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1、微型電動(dòng)汽車(chē)后懸架設(shè)計(jì) 摘要：在當(dāng)今社會(huì)，汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)展成人們?nèi)粘Ｉ钪械拇焦ぞ撸旄孢m成為了今后汽車(chē)的研究方向，因此懸架系統(tǒng)成為了人們首要的研究目標(biāo)。本設(shè)計(jì)以?xún)勺妱?dòng)汽車(chē)后懸架為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)兩種類(lèi)型的懸架的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比照，選取最適合兩座電動(dòng)汽車(chē)后懸架的懸架類(lèi)型，采用非獨(dú)立懸架以到達(dá)制造簡(jiǎn)便、方便維修且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的目的。對(duì)后懸架的彈性元件和減震器進(jìn)行計(jì)算，確定其彈性元件和減震器等零部件的具體數(shù)值并進(jìn)行校核，確保計(jì)算所得的數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求，并運(yùn)用CATIA建模。 關(guān)鍵詞：汽車(chē)懸架微型電動(dòng)汽車(chē)建模工程圖 DesignofRearSuspensionofMiniElectricVehi

2、cle ShenYichen，WangChuanxing，LiJian Abstract：Intodayssociety，automobileshavedevelopedintopeoplesdailytransportationtools.Fasterandmorecomfortablevehicleshavebecometheresearchdirectionofautomobilesinthefuture.Therefore，suspensionsystemshavebecomepeoplesprimaryresearchgoals.Thisdesigntakesthetwo-sea

3、terelectricvehiclerearsuspensionastheresearchobject.Bycomparingtheadvantagesanddisadvantagesofthetwotypesofsuspension，thesuspensiontypethatismostsuitableforthetwo-seaterelectricvehiclerearsuspensionisselected，andthenon-independentsuspensionisusedtoachievethepurposeofsimplemanufacture，convenientmaint

4、enanceandsimplestructure.Thearticlecalculatestheelasticelementsandshockabsorbersoftherearsuspension，determinesandchecksthespecificvaluesoftheelasticelementsandshockabsorbersandotherparts，toensurethatthecalculateddatameetthedesignrequirementsandmakesuseofCATIAmodeling. Keywords：carsuspension，microel

5、ectricvehicle，modeling，engineeringdrawing 1引言 在當(dāng)今社會(huì)，汽車(chē)已經(jīng)成為了人們出行的重要交通工具，懸架是汽車(chē)的重要總成之一，主要作用是傳遞力、導(dǎo)向和減震，因此懸架系統(tǒng)成為了人們首要的研究目標(biāo)。 懸架是汽車(chē)上的重要組成局部。它由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器組成。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，懸架可以通過(guò)減緩由于顛簸而引起的沖擊力，懸架還可以迅速衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng)，傳遞并起導(dǎo)向作用。 2懸架系統(tǒng)的選擇 兩座電動(dòng)汽車(chē)后懸架設(shè)計(jì)首先要滿(mǎn)足其車(chē)身整體布局設(shè)計(jì)，其次還要具有制造簡(jiǎn)便、方便維修的特點(diǎn)【1】。根據(jù)兩座電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)要求，兩座電動(dòng)汽車(chē)需要有良好的導(dǎo)

6、向作用，其結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，使其制造本錢(qián)降低，具有良好的承載能力，也要方便維修，最終選擇整體橋式非獨(dú)立懸架。 3電動(dòng)汽車(chē)后懸架計(jì)算 電動(dòng)汽車(chē)后懸架的根本參數(shù)如表1所示。 由于設(shè)計(jì)的汽車(chē)懸架為電動(dòng)汽車(chē)懸架，汽車(chē)選用驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力源。為了使汽車(chē)平順性變好，汽車(chē)的偏頻就要變小，而一般的轎車(chē)滿(mǎn)載偏頻要求在0.98～1.30Hz之間，人體正常步行的時(shí)候偏頻是0.98-1.30Hz之間【2】。因此選取后懸架偏頻n=1.0Hz，經(jīng)計(jì)算得到后懸架剛度C為42657N/mm。代入數(shù)據(jù)，后懸架靜撓度為： 懸架的動(dòng)撓度是指懸架從滿(mǎn)載靜平衡位置開(kāi)始?jí)嚎s到結(jié)構(gòu)容許的最大變形時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架的垂直位移。通常轎

7、車(chē)的動(dòng)撓度的選擇范圍在6～9cm。最后確定懸架動(dòng)撓度f(wàn)a=8cm。 本次設(shè)計(jì)選擇的彈性元件是鋼板彈簧，鋼板彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修，制造時(shí)本錢(qián)也大大降低。同時(shí)鋼板彈簧的特性使得它只能在非獨(dú)立懸架上使用，并且會(huì)導(dǎo)致乘坐舒適性降低【3】。 滿(mǎn)載弧高是指鋼板彈簧裝到車(chē)軸上，汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)鋼板彈簧主片上外表與兩端連線間的最大高度差，用來(lái)保證汽車(chē)具有給定的高度。為了降低鋼板彈簧使用過(guò)程中發(fā)生變形時(shí)對(duì)車(chē)架動(dòng)撓度的影響常取10mm。 鋼板彈簧長(zhǎng)度是指彈簧的鋼板在平直狀態(tài)下除去兩側(cè)卷耳的距離。由于鋼板彈簧易磨損，通?？梢栽黾愉摪鍙椈傻拈L(zhǎng)度來(lái)降低彈簧的應(yīng)力，增加鋼板彈簧的使用周期;同時(shí)還可以提高汽車(chē)行駛平順

8、性。由于后懸架布置空間有限制，鋼板彈簧也不宜過(guò)長(zhǎng)。原那么上，在不影響鋼板彈簧布置的情況下，鋼板彈簧可以適當(dāng)取得較長(zhǎng)。一般情況下乘用車(chē)上鋼板彈簧的長(zhǎng)度等于軸距的0.40-0.55倍，即：乘用車(chē)L=〔0.40-0.55〕軸距，這里選取后懸架的鋼板彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1195.7mm。 根據(jù)截面簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算鋼板彈簧的剛度和強(qiáng)度，但是要使用撓度增大系數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正。因此，可根據(jù)修正后的簡(jiǎn)支梁公式得到總慣性矩J0。確定鋼板彈簧總截面系數(shù)和鋼板彈簧的平均厚度，初選鋼板彈簧的片厚h=6mm，鋼板采用相同厚度。通常車(chē)輛在6-10片之間選取【4】，由于本次設(shè)計(jì)的車(chē)型為小型車(chē)，因此本次設(shè)計(jì)選取鋼板彈簧

9、的片數(shù)為6片。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)存在一片與主片等長(zhǎng)的重疊片，所以就從B點(diǎn)到最后一個(gè)重疊片的上端斷點(diǎn)連成直線，這條直線和彈簧片上端的焦點(diǎn)就是各片長(zhǎng)。計(jì)算出結(jié)果后需要將各片的實(shí)際長(zhǎng)度圓整然后確定，各長(zhǎng)度見(jiàn)表2。 鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U形螺栓夾緊前，其主片上外表與兩端〔不包括卷耳孔半徑〕連線間的最大高度差為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0=163mm。鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片會(huì)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了各鋼板簧片自由狀態(tài)下的曲率半徑和弧高。根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能總和最小狀態(tài)，鋼板彈簧的總成弧高為296mm。 汽車(chē)行駛時(shí)，鋼板

10、彈簧除受垂直載荷外，還承受其他方向的力和力矩及沖擊載荷等的作用，因此，必須對(duì)這些受力工況的極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度，以保證彈簧能可靠的工作，經(jīng)校核鋼板彈簧所受應(yīng)力小于其許用應(yīng)力，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 設(shè)計(jì)鋼板彈簧銷(xiāo)時(shí)，要驗(yàn)算鋼板彈簧受靜載荷時(shí)它受到的擠壓應(yīng)力。用20Cr鋼或20鋼經(jīng)滲碳處理或用45鋼經(jīng)高頻淬火后，許用應(yīng)力小于7-9MPa，所以鋼板彈簧銷(xiāo)寬在9.6～12.4之間取，初選10mm。 減振器根據(jù)結(jié)構(gòu)模式可以劃分成兩種：搖臂式和筒式。筒式減振器有四大主要優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定、工作可靠和能夠大批量生產(chǎn)，所以本設(shè)計(jì)選擇筒式減振器。 汽車(chē)懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼

11、系數(shù)ψ的大小來(lái)評(píng)定振動(dòng)衰減的快慢程度，選取ψ值時(shí)，在顛簸的路面上行駛時(shí)的沖擊力會(huì)由于ψ的取值過(guò)大而沒(méi)有方法有效的衰減其沖擊力。反之那么會(huì)使其衰減沖擊力的速度變慢，不利于行駛。當(dāng)ψ取0.25-0.5時(shí)，需要使該懸架的彈性元件之間的摩擦力較小甚至無(wú)限趨近于零，相反那么可以使相對(duì)阻尼系數(shù)的取值相對(duì)較小。因此該懸架選取ψ=0.3，從而確定減振器阻尼系數(shù)8.7。 為減小傳到車(chē)身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速度到達(dá)一定值時(shí)，減振器翻開(kāi)卸荷閥，此時(shí)的活塞速度稱(chēng)為卸荷速度。由卸荷速度確定最大卸荷力為2.28kN。最后，根據(jù)伸張行程的最大卸荷力計(jì)算工作缸直徑為29mm，減振器的工作缸直徑有20mm、30mm、

12、40mm等幾種，最終選擇工作缸直徑為30mm。壁厚取為2mm，材料可選20鋼，從而確定貯油筒直徑為45mm。 根據(jù)計(jì)算得到的部件尺寸，包括六片鋼板彈簧、減振器、U形螺栓和下夾板等，使用CATIA繪制懸架模型如圖1所示。 4結(jié)語(yǔ) 本文針對(duì)對(duì)兩座電動(dòng)汽車(chē)后懸架的進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求的后懸架系統(tǒng)。在經(jīng)過(guò)比照分析后確定兩座電動(dòng)汽車(chē)后懸架使用整體橋式非獨(dú)立懸架。在確定懸架的選型后，對(duì)懸架的主要零件的參數(shù)如鋼板彈簧、減振器、卷耳等進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后利用CATIA繪制完成汽車(chē)后懸架模型。 2021XQFBJX06〕。 參考文獻(xiàn)： 【1】徐貴清.汽車(chē)懸架研究現(xiàn)狀及開(kāi)展趨勢(shì)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2021〔22〕：35-36. 【2】游浩，申永軍，楊紹普.基于粒子群算法的被動(dòng)分?jǐn)?shù)階汽車(chē)縣架參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].振動(dòng)與沖擊，2021，36〔16〕：224-228. 【3】趙林峰，胡金芳，張榮蕓.重型牽引車(chē)駕駛室懸置與懸架參數(shù)的集成優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)機(jī)械工程，2021，27〔6〕：791-795. 【4】陳辛波，王威，楊陽(yáng).硬點(diǎn)可調(diào)式懸架硬點(diǎn)可調(diào)式懸架[J].汽車(chē)工程，2021，33〔9〕：689-697.