(2.1)

其中c1 为前悬架的刚度（N/cm）；m1 为前悬架的簧上质量（Kg）。 当悬架的弹性特性为线性变化时，前悬架的静挠度 fc1 可以表示为：

                                                                       (2.2)

其中g 为重力加速度，取 g=9.81m/s2。 将式(2.2)代入式(2.1)得到

                                                                       (2.3)

由式(2.3)可知，车身振动的偏频 n 与悬架的静挠度 fc；因此必须选择合理的静挠度来保 证汽车的平顺性。

不同种类的汽车对平顺性的要求不同，因此悬架静挠度的选择也不同[1]。考虑到本设计的 参考车型为乘用车，且发动机排量为 2.0L，因此选择前悬架满载偏频 n1=1.0Hz；代入式(2.3) 后得到前悬架静挠度 fc1=25/n12=25.00mm=250.0cm。

2.3.2 悬架动挠度 fd 的确定

悬架的动挠度 fd 是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓 冲块压缩到其自由高度的 1/2 或 2/3）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移[1]。对于 本设计的参考车型，取前悬架动挠度 fd1=8cm=80.0mm。

2.3.2 悬架刚度的确定

根据式(2.1)，前悬架刚度可以表示为：

(2.4)

前悬架簧下质量约为 89Kg，取满载时的前轴轴荷为 967Kg，则满载时前悬架的单侧簧上 质量 m1=(967-89)/2=439Kg；代入式(2.4)，得到前悬架满载刚度 c1=17331.0N/m。

2.4 螺旋弹簧的设计

2.4.1 弹簧材料的选择

根据悬架螺旋弹簧的工作特点，弹簧材料需要具备较高的弹性极限和疲劳极限，并有较 强的韧性和塑性。因此选择弹簧材料为 60Si2MnA，该材料性能参数见表 2.2。

表 2.2 60Si2MnA 性能参数

参数名称 参数数据

许用切应力[τ]/MPa 627.5

许用剪切应力[σ]/MPa 980.4

剪切模量 G/GPa 78.4

弹性模量 E/GPa

硬度范围/HRC 20

45~50

2.4.2 弹簧丝直径的确定

悬架刚度和螺旋弹簧的刚度换算可表示为：

(2.5)

其中 c 为悬架刚度，c=17331.0N/m；i 为悬架杠杆比，取 i=1.08；代入后得到理想的弹簧刚度 kt=20214.9N/m。

弹簧丝的最小直径可以由弹簧刚度根据下式计算：

                                              (2.6)

其中 G 为材料弹性模量；D1 为弹簧中径，初选 D1=120mm；i 为弹簧有效工作圈数，初选 i=10； 代入后得到弹簧丝直径 d≥13.7mm；查圆柱螺旋压缩弹簧选用标准，取标准值 d=14mm。