桑塔納轎車懸架主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算

朱 威

(黑龍江省交通科學(xué)研究所)

1 懸架的總體布置方案和相關(guān)參數(shù)的確定

(1)懸架的總體布置方案

表1 懸架總體布置參數(shù)要求

本車是一種小排量經(jīng)濟(jì)型轎車，具體參數(shù)要求見表1，從表中的數(shù)據(jù)來看，該車型在車軸載荷、四輪定位參數(shù)都和現(xiàn)有的桑塔納車型不同，但差異不大。本車型仍采用麥弗遜式懸架，但需對(duì)各總成部件重新進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，同時(shí)也要對(duì)它的可行性進(jìn)行建模和校核。

(2)懸架的剛度 依照設(shè)計(jì)要求設(shè)定的狀態(tài)下的載荷及簧載質(zhì)量，可計(jì)算出前懸架一側(cè)的簧載質(zhì)量.于是，懸架的剛度為

(3)懸架的靜撓度

懸架的靜撓度fc1與懸架剛度之間有如下關(guān)系

帶入數(shù)值得

帶入數(shù)值得:fc1=14.598(cm)，取fc1=146mm

(4)懸架的動(dòng)撓度

為了防止汽車在不良路面上行使駛時(shí)懸架會(huì)過多沖擊到減震塊，懸架要有相當(dāng)?shù)膭?dòng)撓度。從性能和設(shè)計(jì)使用要求上來選此懸架的動(dòng)撓度fd=82 mm。

2 螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 螺旋彈簧材料的選擇

螺旋彈簧作為減震元件的一種，具有制造成本低、占用空間小等特點(diǎn)，在轎車的懸架中得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)汽車工作時(shí)彈簧的運(yùn)動(dòng)特性和使用要求(可參考下文的計(jì)算分析)，選擇60Si2MnA 為簧絲的材料，提高彈簧在周期變化下的使用壽命。

2.2 彈簧的受力及變形

平衡位置處彈簧所受壓縮力P 與車輪載荷N 的關(guān)系式式中:β 為車輪外傾角，δ 為減震器內(nèi)傾角;α 為主銷軸線與減震器的夾角。

2.3 彈簧幾何參數(shù)的計(jì)算

根據(jù)其工作條件已經(jīng)選擇簧絲材料60Si2MnA。材料的性能參數(shù)如表2 所示。

表2 60Si2MnA 性能參數(shù)

選擇彈簧的旋繞比:

旋繞比(彈簧指數(shù))影響著彈簧的加工工藝，當(dāng)旋繞比過小時(shí)將給彈簧的制造帶來困難。一般的選擇范圍是C =4 ～8，這里初選旋繞比C=8。

鋼絲直徑d

取d=12 mm

彈簧中徑D

取D=100 mm

彈簧圈數(shù)的n 選擇

取n=10 圈

計(jì)算結(jié)果的處理

上述對(duì)螺旋彈簧的計(jì)算結(jié)果如下表3 所示。

表3 螺旋彈簧的參數(shù)

3 減震器的選型與設(shè)計(jì)

3.1 減振器類型的選擇

減震器使用雙向套筒式液力減震器后，當(dāng)車輪與車橋作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器通過內(nèi)部減震油的流動(dòng)，將車輪與車橋的沖擊能量轉(zhuǎn)化為熱能，完成了衰減震動(dòng)的目的。

3.2 減震器主要性能參數(shù)的選擇

減振器的主要性能參數(shù)主要有兩個(gè):相對(duì)阻尼系數(shù)和阻尼系數(shù)，它們決定了減振器的阻力—位移特性和阻力—速度特性。

3.3 相對(duì)阻尼系數(shù)的選擇

由前面的計(jì)算得知螺旋彈簧的剛度為21 N/m、汽車懸架的偏頻為1.31 Hz，螺旋彈簧和減振器有良好的配合性，在考慮車型設(shè)計(jì)要求的前提下，該車的相對(duì)阻尼系數(shù)擬選為:0.324。

3.4 減振器的阻尼系數(shù)

減振器的阻尼系數(shù)除了與彈簧載荷和懸架剛度有關(guān)，還與相對(duì)阻尼系數(shù)有關(guān)。

主要尺寸的確定

筒式減震器工作缸徑d 的確定

取d=30 mm

儲(chǔ)油筒尺寸的確定

減震器的結(jié)構(gòu)圖1 所示。

圖1 減震器結(jié)構(gòu)圖

減震器的主要參數(shù)見表4。

表4 減震器主要參數(shù)

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