艾 磊

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

生產(chǎn)制造

基于基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行的鋼板彈簧式懸架運(yùn)動(dòng)校核

艾 磊

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

運(yùn)用CATIA三維數(shù)字模型 “DMU Kinematics” 模塊、UG建模模塊、汽車(chē)構(gòu)造基礎(chǔ)知識(shí)，分別對(duì)非對(duì)稱變截面鋼板彈簧、對(duì)稱式鋼板彈簧進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)字模擬及模型理論計(jì)算分析，獲得懸架運(yùn)動(dòng)模型、運(yùn)動(dòng)原理，驗(yàn)證傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)滑移曲線、車(chē)輪跳動(dòng)與周邊件空間間隙是否符合設(shè)計(jì)要求。

傳動(dòng)軸；非對(duì)稱變截面鋼板彈簧；對(duì)稱式鋼板彈簧；板簧式懸架

CLC NO.:U463.8Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)11-75-03

引言

鋼板彈簧式懸架運(yùn)動(dòng)是通過(guò)鋼板彈簧的運(yùn)動(dòng)變形體現(xiàn)車(chē)輪位移的變化，本文探討對(duì)鋼板彈簧式懸架運(yùn)動(dòng)分析。根據(jù)鋼板彈簧式懸架體現(xiàn)車(chē)輪跳動(dòng)的軌跡，且車(chē)輪上下跳動(dòng)位置的不同，傳動(dòng)軸需要設(shè)計(jì)軸向移動(dòng)量，進(jìn)而可以獲得傳動(dòng)軸動(dòng)運(yùn)包絡(luò)及傳動(dòng)軸移動(dòng)端的滑移曲線、分析傳動(dòng)軸的萬(wàn)向節(jié)工作角度及滑移量、進(jìn)行相傳動(dòng)軸與周邊件空間關(guān)系的校核，可根據(jù)車(chē)輪跳動(dòng)的軌跡對(duì)車(chē)輪運(yùn)動(dòng)至極限位置時(shí)，車(chē)輪與周邊零部件空間關(guān)系的校核。因此鋼板彈簧式懸架運(yùn)動(dòng)校核的目的是通過(guò)懸架運(yùn)動(dòng)進(jìn)行車(chē)輪跳動(dòng)校核及傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)校核。下面以CATIA、UG軟件、汽車(chē)構(gòu)造基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)介紹一種鋼板彈簧式懸架運(yùn)動(dòng)模型的建立及校核。

1、分析方法-圖解法

1.1 結(jié)構(gòu)及其位置布置

鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)及其在整車(chē)中的位置布置，如圖1所示。

1.2分析過(guò)程

通過(guò)鋼板彈簧變形狀態(tài)在UG中做虛擬板簧圖形如圖2所示。

根據(jù)板簧圖紙弧長(zhǎng)不變，改變弧高，多次繪制變形后的板簧虛擬板簧形狀，見(jiàn)表1。

表1 鋼板彈簧變形表

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)多次繪制虛擬板簧圖形，轉(zhuǎn)換為CATIA格式，并根據(jù)卷耳中心點(diǎn)、吊耳位置裝配到整車(chē)下，如圖3所示。

根據(jù)每個(gè)圖形的鋼板彈簧中心點(diǎn)的連線（即為板簧中心點(diǎn)的走向線），得出圖形為板簧中心點(diǎn)的走向線，如圖4所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)狀態(tài)的數(shù)模繪制點(diǎn)1（后橋中心點(diǎn)）、點(diǎn)2（板簧中心點(diǎn)）、點(diǎn)3（減震器下安裝點(diǎn)），將點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3投影于面1中，連接三點(diǎn)得出三角形，如圖5所示。

此三角形為固定三角形，不隨后懸架運(yùn)動(dòng)而變化。

后橋中心點(diǎn)與板簧中心點(diǎn)的連線的方向?yàn)樘摂M板簧線弧高的方向，根據(jù)三角形一邊的長(zhǎng)度及每條虛擬板簧線做相應(yīng)點(diǎn)，如圖6所示。

根據(jù)圖6中得出的各點(diǎn)連線繪出后橋中心點(diǎn)走向線，如圖7所示。

固定三角形在兩走向線上運(yùn)動(dòng)即可得出后減震器下安裝點(diǎn)的走向線，從而根據(jù)減震器的行程及限位塊對(duì)后橋的限位得到后橋的下、上極限位置，根據(jù)后橋在走向線上運(yùn)動(dòng)得出后懸架的運(yùn)動(dòng)，如圖8、圖9所示。

2、分析方法-解析法

2.1 結(jié)構(gòu)及其位置布置

非對(duì)稱變截面鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)及其在整車(chē)中的位置布置，如圖10所示。

2.2 分析過(guò)程

根據(jù)圖11所示，非對(duì)稱漸變剛度并且非水平安裝的第一片主簧的安裝圖，它是上吊耳，左端是固定耳，點(diǎn)P是安裝點(diǎn)，α是初始安裝角，A點(diǎn)是導(dǎo)向段的曲率中心，設(shè)板簧導(dǎo)向段即左段長(zhǎng)度為L(zhǎng),曲率半徑為R,左固定吊耳半徑為r,以固定耳中心做坐標(biāo)原點(diǎn)建立XOZ坐標(biāo)系，∵ R=L/θ，則：

注意當(dāng)板簧非水平安裝即α≠0且為非對(duì)稱時(shí)，Z以不能稱為弧高，而只能稱為端高。（2-1）中，L,r,α為已知量，只要給定z值，就可求出θ，進(jìn)而求得x；

(2-1)中的z和θ關(guān)系包含三角函數(shù)，下面推導(dǎo)簡(jiǎn)化：

取余弦函數(shù)的二階近似：

經(jīng)合并同類(lèi)項(xiàng)，并因?yàn)棣?θ很小，忽略二階無(wú)窮小，有：

只要設(shè)定上下跳行程z,就可求得θ，將其代入x表達(dá)式即求得x,因?yàn)閹в邪寤傻膽壹転榉仟?dú)立懸架，在車(chē)輪跳動(dòng)過(guò)程中，y坐標(biāo)不變，因此，p點(diǎn)的三維坐標(biāo)（x,y,z）已知，其運(yùn)動(dòng)軌跡可求出，屆時(shí)其它欲求點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡便可求出。

設(shè)板簧水平安裝，屆時(shí)α=0,代入（2-1）得：

(2-3)即為水平安裝時(shí)，對(duì)稱或非對(duì)稱板簧主片安裝點(diǎn)的軌跡表達(dá)式。

3、運(yùn)動(dòng)校核

根據(jù)鋼板彈簧式懸架的運(yùn)動(dòng)分析，進(jìn)行以下校核工作：

（a）車(chē)輪上跳極限位置時(shí)，驗(yàn)證車(chē)輪與周邊件的間隙是否滿足要求；

（b）車(chē)輪位于設(shè)計(jì)狀態(tài)、上極限、下極限位置時(shí)，驗(yàn)證傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)校核結(jié)果是否滿足要求，及傳動(dòng)軸滑移曲線的制作。

此種校核方法可用于工程設(shè)計(jì)時(shí)一定限位行程下的懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程的模擬及此系統(tǒng)中各相關(guān)件的檢驗(yàn)、核實(shí)尺寸設(shè)計(jì)的是否合理，使設(shè)計(jì)可進(jìn)行提前模擬驗(yàn)證，預(yù)防后期問(wèn)題的發(fā)生。

[1] 圖解英漢汽車(chē)技術(shù)詞典 王錦俞 / 閔思鵬編 機(jī)械工業(yè)出版社2002.1 ISBN7-111-09581-2.

[2] 汽車(chē)設(shè)計(jì) 王望予編 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.8 ISBN 978-7-111 -07613-1.

Prensentation Of The leaf Spring Suspension Movement Checking Based On The foundational Knowledge

Ai Lei

（Technology Center, Great Wall Motor Company Limited, Hebei Automotive Engineering Technology Research Center, Hebei Baoding 071000）

Use the“DMU Kinematics”orders of CATIA 、Orders of UG、Vehicle structure based on knowledge，We can restrict the unsymmetrical tapered spring clamp、Symmetrical spring clamp suspension motion simulation and calculation analysis，Obtain the motion of suspension、movement principium, Whether the request around of the wheel movement and the spare parts past muster or not.

axle；unsymmetrical tapered spring clamp；symmetrical spring clamp；the type of steel spring suspension

U463.8

A

1671-7988(2014)11-75-03

艾磊，就職于長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心。