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客车悬架设计(网络版)
I 客车空气悬架设计规范 I 前言本规范是根据国家有关客车方面的法规、政策、技术要求，结合我公司产品开发流程，参考高等院校汽车专业教材中有关章节制定，对我公司设计底盘时选择大中型客车空气悬架以及设计大中型客车空气悬架提出技术要求，以便实现这部分设计的通用化工作；本规范的编写，力图达到先进、实用、科学的目的，但因时间仓促，编者知识水平有限，不足之处在所难免，恳请读者及时给以批评指正，以便不断完善本规范的内容。
同时，本规范也可对生产、检验具有参考作用。
本规范由中心提出；本规范由技术中心批准；本规范由归口；本规范起草单位：
中心；本规范主要起草人：
；本规范所代替规范的历次版本发布情况。
1-14 客车空气悬架设计规范 1 范围本规范规定了空气悬架设计过程中涉及到的符号、代号、术语及其定义，设计准则，布置要求，结构设计要求，材料选用要求，性能设计要求，设计计算方法，设计评审要求，装车质量特性，设计输出图样和文件的明细，制图要求等。
本规范适用于空气悬架系统产品设计过程控制, 同时检验、制
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造可参考使用。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成
为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的
内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成
协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
GB/T 13061 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊 GB/T 11612 客车空
气悬架用高度控制阀 QC/T 491 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条
件 QCn 29035 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517 汽车钢板弹簧用U
形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783 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 GB 3730.1 －2019 汽
车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2 道路车辆质量词汇和代码GB/T 3730.3 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 GB/T 1 3061 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊 QC/T 491 -1 999 汽车筒式减振器
尺寸系列及技术条件 GB/T 1 2549- 1 990 汽车操纵稳定性术语及
其定义 GB 7258－2004 机动车运行安全技术条件 GB 1 3094-2007 客车结构安全要求 QC/T 480-1 999 汽车操纵稳定性指标限值与
评价方法 QC/T 474-1 999 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 1 2428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1 589－2004 道路车辆外
廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 91 8.1 －89 道路车辆分类与代码
机动车凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
4 设计准则 4.1 应满足的安全、环保和其它法规要求及国际惯例 4. 1. 1 安全技术条件应符合GB 7258－2004中有关要求。
4. 1. 2 操纵稳定性符合QC/T 480-1999中有关要求。
2-14 4. 1. 3 客车平顺性指标应符合QC/T 474－1999中有关要求。
4.2 应满足的功能要求及应达到的性能要求说明：
本条规定应满足总的功能要求 4. 2. 1 总的功能要求：
缓和、抑制由不平路面引起的振动和冲击，保证乘员乘坐舒适和所运货物完好。
除传递汽车的垂直力以外，还传递其它方向的力和力矩，并保证车轮和车身（或车架）之间有确定的运动关系，使汽车具有良好的驾驶性能。
4. 2. 2 总的性能要求：
4. 2. 2. 1 可靠性：
悬架系统中各零部件应具备足够的强度和刚度，保证工作可靠，正常使用寿命不低于高一级客车的标准。
4.2.2.2 乘坐舒适性:满足整车总布置对悬架系统的基本要求；空气悬架系统自然振动固有频率偏频，现阶段选择 1 .2～1 .4 Hz（72～85 cpm），路面平度进一步改善之后，高档次客车选择
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1 .0～1 .1 6 Hz （60～70 cpm），参见8.1。
空气悬架系统相对阻尼系数（或称阻尼比，非周期系数），选择满载状态的相对阻尼系数 0.25～0.35（山区使用可加大到 0.5）作为平均值，再根据标准或样本选择减振器规格尺寸和额定复原阻力及额定压缩阻力，参见8.2。
4.2.2.3 整车操纵稳定性：
在正常工作行程范围内，悬架系统内各零部件之间无运动干涉。
导向机构布置合理，能有效克服外界环境对汽车的干扰，保证汽车稳定行驶。
空气悬架应保证有足够的抗侧倾能力，推荐在 0.4g 侧向加速度作用下，客车的稳态侧倾角取 4～6，高速客车取下限，低速客车取上限。
空气悬架应保证有足够的抗纵倾能力，抗纵倾能力主要是抗制动点头，可以用一定制动减速度或惯性力作用下的纵倾角来衡量，推荐相当于在制动减速度为 0.5g 作用下，纵倾角。
4.3 设计输入、输出要求根据总布置方案，结合设计任务书的要求，确定悬架系统的结构形式、布置方案和主要性能指标。
了解整车总质量，轴荷分配，质心高度，车架结构形式及主要尺寸，前后桥质量及功能图，车轮质量等参数。
设计完成输出：
悬架系统装配图和零件图，总成物料明细，签订新增关键外购件技术协议。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 对关键件如空气弹簧、高度阀、减震器、推力杆和 C 型梁指定供应商。
4.4 设计过程的节点控制要求前期准备，方案布置，设计计算，绘制总成图，分解零部件图，汇总零部件明细，运动校核。
5 布置要求根据总布置方案、车架结构尺寸、车桥结构尺寸确定空气悬架的布置方案。
如果空间允许，空气弹簧的左右中心距尽量放大，提高横向稳定性。
前悬架保证主销后倾角、后悬架保证主减速器倾角与总布置要求一致。
要确保在整个空气弹簧行程中无锐边接触弹性元件。
空气弹簧周围空间的直径必须保证比空气弹簧本身的最大外部直径多 25mm，以允许由于错位而产生的直径正常变大或变形。
6 结构设计要求 6.1 模块化设计要求根据空气悬架的结构形式：
导向臂式空气悬架、四气囊推力杆式空气悬架、六气囊推力杆式空气悬架；结合客车大小可以划分出一系列前后悬架模块。
6.2 标准化结构、零部件大中型客车空气悬架选型:建议选用专业生产厂家已批量生产的部件，如无特殊要求，避免新设计以上部件，以利于减少新产品的投产时间，降低生产成本和维修成本。
7 关键件选用规范要求
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3-14 7.1. 空气弹簧：
7.1.1 空气弹簧安装高度偏差5mm，空气弹簧中心线倾斜角度不大于7 ；密封性要求：
气囊总成在充好气后，经过24h内压下降不超过0. 02Mpa。
7. 1. 2 在气簧内压 5～9. 5 bar(气源为 8 bar，气簧内压5～5. 5 bar；气源为 10 bar，气簧内压 7～ 7. 5 bar；气源为 12 bar，气簧内压 9～9. 5 bar) 时，气簧载荷能力必须大于等于设计满载状态下的簧载质量。
对公交车等超载情况较多的车型，气簧内压要取下限；对旅游、客运等超载情况不多的车型，气簧内压可取上限。
7. 1. 3 气簧许用行程：
必须大于设计要求的最大行程（注意：
要计算杠杆比和倾角的影响）。
气簧在设计位置尽量避免活塞相对上盖偏心，跳动过程中避免产生内部干涉。
7. 1. 4 气簧布置空间：
比气簧的最大半径大 25 mm 以上，以防止异物刮伤。
在满足布置空间要求的前提下，尽可能增大横向中心距左右气簧跨距。
7. 1. 5 气簧刚度及固有频率：
可以根据理论计算公式，更多的是利用供应商提供的气簧弹性特性曲线或表格，查到在设计高度和设计气压条件下的气簧刚度和/
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或频率，并按照具体设计的杠杆比关系，求到空气悬架系统的刚度和偏频，设计计算参见 8. 1 。
7. 2 减振器：
空气悬架必须采用带有反向（下跳）限位吸能的减振器。
7. 2. 1 减振器最大压缩（上跳）行程，对于空气悬架，其上跳行程取决于空气弹簧的压缩行程，一般由气簧内的限位块来限止。
减振器的最大压缩行程也是由它决定。
应该注意的是，减振器的行程要计入杠杆比和安装角的影响。
对于非独立悬架，如果左、右减振器的跨距和限位块的跨距不同，侧倾时行程会被放大或缩小，要计入这个差异。
减振器的极限压缩行程要比上述的计算最大行程多 5～10 mm，避免减振器活塞杆被顶弯。
7. 2. 2 减振器最大拉伸（下跳）行程，几乎所有空气悬架都借助减振器来达到下跳行程的限位，所以减振器的极限拉伸行程就是悬架的最大下跳行程。
这里也要计入杠杆比、安装角以及跨距不同产生的放大或缩小的影响。
减振器的极限拉伸行程必须要小于折算后的空气弹簧允许的最大拉伸量，以保证气簧的安全性、不脱囊。
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7. 2. 3 减振器的总行程和长度 a) 减振器的总行程=极限压缩行程+极限拉伸行程； b) 减振器的最小长度=总行程+减振器基长（基础设计长度）； c) 减振器的最大长度=最小长度+总行程； d) 从相关标准 QC/T 491-1999 或供应商样本，就可选到标准化的减振器行程。
根据标准或样本中具体设计的基长，就可以确定减振器的最小、最大长度。
7. 2. 4 减振器的铰接头和安装角度：
减振器两端都是用橡胶件铰接固定，空气悬架推荐使用螺杆衬垫式。
由于减振器伸缩时伴有摆动，这些铰接头产生转角。
为了保证橡胶件承受的应力不致于过大或发生滑转，避免早期损坏，对橡胶铰接头的最大转角以及减振器的安装角度必须给于限制，扭转角6，偏转角6。
7. 2. 5减振器的安装角度为了使铰接头的转角达到7. 2. 4要求，同时也为了减小由此引起的减振器活塞侧向力，对减振器的安装角要求：
a) 减振器中心线与地面铅垂线的夹角，推荐设计一般。
b) 某些车型的随动转向桥所用的减振器，若减振器中心线与地面铅垂线夹角，则需选用特殊规格减振器，该减振器储油筒有特殊标记，布置时标记部位必须向上。
c) 减振器布置应尽可能使下铰接点运动方向与减振器中心
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 线一致，即减振器中心线垂直于下铰接头与瞬时中心的连线。
这时效率最高，摆角最小。
设计计算参见8. 2。
7. 3 推力杆：
空气悬架导向杆系在车轮上、下跳动或承受力矩时，会使系统的相关点按一定轨迹运动，该轨迹应与相4-14 关零件的连接方式所确定的轨迹协调，因而应进行干涉量和运动参数的校核，并控制在许用范围内。
应进行干涉量校核的零部件有：
转向纵拉杆、转向横拉杆（对于独立悬架）、传动轴、空气弹簧活塞底座等。
为了减小干涉量，悬架导向杆系的当量杆与上述零部件的布置应依次遵循下列三原则：
a) 固定端同向。
b) 杆向平行。
c) 杆长相等。
推力杆的长度推荐长度在550--650mm之间，长度尺寸偏差1mm，杆直径公差IT13级，两端回转接头的外径和宽度公差IT13级，耳孔间距偏差0. 2mm，孔直径精度F11级，橡胶衬套的硬度偏差5度（邵氏硬度）。
推力杆的关键技术在衬套上，客车空气悬架的推力杆衬套应该
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用硫化橡胶。
7. 4 高度阀数目和安装 7. 4. 1 三阀：
理论上讲三点定一平面，所以采用三阀布置最合理。
因为采用单阀的悬架，左、右空气弹簧气路相通，其角刚度为零。
一般车型采用前 1 后 2 布置方式，独立悬架车型可采用前 2 后 1 布置方式。
两个高度阀应尽量布置在侧倾角刚度大的悬架，以增大整车角刚度。
7. 4. 2 四阀：
对于前悬架采用独立悬架，后悬架采用 C 形梁大跨距气簧，为了充分发挥其增大角刚度的设计，可以前、后都采用两个高度阀。
对于特大型客车，二、三桥单侧气簧连通，也是左、右各布置一个高度阀；如果前悬架采用两个高度阀，就成为四阀布置。
但四阀布置属超定位，只适宜用于行驶在较好路面而且停放在平地上的大、中型客车 7. 4. 3 五阀：
对于特大型的铰接式客车，一般采用前 1 中 2 后 2 的布置，也有采用前 2 （独立悬架）中 1 后 2 的布置。
7. 4. 5 高度控制阀的安装：
高度控制阀水平摆臂的臂长应，臂端与柔性接头相连，可上下调节。
空气悬架高度阀的摆臂应布置成与汽车纵轴线垂直，以免高度
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受其影响。
高度阀在－40 C～+70 C的温度范围内能正常工作。
7. 6 支架类、销轴类零件的加工精度按图纸要求，一般孔
间距偏差0. 1～0. 2mm，孔直径的加工精度F11级。
7. 7 关键铸件类零件采用ZG310-570， 100%探伤处理，调质
HB210-250。
8 设计计算 8.1 空气弹簧选型和设计计算 8. 1. 1 空气弹簧
选型 8. 1. 1. 1 第一步根据已知的或估计的系统参数值，完成数
据记录表（表 4）。
在表中，不是所有的参数值都必须填写，譬如，设计高度可
以等到以后再选择。
表 4 数据记录表参变量值 1. 是否需要内装橡胶缓冲块？
2. 最大簧载总质量 W Ib
3. 空气弹簧数量 N
4. 最大允许空
间直径 d in 5. 要求的空气弹簧设计高度 DH in 6. 空气弹簧
线压力 P PSIG 7. 悬架系统的固有频率 fn Hz 8. 轮轴最大压
缩量 AXc in 9. 轮轴最大伸长量 AXe in 10. 铰点至轮轴的水
平距离DW in 5-14 11. 铰点至空气弹簧悬架中心线的水平距离 DS in 12. 杠
杆臂比率（Lr=DS/DW） 13. 每个空气弹簧的设计载荷 (Ld
=W/(NLr) ) Ib 14. 空气弹簧压缩量（c= AXc Lr） in 15. 空
气弹簧伸长量（e= AXe Lr） in 16. 空气弹簧冲程量（S=c+e） in
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17. 要求的空气弹簧压缩量 hc（hc＝DH-c） in 18. 要求的空气弹簧伸长量 he（he＝DH+e） in 19. 空气弹簧固有频率
环境条件（温度、油、化学物质等） 8.
1. 1. 2 第二步根据允许空间直径 d 确定最大空气弹簧直径ODmax。
一般要求空气弹簧与其它构件的间隙应达到 1 ，这样 ODmax ＝d－2 。
当然，有些情况不必留出这么大的间隙，而有时则需要加大间隙。
8. 1. 1. 3 第三步根据正常工作范围选择图（图二），在所要求的设计载荷 Ld处划一水平线。
只有此线经过的区域所属的空气弹簧类型才可以考虑选择。
如果高度限制 hc和 he已知，利用这些值及总成件高度轴线（图二横坐标）就可以进一步缩小空气弹簧类型的选择范围。
如果 hc和 he未知，而所要求的冲程Ｓ已知，则可以参照表１中的弹簧冲程范围栏，去掉不满足冲程要求的那些类型。
8. 1. 1. 4 第四步根据表 2 和表 3，仅仅考虑第三步选出的空气弹簧类型，按照如下过程可以系统地排除那些不满足设计要求的弹簧。
其步骤或次序可以根据提供的信息进行适当的调整。
（比如，如果根据载荷范围要比根据最大直径能更快捷地选出弹簧类型，那么步骤 8. 1. 1. 4. 1 和步骤 8. 1. 1. 4. 2 可以对
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） 8. 1. 1. 4. 1 排除表中那些比给定的最大外部直径（ODmax）更大外部直径（Max. OD@100PSIG）的空气弹簧类型，即，如果表中的 Max. OD 大于所要求的 ODmax，则这些弹簧应排除。
列出剩下的弹簧型号及它们的最大外部直径（Max. OD@100PSIG）。
8. 1. 1. 4. 2 排除所有落在设计载荷 Ld之外的弹簧。
列出剩下的弹簧型号及它们的载荷范围。
8. 1. 1. 4. 3 如果要求安装缓冲块，则根据缓冲块栏选择有/无。
列出剩下的弹簧型号。
8. 1. 1. 4. 4 如果设计高度 DH 已知，则根据表中设计高度范围栏，可以进一步排除不满足要求的弹簧。
如果设计高度 DH 未知，则进行步骤 4. 5。
列出所有剩下的弹簧型号及它们的设计高度范围。
8. 1. 1. 4. 5 根据弹簧冲程栏，排除所有低于要求的冲程Ｓ的弹簧。
列出所有剩下的弹簧型号及它们的冲程值。
8. 1. 1. 4. 6 如果总成件高度限制 hc和 he 已知，对剩下的弹簧在表中的最小压缩量 hc-min和最大伸长量he-max进行比较，排除那些 hc-min大于 hc或者 he-max小于 he的空气弹簧，即 hc
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和 he必须落在〖hc-min, he-max〗之内。
列出剩下的弹簧型号及它们的最小压缩量 hc-min和最大伸长量
he-max。
如果 DH 未知，进行步骤五；如果 DH 已知，跳过第五步，
进行第六步。
8. 1. 1. 5 第五步查看剩下的每一个空气弹簧的动态特性表，
如表 5 为型号为 1R12-092 空气弹簧的动态特性表。
表 5. 动态特性表(1R12-092) 设计高度(inch) 载荷(Ib)
压力(PSIG) 弹簧比率(Ib/in) 固有频率(Hz) 2019 29 396 1.
40 6-14 3000 43 581 1. 38 5000 71 902 1. 33 6000 86 1063 1. 32 16.
5 7000 100 1211 1. 30 2019 29 424 1. 43 3000 43 583 1. 38 5000
69 830 1. 28 6000 83 962 1. 25 13. 3 7000 95 1092 1. 23 2019
27 627 1. 75 3000 41 794 1. 62 5000 68 1159 1. 50 6000 80 1315
1. 47 10. 5 7000 94 1485 1. 43 每种空气弹簧的动态特性表中
列出了三种设计高度（如表 4 列出了 DH=10. 5， 13. 3， 16. 5）。
然后，根据表 2 或 3，分别对应于三种不同的设计高度，列
出 DH、 hc-min、 he-max、 hc和 he。
列表形式为(以 1R12-092 为例。
注：
c、 e 在第一步已给出) 表 6. 型号 DH hc-min he-max
hc=DH-c he=DH+e 10. 5 7. 7 21. 1 5. 25 16. 65 13. 3 7. 7 21.
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1 8. 05 19. 45 1R12-09
2 16. 5 7. 7 21. 1 11. 25 22. 65 排除所有 hchc-min或 hehe-max的弹簧，从而得到所要求的弹簧（如表中 DH=13.
3 时满足要求）。
需要说明的是，如果实际应用中有最大高度的限制，则应该将此限制高度作为 he-max。
譬如，若最大高度限制为 20 ，则表 6 中的 he-max原为 21.
1 应改为 20。
列出所有剩下的弹簧型号及 hc、 hc-min、 he和 he-max值。
8. 1. 1. 6 第六步如果给定悬架的固有频率范围 fn，则空气弹簧的固有频率范围 fs可以由下式计算得到：
由动态特性表 5，列出空气弹簧在设计载荷 Ld时的固有频率 fs*。
如果表中没有列出设计载荷 Ld下的结果，但设计载荷落在表中列出的某两个载荷之间，则应该对固有频率进行线性插值，比如，假设 Ld＝6833，*可以由下面的线性插值表达式求出：
＝1. 233Hz。
*是否落在空气弹簧的固有频率 fs 的范围内，若不满足，则将该种空气弹簧排除。
选择剩下则计算得到 fs 判断fs的空气弹簧。
8. 1. 1. 7 第七步这一步要确定空气弹簧在设计载荷 Ld
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下的最大线压力 P。
首先查看一下常压下载荷－变形曲线，如图三。
7-14 图三常压下载荷－变形曲线在图三中，过设计载荷 Ld＝6833 划一条水平线，过设计高度 DH＝13. 3 划一条垂直线，两条线的交点处的压力即为要确定的最大线压力 P。
由于此点落在 80-100PSIG 之间，因此，可以通过线性插值来得到此点处的压力。
如，在 DH=13. 3 处， P1=80PSIG 下的载荷约为 L17400，P2=100PSIG 下的载荷约为L25900，所以， Ld＝6833 下的压力 P 为
求得 P92(PSIG) 。
判断最大线压力 P 是否在给定的允许线压力以内，若不满足，则应该排除。
8. 1. 1. 8 第八步参看＂某设计高度时的动态数据＂曲线图。
如图四为 1R12-092 型弹簧在设计高度 DH=13. 3 时的动态数据曲线图。
其横坐标表示弹簧高度；左下纵坐标表示载荷（相应曲线称为载荷－变形曲线）；右上纵坐标表示压力（相应曲线表示压力－变形曲线）。
此曲线图表明该空气弹簧在设计高度 DH＝13. 3 时的载荷分别为：
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ L1=2019； L2=3000； L3=5000； L4=6000； L5=7000；压力分别为：
P1=29； P2=43；P3=69； P4=83； P5=95。
此数据来源于表 5动态特性表。
注意到：
尽管动态特性表中给出了三种设计高度下的载荷、压力、弹簧刚度比率及固有频率等参数数据，但只有中间设计高度下的数据在动态数据曲线图画出。
由于此时的设计高度 DH＝13. 3，因此实际弹簧压缩量 hc ＝DH－c＝13. 3－5. 25＝8. 05；弹簧的伸长量 he＝DH－e＝13. 3－6. 15＝19. 45；由第七步可知，在设计高度 DH＝13. 3，载荷 Ld＝6833 下的压力 P＝92（PSIG）。
然后过动态数据曲线图中 DH＝13. 3，压力 P＝92 点处，划一条平行曲线，此曲线的两个端点高度分别为 hc=8. 05；he=19. 45。
曲线划好后，可初步估计对应这两个端点处的压力分别为 219（PSIG）和 47（PSIG）。
8-14 图四 1R12-092 型弹簧在设计高度 DH=13. 3 时的动态数据曲线图因此，在设计高度 DH＝13. 3，载荷 Ld＝6833 时，其压力范围近似为 47～219（PSIG）。
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从技术角度看，对于 GOODYEAR 公司资料中提供的空气弹簧，只要其压力范围在 10～220（PSIG），都认为是合格的。
当然，不同的弹簧，其压力范围的要求也不一样。
这些压力范围需要空气弹簧厂家提供。
排除不符合压力范围要求的弹簧。
第九步根据第一步数据记录表中的环境条件栏，选择符合环境条件要求的空气弹簧。
8.1.2 空气悬架设计计算 (1) 、空气弹簧的选择计算：
①各参数变量的含义9-14 图一空气弹簧悬架结构图尺寸参数DW ―― 铰点至轮轴的水平距离；DS ―― 铰点至空气弹簧中心线的水平距离；Lr ―― 杠杆臂比率（Lr=DS/DW）；AXc ―― 轮轴最大压缩量；AXe ―― 轮轴最大伸长量； c ―― 空气弹簧压缩量（c= AXc Lr）； e ――空气弹簧伸长量（e= AXe Lr）；S ―― 空气弹簧冲程量（S=c+e）；DH ―― 给定的空气弹簧设计高度；hc ―― 空气弹簧最小压缩量（hc＝DH-c）；he ―― 空气弹簧最大伸长量（he＝DH+e）; d ―― 空气弹簧允许空间直径；ODmax ―― 空气弹簧在 100PSIG 时的最大允许直径（一般 ODmax ＝d－2 ）Ae ―― 有效面积（F＝PAe）；N ―― 悬架系统空气弹簧的个数；负荷参数W ―― 簧载总质量； F ―― 弹簧支撑力；（此力与所受载荷是一对作用力和反作用力）Ld ―― 每个空气弹簧的设计载荷；空气弹簧线压力；
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19 / 22 性能参数 ff ―― 激振力频率； fn ―― 悬架系统固有频率；
fs ―― 空气弹簧固有频率（）； K ―― 空气弹簧刚
度； 除非特别注明， 一般指空气弹簧在设计高度＋10mm 时的刚度。
②正常工作范围选择图（由空气弹簧厂家提供） ――粗选 10-14 图二 正常工作范围选择图 此图的使用方法：
在空气弹簧的设计载荷 Ld 处划一条水平线（如图红线）， 如
果所划的线通过某个区域， 则相应的弹簧系列即为所要选择的弹簧。
如图， 大波纹管式和滚动叶片式弹簧即为要选择的弹簧。
如果弹簧冲程 S 和（或） 弹簧设计高度已知， 则选择范围还
可进一步缩小。
方法是：
过所要求的总成件高度处划一垂直线（如图蓝线）， 可知， 只
有滚动叶片式弹簧满足要求。
空气弹簧主要性能参数的精确选择方法见本规范 8.1.1 的内
容。
8. 2 减震器的设计计算 1. 相对阻尼系数的选择 对于空
气悬架， 取=0. 25～0. 35 2. 减振器阻力系数 的计算
2 式中： C 钢板弹簧垂直刚度 M 簧载质量 3. 减振器阻力 F 的计算
式中：
v=0. 52m/s 减振器活塞运动速度 通常在 v=0～1. 0m/s 的范围
内取 n=1 为了减小路面不平传递给车身的冲击，减振器拉伸行程和压缩行程的阻力 Fe 和 Fc 取值有所不同，一般按下式计算：
稳定杆主要参数的计算：参见《汽车工程手册》设计篇第839页～840页。
11-14 8. 4 悬架系统横向稳定性计算：
计算方法不限，计算出整车的侧倾角（侧向加速度为0. 4g）不大于6 就符合规范要求。
9 设计评审要求 9.1 评审的时机和方法①方案评审：
方案图完成后，组织相关设计专家和工艺专家进行图面评审。
②图纸评审：
总成图和零件图设计完成后，组织相关设计专家和工艺专家进行图面评审。
③实物评审：
样件试制完成装配后，组织相关部门的代表进行实物评审。
9.2 评审的项目和依据说明：
本条规定评审什么项目，评审的验收的依据是什么。
①悬架系统的行驶平顺性，评审的验收的依据是试交人员的主观评价和试验场的测试结果。
②悬架系统的行驶稳定性，评审的验收的依据是试交人员的主观评价和试验场的测试结果。
③悬架系统中各零部件的强度，评审的验收的依据是相关技术
汽车悬架的发展历程 汽车的悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统，而这个结构系统包含了避震器、悬架弹簧、防倾杆、悬吊副梁、下控臂、纵向杆、转向节臂、橡皮衬套和连杆等部件。当汽车行驶在路面上时因地面的变化而受到震动及冲击，这些冲击的力量其中一部份会由轮胎吸收，但绝大部分是依靠轮胎与车身间的悬架装置来吸收的。 在汽车的行驶过程中，悬架的作用是弹性的连接车桥和车架，减缓行驶中车辆受到由路面不平引起的冲击力，保证乘坐舒适和货物完好，迅速衰减由于弹性系统引起的振动，传递垂直、纵向、侧向反力及其力矩，并起导向作用，使车轮按照一定轨迹相对车身运动。悬架决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性，是现代汽车十分重要的部件之一。 典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，高档豪华大客车则使用空气弹簧。 悬架的种类和工作原理 根据悬架的阻尼和刚度是否随行驶条件的变化而变化，可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架，半主动悬架还可以按阻尼分为有级式和无级式两类。传统的悬架系统的刚度和阻尼系数，是按经验设计或优化设计方法选择的，一经选定后，在车辆行驶过程中，就无法进行调节，因此其减震性能的进一步提高受到限制，这种悬架成为被动悬架。为了克服被动悬架的缺陷，20世纪60年代提出了主动悬架的概念，主动悬架就是由在悬架系统中采用有源或无源可控制的元件组成。它是一个闭环控制系统，根据车辆的运动状态和路面状况主动作出反应，以抑制车体的运动，使悬架始终处于最优减震状态。所以主动悬架的特点就是能根据外界输入或车辆本身状态的变化进行动态自适应调节。因此系统必须是有源的。半主动悬架则由无源但可控制的阻尼元件组成。 在车辆悬架中，弹性元件除了吸收和贮存能量外，还得承受车身重量及载荷，因此半主动悬架不考虑改变悬架的刚度而只考虑改变悬架的阻尼。由于半主动悬架结构简单，在工作时，几乎不消耗车辆动力，又能获得与主动悬架相近的性能，故应用较广。 由于路面输入的随机性，车辆悬架阻尼的控制属于自适应控制，即所设计的系统在输入或干扰发生大范围的变化时，能自适应环境，调节系统参数，使输出仍能被有效控制，达到设计要求。它不同于一般的反馈控制系统，因为它处理的具有“不确定性”的反馈信息。 自适应控制系统按其原理不同，可分为校正调节器和模型参考自适应控制系统两大类，由于要建立一个精确的“车辆-底面”系统模型还很困难，故目前的主动悬架，多采用自校正调节器。 虽然现代汽车的种类较多，结构差异较大，但一般由弹性元件、减振元件和导向构件组成。工作原理是：当汽车轮胎受到冲击时，弹性元件对冲击进行缓冲，防止对汽车构件和人员造成损伤。但弹性件受到冲击时会产生长时间持续的振动，容易使驾驶员疲劳。故减振元件应快速衰减振动。当车轮受到冲击而跳动时，应使其运动轨迹符合一定的要求，否则会降低汽车行驶时的平顺性和操纵稳定性。导向构件在传力的同时，必须对方向进行控制。
1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，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 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 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 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 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
摘要 随着汽车工业技术的发展，人们对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高。汽车行驶平顺性反映了人们的乘坐舒适性，而舒适性则与悬架密切相关。因此，悬架系统的开发与设计具有很大的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度及选择出弹簧的各部分尺寸，并且通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸，最后进行了横向稳定杆的设计以及汽车平顺性能的分析。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减，后悬则采用半拖曳臂式独立悬架振器。这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和部分主要零件图。 关键词：悬架；平顺性；弹性元件；阻尼器；
Abstract With the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance. The main design of the study is BYD F3 car front and rear the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal stabilizer. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans. Key words: suspension; ride comfort; elastic element;buffer;
XX大学 汽车设计课程设计说明书设计题目：轿车转向系设计 学院：X X 学号：XXXXXXXX 姓名：XXX 指导老师：XXX 日期：201X年XX月XX日
汽车设计课程设计任务书 题目：轿车转向系设计 内容： 1.零件图1张 2.课程设计说明书1份 原始资料： 1.整车性能参数 驱动形式4 2前轮 轴距2471mm 轮距前/后1429/1422mm 整备质量1060kg 空载时前轴分配负荷60% 最高车速180km/h 最大爬坡度35% 制动距离（初速30km/h） 5.6m 最小转向直径11m 最大功率/转速74/5800kW/rpm 最大转矩/转速150/4000N·m/rpm 2.对转向系的基本要求 1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕顺时转向中心旋转； 2）操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N； 3）转向系的角传动比在15~20之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上；4）转向灵敏； 5）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构； 6）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
目录 序言 (4) 第一节转向系方案的选择 (4) 一、转向盘 (4) 二、转向轴 (5) 三、转向器 (6) 四、转向梯形 (6) 第二节齿轮齿条转向器的基本设计 (7) 一、齿轮齿条转向器的结构选择 (7) 二、齿轮齿条转向器的布置形式 (9) 三、设计目标参数及对应转向轮偏角计算 (9) 四、转向器参数选取与计算 (10) 五、齿轮轴结构设计 (12) 六、转向器材料 (13) 第三节齿轮齿条转向器数据校核 (13) 一、齿条强度校核 (13) 二、小齿轮强度校核 (15) 三、齿轮轴的强度校核 (18) 第四节转向梯形机构的设计 (21) 一、转向梯形机构尺寸的初步确定 (21) 二、断开式转向梯形机构横拉杆上断开点的确定 (24) 三、转向传动机构结构元件 (24) 第五节参考文献 (25)
汽车钢板弹簧悬架设计 （１）、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外,还兼起导向作用,而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧,如图1-ａ所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-ａ所不,呈线性特性。 变形 载荷变形 载荷变形载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧，如图1-ｂ所不,为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-ａ。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧，如图１-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2－b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧,如图1-d 所示,这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下,副簧随汽车载荷变化逐渐起作用,弹簧特性呈非线性特性,如图2-c 所示。
多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下,根据汽车对悬架性能(频率)要求,确定弹簧刚度,求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时,根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴,车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1／４弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求,由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下,尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比,因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说,主销后倾角变化小,有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅,从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数,并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求,应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时,希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ,并且两值最好接近,一般推荐：
钢板弹簧悬架系统设计规范 1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，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 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 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 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 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
摘要 随着汽车工业技术的发展对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高，汽车行驶平顺性又与悬架密切相关。因此，对悬架系统的设计具有一定的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度。通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸。最后进行了横向稳定杆的设计。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架，后悬则采用拖曳臂式悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减振器。这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。、采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和零件图。 关键词：家庭轿车；悬架；平顺性；弹性元件
Abstract With the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance. The main design of the study is BYD F3 car before and after the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal Wending Gan. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans. Key words: family sedan; suspension; ride; flexible components
汽车设计——钢板弹簧课程设计 专业：车辆工程 教师：R老师 姓名：XXXXXX 学号：200XYYYY 2012 年7 月3 日
课程设计任务书 一、课程设计的性质、目的、题目和任务 本课程设计是我们在完成基础课、技术基础课和大部分专业课学习后的一个教学环节，是培养我们应用已学到的理论知识来解决实际工程问题的一次训练，并为毕业设计奠定基础。 1、课程设计的目的是： （1）进一步熟悉汽车设计理论教学内容； （2）培养我们理论联系实际的能力； （3）训练我们综合运用知识的能力以及分析问题、解决问题的能力。 2、设计题目: 设计载货汽车的纵置钢板弹簧 (1) 纵置钢板弹簧的已知参数 序号弹簧满载载荷静挠度伸直长度U型螺栓中心距有效长度 1 19800N 9.4cm 118cm 6cm 112cm 材料选用60Si2MnA ,弹性模量取E=2.1×105MPa 3、课程设计的任务： （1）由已知参数确定汽车悬架的其他主要参数； （2）计算悬架总成中主要零件的参数； （3）绘制悬架总成装配图。 二、课程设计的内容及工作量 根据所学的机械设计、汽车构造、汽车理论、汽车设计以及金属力学性能等课程，完成下述涉及内容： 1．学习汽车悬架设计的基本内容 2．选择、确定汽车悬架的主要参数 3．确定汽车悬架的结构 4．计算悬架总成中主要零件的参数 5．撰写设计说明书 6．绘制悬架总成装配图、零部件图共计1张A0。 设计要求： 1. 设计说明书 设计说明书是存档文件，是设计的理论计算依据。说明书的格式如下： （1）统一稿纸，正规书写； （2) 竖订横写，每页右侧画一竖线，留出25mm空白，在此空白内标出该页中所计算的主要数据； （3) 附图要清晰注上必要的符号和文字说明，不得潦草； 2. 说明书的内容及计算说明项目 (1)封面；（2）目录；（3）原始数据及资料；（4）对设计课题的分析；（5）汽车纵置钢板弹簧简图；（6）设计计算；（7）设计小结（设计特点及补充说明，鉴别比较分析，个人体会等）；（8）参考文献。 3. 设计图纸 1）装配总图、零件图一张（0＃）；
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 毕业设计（论文）客车悬架系统设计计算说明书 院系：长安大学汽车学院 指导教师：张平 专业班级： 22010803 学生姓名：杨文亮 2012年6月18日
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 摘要 目前我国的客车普遍采用的是传统钢板弹簧悬架，只有少数的高级客车才配置了空气悬架。传统钢板弹簧的结构简单，成本较低。而相对于传统机械钢板弹簧悬架而言，空气悬架具有乘坐更舒适、更好改善车辆的行驶平顺性等显著优点，但是造价也相对较高。 本文针对客车的悬架设计，在传统钢板弹簧悬架的基础上对前悬进行改进，前悬采用钢板弹簧与空气弹簧并联的混合式空气悬架，而后悬采用主副复合式钢板弹簧悬架。前悬的混合式空气悬架能满足驾驶员舒适性的要求，而后悬架的主副复合式钢板弹簧降低了整车的生产成本。 对前、后悬架的主要零部件的尺寸进行设计计算，并运用CATIA进行建模和装配。关键词混合式空气悬架，CATIA，主副复合式钢板弹簧悬架
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ ABSTRACT At present, buses generally use the traditional leaf spring suspension in our country , only a handful of senior buses was equipped with air suspension. Traditional leaf spring structure is simple and with low cost . In contrast to traditional mechanical leaf spring suspension, the air suspension has more significant advantages, such as , more comfortable to ride, better improvement of the vehicle ride comfort. However , the cost is relatively high. This paper is about the bus suspension design .to improve the front suspension on the basis of the traditional leaf spring suspension , front suspension uses hybrid air suspension combined parallel with leaf springs and air springs , and then rear suspension uses primary and secondary compound leaf spring suspension. the front air suspension can meet the requirements of driver comfort , but leaf spring in the rear suspension can reduce the manufacturing cost. Design and calculate the size parameters of the main components in the front and rear suspension, and modeling and assembly in use of CATIA. KEYWORDS: hybrid air suspension ,catia ,primary and secondary compound leaf spring suspension
第1章前言 车架和悬架系统是汽车设计的重要部分，因为它们的好坏直接关系到汽车各个方面（操控、性能、安全、舒适）性能。 现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架。汽车绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的，如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内、外的各种载荷，所以在车辆总体设计中车架要有足够的强度和刚度，以使装在其上面的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小，车架的刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。过去对车辆车架的设计与计算主要考虑静强度。当今，对车辆轻量化和降低成本的要求越来越高，于是对车架的结构形式设计有高的要求。首先要满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多边的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；车架布置的离地面近一些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。[]1 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。在进行设计时，要满足以下几点要求： a．规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理。 b．保证整车良好的平顺性能。 c．工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。 d．尽量使用通用件，以便降低制造成本。 e．在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。 f．其它有关产品技术规范和标准。[]2 目前，农用运输车不能满足“三农”市场需求，突出表现为一般产品生产能力过剩，技术水平低，质量和维修服务水平差，价格较高，而市场急需的高质量经济型产品不能满足需求。结合生产实际，在农用运输车基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。
汽车悬架构件的设计计算 前言 第一章汽车悬架的基本知识 第一节汽车悬架构件 一、导向机构 二、弹性元件 三、梯形机构 四、阻尼元件 五、稳定装置 第二节汽车悬架型式 一、悬架的基本要求 二、悬架的分类 (一)按功能原理划分 (二)按导向机构划分 (三)按弹性元件划分 第三节汽车悬架型式的发展 一、导向机构悬架型式的发展 (一)单臂悬架的发展 (二)从单臂到双臂 (三)麦弗逊悬架 (四)平衡悬架 二、弹性元件悬架型式的发展 (一)钢板弹簧悬架 (二)螺旋弹簧悬架 (三)扭杆弹簧悬架 (四)空气弹簧悬架 (五)油气弹簧悬架 第二章汽车悬架的基础理论 第一节汽车悬架术语和力矩中心 一、特定术语 二、力矩中心 (一)定义 (二)相关定理 (三)悬架的侧倾力矩中心 (四)悬架的纵倾力矩中心 第二节多轴汽车的特性参数 一、特性参数 (一)外心距 (二)组合线刚度 (三)中性面 (四)内心距 (五)换算线刚度
二、角刚度与角刚度比 (一)角刚度 (二)角刚度比 第三节汽车平顺性的评价指标 一、IS0263l标准 二、常用评价指标 第四节汽车操纵稳定性的评价指标 一、定义及研究对象 二、评价指标 三、车身稳定性 第三章汽车悬架构件的设计计算 第一节汽车导向机构 一、车轮定位参数 (一)轮距 (二)车轮外倾角 (三)前束 二、麦弗逊悬架的导向机构 (一)悬架中心和力矩中心 (二)换算线刚度和角刚度 (三)受力分析 三、半拖臂悬架的导向机构 (一)相关参数 (二)线刚度与角刚度 (三)设计要点 四、双横臂悬架的导向机构 (一)空间模型 (二)运动学特性 (三)弹性元件受力 (四)换算线刚度与角刚度 (五)摆臂临界角 五、单纵臂悬架的导向机构 六、钢板弹簧悬架的导向机构 (一)对称板簧的运动特性 (二)非对称板簧的运动特性 (三)中心扩展法的作图步骤及其修正方法 (四)两点偏转法的作图步骤及其修正方法第二节汽车弹性元件 一、钢板弹簧 (一)普通钢板弹簧 (二)变断面钢板弹簧 (三)渐变刚度钢板弹簧 (四)非对称钢板弹簧 二、螺旋弹簧 (一)普通压缩螺旋弹簧
目录 1 绪论 (2) 1.1 悬架的概述 (2) 1.2 悬架的分类 (3) 1.3 重型载货汽车悬架系统目前的工作状况 (4) 1.4 悬架技术的研究现状及发展趋势 (5) 1.4.1悬架技术的研究现状 (5) 1.4.2悬架技术的发展趋势 (5) 1.4.3悬架设计的技术要求 (5) 2 空气悬架结构 (6) 2.1 空气悬架结构简介 (6) 2.1.1空气悬架系统的基本结构 (6) 2.1.2空气弹簧的类型 (6) 2.1.3导向机构 (7) 2.1.4高度控制阀 (7) 2.2 空气悬架系统的工作原理 (7) 3 悬架主要参数的确定 (8) 3.1 载货汽车的结构参数 (8) 3.2 悬架静挠度 (8) 3.3 悬架动挠度 (9) 3.4 悬架弹性特性 (10) 4 弹性元件的设计 (11) 4.1 空气弹簧力学性能 (11) 4.1.1空气弹簧刚度计算 (11) 4.1.2空气弹簧固有频率的计算 (13) 4.1.3空气弹簧的刚度特性分析 (14) 4.2 高度控制阀 (16) 5 悬架导向机构的设计 (17) 5.1 悬架导向机构的概述 (17) 5.2 横向稳定杆的选择 (17) 5.3 侧顷力臂的计算方法 (18) 5.4 稳定杆的角刚度计算 (19) 5.5 悬架的侧倾角校核 (20) 6 减振器机构类型及主要参数的选择计算 (21) 6.1 分类 (21) 6.2 主要参数的选择计算 (22) 7 技术与经济性分析 (26)
1 绪论 1.1 悬架的概述 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽 车的正常行驶]1[。 现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击力将达到很大的数值。冲击力传到车架和车身时，可能引起汽车机件的早期损坏，传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，货物也可能受到损伤。为了缓和冲击，在汽车行驶系统中，除了采用弹性的充气轮胎之外，在悬架中还必须装有弹性元件，使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间作弹性联系。但弹性系统在受到冲击后，将产生振动。持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬架还应当具有减振作用，使振动迅速衰减（振幅迅速减小）。为此，在许多结构形式的汽车悬架中都设有专门的减振器。 以下对悬架重要的组成部分进行简单的介绍。 (一)弹性元件 弹性元件主要是把车架或车身与车桥或车轮弹性的连接起来，主要有空气弹簧，钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧等。 (1)空气弹簧 空气弹簧是由橡胶囊所围成的一个密闭容器，在其中贮入压缩空气，利用空气的可压缩性实现其弹簧的作用。这种弹簧的刚度是可变的，因为作用在弹簧上的载荷增加时，容器内的定量气体气压升高，弹簧刚度增大。反之，当载荷减小时，弹簧内的气压下降，刚度减小，故空气弹簧具有较理想的弹性特性。 随着科学技术突飞猛进，生活水平的不断提高，人们对汽车的乘坐舒适性及各方面的性能提出了更高的要求，这便迫使各汽车生产厂家不断的引进先进技术，生产出更好的产品，保持强大的竞争能力。从而空气弹簧的设计与研究也越来越受到车辆设计人员的青睐。在本论文主要是对空气弹簧进行了研究与探讨。 (2)钢板弹簧 由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成。钢板弹簧除具有缓冲作用外，还有一定的减震作用。 (3)螺旋弹簧 只具备缓冲作用，多用于轿车独立悬挂装置。由于没有减震和传力的功能，还必须设有专门的减震器和导向装置。 (4)扭杆弹簧 将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架，另一端通过摆臂与车轮相连，利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用，适合于独立悬挂使用。 (二)导向装置
轿车动力总成悬置系统优化设计研究 摘要 随着社会的日益进步和科学技术的不断发展，人们对汽车舒适性的要求也越来越高，良好的平顺性和低噪声是现代汽车的一个重要标志。NVH已经成为衡量汽车质量水平的重要指标之一。而动力总成是汽车最重要的振源之一。如何合理设计动力总成悬置系统能明显降低汽车动力总成和车体的振动已经成为一个重要的课题。 本课题研究的目的是在现有动力总成悬置系统的基础上，优化动力总成悬置系统参数，达到提高整车平顺性和降低噪声的目的。 对动力总成悬置系统进行优化仿真，通过比较优化前的性能可知，优化后悬置系统隔振性能明显改善。 关键词：动力总成；悬置系统；优化
Investigation on Optimization Design of Plant Mounting System of a Passenger Car Abstract With the increasing social progress and the continuous development of science and technology, people on the requirements of automotive comfort become more sophisticated and good ride comfort and low noise is an important sign of the modern automobile. NVH levels have become an important measure of vehicle quality indicator. The vehicle powertrain is one of the most important vibration source. How to design mounting system can significantly reduce the vehicle powertrain and body vibration has become an important issue. This study is aimed at existing powertrain mounting system, based on parameters optimization of powertrain mounting system, to improve vehicle ride comfort and reduce noise. On the optimization of powertrain mounting system simulation, the performance by comparing the known before the optimization, the optimized mounting system significantly improved. Key words: Powertrain;Mounting system;Optimization
课程设计说明书 任务书 本次课程设计的任务如下： 第一组： 建立汽车的前悬架模型，然后测试，细化，优化该模型，建立目标函数，最后与MATLAB实现联合仿真。 1.测量车轮接地点侧向滑移量 2.测量车轮侧偏角 3.测量车轮前束值 4.测量车轮跳动量 5.测量主销后倾角 第二组： 建立整车模型，实现该车在A,B,C三级道路路面上的仿真。
第一部分创建前悬架模型 （1）创建新模型 双击桌面上得ADAMS/View得快捷图标，创建一个名称为：FRONT_SUSP的新模型。（2）设置工作环境 在ADAMS/View选择菜单中得单位命令将长度单位，质量单位，力的单位，时间单位，角度单位和频率单位分别设置为毫米，千克，牛顿，秒，度和赫兹。在工作网格命令中将网格的X方向和Y方向分别设置为750和800，将网格距设置为50。同时将图标大小设置为50。( 3 ) 创建设计点 在ADAMS/View中的零件库中选择点命令，创建八个设计点，其名称和位置如下图： （4）创建主销，上横臂，下横臂，拉臂，转向拉杆，转向节 在ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体命令，定义不同的参数值，在对应点之间创建主销，上横臂，下横臂，拉臂，转向拉杆，转向节。 在ADAMS/View中的零件库中选择球体命令，分别在上横臂，下横臂，转向横拉杆上相应点作为参考点创建铰接球。图形如下：
（5）创建车轮，测试平台及弹簧 在ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体命令，选择转向节两端点作为设计点。并在ADAMS/View中的零件库中选择倒角命令，定义倒圆半径为50，完成车轮倒角的设计。 应用ADAMS/View中的零件库中选择圆柱体和长方体命令，在创建的（-350，-320，-200）设计点上创建测试平台。 在上横臂上选择创建一点（174.6，347.89，24.85），在大地上创建点（174.6，647.89，24.85），点击ADAMS/View力库的弹簧，设置其刚度和阻尼，选择创建的两点绘制弹簧。 如图：
3.1 弹簧刚度 弹簧刚度计算公式为： 前螺旋弹簧为近似圆柱螺旋弹簧：前 n 8D Gd 3 14 1 1= Cs (1) 1 后螺旋弹簧为圆柱螺旋弹簧：后 n 8D Gd 3 24 2 2= Cs (2) 式中：G 为弹性剪切模量79000N/mm 2 d 为螺旋弹簧簧丝直径， 前螺旋弹簧簧丝直径d 1=11.5mm ， 后螺旋弹簧簧丝直径d 2=12mm ； 1D 为前螺旋弹簧中径，D 1=133.5mm 。 D 2为后螺旋弹簧中径，D 2=118mm 。 n 为弹簧有效圈数。根据《汽车设计》（刘惟信）介绍的方法，判断前螺旋弹簧有效圈数为4.25圈，即n 前=4.25；后螺旋弹簧有效圈数为5.5圈，即 n 后=5.5。 前螺旋弹簧刚度： =18.93 N/mm 后螺旋弹簧刚度： 后 n 8D Gd 324 2 2= Cs =22.6N/mm 螺旋弹簧刚度试验值： 前螺旋弹簧刚度：18.8N/mm ； 1 螺旋弹簧刚度计算公式，参考《汽车工程手册》设计篇 3 1 41 116n Gd D Cs 前=
后螺旋弹簧刚度：22.78N/mm 。 前螺旋弹簧刚度和后螺旋弹簧刚度计算值与试验值基本相符。G08设计车型轴荷与参考样车的前轴荷相差<2.0%，后轴荷相差<0.8%。设计车型直接选用参考样车的弹簧刚度,刚度为： Cs=18.8 N/mm； 1 Cs=22.6 N/mm。 2 3.5 减震器参数的确定 汽车的悬架中安装减振装置的作用是衰减车身的振动保证整车的行驶平顺性和操纵稳定性。下面仅考虑由减振器引起的振动衰减，Array不考虑其他方面的影响，以方便对减振器参数的计算。 汽车车身和车轮振动时，减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦
汽车设计悬架系统
目录第一章悬架的结构形式的选择 第一节悬架的构成和类型--------------------- 第二节独立悬架结构形式分析 第三节前后悬架的选择 第二章悬架主要参数的选择 第一节悬架性能参数的选择 第二节悬架的自振频率 第三节侧倾角刚度 第四节悬架的静动挠度的选择 第三章弹性元件的设计分析及计算 第一节前悬架弹簧 第二节后悬架弹簧 第四章独立悬架导向机构的设计分析及计算第一节导向机构设计要求 第二节麦弗逊独立悬架示意图 第三节导向机构受力分析 第四节横臂轴线布置方式 第五节导向机构的布置参数 第五章减震器的设计分析及计算 第一节
第一章悬架的结构形式的选择 1.1悬架的构成和类型 1.1.1构成 （1）弹性元件 具有传递垂直力和缓和冲击的作用。常见的弹性元件有：钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。 （2）导向装置 其作用是传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。常见的导向装置 有：斜置单臂式、单横臂式、双横臂式、双纵臂式、麦弗逊式等。 （3）减震器 具有衰减振动的作用。常见的减震器有：简式减震器、充气式减震器、阻力可调式减震器等。 （4）缓冲块 其作用是减轻车轴对车架的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。 （5）横向稳定器 其作用是减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。 1.1.2 类型 悬架可分为非独立悬架和独立悬架。 （1）非独立悬架 非独立悬架的特点是：左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架连接。
优点是：结构简单、制造容易、维修方便、工作可靠 缺点是：①由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差。 ②簧下质量较大。 ③在不平路面上行驶时，左、右车轮相互影响，并使车轴和车身倾斜。 ④当两侧车轮不同步跳动，车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振。 ⑤前轮跳动时，悬架易与转向传动机构产生运动干涉。 ⑥汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性。 ⑦车轴上方要求有与弹簧行程相适应的空间。 然而由于非独立悬架结构简单、易于维护以及可以使用多种类型的弹性元件等优点，非独立悬架多用于载货汽车和大客车的前、后悬架。 （2）独立悬架 独立悬架的特点是：左、右车轮通过各自的悬架与车架连接。 优点是：①簧下质量小。 ②悬架占用的空间小 ③弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶的平顺性。 ④由于采用了断开式车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，改善了汽车行驶的稳定性。 ⑤左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在好的路面上能获得良好的地面附着能力。 缺点是：结构复杂、成本较高、维修困难