目錄汽車鋼板彈簧結(jié)構(gòu)選擇……………4鋼板彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算……………5初定片數(shù)、截面尺寸 7按作圖法求各片弦長(zhǎng)………………8撓度計(jì)算……………8鋼板彈簧各片應(yīng)力計(jì)算……………8加預(yù)緊力……………9鋼板彈簧各片實(shí)際弦長(zhǎng)的計(jì)算……13在自由狀態(tài)下各片的曲率半徑計(jì)算………………14鋼板在極限工作下的強(qiáng)度驗(yàn)算 16卷耳和銷的計(jì)算 17參考文獻(xiàn)……………18附表1附圖汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目：汽車鋼板彈簧設(shè)計(jì)主要技術(shù)和性能參數(shù)（第二組）前軸軸負(fù)何（N）空載15144滿載19344前軸非簧載質(zhì)量（kg）420鋼板彈簧作用距離L（mm）1300兩個(gè)”U”型螺栓中心距S（mm）110靜繞度f(wàn)（mm）（滿載）80-90動(dòng)繞度f(wàn)a（mm）56鋼板彈簧滿載時(shí)弧高F28鋼板彈簧卷耳固定點(diǎn)至路面距離C550汽車鋼板彈簧簡(jiǎn)介鋼板彈簧是汽車懸架中應(yīng)用最廣泛的一種元件。它是由若干片等寬但不等長(zhǎng)（厚度可以相等，也可不等），曲率半徑不等的合金彈簧片組合而成的一根近似等強(qiáng)度的彈簧梁。鋼板彈簧的第一片（最長(zhǎng)的一片）稱為主片，其兩端彎成卷耳，內(nèi)裝青銅或塑料、橡膠、粉末冶金制成的村套，以便用彈簧銷與固定在車架上的之家或吊耳作鉸鏈連接。鋼板彈簧主要由主片、副片、彈簧夾、螺栓、套管、螺母等組成。鋼板彈簧的中部一般用U形螺栓固定在車橋上。汽車鋼板彈簧的材料一般用60Si2Mn、55SiMnVB。一、汽車鋼板彈簧結(jié)構(gòu)選擇選擇斷面形狀有矩形，T形，單面有拋物線邊緣，單面有雙槽等斷面形式為了提高疲勞強(qiáng)度，選用60Si2Mn材料即最常用的板簧材料為熱軋彈簧扁鋼。因?yàn)榫匦螖嗝驿摪鍙椈傻闹行暂S，在鋼板斷面的堆成位置上。工作時(shí)，一面受拉應(yīng)力、另一面受壓應(yīng)力作用，而且上、下表面的名義拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的絕對(duì)值相等。故選擇矩形斷面形式。長(zhǎng)度圓整圓整為“0”“5”尾數(shù)4.卷耳、吊耳的結(jié)構(gòu)方案①吊耳 ②卷耳 ③包耳

材料為了提高疲勞強(qiáng)度，選用60Si2MnE（彈性模量）=2.1x105MPa采用等厚度鋼板彈簧二、汽車鋼板彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算（一）初定片數(shù)、截面尺寸主片數(shù)n0=2、總片數(shù)n=8計(jì)算鋼板彈簧平均厚度1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J05(L-ks)3c48E彈性模量E=2.1x105N/mm2n2系數(shù)“=才=8=0-252)撓度增大系數(shù)§=1.5/11.04(l+0?5n)］二1.282051剛度c=F/fwcFw=(軸荷—非簧載)/2Nw滿載軸荷：19344N非簧載：mg=420x9.8=4116NFw=(19344-4116)/2=7614N滿載靜撓度取fc=90mm剛度C=F/f=84.6N/mmwc5)無效長(zhǎng)度系數(shù)K=0.5

6)鋼板彈簧靜應(yīng)力§=F(L-ks)/4W0N/mm2cw0許用應(yīng)力ec]=(1.39?1.55)fc+(245?315)=(1.39~1.55)x90+(245~315)N/mm2所以Qc］的范圍是370.1?454.5N/mm2，一般［5c］選取大一些,使w??；h］大，以滿足制動(dòng)時(shí)§ 的要求；故?。?c］=440N/mm20 max c鋼板彈簧總截面系數(shù)o=F(L-ks)/4[b]mm3鋼板彈簧總截面系數(shù)w c鋼板彈簧作用距離L(mm)=1300mm鋼板彈簧作用距離L(mm)=1300mm兩個(gè)U兩個(gè)U型螺栓中心距S(mm)=110mmW二F(L-ks)/4[b]二7614x(1300-0.5x110)/(4x440)二5386.04mm30w cJ=5(L-ks)3C/(48E)=1.282051x(1300-0.5x110)3x84.6/(48x2.1x105)=20764.580L-ks=1300-0.5x110=1245(L-ks)2=1550025平均厚度h=2J/w=5(L-ks)2[c]/6Ef=7.710518mm1 0 0 c c7)計(jì)算比應(yīng)c=6Eh/[5(L-ks)2]=6x2.1x105x7.710518/(1.282051x1550025)=4.89N/mm2比18)計(jì)算最大應(yīng)力Sax_ +—)f=56mm動(dòng)撓度丿a最大應(yīng)力"max=艸90+56)=713?94N/mm23、計(jì)算片寬b片厚hJ=nbh3/1201)片厚h=1.1h=1.1x7.710518=8.4815698mm1)片厚圓整h=10mm

2)片寬(矩形斷面)匕=12-/h3n=31.14687mm2)圓整b=31mm按型材GB12222-84選b=65mm3)校核b/h=6.56<b/3)校核b/h=6.56<b/h<104)粗校固有頻率b/h在范圍內(nèi)，=1.6865Hz8x31x103二nbh3/12二 二20666.67=84.2=84.2N/mmC=J48E/「§(L-ks》oL -f=F/c=90.428cwmmN=1.68255Hz三、按作圖法確定各片的弦長(zhǎng)h3二103二1000(n-1)h3二h3=10000nh3=8x1000=80004)求各片的弦長(zhǎng)L片序號(hào)長(zhǎng)度mm取整mm圓整mm單邊mm雙邊mm最短片L1143.6143140140280L2232.1232230225450L3320.7320320305610L4409.3409410309780L5497.9497500470940L6586.45865855501100

L76756756756751350L8763.67636756751350n=8,l=l=675mmn8四、橈度計(jì)算1、鋼板彈簧剛度的計(jì)算（列表）。見附表1頁(yè)2、 鋼板彈簧總成剛度C二■6Eln二268.3985N/mmln3gn、剛度差(C-C)/Cx100%=65.6552%實(shí)理實(shí)、鋼板彈簧總成抗度f(wàn)二2P/c^mm)=34.3448mm(2P=F)nw、鋼板彈簧的固有頻率N(Hz)二竺=16 =2.73017(Hz)JfJ34.3448cN在1.3—2.3Hz之間。五、五、列表計(jì)算，見附表1頁(yè)六、加預(yù)緊力1、 主片（一、二）加負(fù)的預(yù)緊力5在-（80~T50）N/mm20i2、 其他各片加正的預(yù)緊力5在20~60N/mm2范圍之內(nèi)，基本相等，且壽命相當(dāng)。0i3、 要求任一截面中預(yù)應(yīng)力造成的彎矩和等于零即z5o=00i0

°01 °01 °02 °03°04 °05 °06 °07 °08-90 -90 30 30 30 30 30 30七、鋼板彈簧各片實(shí)際長(zhǎng)度的計(jì)算(即計(jì)算弧長(zhǎng)的各片曲率半徑R)mi1)、主片1、滿載是弧高f二f+(iT)hmm=40mmaia、弦長(zhǎng)L=1350i③、計(jì)算弦長(zhǎng)仏二(L③、計(jì)算弦長(zhǎng)仏二(Li—ks)21350-0.5*1102二647.5mm、曲率半徑R二L2/2/(f+Lol)二647.52彳 二5260.7mmml 11 ai2 /2*40、夾角9=arcsin(L/R)=arcsin(647.5/5260.7)=0.1234。1 l1 m1、弧長(zhǎng)L=20R=2x0.1234x5260.7=1298.29mmli m1、實(shí)際弧長(zhǎng)L=L+ks—1298.29+0.5x110=1353.29mm1211、主片2、滿載時(shí)弧高fa2—fa+h—40+10—50mm、弧長(zhǎng)L=1350mm④、曲率半徑Rm2③、計(jì)算弦長(zhǎng)L2—(④、曲率半徑Rm2③、計(jì)算弦長(zhǎng)L2—(l21350-0.5x1102—647.5mm—Ll22/2/(fa2—647說x(50+25)—4217.563mm⑤、夾角9—arcsin(L/R)—0.1541340

l2 m2⑤、夾角9、弧長(zhǎng)L—2eR—2x0.154134x4217.563—1300.142mm21 2m2、實(shí)際弧長(zhǎng)L—L+ks—1300.142+0.5x110—1355.142mm2221、片3

、滿載時(shí)弧高f=60mma3、弧長(zhǎng)厶3=1170mm、計(jì)算弧長(zhǎng)L3=557.5mmf、曲率半徑R=L2/2/(f+Ja3)=2620.05mmm3 l3 a3 2、夾角0=arcsin(L/R)=0.21442。3 l3m3、弧長(zhǎng)L=20R=1123.59mm31 3m3、實(shí)際長(zhǎng)度L=L+ks=1178.59mm片4①、滿載時(shí)弧高f4=70mm②、弧長(zhǎng)L4=990②、弧長(zhǎng)L4=990mm③、計(jì)算弧長(zhǎng)L=(L4l4=467.5mm、曲率半徑R=L2/2/(f+a4)=1596.12mmTOC\o"1-5"\h\zm4 l4 a4 2、夾角0=arcsin(L/R)=0.29726。\o"CurrentDocument"4 l4 m4、弧長(zhǎng)L=20R =2x0.29726x1596.12=948.913mm\o"CurrentDocument"41 4m4、實(shí)際弧長(zhǎng)L=L+ks=948.913+0.5*110=1003.91mm\o"CurrentDocument"42 41、片5、滿載是弧高f5=80mma5、弦長(zhǎng)l=820mm、計(jì)算弦長(zhǎng)L/5=(L-ks)/2=382.5mm、曲率半徑R=L2/2/(f+扛)=954.4141mmm5 l5 a52、夾角9=arcsin(L/R)=0.412357。TOC\o"1-5"\h\z5 l5 m5、弧長(zhǎng)L二29R二2x0.4123.57x954.4141二787.1178mm51 5m5、實(shí)際弧長(zhǎng)L二L+ks二787.1178+0.5*110二842.1178mm52 51、片6、滿載時(shí)弧高f6=90mma6、弦長(zhǎng)L=640mm6、計(jì)算弦長(zhǎng)片6="厶6 ⑹‘2=292.5mm④、曲率半徑R二L2/2/(f+九)二520.313mmTOC\o"1-5"\h\zm6 l6 a2⑤、夾角96=arcsin(L/R)=0.597。⑤、夾角96l6 m6、弧長(zhǎng)L=2R=2x0.597x520.313=621.251mm61 96m6、實(shí)際弧長(zhǎng)L=L+K=621.251+0.5x110=676.251mm62 61s7）、片7、滿載是弧高f=100mma7、弦長(zhǎng)l=460mm、計(jì)算弦長(zhǎng)L7=(L7-ks)/2=202.5mm、曲率半徑R=L2/2/(f+4)=255.031mmTOC\o"1-5"\h\zm7 l7 a7 2、夾角e=arcsin(L/R)=0.91739。7 l7m7、弧長(zhǎng)L=2eR=2x0.91739x255.031=467.928mm71 7m7、實(shí)際弧長(zhǎng)L=L+ks=467.928+0.5x110=522.928mm72 71、片8①、滿載是弧高f8=ll°mma8②、弦長(zhǎng)L=280mm8計(jì)算弦長(zhǎng)L8=(l8-ks)/2=112?5mm曲率半徑R8m8二L2/2/(f+Za8)曲率半徑R8m8TOC\o"1-5"\h\z/8 a8 2、夾角0=arcsin(L/R)=1.54833。8 l8m8、弧長(zhǎng)L=20R=2x1.54833x112.528=348.461mm81 8m8、實(shí)際弧長(zhǎng)L=L+ks=348.461+0.5x110=403.461mm52 512.主片1Q卷耳內(nèi)徑D=35mmQ卷耳長(zhǎng)度L=“ (D+h)x7=3.14x(35+10)x卷 8=123.7163mm8Q滑動(dòng)處延伸度L=50mm延3.主片2Q包耳長(zhǎng)度L=(27.5+h)x王+12=3.14x(2.75+10)x2包 3 3+12=188.7375mmQ2側(cè)鉤彎曲半徑R=15mmQ側(cè)鉤長(zhǎng)度L=“(R+h)/2+25=56.42mm側(cè) 2Q4各片總成伸直長(zhǎng)度i伸=各片弦長(zhǎng)L+L+L(或L+L)+滑板吊耳寬度(40mm)i卷延包倒L=1350+123.7163+40=1513.72mm1伸L=1350mm2伸L=1170mm3伸L=990mm4伸L=820mm5伸L=640mm6伸L=460mm7伸L=280mm8伸八、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下各片的曲率半徑R1未夾緊”U”型螺栓的m空載弧高F=f+f+AcaQ動(dòng)攏度f(wàn)=63dQ預(yù)壓縮產(chǎn)生的塑性變形AA=(0.055—0.075)(f+f)=0.075(100+63)=8.965mmcdQF=100+50+8.965=158.965mm④型螺栓夾緊時(shí)對(duì)弧高的影響AHAH= S =17.71233mm2*L{(2L-s)(f+f+)}求自由狀態(tài)下的總弧高F0F=F+AH=158.965+17.71233=176.6773mm0求主片的曲率半徑R01由公式(R)=1-F/R-cos[L/(2R)]=00011201F(R)=0(計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后5位)1)設(shè)R=1500R=2000；TOC\o"1-5"\h\zx1 x2則F(R)=-0.01775<0；F(R)=-0.03407>0x1 x2令R=(R+R)/2=1750；則F(R)=-0.02713<0x3 x1 x2 x3R=(R+R)/2=1625；則F(R)=-0.02328<0x4x1 x3 x44)R=(R+R)/2=1687.5；則F(R)=-0.02538<05)6)7)8)x5R=(x6R=(x7R=(x8R=(x9x3 x4R+R)/2=1656.25；x4 x5R+R)/2=1640.625x4 x6R+R)/2=1632.81；x4 x7R+R)/2=1636.719；x7 x8x5則F(R)=-0.02437<0x6則F(R)=-0.02348<0

x7則F(R)=-0.02356<0x8則F(R)=-0.02370<0x9則裝配后的曲率半徑R01=(Rx8+Rx11)/2=1632.8mm4.基于各片的曲率半徑R為R的同心圓0i 01即R=R+(i-1)h(mm)0i 01R=1633.2901R=1633.2901R=1653.2903R=1673.2905R=1693.2907R=1643.2902R=1663.2904R=1683.2906R=1703.2908/Ehi)(mm)/Ehi)(mm)01R=1593.412R=1612.214R=1630.9966R=1703.298九、鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑計(jì)算．求各片的曲率半徑R公式：R=R/(1+2&i 0i?R=1934.1497581R=1602.823R=1621.65R7=1693.29做弧高驗(yàn)算Q分配后的總成的曲率半徑為R由最小勢(shì)能原理可知01/R=工(IL/R)/工(IL)0iiiii

I:第i片的慣性矩=bh3/12L:第i片的的長(zhǎng)度iR:第i片自由狀態(tài)下的曲率半徑i各片厚度相等則1/R=工(L/R)/工L=1671.650iiiQ弧高的比較F與F=F+F+a+AH進(jìn)行比較驗(yàn)0cdF-F=130.495-176.677=-46.182mm驗(yàn)0(F-F)/F*100。/ =-46.182/176.677X100%=-26.139%驗(yàn)0 0 °求各片在自由狀態(tài)下的弧高FiL=(L-K/2)mm0i isL=647.5L=647.502L=467.504L=292.506L=112.50801L=557.503L=382.505L=202.507FF=137.492F=69.26964F=26.44266F=3.71937F=111.6021F=100.083F=45.7575F=12.1527給出產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)Q空載時(shí)(p=0) F=F=130.4952mm驗(yàn)Q載荷P=2000N時(shí)，在載荷P下產(chǎn)生的動(dòng)撓度f(wàn)1二p/Cc1C=268.3985F=F-Fc1=123.0441驗(yàn)c1=十、鋼板總成在極限工作下的強(qiáng)度計(jì)算1，緊急制動(dòng)時(shí)，前鋼棒彈簧承受的載荷最大，在他們后半段出現(xiàn)最大應(yīng)力 0 大應(yīng)力二mG（I+十）1/w<900~1000N/mm2max 111c2 00=0.7（道路附著系數(shù)）C：滿載時(shí)彈簧固定點(diǎn)道路面的距離C=600mm11、】2彈簧前、后段長(zhǎng)度:1J2