。缺點(diǎn)是由于干板彈簧的剛度較大，汽車的平順性相對(duì)較差，簧下質(zhì)量較大，在不好的路面上行駛時(shí)左右車輪互相影響較大，舒適差。因此這種懸架主要應(yīng)用于商用車的前后懸架上。
獨(dú)立懸架雖然平順性較好，但是其制造車本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便于維修，故多用于乘用車上。
綜上考慮，GD1091型商用車的后懸架選用非獨(dú)立懸架。
3.2懸架主要參數(shù)的確定
3.2.1懸架靜撓度f(wàn)c
懸架靜撓度是指汽車在靜止、滿載時(shí)候懸架上載荷與當(dāng)時(shí)的懸架剛度的比值。
汽車的前后懸架與其簧上的質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率，是影響汽車行駛的平順性的主要參數(shù)。汽車的后懸架的靜撓度的計(jì)算公式為：
fc=mg/c
在選取汽車的靜撓度時(shí)盡量使前、后懸架的值相接近，并且使得前懸架的靜撓度要略大于后懸架的。推薦fc2=(0.8-0.9)fc1,其中fc1為前懸架靜撓度值，fc2為后懸架靜撓度值。貨車在滿載的時(shí)候，后懸架的偏頻應(yīng)在1.70-2.17Hz。
3.2.2 懸架的動(dòng)撓度
汽車的動(dòng)撓度指的是滿載、靜平衡位置開始，懸架被壓縮到最大的形變的時(shí)候，車輪的中心相對(duì)于車身（或車架）的垂直位移。一般的，貨車的fd在6-9cm。
3.2.3 懸架彈性特性
在垂直外力的作用下，車輪中心相對(duì)于車身的位移的關(guān)系曲線，就是懸架的彈性特性。曲線的切線的斜率就是懸架的剛度。
3.2.4 后懸架主、副簧剛度的分配
貨車的后懸架，大多采用主副簧結(jié)構(gòu)的鋼板彈簧。當(dāng)載荷比較小的時(shí)候，副簧式不工作的，只有當(dāng)載荷達(dá)到了一定的設(shè)定值的時(shí)候，副簧才和主簧一起工作。
第一種確定方式：使汽車空載情況下的懸架撓度f(wàn)0等于副簧開始工作時(shí)候的懸架撓度f(wàn)a。第二種方式是使汽車懸架空載和滿載情況下的載荷的平均值等于副簧開始起作用識(shí)貨的載荷。前者方式確定的主、副簧剛度的比值死U然能夠確保在空載和滿載時(shí)懸架的振動(dòng)變化，但是簧接觸托架前和接觸后的振動(dòng)頻率變化比較的大；后者則剛好相反，故守則適用于經(jīng)常處于半載的貨車上。
3.3 鋼板彈簧的設(shè)計(jì)方案
3.3.1鋼板彈簧的布置方案
汽車上的鋼板彈簧有縱置、橫置兩種形式?？v置的鋼板彈簧形式可以傳遞各種力和力矩，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此廣泛應(yīng)用于汽車上。縱置的鋼板彈簧形式又分為對(duì)稱式和不對(duì)稱式兩種形式，但大多汽車采用對(duì)稱式（如圖3所示）。根據(jù)本車的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)用對(duì)稱式鋼板彈簧。
圖3 鋼板彈簧示意圖
3.3.2 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定
（1）滿載弧高fa 滿載弧高fa指在汽車滿載的情況下，鋼板彈簧的主片上表面與兩端連線之間的最大的高度差值。通常情況下，fa取10-20mm。
（2）鋼板彈簧長(zhǎng)度L鋼板彈簧長(zhǎng)度L是指在彈簧伸直的情況下，兩卷耳中心點(diǎn)之間的距離。L能明顯降低彈簧應(yīng)力，從而提高彈簧的使用壽命；降低彈簧的剛度，提高汽車的 平順性。原則上來(lái)講，在不影響總體布局的情況下，應(yīng)當(dāng)使鋼板彈簧盡量長(zhǎng)一些。一般地，貨車的后懸架L=（0.35-0.45）軸距。
（3）鋼板斷面形狀 鋼板的斷面形式有多種，其中矩形的斷面形式在工作時(shí)一面受壓應(yīng)力，另一面受拉應(yīng)力，且上下表面受到的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的絕對(duì)值大小相等。其中形式的抗拉性能低于抗壓性能。而T形斷面、單面有拋物線邊緣的斷面、單面有雙槽的斷面則拉應(yīng)力的絕對(duì)值減小，抗壓性能提高，同時(shí)還節(jié)約了大約10%的材料。
（4）鋼板彈簧的片數(shù) 片數(shù)少，有利于制造、裝配，降低彈簧片之間的干摩擦，從而改善汽車的平順性。同時(shí)，片數(shù)少將會(huì)造成材料利用率降低。一般的，多片彈簧一般在6-14片，總質(zhì)量超過(guò)14t的貨車可到20片；變截面哨片彈簧則在1-4片。
（5）鋼板彈簧各篇長(zhǎng)度的確定 作圖法：現(xiàn)將各篇厚度hi的三次方hi3按照一定的比例繪制在圖紙上，沿著橫坐標(biāo)量出螺栓中心距的一半s/2和主片長(zhǎng)度的一半L/2,得到A B兩點(diǎn)，連接A B兩點(diǎn)就可得到三角形的鋼板彈簧展開圖。
3.4 減震器結(jié)構(gòu)方案分析
目前汽車上使用最多的減震器是液力減振器，所謂的液力減振器就是內(nèi)部充有液體的液力減震器。當(dāng)汽車的車身，車輪振動(dòng)是時(shí)，減震器內(nèi)部的液體就會(huì)在流經(jīng)阻尼孔時(shí)候產(chǎn)生摩擦阻力，將振動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的熱能，傳遞到空氣當(dāng)中，從而達(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的。減震器分為單作用式和雙作用式兩種形式，僅僅在壓縮行程或者伸張行程中有能量的耗散，則這種減震器稱為單作用式減震器，反之則稱為雙作用式。雙作用式減震器因其減震作用更好，在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用（如圖4所示 ）。
根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，減震器分為搖臂式、筒式兩種。搖臂式工作壓力比較大，但是其工作特性受溫度變化和活塞磨損的影響較大，故已經(jīng)被淘汰。筒式減震器工作壓力僅為2.5-5MP，但是其工作性能穩(wěn)定，從而在汽車上得到了廣泛應(yīng)用。筒式減震器分為沖氣式、單筒式、雙筒式。其中，雙筒式因?yàn)樵肼曅?、干摩擦阻力小、總長(zhǎng)度短、工作穩(wěn)定，從而在乘用車上得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
由于制造成本的限制，以及考慮到貨車后懸架不需要考慮乘坐舒適性的因素，故GD1091型商用車的前懸架選用雙向作用筒式減震器，后懸架只用鋼板彈簧，不在添加減震器。
圖4 雙向作用筒式減震器結(jié)構(gòu)示意圖
論證結(jié)果
通過(guò)以上的論證，GD1091型商用車采用非斷開式結(jié)構(gòu)，主減速器采用雙級(jí)雙曲面齒輪主減速器，采用懸臂梁式的支承形式，采用普通圓錐齒輪式差速器，車輪傳動(dòng)裝置采用全浮式結(jié)構(gòu)，整體式橋殼，非獨(dú)立后懸架、彈性元件采用對(duì)稱式鋼板彈簧。
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