?种刚度分配?法在悬架系统设计中的研究与应?

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。