摘要
貨車車架懸架研究是貨物運輸行業中的一個關鍵技術領域，直接影響著貨車的安全性、穩定性和行駛舒適性。本文主要說明了載貨汽車車架與懸架系統設計的設計計算過程，主要分為設計和校核兩大部分。
設計部分主要敘述了載貨汽車車架與懸架系統設計的要求和意義，分析了懸架車架主體方案，說明了載貨汽車的車架懸架主要參數的確定方法，計算過程和校核過程。最后根據計算和分析過程給出設計圖紙。
校核部分主要包括車架的彎矩計算、強度校核程序、車架扭轉應力的計算和懸架的剛度驗算。
關鍵詞：汽車懸架;車架;懸架優化;避震器
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目 錄
1 引言?? ?1
1.1 設計分析?? ?1
1.1.1 設計內容及過程分析?? ?1
1.2 載貨汽車車架懸架研究的現狀分析?? ?2
1.3 課題研究的目的及意義?? ?2
1.3.1 課題研究的目的?? ?3
1.3.2 課題研究的意義?? ?3
2 總體方案論證?? ?4
2.1 設計選型原則?? ?4
2.1.1車架的設計方案?? ?4
2.1.2懸架的設計方案?? ?4
2.1.3整體設計方案?? ?4
2.2 設計內容?? ?4
3 主要尺寸參數的選定?? ?5
3.1 外廓尺寸?? ?5
3.2 質量參數?? ?5
3.2.1 裝載質量?? ?5
3.2.2 整備質量?? ?5
3.2.3滿載質量?? ?5
3.2.4車架寬度?? ?5
3.2.5軸距?? ?5
4 車架總成設計?? ?5
4.1 車架的結構設計?? ?6
4.1.1 縱梁形式的確定?? ?6
4.1.2 橫梁形式的確定?? ?6
4.1.3 縱梁與橫梁的連接?? ?7
4.2 車架的技術要求?? ?7
5 車架的設計計算?? ?9
5.1 車架的計算?? ?9
5.1.1 縱梁彎曲應力?? ?9
5.1.2 局部扭轉應力?? ?10
5.1.3 車架扭轉時縱梁應力?? ?10
5.2 車架載荷分析?? ?11
5.2.1 對稱的垂直動載荷?? ?11
5.2.2 斜對稱的動載荷?? ?11
5.3 車架彎曲強度的計算?? ?11
5.3.1 受力分析?? ?11
5.3.2 彎矩的計算?? ?12
5.3.3 強度驗算?? ?13
5.4 車架扭轉應力的計算?? ?14
5.4.1 受力分析?? ?14
5.4.2 求最大扭矩?? ?15
6 懸架的總成設計?? ?17
6.1懸架的設計要求?? ?17
6.2懸架的兩種形式?? ?17
6.3懸架主要參數的確定?? ?21
6.3.1懸架靜撓度?? ?21
6.3.2 懸架的動擾度?? ?22
6.3.3 懸架彈性特性?? ?22
6.3.4 后懸架主、副簧剛度的分配?? ?23
6.4鋼板彈簧的設計?? ?24
6.4.1 鋼板彈簧的布置方案?? ?24
6.4.2 鋼板彈簧主要參數的確定?? ?24
6.4.3 鋼板彈簧各片長度的確定?? ?26
6.4.4 鋼板彈簧的剛度驗算?? ?26
結 論?? ?27
參考文獻?? ?28
致 謝?? ?29
1 引 言
1.1 設計分析
車架是支撐整個車身和貨物的骨架，它對貨車的穩定性、安全性和承載能力有直接影響。在對車架設計進行分析時，應考慮以下幾個重要因素:
1、材料的選擇：貨車的車架通常采用高強度鋼材或鋁合金制成，以保證足夠的承載能力和耐久性，力求按等強度原則設計。車架重量一般約為整車整備重量的10%[1]。
2、結構設計：以確保足夠的剛性和穩定性，載貨汽車車架的結構設計應盡可能的簡化。常見的設計包括橫梁結構、車架結構和單殼結構，每種設計都有其適用的場景和優缺點。
3、負荷分析：在設計貨車車架時，應對貨物預期負荷進行詳細分析。這包括考慮貨物的重量、尺寸和分布，使車架能夠安全裝載并保持平衡。
4、疲勞分析：由于貨車長時間運行和頻繁，可能面臨車架疲勞破壞的風險。因此，有必要在設計階段進行疲勞分析，評估車架在長期使用中的耐久性和可靠性。
5、碰撞安全：貨車碰撞事故通過合理的材料的選用,提高了抗沖擊性，減輕了對乘員和貨物的傷害。
隨著國內道路條件不斷提升、載貨汽車客戶消費升級、節能環保政策趨嚴，懸架技術朝“輕量化、電動化、智能化”方向發展的趨勢愈發明顯[2]。
1、輕量化分析：懸架的輕量化要從優化結構、材料輕量化、集成化等來著手。非金屬復合材料低密度輕質材料代替傳統鋼板彈簧，其他部件減重可以采用：空心的穩定桿、非金屬限位塊墊板、空氣彈簧復合材料活塞等。集成化設計對于零部件眾多的懸架來說既簡化了懸架結構，又降低了懸架系統的質量。
2、電動化分析：被動懸架向半主動懸架、主動懸架方向發展的過程，也就是懸架電動化過程。汽車電子技術不斷的發展，傳感器和控制器的成本降低而精度不斷提高，電控單元模塊也不斷進步，因此懸架系統電動化是智能化的基礎。
3、智能化分析：空氣懸架等半主動、主動懸架通過增加傳感器、控制單元以及執行機構來調節高度、剛度、阻尼等參數，以實現懸架智能化從而保證良好的性能。
1.1.1 設計內容及過程分析
貨車車架設計是一項復雜而重要的工程任務，它直接關系到貨車的穩定性、安全性和承載能力。在車架總成中，車架上的板簧支架與板簧吊耳支架與板簧緊密相連，進行支架的布置時，首先要考慮如何獲得較好的不足轉向特性，比較好的轉向特性可以通過懸架的布置來獲得[3]。車架系統的結構設計包括車架的外形尺寸設計、橫梁設計、橫梁布置設計和車架附件設計，橫梁材料一般選取與縱梁一致[4]。車架的設計首先，要了解市場的需求和期望貨、物的種類、運輸距離、道路狀況等。根據這些信息來決定車架的基本要求，例如承載能力、尺寸、重量限制等。根據車架的需要和預計的使用條件，選對材料極其重要。常用材料包括高強度鋼材和鋁合金，它們的強度和耐久性都很好，能夠滿足貨車車架的要求。結構設計能確定車架的形狀、尺寸、連接方式。常見的結構設計有波束結構、車架結構、單殼結構等，每種結構都有優缺點，需要根據實際情況進行選擇。在設計車架的時候，要考慮預想的負荷。這里面包括貨物的重量、尺寸和分布。通過荷載分析，可以確認車架的承載能力，保證貨物的安全運輸。貨車通常需要長時間的運行和頻繁的裝載，就會有疲勞和損壞車架的風險。有必要在設計階段進行疲勞分析，評估車架在長期使用中的耐久性和可靠性。最后，需要考慮車架碰撞時的安全性。懸架的設計首先要考慮承載性能，一個合格的車架需要承受車身和貨物的重量，所以在設計時要注重懸架的強度，剛度及優化設計。其次，要保證行駛過程中的穩定性，因此懸架的剛度和阻尼要適當。為了提高駕駛舒適性，懸架的設計要避免路面不平帶來的沖擊和波動，設計過程中要對減震元件進行改良布置。懸架的設計同樣會影響到汽車操縱性，懸架設計時要提供操控穩定性，同時也保證轉向系統的良好運行。
1.2 載貨汽車車架懸架研究的現狀分析
貨車車架懸架的研究是現代工學領域備受關注的方向。懸架系統直接影響著貨車行駛的舒適性和穩定性，以及對道路的適應性，懸架系統會影響車輪的附著性能，附著性能的變化會影響車輛排操縱穩定性[5]。傳統的懸架系統:大多數貨車使用傳統的機械懸架系統，如螺旋彈簧懸架和安全氣囊懸架。這些系統相對簡單，費用也較低，但在提供舒適性和穩定性方面存在局限性。空氣懸架系統:隨著技術的進步，空氣懸架系統在貨車上得到越來越普遍的應用。空氣懸架可以通過調整安全氣囊的氣壓來調整車輛的高度和硬度，特別是在不同負載條件下提供舒適性和穩定性。主動懸架控制技術:近年來，主動懸架控制技術受到了研究人員的關注。半主動懸架是提高車輛行駛平順性的重要部件[6]。該技術通過傳感器和電氣控制系統實時監測車輛狀態，根據道路條件和駕駛行為調整懸架系統，從而實現車輛的穩定性和安全性的提升。基于仿生學的懸架設計:一些研究人員還將仿生學原理應用于貨車懸架的設計。通過模仿自然界動物的運動方式和結構，設計出適應性和效率更高的懸架系統，提高貨車的行駛性能和能源效率。智能化和自動化:隨著人工智能和自動駕駛技術的發展，智能化
