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?种刚度分配?法在悬架系统设计中的研究与应?
2022-09-06 09:00:06 ℃洪光辉 李玲 李航 彭振?
摘要:?级刚度钢板弹簧悬架的主副簧刚度分配对整?的平顺影响较?。?先介绍了悬架系统偏频的计算?法和两种常?的主副簧刚度分配设计?法,然后详细阐述了空满载等频法及适?范围,最后通过举例计算,根据计算结果把空满载等频法与其他设计?法进?了?较,得出空满载等频法更适?于空载和满载两种?况较多的轻卡运输的结论。
关键词:空满载等频 ;钢板弹簧;悬架
中图分类号:U462 收稿?期:2022-04-28
DOI:10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.06.005
公路运输货?空载和满载时,由于后悬架的负荷相差很?,为了保证载质量变化时悬架系统的良好的等频性,后悬架设计上?般采?主副簧结构?级刚度钢板弹簧悬架,因此主副簧刚度的分配?常重要。
确定主副簧刚度的常??法是平均载荷法和?例中项法。两种?法确定的刚度分配使空载偏频明显?于满载,空载舒适性较差。对于中短途运输的卡?,空载也是常?的?种?况。因此为了保证整?空满载两种?况下均有良好的?驶平顺性,本?提出的空满载等频法确定确定?级刚度钢板弹簧主副簧刚度,能使后悬架系统在空满载时都能获得基本?致的偏频。
1 后悬架系统偏频变化特性
后悬架的空满载质量参数和满载平顺性指标(偏频)确定后,悬架的偏频特性主要受主副簧刚度分配的影响,设主、副簧的弹性特性都是线性的,刚度分别为C 、C 。
1.1 空载时的悬架偏频汽?空载时后悬架?般仅主簧?作,空载载荷和主簧刚度决定了空载偏频,这时空载偏频N 为:
(1)
式中,P 为空载时后悬架载荷,kg。
1.2 满载时的悬架偏频汽?满载时主、副簧都参加?作,满载载荷和主副簧共同刚度决定了满载载偏频,这时满载的偏频N 为:
(2)
式中,P 为满载负荷,kg。
1.3 副簧和副簧?架接触前和接触后悬架的偏频
由于副簧与副簧?架接触前后,悬架的载荷变化不?,但是由于副簧参与?作,悬架系统的刚度由主簧刚度变为主副簧共同刚度,因此悬架偏频值也会在副簧接触前后产?突变。
设副簧接触前后的频率值N 、N 则有:
(3)
(4)
式中,P 为副簧接触?架时的悬架的负荷,kg。
k在悬架系统的设计中,根据开发?型的使??况和舒适度要求,悬架偏频是?项重要的指标,根据式(1)~式(2)可知,?型空满载载荷确定的情况下,主副簧刚度分配对?级刚度悬架系统偏频影响较?。
2 两种常?的主副簧刚度分配确定?法
2.1 ?例中项法
?例中项法是令板簧空载时的固有频率与副簧接触?架后的频率相等[1],即N =N 。板簧满载时的固有频率与 0 2副簧接触?架前的频率相等,即N =N ,如图1所?。
因为有:
(5)
?根据式(1)~式(4),代?式(5)中后,解得:
(6)
(7)
式中,λ为汽?满、空载时的板簧负荷?,λ=P /P
由式(1)、式(2)解出C 、C ,然后代?式(6),经整理得
(8)
由式(7)可?,P 为P 和P 的?例中项,故称?例中k 0 m项法。?这种?法确定的主副簧刚度C 、C 时,空载偏频是1 2满载偏频的4 λ倍。
2.2 平均载荷法平均载荷法是令副簧接触?架时的负荷为空、满载时负荷的平均值,即P =(P +P )/2;空载负荷?副簧接触k 0 m?架时,负荷之间的平均负荷所对应的频率N 与满载负a荷?副簧接触?架时负荷之间的平均负荷所对应的频率N 相等,即N =N ,如图2所?。
因为有:
(9)
(10)
(11)
将N 、N 代?式(9)中后,解得:
(12)
同样,可求得:
(13)
本?法确定的?个特征性负荷都是平均值,设定的前提是令两个均值负荷对应的频率相等,?该?法确定的主副簧刚度C 、C 时,空载偏频是满载的 倍。
3 空满载等频法本?法令空载负荷时对应的偏频和满载负荷对应的偏频相等,即N =N ,如图3所?
如图3所?,也就是令空载时的偏频N 和满载时的偏o频N 相等,即:
(14)
(15)
(16)
将N 、N 代? (14)后解得:
(17)
同样,可求得:
(18)
为了保证满载时副簧参与?作,要求P?该?法确定的主副簧刚度C 、C ,能保证?辆在最1 2常?的空载和满载?况下偏频相等。
4 三种设计?法对?
已知某载货汽??级刚度钢板弹簧悬架单边负荷为:空载时P =1 225 kg,满载时P =3 725 kg,且要求满载偏频为0 m171 Hz左右,设计该悬架板簧参数,及计算空满载偏频。
根据上述已知条件可知,空满载载荷?为:
由公式(2) 可得:
根据以上介绍的平均载荷法、?例中项法和空满载等频法,分别计算悬架系统板簧参数,结果如表1所?。
如表1所?,空满载等频法设计?级刚度悬架系统,可以获得空满载基本?致的偏频,而?例中项法和平均载荷法空载偏频明显?于满载。
5 各种设计?法适?范围
根据以上理论分析及实际计算,?例中项法和平均载荷法设计的?级刚度悬架,满载偏频较低,保证了满载?辆?驶的平顺性,适?满载或半载应?较多的?况,譬如物流运输?辆基本上都是满载?况,但是由于?辆空载时悬架的偏频较?,在低等级公路上?驶可能会出现?较“颠”的感觉;而空满载等频法设计的?级刚度悬架,空满载偏频可以保证基本?致,适?于空满载都应?较多的?况,譬如货物配送或物质转运,这也是?前国内轻卡的主要?途,?辆在空载和满载时都可以保证较好的平顺性。
国内各吨位轻卡空满载载荷?情况如表2所?,并采?以上三种设计?法得出的空满载偏频?结果,采??例中项法和平均载荷法设计的?级刚度悬架,空载偏频要?出满载偏频30%左右,而采?空满载等频法设计的?级刚度悬架空满载偏频相等。
6 结语
空满载等频法是根据已知的质量参数和满载偏频,设定悬架在空载和满载状态下偏频相等,从而推导出主副簧刚度?,即C /C = -1。2 1 λ
空满载等频法设计的?级刚度钢板弹簧悬架,保证了?辆最常使?的空载和满载两种?况下频率的统?,特别是在?前国内道路条件较好的条件下,可以设计较?的满载偏频,保证悬架承载性能,提?钢板弹簧材料利?率,同时也可以保证空载时平顺性。
空满载等频法改善了?级刚度悬架空载时的偏频特性,为悬架中的主副簧刚度分配提供了理论依据,采?空满载等频法匹配的悬架系统经过整?平顺性对?评价试验,空载时舒适性明显改善。
参考?献:[1] 陈耀明.两级刚度复式钢板弹簧的设计计算[J].汽?技术,1985(8):24-32.
作者简介:洪光辉,男,1972年?,?级?程师,研究?向为轻卡?走系统。
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