桑塔納轎車懸架主要零件的設計計算

朱 威

(黑龍江省交通科學研究所)

1 懸架的總體布置方案和相關參數的確定

(1)懸架的總體布置方案

表1 懸架總體布置參數要求

本車是一種小排量經濟型轎車，具體參數要求見表1，從表中的數據來看，該車型在車軸載荷、四輪定位參數都和現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，但需對各總成部件重新進行設計和計算，同時也要對它的可行性進行建模和校核。

(2)懸架的剛度 依照設計要求設定的狀態下的載荷及簧載質量，可計算出前懸架一側的簧載質量.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系

帶入數值得

帶入數值得:fc1=14.598(cm)，取fc1=146mm

(4)懸架的動撓度

為了防止汽車在不良路面上行使駛時懸架會過多沖擊到減震塊，懸架要有相當的動撓度。從性能和設計使用要求上來選此懸架的動撓度fd=82 mm。

2 螺旋彈簧的設計計算

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，在轎車的懸架中得到廣泛應用。根據汽車工作時彈簧的運動特性和使用要求(可參考下文的計算分析)，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 的關系式式中:β 為車輪外傾角，δ 為減震器內傾角;α 為主銷軸線與減震器的夾角。

2.3 彈簧幾何參數的計算

根據其工作條件已經選擇簧絲材料60Si2MnA。材料的性能參數如表2 所示。

表2 60Si2MnA 性能參數

選擇彈簧的旋繞比:

旋繞比(彈簧指數)影響著彈簧的加工工藝，當旋繞比過小時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

彈簧圈數的n 選擇

取n=10 圈

計算結果的處理

上述對螺旋彈簧的計算結果如下表3 所示。

表3 螺旋彈簧的參數

3 減震器的選型與設計

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，當車輪與車橋作相對運動時，減振器通過內部減震油的流動，將車輪與車橋的沖擊能量轉化為熱能，完成了衰減震動的目的。

3.2 減震器主要性能參數的選擇

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

3.3 相對阻尼系數的選擇

由前面的計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，在考慮車型設計要求的前提下，該車的相對阻尼系數擬選為:0.324。

3.4 減振器的阻尼系數

減振器的阻尼系數除了與彈簧載荷和懸架剛度有關，還與相對阻尼系數有關。

主要尺寸的確定

筒式減震器工作缸徑d 的確定

取d=30 mm

儲油筒尺寸的確定

減震器的結構圖1 所示。

圖1 減震器結構圖

減震器的主要參數見表4。

表4 減震器主要參數

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