鋼板彈簧設(shè)計說明書

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"_、確定斷面尺寸及片數(shù) 2\o"CurrentDocument"二、 確定各片鋼板彈簧的長度 3\o"CurrentDocument"三、 鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算 5\o"CurrentDocument"四、 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算。 6鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H。 6鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定 7\o"CurrentDocument"五、 鋼板彈簧總成弧高的核算 9\o"CurrentDocument"六、 鋼板彈簧的強(qiáng)度驗(yàn)算 10\o"CurrentDocument"二（修改）確定各片彈簧長度 11\o"CurrentDocument"三、 （修改）鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算 13\o"CurrentDocument"四、 （修改）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算 14\o"CurrentDocument"五、 （修改）鋼板彈簧總成弧高的核算 15\o"CurrentDocument"六（修改）鋼板彈簧的強(qiáng)度驗(yàn)算 16\o"CurrentDocument"七、 鋼板彈簧各片應(yīng)力計算 17\o"CurrentDocument"八，設(shè)計結(jié)果 18\o"CurrentDocument"九、參考文獻(xiàn) 19\o"CurrentDocument"二、確定各片鋼板彈簧的長度 20計算過程與步驟條件參數(shù)：總重Gr13100N自重Go二6950N空車軸載荷Goi二空車軸載荷Goi二4250NG02二2700N滿載軸載荷Gi二滿載軸載荷Gi二5750NG2=7350N非贊載質(zhì)量Gb非贊載質(zhì)量Gb=2010N鋼板彈贊長度L二lOOO'llOOnn滿載時偏頗n二1?5-1.7Hz彈性模量 E彈性模量 E二2?06X105N/mm2S=8-15%L葉片端部形狀：壓延一、確定斷面尺寸及片數(shù)有關(guān)鋼板彈贊的剛度、強(qiáng)度等，可按等截面簡支梁的計算公式計算，但需引入撓度增大系數(shù)§加以修正。因此，可根據(jù)修正后的簡支梁公式計算鋼板彈費(fèi)所需要的總慣性矩人。對于對稱鋼板彈贊：J0=[（L-^）3cct]/（48E） ⑴式中，s為U形螺栓中心距（mm）；k為考慮U形螺栓夾緊彈贊后的無效長度系數(shù)（如剛性夾緊，取20.5,撓性夾緊，取k=0）；c為鋼板彈贊垂直剛度（N/mm）,c=FJfc-§為撓度增大系數(shù)（先確定與主片等長的重疊片數(shù)厲，再估計一個總片去L二1050mm去L二1050mm取k二0.5,初定6）E為材料的彈性模量。取滿載偏頗取滿載偏頗n=l.6HZ\2且I?w=(G2-Gu2)/2二2670N,fc=(-)=97?66mm則c=Fw/fc=27.34N/mm將其代入求得JQ=3725.5N?mm2；IVO=%(L-ks)'/(4[cr?,])二2670Nx(1050—0.5x105)〃〃n/(4xSOOMPa)=1331.66；3775s初取加=2J0/WQ= a5.59〃血,取b二9橙二50.13mm.卩0 0 1331.66 卩片寬b對汽午性能的影響：.增大片寬，能增加卷耳強(qiáng)度，但當(dāng)車身受側(cè)向力作用傾斜時，彈贊的扭曲應(yīng)力增大。.前懸架用寬的彈贊片，會影響轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角。片寬選取過窄，乂得增加片數(shù)，從而增加片間的摩擦彈費(fèi)的總厚.推薦片寬與片厚的比值b/?在6~10范圍內(nèi)選取。.推薦h在(1+0.1)悅范圍左右取，取h二6mm。查表：b和h應(yīng)符合國產(chǎn)型材規(guī)格尺寸，選取b二65mm,h二6mm。二、確定各片鋼板彈簧的長度有作圖法如圖1?得出：且Li=L2.單位：mm

圖1.各片彈贊長度應(yīng)盡可能將鋼板彈贊取長些，原因如下：增加鋼板彈贊長度L能顯著降低彈費(fèi)應(yīng)力，提高使用壽命降低彈贊剛度，改善汽車平順性。在垂直剛度c給定的條件下，乂能明顯增加鋼板彈贊的縱向角剛度。剛板彈贊的縱向角剛度系指鋼板彈贊產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時，作用到鋼板彈贊上的縱向力矩值。增大鋼板彈贊縱向角剛度的同時，能減少車輪扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈贊變形。各片彈贊長度，如表1.表1：單位：mm序列號單邊L/2取整圓整雙邊L15255255251050252552552510503457.24584609204389.23903907805322.93233256506254.62552555107187.51881903808120.0120120240三、鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算在此之前，有關(guān)撓度增大系數(shù)5、總慣性矩人、片長和葉片端部形狀等的確定都不夠準(zhǔn)確，所以有必要驗(yàn)算剛度。用共同曲率法計算剛度的前提是，假定同一截面上各片曲率變化值相同，各片所承受的彎矩正比于其慣性矩，同時該截面上各片的彎矩和等于外力所引起的彎矩。剛度驗(yàn)算公式為*=1其中，孜+1=（厶一人+1）; ;笛+1=呂—。SA SA/=! ；=1式中，&為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，0=0.90?0.94；E為材料彈性模量；厶、/比為主片和第伙+1）片的一半長度。則當(dāng)，k=l,a2=li-12=0k=2, &3=11-13=525-460=65mmk=3,34=11-】4二525-390二135mmk=4,&5二11-】5二525-325二200mmk=5,aEi-16=525-255=270mmk=6,47=11-17二525-190二335mmk=7,&8二】1-h二525-120二409mm

k二& ^9=11-I9二525-0二525mm其中:二111212kA+lkbh3 （k+1）bh3EASA;=1Z=16當(dāng)21,YiY2=w?222,丫2丫3=麗23,y3—T1Yfpk=4,y4—&爲(wèi)2k=5,'I■丫6-Sbh32k二6,Yg■丫7=Tbh^3k=7,y7■Ys~14bh312k=8,丫8—Yy~8bh3代入數(shù)據(jù)可得:1>；+口-仏）二18355.7A=1取—0.93因此，c=—— =62.6Nfmm>30.\35N/mm（符合）Jt=l!1!鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算。!1!鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算。1?鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高施鋼板彈贊各片裝配后，在預(yù)壓縮和U形螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差（圖2）,稱為鋼板彈贊總成在自由狀態(tài)下的弧高Ho,用下式計算Hm?) llj式中，￡?為靜撓度；九為滿載弧高；紂為鋼板彈贊總成用u形螺栓夾緊后引起的弧高變化，窗」3m)；S為U形螺栓中心距；L為鋼板彈贊主片長度。2L*鋼板彈贊總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑R。=C/8//0o取f(l=20mm,則\f='GL_$)、/“+上)15>6mmHo=(fc+fa+Af)=97.66+20+15.6=133.26mm因此， R°=L2/8/7o=1034.16mm鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同(圖4一7),裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑&各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈贊裝配后能很好地貼緊，減少主片工作應(yīng)力,使各片壽命接近。圖2鋼板彈贊各片自由狀態(tài)下的曲率半徑矩形斷面鋼板彈贊裝配前各片曲率半徑由下式確定&=“鞏 (4-1)[1]1+(2也)式中，尺為第i片彈贊自由狀態(tài)下的曲率半徑(mm)；為鋼板彈費(fèi)總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑(mm)； 為各片彈費(fèi)的預(yù)應(yīng)力(N/mm2):正為材料彈性模量(N

/mm2）o在己知鋼板彈贊總成自由狀態(tài)下曲率半徑他和各片彈贊預(yù)加應(yīng)力％「的條件下，可以用式（4一1）計算出各片彈贊自由狀態(tài)下的曲率半徑選取各片彈贊預(yù)應(yīng)力時，要求做到：裝配前各片彈費(fèi)片間間隙相差不大，且裝配后各片能很好貼和；為保證主片及與其相鄰的長片有足夠的使用壽命，應(yīng)適當(dāng)降低主片及與其相鄰的長片的應(yīng)力。為此，選取各片預(yù)應(yīng)力時，可分為下列兩種情況：對于片厚相同的鋼板彈贊，各片預(yù)應(yīng)力值不宜選取過大。推薦主片在根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊加后的合成應(yīng)力在300?350N/mnr內(nèi)選取。1?4片長片疊加負(fù)的預(yù)應(yīng)力，短片疊加正的預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力從長片到短片由負(fù)值逐漸遞增至正值。在確定各片預(yù)應(yīng)力時，理論上應(yīng)滿足各片彈費(fèi)在根部處預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩之代數(shù)和等于零，即1=1或乞％叱./=!因此取各片預(yù)應(yīng)力礙廠01二-01二-50Mpa03二-20Mpa05-lOMpa07=30Mpa02二-35Mpa04-OMpa06-20Mpa08=45Mpa得:R°Eh、得:R°Eh、1+（2%/?。）=1128.59mm同理：R2=1098.50mmR3=1069.97mmR4=1034?16mm同理：R2=1098.50mmR3=1069.97mmR4=1034?16mmR5=1017.17mm^6=1000.68mm R7=984.73mmRg=961.74mm如果第i如果第i片的片長為厶,則第i片彈贊的弧高為比a厶;/8尺則，H嚴(yán)叩8&=10502/(8xl128059)=122.1mmH2a10502/(8xl098.5)=125.5訕H.a9202//(8x1069.97)=9S.9mmH4?7802/(8x1034.16)=73.5mmHs?6502//(8x1017.17)=51.9irunH6?5102,/(8x1000.68)=32.5mmH.^3802//(8x984.73)=1&3mmHzq2402//(8x961.74)=7.5mm鋼板彈簧總成弧高的核算由于鋼板彈贊葉片在自由狀態(tài)下的曲率半徑R】是經(jīng)選取預(yù)應(yīng)力5后用式(4-1)計算，受其影響，裝配后鋼板彈贊總成的弧高與用式Ro二L2/(8H0)計算的結(jié)果會不同。因此，需要核算鋼板彈贊總成的弧高。根據(jù)最小勢能原理，鋼板彈贊總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈贊的Ro為0工厶Z=1(5-1)ci0工厶Z=1(5-1)ci：式中，厶為鋼板彈贊第i片長度。1050*式中，厶為鋼板彈贊第i片長度。1050*10501128.59 1098.5380920 780 650 510 + + +

1069.97 1034.161017.171000.68984.73240961.74=240961.74=5.2844工厶二1050+1050+920+780+650+510+380+240二5580mm<=i因此,1s7R44一二 , 得，二1055.94mm~1034.16mm=Ro（符合）R。5580鋼板彈贊總成弧高為Ha廠/8他二10502/（8x1055.94）=130.5nvn?133.26nun=H0 （符合）六、鋼板彈簧的強(qiáng)度驗(yàn)算(1)緊急制動時，前鋼板彈贊承受的載荷最大，在它的后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力號用下式計算” 仏+以) (6_i)[1]max"(/#)%式中，G為作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷；耳為制動時前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，轎車:“=1.2?1.4,貨車：〃7；=1.4?1.6； 人為鋼板彈贊前、后段長度；0為道路附著系數(shù)，取0.8；為鋼板彈贊總截面系數(shù)；c為彈贊固定點(diǎn)到路面的距離如下圖。hp ,2 1八HrX￡[-r—L_L_i倫=5m\幾其中，取C二300mm，mi=l.20, 二0.8則

(符合)(符合)(2)汽車驅(qū)動時，后鋼板彈贊承受的載荷最大,在它的前半段出現(xiàn)最大應(yīng)力bm埠用下式計算4+/艸+帀(屮肌4+/艸+帀(屮肌(6-2)[1]式中，G2為作用在后輪上的垂直靜負(fù)荷；m：為驅(qū)動時后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，轎車:〃?；=1.25?1.30,貨車：〃7；=1.1?1.2；0為道路附著系數(shù)；b為鋼板彈贊片寬；九為鋼板彈贊主片厚度。其中，取m2=l.25,4)=0.8.則G』門?+(pc)Gm?7350x1.25x525(525+0.8x300) 7350x1.25x0.86=1150Mpa >lOOOMpa(T=—= = 1=6=1150Mpa >lOOOMpa(不符合)二、(修改)確定各片彈簧長度修改：重選材料規(guī)格，取h二7mm，b二70mm由作圖法如圖4,確定各片長度，且Li=L2.

14=525適二］旳0pJ ?14=525適二］旳0pJ ??丫p24=3Q090E 1p25=322o5Y —cY ?JXp26：255.0尢7二18J5=457,5圖4.各片彈贊長度各片彈贊長度如表2表2.序列號單邊L/2取整圓整雙邊L15255255251050252552552510503457.54584609204390.03903907805322.53233256506255.02552555107187.51881903808120.0120120240

三.（修改）鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算由更改后的參數(shù)得TOC\o"1-5"\h\z6ctE ⑴c=— 其中，％嚴(yán)（人一心）；亠；丫葉=4。SA SA/=! /=1式中，&為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，a=0.90?0.94；E為材料彈性模量；/「/陽為主片和第伙+1）片的一半長度。則當(dāng)，k=l,^2=11-】2二0k=2, &3二11-】3二525-460二65mm^4=11X二^4=11X二525-390二135mm15=525-325二200mm】6二525-255二270mm^7=11一17二525-190二335mm^8=11-1滬525-120^7=11一17二525-190二335mm^8=11-1滬525-120二409mm^9=11-】9二525-0二525mm1_ 11_ -1212(k+1)bh3kbh3當(dāng)21,Yi-迄二亦22,丫2-2丫3=喬k=3,丫3-1丫邑澎k=4,丫4-3壯-5血SA工厶f=l f=lk二5，V5-丫6~5bh3k=6,丫6-丫727bh31 r丫7-丫83k-7,"14bh3k=8,丫8-丫912"8bh3代入數(shù)據(jù)可得：厲-心）=10535.984=1取0=0.93因 此-—— =6x0.93x206000-10535.98=109.1W/mm>30.135N/mm1?薔（齊-匕）!1!（符合）!1!(修改)鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計1?鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高弘。取fa取fa=20mm,s（3厶—$）（九+￡）

2Z?=15.6mmH°=(fc+fa+紂)二97.66+20+15.6=133.26mm因此， R°=C/8H°二1034.16mm鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定取各片預(yù)應(yīng)力％,?,0150Mpa030150Mpa03二-20Mpa05=1OMpa0235Mpa04=OMpa06=2OMpa07=30Mpa07=30Mpa08=45MpaR上人1+(2叭)得：X希矢r】"4.06唄同理：R2=1088.82mm^5=1019.54mmR3=1064.71mm 尺4二同理：R2=1088.82mm^5=1019.54mmR6=1005.32mm R7=991.50mmRg=970.464mm計算各片弧高：H嚴(yán)匕RR,則，H嚴(yán)I3J8&=10502/(8x1128059)=123.70mmH2?10502/(8xl098.5)=126.57〃伽H.?9202//(8x1069.97)=99.37mmH4?7802/(8x1034.16)=73.54/wwHs?6502//(8x1017.17)=51.8mmH6q5102//(8x1000.68)=32.34mmH.q3802//(8x984.73)=18.20mmH$r2402,/(8x961.74)=7.41mm五、（修改）鋼板彈簧總成弧高的核算根據(jù)最小勢能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈贊的Ro為凡f厶凡f厶1=1式中，厶為鋼板彈贊第i片長度。代入數(shù)據(jù)得，代入數(shù)據(jù)得，￡厶二1050+1050+920+780+650+510+380+240二5580mm<=1因此,.5.3003一因此,.5.3003一5580得，R。=1052.77mm?1034.16mm=RQ(符合)鋼板彈贊總成弧高為//?L2/8/?0=10502/(8x1052.77)=130.90mm?133.26mm=H0 (符合)六（修改）鋼板彈簧的強(qiáng)度驗(yàn)算1?緊急制動時，前鋼板彈贊承受的載荷最大，在它的后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力九斑用下式計算G】加乙仏+理）（屮肌其中，取c二300mm,叭二1.20, q>=0.8=577.09Mp?<1000Mpa(525+525)嚴(yán)7*7。G皿(/]+%=577.09Mp?<1000Mpa(525+525)嚴(yán)7*7。（符合）2.汽車驅(qū)動時，后鋼板彈贊承受的載荷最大，在它的前半段出現(xiàn)最大應(yīng)力入埠用下式計算GjnJ.（/.+（pc）Gjn^cp（T= = 1 =—=—其中，取m｛二1?25 ,4>=0.&

(I+(pc)G“g(p_7350x1.25x525(525+0.8x300) 7350x1.25x0.8—-—-—= 1—-—=—二 1 bl\(525+ 525(I+(pc)G“g(p_7350x1.25x525(525+0.8x300) 7350x1.25x0.8—-—-—= 1—-—=—二 1 bl\(525+ 525產(chǎn)"07x70七、鋼板彈簧各片應(yīng)力計算由應(yīng)力計算公式[2]6=783.4Mpa<lOOOMpa（符合）PiOi=(li-li+ii)Pi/(WiYi)(7-1)(7-2)(7-3)上式中，li一一片長的一半；P—一作用在各片上力的大小，即載荷;Wi一一單片截面系數(shù)；FP1時二1335N,°1Yi一一修正系數(shù)。（主片0.6'0.8,第二片0.7?FP1時二1335N,°1其中‘1%二*二70X壬二571.7，h=h Pi=卩2,因此，取Yi二0.6。2=(12-hW(WiY1)=(525-460)X1335/(571.7X0.6)=253.0MpaP3二[1335X(525-0.5X105)-253.0X571.71/(460-0.5X105)=1193N。3二(460-390)X1193/(571.7X0.7)=208.7MpaP4=[U93X(460-0.5X105)-208.7X571.71/(390-0.5X105)=1086.9N°4=(390-325)X1086.9/(571.7X1.0)=123.6MpaP5二[1086.9X(390-0.5X105)-123.6X571.71/(325-0.5X105)=1086.9N。滬(325-255)X1086.9/(571.7X1.0)=133.1MpaPg=[1086.9X(325-0.5X105)-133.1X571.71/(42550.5X105)=1086.9N。6二(325-190)X1086.9/(571.7X1.0)=123.6MpaP7=[1086.9X(255-0.5X105)-123.6X571.71/(190-0.5X105)=1086.8No7=(1