扭杆悬架设计VIP免费

汽车设计扭杆悬架设计作为悬架弹性元件的一种——扭杆弹簧的两端分别与车架(车身)和导向臂连接。工作时扭杆弹簧受扭转力矩作用。扭杆弹簧在汽车上可以纵置、横置或介于上述两者之间。因扭杆弹簧单位质量储能量比钢板弹簧大许多，所以扭杆弹簧悬架质量小(簧下质量得以减少)，目前在轻型客车、货车上得到比较广泛的应用。除此之外，扭杆弹簧还有工作可靠、保养维修容易等优点。扭杆弹簧可以按照断面形状或弹性元件数量的不同来分类。按照断面形状不同，扭杆弹簧分为圆形、管形、片形等几种。按照弹性元件数量不同，扭杆可分为单杆式(图4—12a、b)或组合式两种。组合式扭杆又有并联(图4—12c、d)和串联(图4—12e)两种。端部做成花键的圆形断面扭杆，因工艺性良好和装配容易而得到广泛应用，与管形扭杆比较材料利用不够合理是它的缺点。管形断面扭杆有制造工艺比较复杂的缺点，但它也有材料利用合理和能够用来制作组合式扭杆的优点。片形断面扭杆在一片断了以后仍能工作，所以工作可靠性好，除此之外还有工艺性良好、弹性好、扭角大等优点。片形断面扭杆的材料利用不够合理。组合式扭杆能缩短弹性元件的长度，有利于在汽车上布置。采用圆断面组合式扭杆时，可以用2、4或6根组合形成的组合式扭杆。图4—12扭杆断面形状及端部结构a)圆形断面扭杆，端部为花键b)圆形断面扭杆，端部为六角形c)片形组合式扭杆d)圆形组合式扭杆e)串联组合式扭杆下面以汽车上常用的圆形断面扭杆为例，介绍扭杆弹簧的设计要点。设计前应当根据对汽车平顺性的要求，先行选定悬架的刚度c。设计扭杆弹簧需要确定的主要尺寸有扭杆直径d和扭杆长度L(图4—13)。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn汽车设计图4－13扭杆弹簧与臂设计时应当根据最大扭矩计算扭杆直径d3max16πτMd=(4—21)式中，maxM为扭杆承受的最大扭矩；τ为扭转切应力，可取允许扭转切应力代人计算。扭杆的有效长度L用下式计算ncGdL324π=(4—22)式中，G为切变模量，设计时取G=4107.7×MPa；nc为扭杆的扭转刚度。分析式(6—22)可知：扭杆直径d和有效长度L对扭杆的扭转刚度nc有影响。增加扭杆直径d会使扭杆的扭转刚度nc增大，因悬架刚度与扭杆扭转刚度成正比，所以汽车平顺性变坏；而扭杆直径d又必须满足式(6—21)的强度要求，不能随意减小。增加扭杆有效长度L能减小扭杆的扭转刚度nc，使汽车平顺性获得改善，但过长的扭杆在汽车上布置有困难，此时宜采用组合式扭杆。常采用45CrNiMoVA、40Ct、42CrMo、50CRV等弹簧钢制造扭杆。为了提高疲劳强度，扭杆需要经过预扭和喷丸处理。经过预扭和喷丸处理的扭杆许用切应力[]τ可在800～900MPa范围内选取，轿车可取上限，货车宜取下限。扭杆弹簧可分为端部、杆部和过渡段三部分。圆形扭杆使用有花键的端部占多数，这种结构在端部直径较小时也能保证足够的强度。为使端部和杆部寿命一样，推荐端部直径DPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn汽车设计＝(1.2～1.3)d，其中d为扭杆直径；花键长度Dl4.0=，端部花键一般采用渐开线花键。从端部直径到杆部直径之间的一段称为过渡段。为了使这段应力集中降到最小，过渡段的尺寸应该是逐渐变化的。比较常用的方法是采用一个30°夹角的锥体，把端部和杆部连接起来(图4—14a)，过渡段长ο15tan2/)(dDLg−=，过渡圆角dr5.1=。过渡段可以分为靠近直径为D的花键端部的非有效部分和靠近直径为d的杆部的有效部分，即这一部分可以看作是扭杆工作长度的一部分，称为有效长度eL。对于如图4—14a所示结构，有效长度eL，可用下式计算��������������+������+=323DdDdDdLLge（4—23）图4—14扭杆端部、杆部与过渡段a)锥度过渡段b)圆弧过渡段对于如图4—14b所示结构，有效长度eL可用下式计算��������������−������−++������+������=5.05.0231arctan151510848dDdDdDdDdDdLLge（4—24）过渡段圆弧半径R为42dDdDLRg−+−=(4—25)扭杆的工作长度L等于杆身长0L再加上有效长度eL的两倍，即PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn汽车设计eLLL20+=与扭杆花键连接的...