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機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計方案
論證報告
設(shè)計題目: ZY1160底盤總體及懸架設(shè)計
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
專業(yè)班級：
指導(dǎo)教師：
20xx 年 4月 15 日
目次
1背景…………………………………………………………………………………1
1.1汽車工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………1
1.2懸架發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢………………………………………………………1
2汽車底盤總體………………………………………………………………………2
2.1 汽車的分類…………………………………………………………………2
2.2汽車形式的選擇……………………………………………………………3
2.3 汽車主要尺寸的確定………………………………………………………4
3懸架…………………………………………………………………………………5
3.1懸架結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………………6
3.2前后懸架的選擇……………………………………………………………7
4論證結(jié)果……………………………………………………………………………7
5參考資料……………………………………………………………………………7
1背景
1.1汽車工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
在汽車發(fā)展的短短一百多年的歷史，出現(xiàn)了三次革命。第一次革命是19世紀(jì)末發(fā)生在歐洲的汽車手工制作革命。隨著蒸汽機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)等動力機(jī)械的出現(xiàn)，人們開始將這些機(jī)械裝在馬車上，就誕生了各種各樣的汽車。那時的汽車都是一件一件的用手工制作，在一個作坊里或一個小車間里，就可以生產(chǎn)一部汽車。 汽車的第二次工業(yè)革命是汽車的大規(guī)模生產(chǎn)。1914年，亨利.福特發(fā)明了生產(chǎn)線，流水線大大地降低了汽車的安裝時間和成本。福特汽車公司生產(chǎn)出價廉物美的T型車，這是汽車走向大眾的起點(diǎn)。流水線的發(fā)明不僅是汽車歷史上的一次革命，也給人類帶來了工業(yè)歷史上的一次革命。汽車的第三次革命是20世紀(jì)70年代發(fā)生在日本的精益生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代，日本實(shí)現(xiàn)了,經(jīng)濟(jì)騰飛，汽車行業(yè)也隨之發(fā)展。到70年代，日本一下子自成為世界上第二汽車生產(chǎn)大國。80年代，其產(chǎn)量還一度超越美國。
汽車是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。汽車帶動著很多行業(yè)的發(fā)展，如加油站、公路等。汽車發(fā)展到今天，己經(jīng)不再是簡單的交通運(yùn)輸工具，而且成為一種時尚。公路上奔馳著各中各樣的汽車。車展上廠家不斷推出獨(dú)具特色的款式?，F(xiàn)在汽車發(fā)展的格局變換非?？?。全球汽車公司不斷更新汽車款式、提高汽車性能.不斷將生產(chǎn)和采購向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，以降低成木，追求利潤。汽車界正在萌發(fā)一場關(guān)于新能源的革命。無疑的誰走在這場浪潮的前沿，誰就將傲立于世界汽車之林。
1.2懸架發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國公路運(yùn)輸需求將在一段較長時間內(nèi)保持持續(xù)增長。重型載貨汽車品種多、應(yīng)用廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮巨大作用。由于重型汽車工作條件比較惡劣、彎道多、坡路多、轉(zhuǎn)彎半徑小，車輛頻繁轉(zhuǎn)向與制動，并長期在滿載、振動與沖擊載荷下工作，振動都比較強(qiáng)烈。為保證車輛具有良好的高速行駛平順性，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量高運(yùn)輸，并減小對路面的破壞程度，先進(jìn)的車輛懸架技術(shù)在重型卡車上被廣泛研究和采用。
鋼板彈簧懸架(簡稱板簧懸架)又分為少片變截面鋼板懸架與等截面多片板簧懸架。目前國內(nèi)95%以上的重卡懸架系統(tǒng)是以鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置的非獨(dú)立懸架，其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，工藝成熟，工作可靠。缺點(diǎn)是汽車平順性、舒適性較差；簧下質(zhì)量大，無法適應(yīng)重卡輕量化的發(fā)展，并且不能同時兼顧重卡的舒適性與操縱穩(wěn)定性。為了適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)的自主開發(fā)道路，對鋼板彈簧懸架進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計計算并進(jìn)行推廣交流顯得尤為重要。
2汽車底盤總體
2.1 汽車的分類
汽車有很多分類方法，可以按照發(fā)動機(jī)排量、乘客座位數(shù)、汽車總質(zhì)量、汽車總長、車身或駕駛室的特點(diǎn)等來分類，也可以取上述特性中的兩個指標(biāo)作為分類的依據(jù)。
國標(biāo)BG/T3730.1—2001將汽車分為乘用車和商用車。乘用車是指在設(shè)計和技術(shù)特性上主要用于載運(yùn)乘客及隨身行李和臨時物品的汽車，包括駕駛員座位在內(nèi)最多不超過9個座位。
商用車時指在設(shè)計和技術(shù)特性上用于運(yùn)送人員和貨物的汽車，并且可以牽引掛車。商用車又有客車、半牽引車、貨車之分。
貨車按照汽車最大總質(zhì)量的分類如下：
載貨汽車類
輕型
微型
重型
≤1.8
1.8-6
6-14
中型
廠定最大總質(zhì)量
＞14
圖 1-1 貨車按照裝載質(zhì)量分類
本次設(shè)計的汽車屬于重型載貨汽車。
2.2汽車形式的選擇
不同形式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動形式以及布置形式上有區(qū)別。
2.2.1 軸數(shù)
汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響軸數(shù)的主要因素有汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車的機(jī)構(gòu)等。隨著設(shè)計汽車的乘員增多或裝載質(zhì)量增加，汽車的整備質(zhì)量和總質(zhì)量也增大。在汽車軸數(shù)不變的情況下汽車總質(zhì)量增加以后，使公路承受的負(fù)荷增加。當(dāng)這種負(fù)荷超過了公路設(shè)計的承載能力以后，公路會被破壞，使用壽命也將縮短。為了保護(hù)公路，有關(guān)部門制定了道路法規(guī)，對汽車的軸載質(zhì)量加以限制。
汽車總質(zhì)量小于19t的公路運(yùn)輸車輛均采用，結(jié)構(gòu)簡單、制造較成本低廉的兩軸方案。
2.2.2 驅(qū)動形式
汽車的驅(qū)動形式有42、44、62、64、66、84、88等，其中前一位數(shù)字表示汽車車輪總數(shù)，后一位數(shù)字表示驅(qū)動輪數(shù)。增加驅(qū)動輪數(shù)能夠提高汽車的通過能力，驅(qū)動輪數(shù)越多，汽車的機(jī)構(gòu)越復(fù)雜，整備質(zhì)量和制造成本也隨之增加，同時也使汽車的總體布置工作變的困難。
此次設(shè)計，采用機(jī)構(gòu)簡單、制造成本低的42驅(qū)動形式。
2.2.3 布置形式
汽車的布置形式是指發(fā)動機(jī)、驅(qū)動橋和車身（或駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)以外，其布置形式對使用性能也有重要影響。貨車的布置形式可以按照駕駛室與發(fā)動機(jī)相對位置的不同，可以分為平頭式、短頭式、長頭式和偏置式四種。貨車又可以根據(jù)發(fā)動機(jī)位置不同，分為發(fā)動機(jī)前置、中置和后置三種布置形式。
平頭式貨車相對于以上兩種車型，發(fā)動機(jī)可以布置在座椅下后部，此時中間座椅處沒有很高的凸起，可以布置三人座椅，故得到廣泛應(yīng)用。
平頭式貨車的主要優(yōu)點(diǎn)如下：汽車總長和軸距尺寸短，最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動性能好，不需要發(fā)動機(jī)罩和翼子板，加上總長縮短等因素的影響，汽車的整備質(zhì)量減?。获{駛員的視野得到明顯改善；采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室時能改善發(fā)動機(jī)及其附件的接近性；汽車貨箱與整車的俯視面積之比稱為面積利用率，平頭車的該指標(biāo)比較高。
因此，對于要求結(jié)構(gòu)簡單的低速貨車來說，采用平頭式比較合適。
發(fā)動機(jī)前置后橋驅(qū)動貨車 主要優(yōu)點(diǎn)：可以采用直列、v型活臥式發(fā)動機(jī)；發(fā)現(xiàn)故障容易；發(fā)動機(jī)的接近性良好，維修方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，容易布置；貨箱地板高度低。
本次設(shè)計采用平頭式，發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動。
2.3 汽車主要尺寸的確定
汽車的主要尺寸參數(shù)有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸等。
2.3.1 外廓尺寸
汽車的長、寬、高稱為汽車外廓尺寸，受有關(guān)法規(guī)限制不能隨意確定，貨車還要受裝載質(zhì)量的影響。汽車尺寸小些不僅可以行使期間需要占用的道路長度小，同時還可以增加車流密度，在停車時占用的停車場面積也小。除此之外，汽車的整備質(zhì)量相應(yīng)減少，這對提高比功率、比轉(zhuǎn)矩和燃油經(jīng)濟(jì)性有利。每個國家對公路運(yùn)輸車輛的外廓尺寸均有法規(guī)限制。這是為了使汽車的外廓尺寸適合本國的公路橋梁、涵洞和鐵路運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)及保證行駛的安全性。我國對公路車輛的極限尺寸規(guī)定如下：
車輛類型
車長
車寬
車高
汽車
三輪汽車
4600
1600
2000
貨車及
半掛牽引車
最高設(shè)計車速小于70km/h的四輪貨車
6000
2000
2500
二軸
最大設(shè)計總質(zhì)量≤3500kg
6000
2500
4000
最大設(shè)計總質(zhì)量 >3500kg，
且≤8000kg
7000
最大設(shè)計總質(zhì)量 >8000kg,
且≤12000kg
8000
最大設(shè)計總質(zhì)量 >12000kg
9000
三軸
最大設(shè)計總質(zhì)量≤20000kg
11000
圖 1-2 汽車及掛車外廓尺寸的最大限值
GB1589-2004.4.1.2.1中限定的汽車外廓尺寸如上表所示，后視鏡等單側(cè)外伸量不得超出最大寬度處250mm；頂窗、換氣裝置開啟時不得超出車高300mm。
此次設(shè)計采用外廓尺寸為長*寬*高*=9000mm*2500mm*2870mm
2.3.2軸距L
軸距L對整備質(zhì)量、汽車總長、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。當(dāng)軸距短時，上述各指標(biāo)減小。此外，軸距還對軸荷分配、傳動軸夾角有影響。軸距過短會使車廂長度不足或后懸過長；汽車上坡時制動或加速時軸荷轉(zhuǎn)移過大，使汽車制動性或操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角震動增大，對平順行不利；萬向節(jié)傳動軸的夾角增大。
軸距選為5000mm。
2.3.3 前輪距和后輪距
改變汽車輪距B會影響車廂或駕駛室內(nèi)寬度、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化.增大輪距則車廂內(nèi)寬隨之增加,并有利于增加側(cè)傾剛度,汽車橫向穩(wěn)定性好;但是汽車的總寬和總質(zhì)量及最小轉(zhuǎn)彎直徑等增加,并導(dǎo)致汽車的比功率、比轉(zhuǎn)距指標(biāo)下降,機(jī)動性變壞。
前輪距為1920mm，后輪距為1800mm。
2.3.4前懸和后懸
前懸處要布置發(fā)動機(jī)、水箱、風(fēng)扇、彈簧前支架、車身前部或駕駛室的前支點(diǎn)、保險杠、轉(zhuǎn)向器等，要有足夠的縱向布置空間。其長度與汽車的類型、驅(qū)動型式、發(fā)動機(jī)的布置型式和駕駛室的型式及布置密切相關(guān)。汽車的前懸不宜過長，以免使汽車的接近角過小而影響通過性。
汽車的后懸長度主要與貨廂長度、軸距及軸荷分配有關(guān)。后懸也不宜過長，以免使汽車的離去角過小而引起上下坡時刮地，同時轉(zhuǎn)彎也不靈活。城市大客車的后懸一般不大于其軸距的60％，其長度不大于3.5m。輕型及以上的載貨汽車的后懸一般為1.2～2.2m。長軸距、特長貨廂的汽車，其后懸可長達(dá)約2.6m。
參考同類型貨車，本次設(shè)計前懸取1430mm，后懸2570mm。
3懸架
懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架（或車身）與車軸（或車輪）彈性地連接起來。其主要任務(wù)是專遞作用在車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架（或車身）的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運(yùn)動特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。
懸架由彈性元件、導(dǎo)向元件、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成。
導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿系組成，用來決定車輪相對于車架（或車身）的運(yùn)動特性，并傳遞除彈性元件專遞的垂直力以外飛各種力和力矩。當(dāng)縱置鋼板彈簧作彈性元件時，它兼起導(dǎo)向裝置作用。緩沖塊用來減輕車抽對車架（或車身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時車身的側(cè)傾角和橫向角振動。
對懸架提出的設(shè)計要求有：
1）保證汽車有良好的行駛平順性。
2）具有合適的衰減振動能力。
3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。
4）汽車制動或加速時要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要合適。
5）有良好的隔聲能力。
6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。
7）可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。
3.1懸架結(jié)構(gòu)形式
為適應(yīng)不同車型和不同類型車橋的需要，懸架有不同的結(jié)構(gòu)形式。
3.1.1非獨(dú)立懸架
非獨(dú)立懸架是相對與獨(dú)立懸架的車輪結(jié)構(gòu)。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架或車身的下面。非獨(dú)立懸架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn)，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上。
非獨(dú)立式懸架的兩側(cè)車輪安裝于一根整體式車橋上，車橋通過懸掛與車架相連。這種懸掛結(jié)構(gòu)簡單，傳力可靠，但兩輪受沖擊震動時互相影響。而且由于非懸掛質(zhì)量較重，懸掛的緩沖性能較差，行駛時汽車振動，沖擊較大。該懸掛一般多用于載重汽車、普通客車和一些其他車輛上。
鋼板彈簧被用做非獨(dú)立懸架的彈性元件，由于它兼起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，使得懸架系統(tǒng)大為簡化。這種懸架廣泛用于貨車的前、后懸架中。它中部用U型螺栓將鋼板彈簧固定在車橋上。懸架前端為固定鉸鏈，也叫死吊耳。它由鋼板彈簧銷釘將鋼板彈簧前端卷耳部與鋼板彈簧前支架連接在一起，前端卷耳孔中為減少摩損裝有襯套。后端卷耳通過鋼板彈簧吊耳銷與后端吊耳與吊耳架相連，后端可以自由擺動，形成活動吊耳。當(dāng)車架受到?jīng)_擊彈簧變形時兩卷耳之間的距離有變化的可能。
3.1.2 獨(dú)立懸架
獨(dú)立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨(dú)立地安裝在車架(或車身)下面，當(dāng)一邊車輪發(fā)生跳動時，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩(wěn)性和舒適性好。但這種懸架構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小?，F(xiàn)代轎車前后懸架大都采用了獨(dú)立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢。
獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)可分有燭式、麥弗遜式、連桿式等多種，其中燭式和麥克弗遜式形狀相似，兩者都是將螺旋彈簧與減振器組合在一起，但因結(jié)構(gòu)不同又有重大區(qū)別。
燭式采用車輪沿主銷軸方向移動的懸架形式，形狀似燭形而得名。特點(diǎn)是主銷位置和前輪定位角不隨車輪的上下跳動而變化，有利于汽車的操縱性和穩(wěn)定性。
麥克弗遜式是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動。特點(diǎn)是主銷位置和前輪定位角隨車輪的上下跳動而變化，這點(diǎn)與獨(dú)立懸架正好相反。這種懸架構(gòu)造簡單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。所以，目前轎車使用最多的獨(dú)立懸架是麥弗遜式懸架。
3.2前后懸架的選擇
（1）前輪和后輪均采用非獨(dú)立懸架；
（2）前輪采用獨(dú)立懸架，后輪采用非獨(dú)立懸架；
（3）前后均采用獨(dú)立懸架；
結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和設(shè)計要求，選用方案（1）。
由于是重型載貨汽車，前懸架多采用縱置鋼板彈簧做彈性元件，它兼起導(dǎo)向裝置的作用。后懸架多采用主副簧結(jié)構(gòu)的彈簧做彈性元件。
4論證結(jié)果
通過論證ZY1160貨車采用二軸式，4×2驅(qū)動形式，布置形式為平頭式、發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動。前懸架采用以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼做導(dǎo)向裝置非獨(dú)立懸架，后懸架采用以主副簧結(jié)構(gòu)的鋼板彈簧為彈性元件兼做導(dǎo)向裝置的非獨(dú)立懸架。
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