GD6126客车设计—传动轴及悬架设计.doc

1、机电工程学院毕业设计说明书设计题目: GD6126客车设计传动轴及悬架设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 20xx 年 5 月 30 日目次1 绪论2 1.1 悬架设计概述2 1.2 传动轴设计概述31.3 设计的目的及意义32 客车悬架设计4 2.1 设计的主要数据4 2.2 GD6126客车前、后悬架的确定4 2.3 悬架主要参数的确定5 2.4 弹性元件的设计6 2.5 钢板弹簧强度的验算20 2.6 减振器的设计计算213 GD6126客车传动轴设计24 3.1 设计的主要数据24 3.2 传动布置形式的选择24 3.3 万向传动轴的设计计算25 3.4 万向节传动的设

2、计及校核26 3.5 轴管的选择及校核27 3.6 花键的设计及校核28 3.7 十字轴万向节的设计及校核30 3.8 中间支撑结构分析与设计32设 计 总 结33致 谢35参 考 资 料361 绪论1.1 悬架设计概述悬架系统是汽车十分重要的组成部分，它的作用是链接两部分车架与车桥；减轻路面的坑洼对车辆驾驶员的冲击，从而提高行驶的平顺性；保证车轮在凹凸不平的路面和负载发生变化行驶时有较为理想的行驶性能，保证汽车操纵的稳定性，从而实现在各种路况条件下平稳运行。汽车悬架主要由导向装置、减震器、弹性元件、缓冲块、横向稳定器这些构成。悬架的设计要求有：1）行驶平顺性好。2）能衰减振。3）操纵稳定。4

3、）汽车制动或加速时，保证车身的相对稳定。5）隔声效果好。6）紧凑的结构、小的使用空间。要使设计出的汽车拥有良好的乘坐舒适度，振动系统的固有振动频率和悬挂质量与弹性元件要在适合的频带要求要尽可能地低。应该使汽车前悬架和后悬架的固有频率设计的合理，对于乘用车，应该让其后悬架的固有频率稍微大于前悬架的固有频率，并且应该尽可能避免悬架与车架之间的相互撞击。在钢板弹簧上质量变化时，车身高度要尽量不变化，所以，比较合适于采取非线性的弹性特性悬架。1.2 传动轴设计概述万向传动轴是由万向节、轴管、伸缩花键、中间支撑构成。它的作用是传递转矩和旋转运动。汽车万向传动轴设计应符合的条件：1）保证连接在一起的两根轴

4、的夹角及它们的相对位置在一定范围内变动时，能够稳定可靠地传递动力。2）确保连接在一起的两轴要尽可能等速。依据万向节在扭转的方向上有没有显著的弹性，万向节可以分成刚性万向节与挠性万向节两种。刚性万向节依靠铰链连接在一起传递各种力和力矩，它又包括等速万向节、准等速万向节及不等速万向节这三种；挠性万向节是依靠弹性元件来传递动力的，拥有良好的缓解冲击和减少震动的作用。1.3 设计的目的及意义随着汽车工业的迅猛发展，汽车的需求也是多种多样，我们作为汽车的设计与开发人员参与其中，只有通过精益求精的制造与与时俱进的创新，才能跟上时代的步伐，我们的产品才会得到消费者的认可与支持。本次设计的传动轴与悬架的设计，

5、我们就是本着这一实质性的原则从一而终。汽车舒适性与安全性始终是广大消费者购买汽车的重要的参考标准，汽车质量的好坏直接决定着着一系列参数的变化，因此我们需要在高质量的汽车品质的基础之上兼顾舒适性与安全性。这是我们设计的目标。2 客车悬架设计2.1 设计的主要数据表2-1 悬架设计的主要数据总质量16000kg整备质量12000kg前轴负荷6000kg后轴负荷10000kg轴 数2轮胎数6满载重心高度1180mm轴 距5800mm总 长12000mm总 宽2500mm前 轮 距2099mm后 轮 距1824mm后 悬3330mm前 悬2870mm2.2 GD6126客车前、后悬架的确定 这回要设计

6、的GD6126客车使用状况普通，行驶车速也不是很高，对行驶平顺性与乘坐舒适性的要求都是较一般，属于大众实用型、经济型车型。所以采用非独立悬架完全可以满足使用的要求，并且能大大降低生产的成本。目前客车上使用的钢板弹簧主要有少片变截面弹簧、多片钢板弹簧、渐变刚度弹簧。少片变截面弹簧,弹簧片的断面尺寸沿长度方向厚度不相等,片宽保持不变,质量小,片间摩擦小,多用于轻型客车或城市公交车;多片钢板弹簧主要用于大型客车上;渐变刚度弹簧多用于微型客车上。在本次设计中，悬架在满足汽车基本性能要求的状况下采取了物美价廉更加经济合理的设计方案，这是对汽车产量化的生产制造的有力保证，这也会让这种汽车在市场竞争中占有优

7、势地位。质量好价格便宜的汽车产品对于普遍的消费者拥有极大的吸引力。GD6126客车前、后悬架的最适合设计方案是：客车前悬架与后悬架这次设计均采用钢板弹簧非独立悬架。2.3 悬架主要参数的确定2.3.1 悬架的静挠度fc汽车在满载且静止状态时悬架上所承受的载荷Fw与悬架刚度c的比值称为悬架的静挠度，即：Fc=Fw/c影响客车行驶平顺性的主要指标是客车悬架系统的固有频率。汽车的质量分配系数大约为1，所以客车车轴上车身两点的振动不存在关联。客车的车身的固有频率n,可以用下面的式子来表示：n=/2(2-1)式（2-1）中，c是悬架的刚度（N/m）,m是悬架的弹簧上的质量（kg）且静挠度能够表示成：fc

8、=mg/c(2-2)g：重力加速度（10N/kg）,代入上面的式子得出：n=5/(2-3)分析上面的式子可以得出：悬架的静挠度直接影响汽车车身的振动频率，所以要想确保汽车行驶的平顺性足够的好，就应该合理选择汽车悬架的静挠度。又因为不同的汽车对平顺性的要求不相同，客车的前悬架要求在1.201.50hz,后悬架要求在1.301.85hz之间，选取=1.4hz,=12.2cm后悬架的悬架频率Hz, =9.77cm。2.3.2 悬架的动挠度fd悬架的动挠度指的是汽车从满载静平衡状态开始悬架压缩到结构所能承受的最大变形状态，汽车的轮子中心相对于车架垂直方向上的位置长度的变化。通常客车的动挠度的选择范围在

9、58cm。本设计选择：fd1=fd2=8.0cm2.3.3 悬架的弹性特性悬架的弹性特性分成线性弹性特性与非线性弹性特性这两种。由于客车在空载和满载时簧上质量变化不是很大，因此选用线性悬架。2.4 弹性元件的设计2.4.1 钢板弹簧的布置形式选择钢板弹簧布置形式采用对称纵置式钢板弹簧。2.4.2 钢板弹簧重要参数的确定已知满载静止时负荷G1=6000N,G2=10000N。簧下部分荷重Gz1=500N，Gz2=1000N,由此可计算出单个钢板弹簧的载荷：凭借上面选择的参数得：（1）满载弧高 ：满载弧高fa指的是在车轴上面安装上悬架的钢板弹簧后，汽车在满载状态下弹簧主片的两端之间连线与其上表面的

10、高度之差。通常fa=1020mm，在这里取：fa=15mm（2）悬架钢板弹簧长度L的确定 选择原则：钢板弹簧长度是指钢板弹簧伸直后两端卷耳中心之间连线的长度。乘用车型弹簧长度L=(0.400.55)轴距；货车前悬架：=(0.260.35)轴距，后悬架：=(0.350.45)轴距。 钢板弹簧长度的预选：根据经验公式，并参考国内外客车的一些资料，暂时选择钢板簧主片的长度是=1600mm,1650mm（3）汽车钢板弹簧刚度的确定（4）汽车钢板弹簧断面宽度b的确定：关于钢板弹簧的刚度，强度的计算可以在参考截面相等的简支梁情况下，加入挠度增大系数来修正。所以可以根据修正后的简支梁公式来计算其总惯性距。其

11、中对称式钢板弹簧(2-4) 式（2-4）中：SU形螺栓的中心距（mm） kU形螺栓夹紧(刚性夹紧，k取0.5)； c钢板弹簧垂直刚度（N/mm）,c=; 为挠度增大系数。挠度增大系数的确定：首先要确定和弹簧主片长度相等的重叠片数，然后估算一下总片数，算出，得出=1.5/，预定的值。对于前悬架弹簧：L=1600mmk=0.5S=200mmE=把上面的数据代入到公式，可得:计算总截面系数： Fw=Fa=27500NL=1600mmk=0.5S=200mm=425 N/mm2把上述数据代入到公式，可得：W0=22.8103再计算前悬架弹簧平均厚度：=12mmb=110mm对于后悬架弹簧L=1650m

12、mk=0.5S=200mmn1=2n0=13=1.5/=1.5/=1.35E=2.1N/把以上数据代入到公式中，可知：J0=468.8103确定前弹簧总截面系数：(2-5)式（2-5）中为许用弯曲应力。的选择范围：前悬架弹簧是350450N/，后悬架弹簧是350550 N/。=45000NL=1650mmk=0.5S=200mm=425 N/把上面的数据代入到公式中，可得：=54.8103再计算平均厚度：=14mm得出之后，然后选定弹簧片宽b。优先选用片宽和片厚的比在610内。b=110mm弹簧片厚h的确定:本次均采用等厚片设计，前、后钢板弹簧片厚分别取12mm、14mm。经过参阅设计手册可以

13、知道钢板截面尺寸b和h均满足国家的技术要求。钢板断截面形状的确定：本次设计的钢板弹簧采用矩形截面。 钢板弹簧总片数的选择：钢板弹簧片数n采用的较少的话便于制造和装配，也能降低各片之间的干摩擦。但钢板弹簧片数减少将会使钢板弹簧和等强度梁有较大的差别，材料的使用率也会变得不好。多片钢板弹簧的片数通常在614范围内。用变截面钢板弹簧时，片数通常选14。根据客车的总质量并结合国内外资料初步选取本客车前悬架弹簧的片数为10片，后悬架弹簧的片数为13片。（5）钢板弹簧每片长度的选定先每片钢板弹簧厚度的立方值按照一样的比例尺顺着纵坐标画在图上，然后沿着横坐标测量出主弹簧片长度的二分之一即L/2与U型螺栓中心距的一半即s/2，得出A,B这两点，然后连接A，B两点就会得到钢板弹簧展开图。AB线与各片上边的交点就是其长度。假使有和主片长度一样的重叠片，就从B点开始到最后一个重叠弹簧片上侧边断点连线，这条线与每个弹簧片上侧边的交点就是其长度。圆整后得到实际设计长度。由图2-1确定弹簧各片长度：图2-1 板簧结构计算依据表2-2 板簧的计算值与修正值片序号前悬架后悬架计算值修正值计算值修正值11600160016501650214801480165016603136013601650167041240124015201520511201120139013906100010001260126078808