载货汽车悬架设计.docx

《载货汽车悬架设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《载货汽车悬架设计.docx（38页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、题目：载货汽车悬架设计本论文主要对汽车卸货悬架的设置进行探索研究，第一步设计相关的四个参数，然后 结合得到的四个参数对总体进行研究设计，其中主要主要研究的参数有三个，分别是性能、 质量以及尺寸，参数的选择是依据国家标准和相关文献经验所获取的，并且在使用过后还 需要进行验证，确保选择的参数符合基础要求。本论文将完成前后悬架钢板弹簧、减震器 和弹性元件等设计。主要针对悬架的基本参数包括静挠度、动脑度、弹性特性的选择和计 算，在此基础上进行了钢板弹簧弹性元件的设计，主要针对板簧的主要参数、断面尺寸、 黄片产嘀咕、刚度校核、弧高、曲率半径、主片的强度校核以及弹簧销的强度校核等，最 后进行了前后悬架减震

2、器的设计，主要针对减震器的基本特性、相对阻尼系数以及最大卸 载力、油缸直径等进行了设计计算。最后绘制了前后悬架的装配图及零件图。关键词：载货汽车;悬架;设计;绘图目录1设计依据52前悬架设计62.1 悬架主要叁数的确定62.1.1 悬架的静挠度62.1.2 悬架的动挠度62.1.3 悬架的弹性特性72.2 弹性元件的设计72.2.1 钢板弹簧主要参数的确定7222钢板弹簧断面尺寸的确定：72.2.3 钢板弹簧各片长度的确定102.2.4 钢板弹簧刚度的验算102.2.5 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算122.2.6 钢板弹簧总成弧高的核算13227钢板弹簧强度验算142.2.8

3、钢板弹簧主片的强度的核算142.2.9 钢板弹簧弹簧销的强度的核算142.3 减振器设计15231减振器的设计参数152.3.2 减振器的外特性162.3.3 悬架静挠度cf的计算17234相对阻尼系数中17235阻尼系数的确定18236最大卸荷力的确定182.3.7 减振器工作缸直径D的确定193后悬架设计203.1 后悬架主要参数的确定203.1.1 悬架的静挠度203.1.2 悬架的动挠度203.1.3 悬架的弹性特性213.2 弹性元件的设计213.2.1 簧的布置方案选择：布置形式为对称纵置式钢板弹簧。213.2.2 钢板弹簧主要参数的确定21322钢板弹簧断面尺寸的确定：213.2

4、.3 钢板弹簧各片长度的确定24324钢板弹簧刚度的验算263.2.5 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算27326钢板弹簧总成弧高的核算30327钢板弹簧强度验算313.2.8 钢板弹簧主片的强度的核算323.2.9 钢板弹簧弹簧销的强度的核算334结论34致谢36参考文献351设计依据本文依据相关确定的参数来进行汽车总体设计，然后再对汽车的前悬架与后悬 架进行深入研究，对两者之间的偏频需求进行瞒足。并且还对前后悬架参数与结构 进行了校队。从设计与校队过程中充分把握其设计方式，为悬架设计奠定基础。如 下所示为本设计的主要参数及设计依据：1）轴距:3260mm;2）静挠度：fc=60

5、-90mm：3）整车质量：满载：4495kg；空载：2560kg；4）前悬架单侧悬架设计：簧载质量：600kg；空载簧载质量：470kg；5）后悬架单侧悬架设计：簧载质量：1300kg；空载簧载质量：430kgo2前悬架的设计2.1 确定悬架重要参数值2.1.1 悬架的主要静挠度悬架静扰度在公式中用f来表示，其指货车在载满货品并且停止运行时， 悬架所要承担的负荷值，与制作悬架的刚度C的关系为：Fc等于Fw?c对汽车平稳驾驶度造成最大影响的汽车悬架与簧上质量，两者之间运行过 程的系统频率是主要原因之一。因为汽车在设计中将质量系数的分配接近1，所 以车身上的两点在振动过程中没有联系。汽车自身具有的

6、频率n可直接表示为:n等于Jc/m / 2冗上列公式里，c代表汽车悬架具备的刚度(N/m)代表汽车悬架上簧上的质量(kg)然后得到静扰度：4- c重力加上速度表示为g (10N/kg),将其代到上面一个公式中得到了：n 等于 15. 76/J77n:为 hzfc为 nun通过对以上公式的分析可得到：汽车悬架静扰度对汽车自身的振动频率影 响十分重大，所以，要确保汽车在行驶过程中具有较好的平稳性，就一定要对 悬架具有的静扰度进行合理选择。但是每一种汽车在行驶过程中对稳定性存在不同的需求，其中重型货车需 求的后悬架稳定为L70至2.17hz,因主要使用于载货，所以一般的重型货车都会将数据选择在1.

7、7hz.的稳定性值。4.2.2 悬架具有的动挠度动扰度也是悬架参考数据之一，其表示汽车在载满货物后压挤悬架结构,这时悬架结构所能承受的极限范围，在汽车轮子与构架之间的中心点。在设计 过程中我们会选范围为6至9cm.之间。本论文进行的设计选择值为:fd = 7. Qcm4.2.3 悬架具备的弹性特征悬架自身具有的弹性特点一般为两类，一类是有限性的，一类是非线性。 因为货车在运行过程中会有两种情况，一种为载满货品，一种为空车，因此簧 上也会出现巨大变化，为降低汽车自身高度与振动频率之间出现的变化，所以 我们会选择非线性并且刚度值能够改变的悬架。4.2.4 2设计弹性元件对钢板弹簧的设计，我们选择对

8、称纵置方式的进行利用。5- 2.1确定钢板弹簧参数确定前悬架使用的单个钢板弹簧载重值为600千克。将其带入以上已选择参数值中：fd=l. 0cm1)满载后弧高：满载后的弧高用，代表，其表示为钢板弹簧使用在汽车上之后，载满货品 时钢板弹簧中心点高度与两边端点的高度之差。人一般情况下选择值在10 至20mm.本文设计选择：fa = 1O/22ZZ72)对钢板弹簧要求的长度L进行确定：(1)长度确定标准：此要求长度一般是指货车载满货品后钢板弹簧会产生伸张，这种伸张的过程中钢板弹簧的中心点到两端卷耳的距离。轿车会将此长度选择在L0. 40至 0.55中；货车会将前悬架此长度选择在0.26至0.35之间

9、，后悬架选择在0. 35 至0.45中。(2)选择本设计钢板弹簧需求长度：本文是根据相关数据对其长度进行初步选择，确定为等于1100mm.2. 2. 2将钢板弹簧要求的断面尺寸进行确定：(1)钢板弹簧存在一个宽度，其断面的宽度使b带入公式计算：钢板弹簧使用过程中会对刚度与强度进行计算，计算这两种参数变会使用 到其截面的长度，计算方式为简支梁公式，然后将扰度计算得出的最大3带入 公式中进行修正。将修正后的计算公式展开计算后得到惯性距离J。最后将此 数值带入下列公式算出钢板弹簧的对称数据：Jo= l(L-kS)3c 5JX8E上列公式中：S是指U形螺栓的距离(mm)k是指U形螺栓具有的夹紧度(k=

10、0. 5)： c是指垂直刚度(N/mm ) , c= Fw / fe; 。是指挠度最大系数。确定其中扰度。的最大系数对：首先要先确定弹簧片的数量n,在对总片数值。进行评估，得到公式小，然后带入3=1.5*1.04 (1+O.5n) /,得到初定的5。主簧为：L 等于 1100mmk等于0.5S等于200mm巧等于2。等于142公式为:3 = 1.57 1.04 (1+O.5n)7一等于1. 35E 等于 2.1xlO5N/mm4将此数值带入计算公式的：人等于 13.9 x 10在计算主片弹簧截面总数值W。：W=Fw(L-ks)WJ公式里中W。是弯曲的应力。前悬架q 取值在45055ON/, 4

11、50至 550N/mm2 后悬架在 220 至 250 N/mm2。F =F, =10241N H J/IL 等于 1350mmk等于0.5S等于200mmbj =500 N/nun2.把上诉数据带入以下公式进行计算，得到数据：叱)等于6400/再对主簧的平均厚度进行计算：%,=2Jo+Wo= (L-ks)2 J bJ/Efcm 等于 4. 5mm得到乙之后，选择钢板弹簧片宽b。通常选择片厚与片宽的值比范围是6 10ob等于40mm(2)对钢板弹簧的片厚h进行选值：力=器 h等于6.8等于5mm本论文的设计选用厚片相等的钢板弹簧，其厚度为5mm。通过查阅相关文件得出钢板切面宽度为b与h,便达到

12、国家规定的长度。（3）确定断截面的具体形状:本次研究利用矩形截面。（4）确定钢板弹簧使用数量：汽车会将使用总片数控制在一定范围之内，对装配与制造都非常有利，还 能够减少钢板片之间产生的摩擦，对汽车的稳定性具备改善作用。但是片数过 于少也会影响钢板弹簧强度，让材料的使用性变低。通常6片到14片之间效率 最好，大型的货车数量会偏多，可能高达20片，本次设计会选择1至4片依据国内外对货车载荷的相关文件规定，本论文选取14片为设计数据。2. 2. 3确定每一片钢板弹簧具备的长度将计算得到弹簧片的厚度立方数/按照比例在图纸上进行制作，取主弹簧片正处L/2与U型螺栓正处各点出一个点，标记为A、B点，连接两

13、点后成为三 角形，这个得到的三角形便是钢板弹簧的展示图。A点与B点连接线中与每一片 相交的点便是每一片钢板弹簧各自的长度。假如重叠片长度与主片相等，就需 要将B点往A点出最后一篇重叠片舍弃，才能再次得到每片个不相等的长度。每一片在制造中的实际长度需要圆整后才能确定。下图便是得到的每一片长度:每一片钢板的长度如下列表1：表2.1每一片长度确定图序号123456789长度（mm）110011001023946869792715638561序号1011121314长度（mm）4844073302531762. 2.4钢板弹簧刚度的验算以上得到的相关数据，不管是扰度变化较大的数值还是总惯性的矩人， 以

14、及片端与片长的形状，均不为确定数据，所以，需要进行下一步的验算。使 用共同曲率公式展开验算，可计算出刚度：C=6aE4-Eaw（Y.-Yw）公式里，a-x-i=（/|,-心）；YjFl + 1；YK-i=l-r o公式里的a作为修正验算数值，选择值为0.90至0.94, E是材料具备的弹 性模值；乙，晨是弹簧片每片长度。上列公式人代表主弹簧片的二分之一，将两端卷耳中心点与螺栓中心点之 间的距离数据带进公式中，计算结果便是弹簧处于自由情况中的总成刚度与； 此公式中带入的长度数据有效可得小等于（/-0.5kS）,再带入上列公式之中, 可得到刚度值为钢板弹簧的总成夹紧刚度q oK1234L-967为

15、+1 = 4 A+i07.715. 423. 130.838.546.2K8910111213为+1 = 4 A+i53.86169.276.984.692.3计算 Yk=1 -r S 1 ( mm4),得：Yi 等于 6.99X1。-Y?等于 3. 49X 10-丫3 等于 2. 33X io匕等于1. 75X10-丫5 等于 1.398X 10- 丫6 等于 1.165X1()7Y；等于 8. 73 X 105Yio 等于 7. 77 X 10-5Yn 等于 6. 99 X 10-5 Yi2 等于 6. 35 X 10-5 Yi3等于 5. 8 X10-5 Ym 等于 5.37 X ICT

16、将得到的数值带进公式计算，可得到总成自由的刚度值,“：Clin 等于 1211.6N/cm带进有效的长度数值到公式，可表示为把上列得到数据带入有效长度的公式之中， 得出乙,等于A-0.5kS,计算得到总成的夹紧度。等于 1570. 8N/cm得到的数值与上列我们计算出的设计数值差异非常小，达到设计需求。能2.2.5计算钢板弹簧总成处于自由情况中弧高与曲率的半径（1）弹簧总成在不使用时产生的弧高用”0表示Ho=（/c+/a+ 纣）算式里人是静挠的度；上是满载货品后的弧高；y是弹簧总成被U型螺栓挤压后形成的弧高，V等于S（3L-S）（/c+/a） +21?；其中S是螺栓中心点的距离， L是主弹簧长

17、度。得出：fc = Omnifa = lO/HOT旷=强%迫= 29.51mm得到：Ho=（/c+/a+Af ）就等于 154. 51mm（2）确定钢板弹簧总成在自由情况下曲率的半径长度：公式为：Ro=I7+8H得到结果等于1165mm.（3）确定钢板弹簧中每一片弹簧在自由情况下曲率的半径长度， 计算公式为：Rj=R（）-r 1+ （2o（）Ro） ：Eh算式中的代表每一片弹簧的曲率半径（mm），凡为钢板弹簧总成的曲率 半径，是每一片的预应力N/mnf） ； E是弹簧具备的弹性量N/,其中E 的选值为2. bIO、： N/mm2）； h1是每一片弹簧的厚度数据mm）。已知数据R。与 后，R1=

18、RO-1+ （2a01R0） -Ehl）公式可计算得出每一片弹簧具有的曲率半 35径值R“。弹簧片在厚度一致时，应当选择数值应当选择较小的；对主片的选择将根据 工作应力和预应力相互结合后得到的应力值，通常是300350N/之间。其 中预应力会从负数值逐渐变成正的数值。在对每一片弹簧具备的预应力进行确定时，应当根据理论来进行确定， 一般情况是要求根部处的预应力在弯曲中之代数和等于零，即：根等于0或是.等于o下表为主片弹簧、副片弹簧中每一片弹簧曲率半径:表2.2每一片的弹簧预应力* 11234567891011121314-5-4-3-2-101234L5678= 1165mmE= 2. 1 x

19、1 O N/ mnr儿等于 5mm利川上列相同公式计算每一片主弹簧的曲率半径，下表是计算得到的数据:表每片主片弹簧的曲率半径 112345678910用1177.211751172.81170.61186.41165116311621161. 71160111121314用11591158. 51157.51156.42.2.6钢核算板弹簧总成弧高依据最小的势能原理，钢板弹簧的总成稳定性是每一片弹簧势最低状态, 可得厚度一致的叶片弹簧R。1+凡等于之其中的L是每一片弹簧长度。得出总成具备的弧高：H约等于L2-8R()此计算结果和上列公式计算结果差异较小。假如两个算式中得到的结果差 异较大，应当

20、对叶片预应力从新选择并且计算。先核算主片弹簧具备的总成弧高：把每一片主片长度与曲率半径带入计算公式得到：凡=1197 mm然后将H约等于I?+8Ro等于150mm也带入公式中。得到的结果与原来设计的值差异不太，达到要求。2. 2. 7验算钢板弹簧强度bmax=GumbQi+Qc)+ (li+b)Xw0)=276.6(2. 10)达到强度要求。2.2.8核算钢板弹簧主片的强度钢板弹簧的主片预应力。，是主片弯曲力与拉力结合而成，公式为：。=3Fs(D+h )：bh J+Fs：bh i公式中F、=GmS代表主片中心点上的沿弹簧纵向作用力；%=2hpm是卷 耳自身厚度；D是卷耳内径；b是弹簧宽。的为应

21、许力，选择数值为350Mpa。 将其带入计算公式中：再：b = 2匕主片弹簧的强度达到了需求。2. 2. 9对弹簧销具备的强度进行核算对静止中的弹簧销负荷进行核算，此处的弹簧销值弹簧静止时承受的力度, 对其的核算公式是：b=Fs+bd。此算式里的乙是汽车载满货品在静止情况小 弹簧承受的负荷量，b代表主片的宽度，d代表其直径。将20钢或者是20Cr钢 添加碳后进行的处理，也可利用高频火处理45的刚，可得.小于或等于 7 9N/mm=o尸=G,/2 = 1165N等于Fs除去bd等于1.94N/弹簧销具备的强度达到需求。2. 3设计符合要求的减振器2. 3.1对减震器进行参数设计此设计中选择筒式减

22、震器，因此需要多种必要参数，一概可将其分为四种： (1)整车的参数其中主要是汽车重量、悬架的质量、纵向转动的惯量以及悬架刚度、圆频率、 减震器的数量等。(2)几何参数的布置方式最重要的为减震器位置的确定，以及相关零件、杠杆的安装明确位置等。(3)减振器具备的架构参数其中最重要的参数为长度，活塞直径和阀孔的安装数量与位置等，还有减震 器使用的筒与缸选择的长度与直径。(4)减振器进行工作时需求的参数最重要的参数是弹簧自身长度，阀门使用刚的强度与刚度，以及承受负荷量 与夹紧量，还有活塞最大利用时间与最大速度，减震器具备的阻力参数等等。以上参数在利用时将其设置为已知的量，但是一些量有待确定，使用在进行

23、 参数选择时，需要考虑的问题非常多，通常来讲，最需要计算的参数为活塞面积、 阀门结构、阻力的比例与系数，载荷参数的最大值，设计尺寸，强度要求，使用 寿命等等。活塞的面积计算方式是主要依据反行程最大阻力，两者之间存在非常 大的关系，活塞的最大线速度与悬架结构有关联。阀门结构的设计重点在计算通 孔面积大小与使用寿命。一般利用的减震器具备两个以上的通孔，最少一个通孔 为活塞通孔，一个为阀门通孔。活塞常通孔在受到挤压后的行程便是其速度，同 时也是计算开阀速度的基础。减震器在为设计之前，阻力的比例数值为未知数， 它是利用减震器工作的振动衰减状况进行计算而来。但阻力大小与活塞最大线速 成正比，因此在设计时

24、会以减震器的减震力度来对阻力比进行估值。2. 3. 2减振器具备的外特性悬架具有一定外特性，通常是指减震器相对运动的位置移动与速度，其与 工作中产生的阻力存在较大关系，这便是我们通常称为的速度与示功特征。此 种外在的特征是否具备优良性能，是悬架最基础的需求之一，外在特征处于良 好性能时，振荡器的性能才能得到保障。在设计减震器时必须要求外在特征性 能具备非常好的稳定性。外在特征出现变故后，减震器也会出现相应问题，因此，在利用外在特征 对减震器进行研发时，一定要达到两个要求：第一个为外特性质量必须达到悬 架性能要求；第二个为不存在畸形，符合这两个必要条件后的悬架才具有稳定 性，在工作过程中才能保证

25、质量。下图中便是减震器具有外特性，同时也是速 度特性：a)b)上图为减振器的特性a)为阻力的位移特性b为阻力的速度特性减震器特性曲线出现的形状是由阀门结构与每一个阀门启里而产生的。通常 情况下，当油液通过固定通道时，主要有两个因素造成其压力损失，第一是粘性 阻力的损失，对常见的湍流，这种损失值与流速值成正比。第二是进入与离开通 道产生的能量消耗，与其流速为正比，但是此数值不会因为粘性与密度发生变化。 油液具备的粘性会因温度产生改变，这种改变效果比密度的改变效果大，因此设 计阀门系统时应当使用以上两种方式来降低压力的损失，才能够确保特性不受到 温度变化中油液密度与粘性影响。不管出现什么情况，其阻

26、力均与速度平方成为 正比。曲线A表示在给定通道中的阻力F,q其与流速V存在正比关系，假如A通道与 一个大通道B相连，则会出现曲线特性A+B。打开阀门的过程分为三种情况，第一 种是将阀门全部关闭，第二种是开启其中一部分阀门，第三种是将全部阀门打开。 一般情况下，减震器活塞与缸筒的运行速度在O.lm/s时，阀门便是逐渐开启， 阀门全部开启需要运行速度为数米每秒时。2. 3. 3对悬架的静挠度进行计算人为悬架自身具备是静扰度，Fw为汽车载满货品后静止时悬架承担负荷值 与悬架具备的刚度c比，公式：a等于Fy c汽车悬架的质量和弹簧的质量对振动频率影响巨大，同时还是平稳度最为重 要的数据之一，下列公式是

27、对固有频率值的计算方式：n等于1.2冗麻C是前悬架的刚度，N/mm：m代表汽车前悬架的簧上质量，kg：n代表汽车前悬架具有的偏频，Hz汽车悬架静挠度的计算结构为：等于 110mm2. 3.4阻尼的系数也根据平稳性、操控性、平顺性的要求，对减震器阻力进行确定。减震器的 阻力可能达到了操控性与稳定性的需求，但是却不能达到平顺性的需求；相反 也是如此。对汽车减震器的阻力选择应当依据车型要求的操控性、平顺性以及 稳定性。依据其阻力的速度特性，可将其分为4个阻力数值。为明确要求特性 时，其阻力值指教满后阀门未开启之前的阻力。一般情况下，压缩行程与伸张 行程两者之间的阻力值不一致。悬架产生了一定阻力后，弹

28、簧质量出现的振动会呈衰减状态，相对的阻力 系数用中表示，其衰减的大小与速度公式为：6W等于2次有公式里：C表示悬架系统中的垂直刚度；人.表示簧上的质量；3表示阻尼的系数。上列公式中表示，相对的ip物理的含义为：减震器阻力与簧上的不同质量 与刚度进行匹配时，会出现不同的阻力效果。W值越大，振动速度大，同时还 会把路面的冲击力较大后转移到汽车之上；w值变小后与其相反。一般情况我 们会选择在压缩运行中阻力较小的值4o在伸张运行时则选择较大的系数TSo两者关系保持在巴等于（0.250.5） 在设计过程中，选择力丫与巾S两者之间的平均值2o悬架元件选择无摩 擦的，取值为小二0.250.35；在选择内部存

29、在摩擦弹性的悬架元件时，应当 将力值选到较小。为了更好的避免悬架与车架的碰撞，应当选取力y等于0.5 巾s。中等于0.3时，公式：勿+0.5-+2等于0.3成立计算得由此可计算出：伸张力等于0.4压缩力等于0.22. 3. 5确定阻尼系数减震器的阻力系数公式为8等于2H 师 o因为悬架存在自身的固有振频 w等于后，所以从理论上可得3等于2-5W。但实际设计过程中，应当依 据减震器布置的特性来对减震系数进行确定。8 等于 2犷 4-cos2a=2078N/m2. 3. 6确定最大卸荷力为了降低冲击力传到车身之上，在减震器活塞运行速度相对较快时，减震 器会自动将荷发开启。此时活塞具有的速度也是卸荷

30、度匕，Vv取0.15至0.30m/s, 本次研究取0.2m/so假使伸张运行过程中的阻力系数W已确定，那次过程中的最大卸荷力的 公式为：公式中的小 走卸荷度，值在0150.3m/s之间；A是车身具备的振幅度,值在土 40mm之间；3是悬架的固有振动频率。将数据带进公式后计算的：v等于0.12m/s根据其中卸荷最大量来计算其力度：F o等于此公式中的c为冲击力系数，通常取值为C=1. 5；把得到的数据带进公式得 到最大值的卸荷力F0 ：Fo等于3sVxCc等于374N2. 3.7确定减振器的缸直径D工作缸的直径D是由伸张运行中最大卸荷力来计算得出：j4- - p(l-/) =D上列公式里p是最大

31、工作缸压力值，取值在3至4MPa, 4是连杆的直径遇缸 筒的直径比，单筒减震器4选择值在0.30值0.35之间，本次选择丸是0.3。=D 等于 14.55mm其中的D可以等于20mmDs等于L5D等于30mm353后悬架的具体设计3.1 确定后悬架需求参数主要参数3.1.1 确定其具备的静挠度悬架的静扰度是货车教满货品后处于静止状态时，悬架的刚度C与载荷Fw 之间的比，表示为：f c=fvrC振动系统中的固有频率是由簧上的质量与悬架质量结合而得，它对汽车的平 顺性影响非常大，也是设计的必要参数。汽车本身的质量系数在分配中接近或 是等于1,所以汽车车身上的两处振动没有联系。汽车自身固有频率n通过

32、下列 公式进行计算：而五等于n上列公式中的c代表悬架刚度，单位为(N/m) ,m代表簧上的质量，单位 kg乂得到静扰度计算公式：人等于mg+cg为重力加上速度(10N/kg)，将此数据带入上列公式可计算出：n 等于 15. 76/J77n的单位为hzfc的单位为mm对以上数据进行分析得知：悬架静扰度对车身振动率影响非常大，所以， 为达到汽车最佳的行驶平顺度，对悬架静扰度的选择十分重要。因每一种车型对运行平顺度的要求也不相同，货车一般后悬架取值在1.70 至2.17hz,因为此类车型主要工作为货物承载，因此，频率值选择L8hz。3.1.23|=|:架具备的动挠度货车在载满并未行驶时，悬架被挤压后

33、其结构变化最大值对车身架的中心位置垂直位置便称之为悬架动扰度。一般货车动扰度选择数值在6至9CMo此设 计取值是：fd = 8.0。3.1.3悬架具备的弹性特征悬架具具备的弹性特点通常有两种，一种是有线性的，一种是无线性的。 因货车具有两种情况，一种是载满货品，一种是空车，这两种情况中簧上的质 量会产生巨大变化，为更好的降低振动度与车身的高存在的转变，因此本次设 计悬架会选择非线性方案。3. 2设计弹性元件1对钢板弹簧的设计将选择对称纵置方式。3. 2.1确定钢板弹簧的主要参数后悬架在载满货品后的质量已知是1300kg。依据上诉参数进行计算后得出参数值为：fd =8.0。1)满载后的弧高：载满

34、后的弧高，通常表示为将钢板弹簧装在车抽之上后主片表面和两边连 接点的高度之比。选择数值为，等于10至20mm.:fa = 15mm2)确定其长度L：(1)标准需求：一般的弹簧在伸直之后两边卷耳中心点距离我们称之为钢板弹簧的长度。桥车选择轴距长度L在(0. 40至0. 55)；本设计前悬架选择(0. 26至0. 35),后 悬架长度为(0. 35至0. 45)。(2)弹簧的长度初定：查阅资料得出长度数值L=0.35x轴距，同时与国内外的数据进行融合后, 初定主片弹簧的长度等于1450mm ,副弹簧长度副L等于1150mm.3. 2. 2确定断面的需求长度:(1)确定断面的需求长度b：利用钢板截面

35、可计算得到其强度与刚度，加入扰度最大系数值6后进行修 正。由此可得到修正简支梁计算公式，利用此公式对钢板弹簧总惯性距离人进 行计算。对称式的钢板弹簧计算公式为：J0 等于(L-kscsX8E上列公式里：S代表U形螺栓距离(mm)k是U形的螺栓夹紧度(0. 5)；c是其具备的垂直刚度N/mm) , c等于Fw /;3是增强的挠度值。对挠度的增长值进行确定3：首先要明确与主片一致的重叠片I，然后预测总数量0,得到等于in,最后 3 等于 1.5/1.04(1+0. 5n), 6 初定。在主簧中：对于主簧：L 等于 1450mmk等于0.5S等于200mm等于2。等于142=14J=1.5/1. 0

36、4(1+0. 5n)=1.35E 等于 2. lxlO$N/md对主簧的截面总系数卬。进行计算：W。大于或等于R(L-ks) +4 0公式里为弯曲的应力。选择5：后主簧选择在450550N/加2,后副簧选择在220250 N/黄3死尸等于28225NL 等于 1450mmk等于0.5S等于200mmb*.等于 500 N/mm2.再对主簧的平均厚度进行计算：hp等于2J：Wo等于58mm计算得出勺后，对钢板弹簧片宽B进行选择。一般的片宽与片厚选择对比 值为610之内的。b等于90mm其中对副簧的选择从以下得知：L 等于 1150mmk等于0.5S等于200mmn =1% = 511.(Mx(1

37、 + O.5x4)5等于 1.31E 等于 2.1 x 10N/mm2根据以上数据对副簧的截面总系数W。进行计算：Wo大于或者等于耳 %$)/从外心等于4等于6534NL 等于 1150mmk等于0.5S等于200mm等于 245 N/mm.再对其平均的厚度继续计算得出：也等于3. 5mmb等于90mm（2）选择钢板弹簧片的厚度h:Ji =- hl 等于 11mm h2 等于 10mm12本次设计选取的主簧片与副簧片的厚度11mm与10mm。查阅相关文件可得知此数据达到相关标准。（3）钢板断的截面进行形状选择： 本研究选择矩形。（4）对钢板弹簧需求数进行选择：片数n数量较小的话对制造与装配都非

38、常有利，并且还能够减少片之间 的摩擦力，从而提升汽车的拼速度。但是片数量太少，会导致钢板弹簧和等强 度量产生表达差异，使材料使用率降低。所以通常情况下会选择片数在6至14 片一，大型货车可高达20片工假如使用截面弹簧，数量为1到4片即可。查阅资料得出的教荷量对本货车的主簧片数进行初定，初次定为14片, 副簧片数定为5片工3. 2.3确定钢板弹簧各片的长度把每一片厚度九的立方值九3依据一定比例绘制图纸中，取主弹簧片正处 L/2与U型螺栓左处各点出一个点，标记为A、B点，连接两点后成为三角形， 这个得到的三角形便是钢板弹簧的展示图。A点与B点连接线中与每一片相交的 点便是每一片钢板弹簧各自的长度。

39、假如重叠片长度与主片相等，就需要将B 点往A点出最后一篇重叠片舍弃，才能再次得到每片个不相等的长度。实际的 弹簧片需要制作后才能确定。下图2为确定的弹簧片长度：上图为己确定的主弹簧长度表示图下表为钢板弹簧的主片长度：下列为主簧各片钢板的长度表序号1234LO6789长度（mm）145014501354125811621065969873777序号1011121311长度（mm）681585488392296由下图来确定每一片弹簧的长度;此图为副簧每片长度图35下表为副簧各片钢板长度序号12345长(mm)115099：S3S6S25263. 2. 4验算钢板弹簧的刚度以上得到的扰度最大系数3与

40、总惯性矩人，以及相关片与数据均不能做明 确数据，所以要通过验算刚度值。用共同曲率方式来对刚度进行验证，公式如 下其：C 等于 6aE-（ Yk-Yk+1）5-1kA+l公式中，。川等于/川；等于1/Z，；等于1/Z，。a是修正后系数，取值0.90至0.94, E是材料的弹性模量；/川表示主 片与第（k+1）片长度。此公式中，主片一半利用螺栓距数据进行计算，计算出刚度数值也是 其总成刚度匕；长度数据有效，将/；等于6-0.5攵S带进算式中，得到的数值不 仅是刚度，特色总成的夹紧度%。（1）验算主簧的刚度:K1234567ak+l=h-lk+l09.619.228.838.548. 157. 1K

41、8910111213ak+l=ll-lk+l67.376.986.596.2105.8115.4计算得出：YF1.0X10-1Y2=5.0X10-5Y3=3. 3X10-5Y,=2.5X10-5Y5=2. 0 X 10-5Y6=l. 6 X 10-5Y-=l. 4 X 10-5匕。= 1. 3 X 10-5Yn=l. 1 X IO_5 Yi2=0. 9 X 10-5Yi3=0. 8 X 10_5 Yn=O. 7 X IO-5把以上数值带入公式之中，计算出自由总成刚度C刖：Cwi 等于 3543N/cm把以上有效的长度数值带入公式中，得/；等于6-0.5公，计算得出钢板弹簧的总成夹 紧刚度。等于

42、 3040N/cm以上验算数据与设计数据差异不大，达到主簧的刚度需求。 （2）验算副簧的刚度：K1234ak+l=llk+l145301457613利用公式八等于1/之，（mm-4）,求得：匕等于 L3X1。- 丫2 等于 0.66X10“ 丫3 等于 0. 44 X 1（T： 匕等于 0.33X10- 丫5等于 0.26X ICT把上列数据带进公式中计算得到总成自由的刚度：C）n 等于 2726N/cm假如此长度有效，得/； =l05kS,再带入公式计算得出钢板弹簧的总成夹紧刚度C” 等于 3481N/cm得到数据与设计数据相似，达到了副簧对刚度的需求。3. 2. 5计算钢板弹簧总成在自由状

43、态下弧高及曲率半径（1）在自由状态中钢板弹簧总成弧高钢板弹簧总成处于自由情况下的弧度高可利用下列公式进行计算：,fc + fa+/f H0等于（）上列公式里，。表示其静挠度；。是示其弧高；是总成螺栓夹紧之后产S（3L-S）d+）生的弧度变化4/等于2Z?； S是U型螺栓中心点。L表示钢板弹簧的主片长度。然后对主、副簧总成处于自由状态时的弧高。进行计算：主簧的计算公式结果为：H等于 S（3L-S）（g + 九）等于 23. 39mm。等于（狐+/+）等于141.89mm副簧的计算公式结果为：酒于S（3L :% +几）等于I?. 8mm%等于（+，+AD等于62.2mm（2）确定钢板弹簧总成处于自

44、由情况中的曲率的半径：主簧总成处于自由情况中曲率的半径为：凡）等于73/8。等于185.23顿.副簧总成处于自由情况中曲率的半径为：凡等于工2/8”。等于1929. 8mm（3）确定钢板弹簧每一片的曲率半径钢板弹簧截面为矩形时，每一片弹簧在装配时曲率半径的计算公式为：凡等于凡4+ （2/图）+劭上列公式之中，叫表示第i片在自由状态下曲率的明确半径mm）, 凡为钢板弹簧总成5b为各片钢板弹簧预应力，其单位为（N/加2）； e是材料 弹性数值, E选值2.1x10、N/nmr ； hl表示每一片弹簧自身厚度（mm）。 确定了与每一片弹簧应力气之后，利用此公式凡等于&+1 + （25区）+ 7?计 算弹簧片曲率半径。当全部的钢板弹簧厚度相同时.，预应力偏大的弹簧不应当使用：应当选择 300350N/之间，此数据主要来源主片的根部应力与预应力相结合而得到 的。14片的长片叠加产生预应力为负，较短片叠加产生预应力为正。对每一片的预应力进行确定之后，要达到每一片弹簧根部预应力的弯矩M,之代数和