钢板弹簧.docx
-精选文档 -4.2后桥钢板弹簧的设计计算一般载货汽车的后悬架。由于空、满载时负荷相差很大，希望采用非线性特性的弹性元件， 以获得较好的等频性。 通常采用由主、 副簧并联组合的两级刚度复式钢板弹簧，其弹性特性多为一折线。设计这种弹簧时，既要考虑满足平顺性的要求，即使悬架从空载到满载的各种载荷的状态下，固有频率变化尽量小 ，又要考虑到使主、副簧分别满足静强度和疲劳寿命的要求。4.2.1按平顺性要求选择主副簧刚度【15 】设主、副簧的弹性特性都是线性的 ,刚度分别为 C1、C2 副簧与支架开始接触 时 主 簧的静挠度为 f k 。汽车空载时仅主簧工作，这时固有频率为：N 0300（4-20）P0C1式中P0空载时后悬架负荷。汽车满载时主副簧都参加工作，这时固有频率为300N m（ 4 21 ）PmC1C 2式中Pm 满载时主、副簧总负荷,Pm =P 1 +P 2（P1、P2 分别为满载时主、副簧的负荷。）；当副簧刚刚接触支架时， 如果用线性方法来计算悬架的固有频率，其值会产可编辑-精选文档 -生突变。复合前、后的频率值N 1、 N 2 为N1300 22（4）PkC1300（ 4 23）N 2PkC1C 2式中 Pk 副簧接触支架时的负荷， Pkf k C1 。平顺性方面要求的固有频率变化小包含两方面要求，一是在整个负荷变化范围内频率的变化应最小， 二是在副簧接触支架前、 后的频率突变不要太大。 而这两方面要求是互相矛盾的， 从前者考虑， 导出了所谓的比例中项法 （亦称两点等频率法），从后者考虑 ,导出了所谓的平均负荷法（亦称一点等频率法）。采用比例中项法。用这种方法确定C1 、 C 2 及 fk 值，可使空、满载时的固有频率差值较小， 但副簧接触支架前、 后的频率突变较大。 对于运输部门使用的载货汽车，因其半载运输状态较少， 采用这种方法计算较合适， 并能获得较好的空车平顺性。C 21（4 24 ）C1PkP0 Pm（4 25 ）f kPm P0）（4 26C1汽车满空载时板簧负荷比。Pm（4 27 ）P0可编辑-精选文档 -解得：1.84 ；C 210.84；C1按平顺性要求期望满载频率取 Nm=120次/ 分=2 HzN m2C1 C 2 Pm587.20kgf / cm300根据和、比关系求得主副簧的理想刚度为：C1319.13kgf / cmC 2268.07kgf / cm ；f kPmP0；6.24cmC1Pk990.99kgf ；N m120次/ 分；N4N m 162.95 次 / 分；0N 1300次/ 分；120.11PkC1300N 2162.93次/ 分；1990.88319.13268.07可见， N mN 1 ； N 0N 2 ；N 2N 0N 01.36N1N mN1可编辑-精选文档 -4.2.2按应力规范的要求修正设计参数在设计中往往难以完全符合上述的设定。原因是副簧比主簧短很多， 又不宜采用片薄、片数多的板簧， 故其刚度和比应力往往偏大，结果副簧的静应力和极限应力都过大。因此，须略加修正，以保证主、副簧的强度和疲劳寿命满足要求。通常按上述某一种方法设定主、副簧的刚度期望值，进而选择规格尺寸后，就可以计算真正的刚度C1、 C2 及比应力1 、2 。 在这一过程中，应尽量使刚度的实际 值接 近期 望值，还 份应 使比 应力值符 合推 荐 的许 用值 主簧（2）cm ；副簧2 750 850（ kgfcm 2） cm。1 450 550 kgf cm选择钢板弹簧长度时应考虑到在整车上布置的方便性，因此要与总布置共同协商确定。一般情况下，轿车后簧长度为轴矩的40 55 ，载货汽车前后簧长度分别为轴距的26 35 和 35 45 。故后主簧长度范围： L=1176 1176 mm取 L=1500 mm试取：主簧：长宽高总片数（主片数）1500 85 12 12 3挠度系数：1.28板簧刚度 :C336.19kgf / cm比应力 :5.15MPa / mm 4.5 5.5 副簧：长宽高总片数（主片数）1100 85 10 7（ 2）挠度系数：1.35 ；可编辑-精选文档 -板簧刚度 :C272.86kgf / cm ；比应力 :7.57MPa / cm 7.58.5 。为使主、副簧都能满足静强度的要求 ,即在达到极限动行程时主、副簧的极限应力 1max 与 2 m ax 相差不大，应取1max0.95 1.05（4 28 ）2max对于行驶在公路上的载货汽车,一般取系数d=2.5 3.5 路面条件差的取上限。计算时要加进橡胶垫压缩量,即按可能达到的动行程计算。主簧比应力在许用值范围之内，副簧的稍低于许用值下限，取=1 。极限运动行程系数取 d=3.3 ；则极限运动行程为f d dPm8.1cm（4 29 ）C 2C1橡胶缓冲块高度为4 cm ，压缩量为 1/2 ，极限运动行程的计算值应取f d =8.1+2=10.1cm这样，当副簧接触支架时的主簧静挠度fk 应按下式进行修正1 Pmf d C1 C2f k（ 4 30 ）C1C2式中 主、副簧比应力之比，1；2f d 极限运功行程；可编辑-精选文档 -解得 fk =6.02cm=0.68 ；接触点负荷 PKf k C12023.86kgf ；N m120.13 次/ 分；N 0162.22 次/ 分；N 1 =119.45次/ 分；N 2163.11 次 / 分；结果： N 01.35 ;N 21.37 ;N 01.36N mN 1N 14.2.3主副簧的负荷分配和应力核算1、空载时： f 01f0P0 ；f 02 0(4 31)C1Pmf k C1（4 32）满载时： f 2C 2C1f1 fk f 2（4 33 ）式中 f01 、 f 02 分别为空载时主、副簧的静挠度；f 1 、 f 2 分别为满载时主、副簧的静挠度。解有： f 01 =3.2 cm ； f02 =0 ； f1 =8.72 cm ；f 2 =2.70 cm 。2、这样，主副簧的负荷分配为空载时： P01f 01C1P02 =0可编辑-精选文档 -满载时： P1f 1C1P2f 2C 2PmP1（4 33 ）式中P01 、 P02 分别为空载时主、副簧的负荷；P1 、 P2 分别为满载时主、副簧的负荷解有 : P011075.81kgf；P020P12931.58kgf ；P2736.72kgf3、这样，就可以按下式计算其满载时的平均静应力和极限应力。【17 】11f1 ；2f2（4 34 ）1max1f 1 f d ；2 max2f2 fd（ 4 35 ）解有：1449.08 MPa 450 550 ；2 =204.39 MPa 220 2501max976.44MPa 900 1000；2 max979.56 MPa 900 1000所以，主副簧的比应力、 满载时的平均静应力和极限应力都在其许用值范围之内，满足钢板弹簧强度和疲劳寿命的要求。4.2.4确定主副簧弧高和支架的位置如图 4-3 所示，满载时主副簧弧高应满足下式H 1H 2D 2D1（ 4 36 ）可编辑-精选文档 -图 4-3 满载时主副簧的弧高式中 H 1 满载时主簧弧高不计卷耳；H 2 满载时副簧弧高；D1 主副簧支架间的距离；D 2 主副簧第一片叶片间的距离。设计时首先要选定主簧弧高H 1 ，它取决于操纵稳定性对侧倾轴转向的要求。对于载货汽车，国内习惯取正弧高等于10 20mm ，基本上能满足稳态转向特性的要求。选取H 1 =10mm 。【18 】D 2 取决于副簧总片厚和垫板高度，取垫板高度为25mm ，则主、副簧主片间距为D 21072595mm （ 4 37 ）选取副簧满载弧高H 20.6cm ，主、副簧的支架间距为D1D 2H 2H 19561091mm空载时副簧端部到支架的距离为f f k f 01 6.02 3.2 2.78cm（4 38 ）可编辑-精选文档 -主、副簧总成的自由弧高H 01H 1f11H 11 8.720.9 111.62cm（4 38 ）H 02H 2f 22H 20.6 2.70.30.9 4.5cm（4 39 ）式中的非线性附加变形量1 0.9cm 、 20.3cm 以及夹紧前、后之弧高的变化量H 1 1cm 、H 20.9cm 都以参考已有的类型结构弹簧的实际测量值而选定的。4.2.5作图法确定主副簧长度 【4】U 型螺栓中心距 u=130cm ；主簧长度：（单位： mm）第一片 1500 ；第二片 1500 ；第三片 1500 ；第四片 1380 ；第五片 1255第六片 1130 ；第七片 1005 ；第八片 0880 ；第九片 0760 ；第十片 0635十一片 0510 ；十二片 0385 。副簧长度：（单位： mm）第一片 1100 ；第二片 1100 ；第三片 0960 ；第四片 0820 ；第五片 0680第六片 0540 ；第七片 0400可编辑
