某型大客车板簧悬架设计与实体建模

　　摘要：根据悬架的设计要求，详细介绍板簧悬架弹性元件的计算，减振器的设计，以及钢板弹簧与车架的连接方式，并进行必要的强度和刚度校核。探讨采用CATIA进行板簧悬架建模的步骤，为客车板簧悬架设计提供参考。

　　关键词：板簧悬架；大客车；设计；建模

　　中图分类号：U463.331文献标识码：A文章编号：1674-1161（2014）09-0029-03

　　悬架是现代汽车的重要组成之一，其把车架（或车身）与车（或车轮）弹性连接起来，传递车轮或车身之间的一切力和力矩，缓和不平路面传递给车身的冲击载荷，率减由此引起的承载系统振动，保证汽车平顺地行驶。悬架质量影响汽车的多种性能，除舒适性外，还有操作稳定性、制动性、通过性以及燃油经济性等。近30多年来，对悬架系统在结构形式及性能研究的比较多，而且普遍取得了较大的成就。

　　1悬架设计要求

　　在悬架的设计过程中。应满足如下这些性能的要求：1）保证汽车有良好的形式平顺性，为此，汽车应有较低的振动频率。2）有合适的减振性能。它应与悬架的弹性特性很好的匹配，保证车身和车轮在振区的振幅小振动衰减快。3）保证汽车有良好的操纵稳定性。导向机构在车轮跳动时，应不使主销定位参数变化过大。车轮运动与导向机构运动协调，不出现摆振现象，转向时整车应有一些不足转向特性。4）汽车制动和加速时能保持车身稳定，减少车身倾斜的可能性。5）能可靠地传递车身与车轮间的一切力和力矩，零部件质量轻并有足够的强度和寿

　　2板簧悬架设计方案

　　2.1Fw的确定

　　非簧载质量的计算公式为：mu=汽车干质量×12%。所以，后悬架每副弹簧上的载荷FW可为：满载时，FW=（m2g-mug）/2=（10000-1200）×9.8/2=43120（N）；空载时，FW=（7230-867.6）/2=3181.2（N）。

　　2.2弹簧长度

　　弹簧长度L（指弹簧伸直后两卷耳中心距）确定在刚度给定时，增加L，可降低弹簧应力和应力幅度，增大纵向角刚度。但受整车总布置的限制，应根据总体设计确定。L的推荐数值为：轿车L=（0.40～0.55）轴距；货车和客车前悬架的L=（0.26～0.35）轴距，后悬架L=（0.35～0.45）轴距。此设计为大客车的后悬架，所以取L=0.35轴距。

　　2.3静挠度

　　先根据行驶平顺性的要求选择一个偏频n。根据《汽车设计》选取大客车偏频为n=1.6，则由n=?fc===97.7（mm）。

　　2.4动挠度

　　防止在不平道路上行驶出现撞击缓冲块，悬架必须有足够的动挠度fd。其与静挠度一定的关系，撞击缓冲块的可能性也大，故fd也要相应变大。根据《汽车设计》选取fd=0.8×97.7=78.2（mm）。

　　2.5钢板弹簧刚度计算

　　对于等刚度的钢板弹簧，可用下式计算：C=fw/fc，所以C=43120/97.7=441.4（N/mm）。

　　2.6钢板弹簧总惯性距J0计算

　　根据《汽车设计》可得如下的计算公式：

　　J0=（1）

　　式中：E为材料的弹性模量，取2.1×105N/mm；S为U型螺栓的中心距，取160mm；k为考虑U型螺栓的夹紧弹簧后的无效长度系数，取刚性夹紧，k=0.5；δ为挠度增大系数。

　　先确定与主片等长的重叠片数n1。取n1=2，估计一个总片数n0=10。可得η=n1/n0=1/5=0.2。所以δ=1.5/[1.04（1+0.5）η]=1.311；J0=δ（L-ks）3c/48E=1.311×（1855-0.5×200）3×441.4/（48×2.1×105）=310317.2。

　　3钢板弹簧片厚及断面尺寸的选择

　　3.1钢板弹簧总截面系数的确定

　　由《汽车设计》可得如下的弹簧公式：σc=Fw（L-ks）/4ω0≤│σc│

　　式中：Fw为满载簧上载荷；ω0为钢板弹簧总截面系数；│σc│为许用应力，取426N/mm2。

　　ω0≥Fw（L-ks）/4│σc│=43120×（1855-0.5×200）/（4×426）=44331。