摘 要

现在大型牵引车的后轴多采用平衡悬架，其结构特点决定了其不仅可以提高车辆的平顺性和舒适性，同时，可以解决多轴汽车某些车轮出现悬空的情况，所以平衡悬架的研究始终是重型汽车的研究热点。

本次设计阐述了平衡悬架的结构特点与工作原理，并以EQ4250牵引车为基础，根据对标车型选择质量参数和平顺性参数，从而对其后平衡悬架的弹性元件，导向机构，平衡轴进行了设计计算。

本次设计的弹性元件选用普通多片式钢板弹簧，根据车辆平顺性需求对其尺寸，与安装时的预紧力进行了设计，并且校核总成的应力满足材料许用应力；根据车辆结构布置，对导向机构进行布置，选取上推力杆为V型，下推力杆为I型，根据车辆五种极限工况下的受力分析设计了推力杆的截面尺寸，并计算临界压力进行比较校核；根据后轴受力情况，结合制动工况平衡轴的受力，设计平衡轴截面尺寸，并且通过求出其危险截面应力进行校核，使其尺寸设计满足条件；最后，在CATIA中进行悬架总成的建模，并在DUM运动机构中进行运动学分析，确保设计的结构与尺寸合理。

关键词：平衡悬架；钢板弹簧；推力杆；平衡轴；运动分析

Abstract

At present, the rear axles of large tractors mostly use balanced suspensions, and their structural characteristics determine that they can not only improve the smoothness and comfort of the vehicle, but also solve the situation where some wheels of multi-axis vehicles are suspended, so the balance suspension Research has always been a research hotspot of heavy vehicles.

This design expounds the structural characteristics and working principle of the balanced suspension, and based on the EQ4250 tractor, selects the quality parameters and smoothness parameters according to the benchmark model, so as to adjust the elastic elements, guide mechanism, balance of the rear suspension The design calculation of the shaft was carried out.

The elastic element designed this time is an ordinary multi-piece leaf spring, which is designed according to the vehicle's smoothness requirements and its preload force during installation, and the stress of the verification assembly meets the allowable material stress; according to the vehicle structure Layout, arrange the guide mechanism, select the upper thrust rod as V type, and the lower thrust rod as I type. The section size of the thrust rod is designed according to the force analysis of the vehicle under five extreme working conditions, and is carried out through the theory of pressure bar stability Check; according to the force of the rear axle, combined with the force of the balance shaft in the braking condition, design the cross-sectional size of the balance shaft, and check it by finding its dangerous cross-sectional stress to make its size design meet the conditions; finally, in CATIA Carry out the modeling of the suspension assembly and carry out kinematics analysis in the DUM kinematic mechanism to ensure that the designed structure and size are reasonable.

Keywords: balance suspension; leaf spring; thrust rod; balance shaft; motion analysis

目录

第1章 绪论 1

1.1概述 1

1.2钢板弹簧平衡悬架的组成与工作特点 2

1.3国内外钢板弹簧悬架研究现状 3

1.4本次设计的目标 3

第2章 钢板弹簧的设计计算 5

2.1 EQ4250牵引车整车参数的选定 5

2.1.1 整车尺寸参数的选定 5

2.1.2 整车质量参数的选定 5

2.1.3 整车性能参数的选定 7

2.2 钢板弹簧的设计计算 8

2.2.1板簧参数初选 8

2.2.2各片长度的确定 10

2.2.3各片曲率半径及预应力的设计 11

2.2.4总成的应力校核 15

2.2.5 本章小结 16

第3章 导向机构的设计计算 17

3.1 推力杆的位置布置 17

3.1.1推力杆的高度 17

3.1.2推力杆的斜度 17

3.1.3推力杆的长度 18

3.1.4上推力杆角度 18

3.1.5推力杆布置的修正 18

3.2推力杆各工况下的受力分析 19

3.2.1水平加速工况 19

3.2.2制动工况 21

3.2.3转向工况 22

3.3推力杆截面尺寸设计计算 22

3.4本章小结 24

第4章 平衡轴尺寸的设计计算 25

4.1 平衡轴的尺寸初选 25

4.2平衡轴的受力分析与校核 25

4.3本章小结 27

第5章 平衡悬架的建模与校核 28

5.1 CATIA软件功能介绍 28

5.2平衡悬架主要零部件建模 28

5.3平衡悬架运动分析 33

5.4本章小结 35

第6章总结与展望 36

6.1本次设计内容总结 36

6.2展望 36

参考文献 38

致谢 40

第1章 绪论

1.1概述

随着我国带动各行业产能不断上涨，由于巨大的资源消耗，许多行业对于货物运输的需求不断提高。众所周知，提高运输效率的一个手段就是增大单次运输量，然而我国的道路条件，交通法规等等因素制约着车辆的轴荷，所以，为了既满足法规需求，又能提高运输效率，在近些年6×4甚至是8×4的多轴重型牵引车逐渐的活跃在市场上。

然而，随着运输效率提高的还有人们对于牵引车的平顺性与舒适性的要求。试想，如果多轴汽车的每一个车轮都直接安装在车架上，那么遇到不平度较大的坑洼路面，就可能会有车轮悬空的情况出现，如图1.1（a）所示。这种情况带来的坏处主要有三点，首先，如果是驱动轮悬空，那么很可能会出现车辆驱动力不足的情况，甚至导致车辆失去行驶能力，其次，如果是转向轮悬空，汽车的操纵能力会受到很大的影响，无法进行转向等操作，最后，车轮悬空很可能造成其他车桥超载的情况。基于以上三点情况的分析，可以采用每个车轮都通过独立的悬架与车架相连的方法解决，但是这样一来，结构将变得很复杂，成本也随之上涨。

综上所述，出于种种原因，平衡悬架被运用到多轴车辆（例如6×4牵引车）的中后桥之间，其原理如图1.1（b）可以描述为中后轴通过一个平衡杆相连，平衡杆可以绕着平衡轴转动，遇到坑洼，一个车轮下降另一个车轮会随之升高，而且，如果平衡杆的左右两端等长，那么两个车桥所受的垂向力在任何情况下都相等。