低速載貨汽車車架和懸架的設計本科生畢業設計論文(已修改)

　

【正文】 山東科技大學大學本科生畢業設計（論文）低速載貨汽車車架和懸架的設計摘 要本課題結合生產實際，對低速載貨汽車車架及懸架系統進行了設計。設計內容主要包括：參與總體設計；車架、懸架結構型式分析和主要參數的確定；車架、懸架結構設計。整個設計過程遵循以下原則和技術標準：規范合理的型式和尺寸選擇，結構和布置合理；保證整車良好的平順性能。工作可靠，結構簡單，裝卸方便，便于維修、調整；盡量使用通用件，以便降低制造成本；在保證功能和強度的要求下，盡量減小整備質量。低速載貨汽車上用得比較廣泛的是邊梁式車架和非獨立懸架，因為邊梁式車架和非獨立懸架結構簡單，比較經濟實用，便于維修和改裝。考慮到車架和懸架在整車設計中的作用，首先進行了車架、懸架的總體設計，然后對車架、懸架結構進行了設計，最后對車架、懸架的結構進行了受力綜合分析，在次基礎上確定了它們的主要參數。關鍵詞： 低速貨車。車架。懸架。設計 ABSTRACTThis topic bined production, 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 suspension 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 entire 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.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 entire 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 parameter has been determined in the inferior foundation.Key words：Low Speed Truck。 Frame。 Suspension。design目　錄 摘要I AbstractII目錄 Ⅲ 第1章 前言 車架的發展 懸架的發展第2章 總體方案論證 2．1 設計選型原則 2．2 設計內容 第3章 主要尺寸參數的選定 3．1 外廓尺寸 3．2 質量參數 第4章 車架總成設計 4．1 車架的結構設計 4．2 車架的技術要求 第5章 車架的設計計算 5．1車架的計算 5．2 車架載荷分析 5．3車架彎曲強度的假設 5．4車架彎曲強度的計算 第6章 懸架的總成設計 6．1懸架的設計要求 6．2懸架的兩種形式 6．3懸架的主要參數的確定 第7章 鋼板彈簧的設計計算 7．1鋼板彈簧的布置方案 7．2鋼板彈簧主要參數的確定 7．3鋼板彈簧的剛度驗算7．4鋼板彈簧總成在自由狀態下的弧高及曲率半徑計算7．5鋼板彈簧的強度驗算結論 參 考 文 獻 致　謝 附 錄 第1章 前言車架和懸架系統是汽車設計的重要部分，因為它們的好壞直接關系到汽車各個方面（操控、性能、安全、舒適）性能。 現代汽車絕大多數都具有作為整車骨架的車架。汽車車架是整個汽車的基體，在它上面安裝著汽車的各個主要總成（發動機、傳動系、 汽車車身和車箱等)/并把這些總成聯合成為一輛完整的汽車。另外，車架還承:受作用于汽車上的所有靜載荷（懸掛以上的汽車各總成的重量和有效載荷）和汽車行駛時產生的動載荷 (各種力和力矩)。為了使車架具有上述功能，對汽車車架有如下的一些要求：要有足夠的強度：必須保證在各種復雜受力的情況下不致破壞。要求具有足夠的疲 勞強度，在汽車運行30?50萬公里以前，不致有嚴重的疲勞損傷。1. 要有合適的剛度：保證汽車在各種使用條件下，固定在車架上的各總成不致因為車架的變形而早期損壞或失去正常工作能力，故車架應有足夠的剛度。但是，當汽車行駛于不平路面時，為了保證汽車對路面不平度的適應性，以提髙汽車的平順性和通過能力，又要求車架具有一定的撓性，即扭轉剛度不宜過高。2. 在保證強度的前提下,應盡量地減輕車架的重量：車架的重量約占汽車自重的10%, 用于車架的鋼板消耗量也相當大，例如解放牌汽車的車架縱、橫梁所消耗的鋼板占全車鋼板消耗量的40%左右。因此，車架應按照等強度的原則進行設計，以減輕汽車的自重和降低材料消耗量。當今，對車輛輕量化和降低成本的要求越來越高，于是對車架的結構形式設計有高的要求。首先要滿足汽車總布置的要求。汽車在復雜多邊的行駛過程中，固定在車架上的各總成和部件之間不應發生干涉。汽車在崎嶇不平的道路上行駛時，車架在載荷作用下可能產生扭轉變形以及在縱向平面內的彎曲變形；車架布置的離地面近一些，以使汽車重心位置降低，有利于提高汽車的行駛穩定性。車架是一種受力情況很復雜的構件，目前在進行車架設計時，一般只進行抗彎強度計算，在抗扭強度計算方面還有不少問題尚未得到解決，所以車架設計尚未建立完整的計算方法。設計時除進行抗彎強度計算之外，還對國內現有的同類型汽車車架斷面尺寸進行統計和核算，以作為選擇斷面的參考依據. 隨著計算機技術的發展，在產品開發階段，對車架靜應力、剛度、振動模態以至動應力和碰撞安全等已可進行有限元分析，對其輕量化、使用壽命，以及振動和噪聲特性也可以做出初步判斷，為縮短產品開發周期創造了有利條件。懸架設計是研究懸架系統的搌動特性，討論懸架設計對平順性、穩定性和通過性等性能 的影響，從而作出妥善設訃。汽車懸架是將車架（或車身）與車軸（或直接與車輪）彈性聯接的部件，其主要功用如下：1. 緩和、抑制由于不平路面所引起的振動和沖擊，以保證汽車有良好的平順性。2. 迅速衰減車身和車橋（或車輪）的振動。3. 傳遞作用在車輪和車架（車身）之間的各種力（垂直力、縱向力和橫向力）和力矩 (制動力矩和反作用力矩)。4. 保證汽車行駛所必要的穩定性。汽車懸架通常由彈性元件、導向機構和減震器等三部分組成。彈性元件主要用來傳遞垂 直力和緩和沖擊。當橫向角剛度較小時，有時還裝有橫向穩定器以減小車身的橫向擺動。導 向機構用來決定車輪相對于車架（或車身）的運動特性，以保證有必要的穩定性，同時傳$ 除垂直力以外的力和力矩。減震器用來迅速衰減車身和車橋（或車輪）的振動。目前，最廣泛采用的鋼板彈簧，不僅用作彈性元件而且兼起導向作用（通過卷耳和支 座）和阻尼作用、（通過片間摩擦）。在進行設計時，要滿足以下幾點要求：a．規范合理的型式和尺寸選擇，結構和布置合理。b．保證整車良好的平順性能。c．工作可靠，結構簡單，裝卸方便，便于維修、調整。d．盡量使用通用件，以便降低制造成本。e．在保證功能和強度的要求下，盡量減小整備質量。f．其它有關產品技術規范和標準。目前，農用運輸車不能滿足“三農”市場需求，突出表現為一般產品生產能力過剩，技術水平低，而市場急需的高質量經濟型產品不能滿足需求。結合生產實際，在農用運輸車基礎上對低速載貨汽車車架及懸架系統進行了設計。早期汽車所使用的車架，大多都是由籠狀的鋼骨梁柱所構成的，也就是在兩支平行的主梁上，以類似階梯的方式加上許多左右相連的副梁制造而成。車體建構在車架之上，至于車門、沙板、引擎蓋、行李廂蓋等鈑件，則是另外再包覆于車體之外，因此車體與車架其實是屬于兩個獨立的構造。這種設計的最大好處，在于輕量化與剛性得以同時兼顧，因此受到了不少跑車制造商的青睞，早期的法拉利與蘭博基尼都是采用的這種設計。由于鋼骨設計的車架必須通過許多接點來連結主梁和副梁，加之籠狀構造也無法騰出較大的空間，因此除了制造上比較復雜、不利于大量生產之外，也不適合用在強調空間的四門房車上。隨后單體結構的車架在車壇上成為主流，籠狀的鋼骨車架也逐漸改由這種將車體與車架合二為一的單體車架所取代，這種單體車架一般以“底盤”稱之。 關于單體車架，簡單的說就是將引擎室、車廂以及行李廂三個空間合而為一，這樣的好處除了便于大量生產，模組化的運用也是其中主要的考慮。通過采取模組化生產的共用策略，車廠可以將同一具車架分別使用在數種不同的車款上，這樣也可節省不少研發經費。除了有利于共用，車體車架也可以通過材料的不同來發揮輕量化的特性，例如本田NSX所使用的鋁合金以及法拉利F50、Enzo所使用的碳纖維材料等。鋁合金是80年代末期相當熱門的一種工業材料，雖然重量比鐵輕，但是強度卻較差，因此如果要用鋁合金制成單體車架，雖然在重量上比起鐵制車架更占優勢，但是強度卻無法達到和鐵制車架同樣的水準。除非增加更多的鋁合金材料，利用更多的用量來彌補強度上的不足。不過這樣一來，重量必然會相對增加，而原本出于輕量化考量而采用鋁合金材料的動機，當然也就失去了意義。也正因為這個原因，鋁合金車架在車壇上并未成為主流，少數高性能跑車或是使用了強度更高的碳纖維，或是用碳纖維結合蜂巢狀夾層鋁合金的復合材料取代了鋁合金。但是要用碳纖維制成單體車架，在制作上相當復雜且費時，成本也相對更高，所以至今仍無法普及到一般市售車上，而僅有少數售價高昂的跑車使用。盡管鋁合金車架鮮有車廠使用，不過用鋼鐵車架搭配鋁合金鈑件的方式，近年來卻受到不少車廠的重視，這樣的結構不僅可以保留車架本身的強度，同時也可以通過鈑件的鋁合金化來取得輕量化效果，在研發成本上自然也不像碳纖維制的單體車架那樣昂貴。歐美從90年代開始逐漸提高了撞擊事故的安全防護標準，這也是凸現出車架剛性重要的另一原因。許多車廠為了在撞擊事故發生時能夠確保車內乘員的安全，惟有針對車架以及車體進行全面強化，這也使得除了車架以外的強度有所改善，包括鈑件厚度的改變以及各種輔助梁的增設也成為各廠慣用的手法。不過在這樣的情況下，伴隨而來的是車重相對增加，這也正是歐美日許多市售車的重量比起10年前、20年前增加不少的主要原因。關于剛性的確保，大多數車廠在新車的設計階段，都是利用電腦計算出車架的剛性需求，并以此作為設計依據。有些車廠在用電腦完成設計雛形后，還會再由專業的試車人員進行實際測試。中國第一汽車集團凌源汽車制造有限公司汽車車架U型槽合數控沖孔生產線競標成功。汽車車架U型槽合數控沖孔生產線是我公司繼兩年前成功設計制造了合肥江淮汽車廠汽車縱梁數控平板沖孔生產線的基礎上，在汽車縱梁數控沖孔方面的又一標志性成果，填補了國內設計制造汽車車架U型槽合數控沖孔生產線的空白。汽車車架U型槽合數控沖孔生產線的設計制造成功，在汽車制造行業具有劃時代的意義，標志著中國在汽車車架數控沖孔加工的生產設備方面達到了國際先進水平，降低了汽車制造行業購置汽車車架數控沖孔生產線的巨大費用，積極推動了中國汽車制造業的飛速發展，為中國汽車制造業早日與國際接軌奠定了基礎。我國的車架企業基本擁有剪切、沖壓、焊接、鉚接、油漆、機加工六大工藝能力和完善的檢測手段、研究設計中心，具有16噸至3000噸的冷沖壓能力，具備了開發、設計、生產各種類型車架。 懸架的發展科技進步是人類永恒的追求。在馬車出現的時候，為了乘坐更舒適，人類就開始對馬車的懸架—— 葉片彈簧進行孜孜不倦的探索。在1776 年，馬車用的葉片彈簧取得了專利，直到20 世紀30 年代， 葉片彈簧才逐漸被螺旋彈簧代替。汽車誕生后，相繼出現了扭桿彈簧、氣體彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈簧等彈性件，1934 年世界上出現了第一個由螺旋彈簧組成的被動懸架。被動懸架的參數根據經驗或優化設計的方法確定，在行駛過程中保持不變，但