增刊居刚，等：重型牵引车悬架主要参数的匹配设计５７Ｄ２圈１利用等效弹簧概念计算悬架侧倾角刚度悬架侧倾角刚度为Ｃ—ＫＤ２／２（２）由此可知，若已知悬架的线刚度和板簧中心距即可算出该悬架的侧倾角刚度。

当有些车辆使用路况较差，工作情形比较恶劣时，如重卡工程自卸车上还会装有横向稳定杆，用类似的方法也可求出其侧倾角刚度。

如图２所示，其中图２ａ为未加装横向稳定杆的悬架，图２ｂ为加装稳定杆的悬架。

未加横向稳定杆时，悬架的侧倾角刚度为：２．３６×１０９Ｎ／ｒａｍ，安装横向稳定杆之后，悬架的侧倾角刚度为３．１２×１０９Ｎ／ｍｍ。

由此可见，加装横向稳定杆之后，悬架的角刚度得到了显著的提高。

图２后悬梁是否加装稳足杆装置图目前，国际上有很多重卡产品在前悬架中也增加了横向稳定杆系统，这样做的好处是可以降低前钢板弹簧的刚度，以提高整车的平顺性而同时也不减少悬架的侧倾角刚度，使得整车的操纵稳定性仍然得到了很好的保持。

重型牵引车前悬架上没有加装横向稳定杆，是由于前钢板弹簧的线刚度Ｋ已经很大了，足以保证侧倾角刚度及操纵稳定性。

但正因为此，故重型牵引车的平顺性受到了很大的影响，随着对平顺性的逐渐改善，钢板弹簧刚度的逐渐降低，也将在前悬架中增加横向稳定杆结构。

前、后悬架的侧倾角刚度的匹配对转向特性有一定影响，当汽车转弯时，整车所受侧向惯性力作用在汽车质心上，会造成使车身产生侧倾角西的侧倾力矩Ｍ。

，此侧倾力矩可分解为前、后轴上方的侧倾力矩舰。

和地，三者关系为尬一Ｍ。

，＋Ｍ。

ｚ；但前、后轴所分配到的侧倾力矩与前、后轴的侧倾角刚度成正比，因此可认为车身的侧倾角是前后一致的，即成如下比例声一丝Ｃ一鲁一鲁（３）其中，Ｃ、Ｃ，和Ｃ２分别是整车的侧倾角刚度和前、后悬架的侧倾角刚度。

由（３）式可知，如果哪根轴上悬架的侧倾角刚度大，哪根轴上的侧倾力矩及其造成的左右轮的负荷转移也就大，这种负荷转移又会影响到轮胎的侧偏角。

同时，当左右轮胎由于侧向力的影响，使其承受的载荷偏离额定载荷时，将会导致其侧偏角增大，整轴平均侧偏角也将增大，而且悬架的侧倾角刚度越大，车轮负荷转移值越大，整轴平均侧倾角增长得越多。

由这一规律，可以找到前、后悬架侧倾角刚度匹配的正确方案。

２前后悬架静挠度和动挠度的匹配及平顺性和承载性的设计２．１前悬架模型建立及静、动挠度的匹配悬架设计的主要目的之一就是确保汽车有良好的行驶平顺性，重型牵引车的前钢板弹簧根据实际使用情况、车辆所承受的载荷及与车架连接方式等一系列约束因素，决定采用纵向对称半椭圆钢板弹簧的形式，如图３所示。

图３前钢板弹簧三维模型经过理论研究和试验证明：汽车前、后悬架与其簧载质量组成的振动系统频率是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。

因现代汽车的质量分配系数ｅ近似等于１，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动并不存在多少联系。

因而，汽车前、后部分车身的偏频咒可表示为咒一厮／２７ｃ（４）其中，ｋ为悬架的刚度；优为悬架的簧上质量，重型牵引车在实际使用中空载时簧上质量为５８合肥工业大学学报（自然科学版）第３０卷２４００ｋｇ。

则前悬架偏频可由（４）式计算得出，标准型为２．０Ｈｚ，加强型为２．１３Ｈｚ；满载时簧上质量为２４４０ｋｇ，则满载时标准型板簧的偏频为１．９８Ｈｚ，加强型为２．１１Ｈｚ。

如果悬架所用钢板弹簧的弹性特性为线性变化时，悬架的静挠度可表示为ｆｃ—ｍｇ／ｋ（５）其中，ｇ为重力加速度，取ｇ一９．８ＩＴＩ·ｓ。

则可计算得满载时标准型板簧的静挠度为６５ｍｍ，加强型板簧的静挠度为５６ｍｍ。

将（５）式带入（４）式，可得咒一５／压（６）由（６）式可知，悬架的静挠度直接影响车身振动的偏频，因此欲保证汽车有良好的行驶平顺性，必须恰当选取悬架的静挠度。

在悬架设计过程中，一般先根据行驶的平顺性和承载要求选择钢板弹簧的刚度Ｋ，然后由（４）式计算得出悬架的偏频，再由（５）式得出前、后悬架的静挠度。

计算得出的前、后悬架的静挠度应尽量接近，并希望后悬架的静挠度＾比前悬架的静挠度厂ｃ。

小一些，这样有利于防止车身产生较大的纵向角振动。

一般对于重型牵引车来说，要求偏频大约在１．５～２．２Ｈｚ之间，静挠度取６０～１００ｍｍ。

由此可以看出，重型牵引车板簧的偏频尽管仍在要求的范围内，但已经在上限的边缘了，造成这种现象的一个非常重要的原因就是钢板弹簧跨距太小，仅为１５００ｍｍ。

而在相同片厚的情况下，跨距小的钢板弹簧刚度自然偏大，若要减小刚度提高悬架系统的平顺性，最方便的方法就是减小片厚，但片厚减小而簧上载荷不变的情况下，则极易造成板簧应力过大。

目前，国内很多重卡生产厂家的前钢板弹簧跨距均为１８００ＩＴｌｌｎ，跨距加大后极大地改善了板簧的受力性能和平顺性能。

因为，板簧跨距加大后刚度自然就会降低，若要增加板簧的刚度以提升悬架的承载性能最方便的方法就是增加板簧的片厚，而片厚增加板簧所受单位应力则会减小，即受力性能将得到极大改善。

目前所使用的板簧及竞争对手的对比，如图４所示。

图４目前所使用的板簧与竞争对手的对比由图４看出，目前板簧刚度要比竞争对手大很多，自然造成平顺性要比竞争对手差，但受力性；能却比竞争对手好。

并且还可以看出，增加跨距后在保证原有刚度的情况下，可以有效地改善板簧的受力性能。

但由于受整车布置的影响，前钢板弹簧跨度加长有较大难度，前板簧吊耳支架与水箱支架和驾驶室翻转支架之间仅有５ｍｍ间隙，与水箱之问有２０ｍｍ的间隙，后吊耳支架与储气筒和消声器之间有５５ｍｍ问隙。

图５所示为实车上前吊耳支架与驾驶室翻转支架之间的问隙，由图５可以看出该方案有待进一步研究。

图５前吊耳支架与驾驶室翻转支架之间间隙示意图为了防止在不平路面上行驶时经常冲击缓冲块，悬架要具备足够的动挠度＾。

悬架动挠度指由满载位置开始，压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压到其自由高度的２／３）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。

一般要求悬架有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块，对于重型牵引车一般要求动挠度取６０～９０ｍｍＥ２．２悬架设计中平顺性与承载性的匹配设计目前，重型牵引车由于受使用环境的影响，在设计悬架时除了考虑悬架的平顺性外还要重点考虑悬架的承载能力，因此，钢板弹簧的设计必须综合考虑各方面的影响。

同时，由于前、后板簧的弧高及挠度变化直接影响了车架的纵向倾角，为了避免出现车辆的制动时“点头翘尾”和启动时“抬头塌尾”现象，一般增刊居刚，等：重型牵引车悬架主要参数的匹配设计５９必须保证车架有一定的纵向倾角，并且要求车辆在空载和满载时车架的纵向倾角不能有太大变化。

这就要求前、后悬架的刚度与载荷必须呈相同比例的变化。

即Ｆ。

１／ｋｌ—Ｆｗ２／ｋ２（７）但由于目前国内很多用户在实际使用重卡牵引车时超载严重，故而造成了重型牵引车的轴荷和簧上载荷过大，相应的悬架静挠度也相应增加，而弧高太大则造成整车重心高度和牵引盘高度偏高，故弧高大小必须同时考虑整车性能的影响。

为了保证整车重心高度和满载弧高则不得不增加板簧的刚度，而板簧刚度的增｝Ｊｉｌｔ直接导致了悬架偏频的增大，从而极大影响了整车的平顺性。

为了验证重型牵引车的平顺性和承载性能的匹配，本文专门做了该项目的平顺性试验。

在试验中，针对影响驾驶室舒适性的前悬架和前悬架上方的车架做了专门的振动测试，如图６所示。

图６平顺性试验悬架振动示惹图经过试验证明方案２的平顺性要明显优于方案１，同时方案２的钢板弹簧经过了重新的优化设计，在降低了刚度的同时抬高了弧高，但仍可保证车架的倾角维持原有角度和整车重心高度以及牵引盘高度，满足要求。

目前该车的平顺性距离本公司的标杆产品仍有一定差距，标杆产品的前钢板弹簧跨距为１８００ｍｍ，其跨距比本公司的重卡大了３００ｍｍ。

从试验结果及上述计算结果可以看出，标杆车的悬架振动偏频明显优于本公司。

一种新的改进方法是梁变截面板簧。

变截面钢板弹簧和变截面与普通板簧的钢度对比，如图７和图８所示。

图７变截面钢板弹簧图８变截面板簧与普通板簧的刚度对比由图８可以看出，既使变截面板簧的刚度比普通板簧的刚度大，但仍然能保证变截面板簧的刚度远小于普通板簧，只是目前这种板簧的加工工艺仍有不尽人意之处，故目前这种变截面钢板弹簧暂时还没有在重型牵引车上进行批量安装（但已经在寻找其解决方案）。

目前，这种结构的新板簧已经在重型牵引车上接受试验验证［４］。

３结束语（１）悬架的线性刚度不仅决定了车辆的侧倾刚度，同时还对车辆的平顺性以及承载性能产生重要影响。

（２）悬架刚度及弧高的选择必须考虑其对车架纵向倾角的影响，保证无论是在空载还是满载的情况下，车架纵向倾角均在一合理的范围之内。

（３）在增强平顺性的同时使得承载性能有一定的下降，如果用户超载严重的话，则悬架系统将很难满足其要求。

故如何使得平顺性和承载性能均达到一个较好的水平，仍然需要进一步研究。

参考文献［１３王望予．汽车设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４：１７０一１９０．Ｅ２］余志生．汽车理论［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４：１２０一１４０．Ｅ３］陈家瑞．汽车构造［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０００：２１２—２３２．［４］步一鸣．车用少片变截面弹簧设计ＥＪ］．当代汽车，１９８９，（３）：２０一３０．（责任编辑张秋娟）重型牵引车悬架主要参数的匹配设计作者：居刚， 李国振， JU Gang， LI Guo-zhen作者单位：安徽江淮汽车股份有限公司,商用车研究院,安徽,合肥,230022刊名：合肥工业大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：2007,30(z1)1.步一鸣车用少片变截面弹簧设计 1989(03)2.陈家瑞汽车构造 20003.余志生汽车理论 20044.王望予汽车设计 2004本文链接：/Periodical_hfgydxxb2007z1013.aspx。