汽车专业课程设计指导书

车辆工程专业课程设计指导书韩宗奇燕山大学车辆与交通工程系2008年12月目录-1-第一部分课程设计任务书------------------------------------------------------2一、题目-----------------------------------------------------------------------2二、设计任务-----------------------------------------------------------------2三、设计要求------------------------------------------------------------------2四、参考资料-----------------------------------------------------------------3五、客车的主要结构性能参数--------------------------------------------3第二部分课程设计指导书------------------------------------------------------6一、参数选择及计算方法----------------------------------------------------6二、减振器的选取-----------------------------------------------------------19三、关于画图------------------------------------------------------------------20四、板簧的材料及提高板簧寿命的途径---------------------------------21五、其它工作------------------------------------------------------------------22第三部分附录------------------------------------------------------------------23一、GB1222-84热轧扁弹簧钢国家标准---------------------23二、QCn29035-1991汽车钢板弹簧技术条件------------------29三、QC/T274-1999汽车钢板弹簧喷丸处理规程-------------32四、QC/T298-1999悬架静负荷特性测定方法----------------35五、QC/T491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件------37六、QC/T265-2004汽车零部件编号规则（部分）------------41-2-第一部分课程设计任务书一、题目为某中型客车设计钢板弹簧非独立悬架二、设计任务1.确定悬架的主要参数，包括载荷、静挠度、动挠度、静弧高、偏频、刚度等；2.确定钢板弹簧的主要参数，如片数、断面参数、各片长度等；3.计算弹簧的刚度（总成刚度和装配刚度）；4.计算板簧满载静止时的应力；5.计算板簧的最大应力和各种极限工况下的应力；6.计算板簧总成弧高和曲率半径；7.计算板簧各片弧高和曲率半径；8.绘出悬架的总成装配图；9.绘出主片和至少一片非主片的零件图。三、设计要求1.选择一种悬架作为设计对象（前或后悬架）；2.尽可能考虑与原车零件的通用性；3.所选用的材料（热轧扁弹簧刚）必须符合国标GB1222-84，并尽量用优选系列；簧片的热处理也按照标准中的要求进行。4.设计的钢板弹簧要符合国标QCn29035-1991《汽车钢板弹簧技术条件》；喷丸处理按照QC/T274-1999《汽车钢板弹簧喷丸处理规程》进行。5、选用筒式减震器要符合国标QC/T491-1999《汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件》要求。6、选用U形螺栓符合国标QC/T517-1999《汽车钢板弹簧用U形螺栓螺母技术条件》要求。7、使用标准件按照《机械设计手册》上的选取。8、图纸编号按照国标QC/T265-2004《汽车零部件编号规则》进行。企业名称代号用“YD”。-3-四、参考资料1．《汽车设计》吉林工大编第一版1981年；第二版1989年；第三版2002年；第四版2008年。2．《最新汽车设计实用手册》黑龙江人民出版社，2005年3．《汽车工程手册》机械工业出版社，2000年4．《汽车理论》清华大学编，机械工业出版社，第二版1989年；第三版2002年5.《汽车构造》吉林工大编，机械工业出版社，2005年第三版6.JB3383—83汽车钢板弹簧台架实验方法JB4783—84汽车悬架系统固有频率和阻尼比测定方法JB3901—85汽车筒式减振器台架实验方法五、客车的主要结构与性能参数结构与参数名称参数车型xx6580外形（mm）长5814宽1932高2200空车重量(KN)25.50轴荷分布11.55/13.95满载重量(KN)37.10轴荷分布12.00/25.10发动机型号4100Q直喷式柴油机缸径×冲程（mm）Φ100×95排量（l）2.98最大功率(kw)72/3200rpm最大扭矩(N·m)255/1800r/m最低比油耗（g/kw·hr）256-4-轴距(mm)2800轮距(mm)前1480/后1470最高车速95km/hr最大爬坡度30%头档最大动力因数0.395直接档最大动力因数0.0582满载百公里油耗12.5l/100km最小离地间隙190mm接近角28°离去角17°最小转弯直径(m)11.7(外前轮迹)座位数18离合器单片干摩擦式变速器5档齿轮式主减速器单级双曲线齿轮差速器4行星齿轮式转向器循环球式制动系液压，真空助力，鼓式悬架型式纵置半椭圆钢板弹簧式前悬架长×宽×厚(主片厚)设计片数(主片数)设计后悬架长×宽×厚(主片厚)设计片数(主片数)设计前簧骑马螺栓距100mm后簧骑马螺栓距120mm-5-前板簧中心距750mm后板簧中心距920mm前簧减振器Φ30双向作用，筒式后簧减振器Φ40双向作用，筒式后悬架副簧橡胶气囊轮胎7.50R1612层级附：悬架静载荷的计算方法悬架静载荷是车辆水平静置时单个悬架承受的垂直载荷，又叫悬挂质量，或簧上质量。悬架静载荷分为空载和满载两种工况，分别计算。悬架静载荷等于轴载荷减去车轴和车轮的重量，以及三分之二的板簧重量后，再除以2。本设计中，每个车轮重量按0.25KN计，前轴按0.50KN计，后轴按1.20KN计，前板簧按0.2KN计，后板簧按0.35KN计。-6-第二部分课程设计指导书一、参数选择及计算方法1．选择悬架主要参数：nc、fc、Cs、.n0、f0等。满载偏频nc对平顺性影响很大。对于客车，应略低一点，建议取：nc=1.2~1.8Hz=72~108cycle/min满载静挠度fc由下式计算：fc=25/nc²（㎝）····································…………··········(1)板簧线刚度Cs可由下式初选：Cs=Q/fc（KN/cm）··························································(2)Q：单个板簧上的垂直载荷。空载时的偏频.n0及挠度f0由下式计算：f0=Q0/Cs（㎝）,n0=5/0f(Hz)······················(3)Q0：空载时单个板簧上的垂直静载荷。2．确定板簧总长L，满载静止弧高Ha，上、下跳动挠度fd下、fd上等。板簧总长度L一般由总布置人员确定，或由悬架设计人员与总体设计人员协商确定。L大,平顺性变好。但重量也增大，成本提高，本客车悬架的板簧长度可取以下值：前板簧：Lf=1100、1150、1200mm后板簧：Lr=1200、1280、1350mm车轴可以放在板簧正中间，也可以稍微偏向一端。如前板簧设计时，常将车轴略向前固定卷耳靠近以增大接近角。但一般无特殊要求时，常将车轴置于板簧中间，以减少装配时的麻烦。满载静止弧高fa是装配到汽车上之后的板簧弧高。一般前悬架faf=10～15㎜，后悬架far=20～30㎜。上跳动挠度fd上一般取为(0.7～1.0)fc。过大则板簧的最大应力增大，过小则容易碰撞限位块。-7-下跳动挠度fd下略小于fd上。见教材。3．选择板簧片数及断面参数在研究钢板弹簧时，常将其抽象成简支梁。因此可利用简支梁的挠度公式计算板簧的总惯性矩J∑ECSKLJS48)(3mm4··················································(4)δ：挠度系数，S：骑马螺栓距离；K：非工作长度系数，表征骑马螺栓的夹紧程度；K=0.5为刚性夹紧，K=0为挠性夹紧；初选总片数n和主片数n1，建议前簧取n=6、7或8n1=1或2；后簧取n=10～14，n1=2或3。主片取少，其厚度要大于其余各片，否则要取多主片。查国标GB1222—84选取簧片的断面参数，即宽度b，厚度h，若为矩形截面，则惯性矩为：niiiniihbJJ13112mm4···································(5)若选用双槽钢，材料手册上都给出了J和中性层的位置，其惯性矩为：niiJJ1··························································(5)′用（5）或（5）′计算出的J∑与（4）计算的比较，应大致相等，否则调整片数或断面参数，直至满意为止（相对误差小于5%）。4.初步验算板簧的平均应力σc，比应力和最大应力σmax抽象成简支梁的板簧在承受载荷Q、变形为fc时，根部应力为：-8-σc=12)(6SKLEhfc≤[σc]··························（6）[σc]为许用静应力，经应力喷丸处理的弹簧钢：前簧：[σc]=350—450MPa,后簧：[σc]=450—550MPa比应力ccf，即单位板簧变形对应的应力。它与载荷及变形无关，是衡量强度利用程度及使用寿命的一个很好的参数：=ccf=2)(6SKLEh（MPa/mm）………………（7）在4.5—5.0MPa/mm较好。最大应力即板簧产生最大变形dcfff时的应力：max2)()(6SKLffEhdc≤900~1000Mpa………………(8)上述三种应力有任一个不能满足要求时，应调整参数，再行计算直至满意为止。5.各片长度iL的确定簧片长度是指其各片的伸直长度。有两种设计方法，一是等差级数法，二是作图法。设车轴位于板簧中间，可用作图法确定各片的半长。设2iiLl，作图法的具体步骤见教材图7—15。用这种方法确定的各片长，能使整个板簧较好的接近等应力梁。（注意：教材上各片编号是自下而上的，与本指导书相反）！等差级数法是将板簧总长度与骑马螺栓S之间的差分成与片数相等的长度等差数列，相邻各片的长度差是相等的。-9-6.板簧的刚度验算对板簧刚度进行验算时，可以把板簧抽象成前述简支梁（载荷为Q）,也可以抽象成悬臂梁。抽象成悬臂梁的模型其插入端在车轴处，其长度和载荷都是简支梁的1/2，即2/iiLl，2/QP。这两种模型在力学特性上是等价的。进行刚度验算有两种方法：一是共同曲率法，一是集中载荷法。这两种方法都是在一定的假设前提下进行的。A:共同曲率法该方法假设：（1）板簧各片之间密切接触，无间隙；（2）忽略片间摩擦力。这两个假设等价于：①在板簧的任何截面上，各片的曲率（或曲率半径）及其变化都相等；②各片承受的弯矩与其惯性矩成正比。如图1：图１共同曲率法的力学模型设在任意截面Ａ－Ａ上，第一片（主片）曲率半径为1R，则第二片为112hRR，第ｉ片为hiRRi)1(1（各片等厚），或者110ijjihRR，由于厚度iiRh，故可认为：niRRRR