轻型货车钢板弹簧总成设计-汽车专业课程设计.doc

1、燕山大学课程设计说明书0汽车专业课程设计题目：轻型货车钢板弹簧总成设计学 院 ： 燕山大学里仁学院专 业 ： 车辆工程班 级 ： 车辆工程2班姓 名 ： 高缘学 号 ： 121113031042指导老师： 裴永生2016年1月8日燕山大学课程设计说明书1目 录一、设计任务书 .1二、设计方案 .3三、设计计算说明 .331前悬架静挠度f c1，前悬架钢板弹簧刚度c 1 .332前悬架的动挠度f d1确定。 .333货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定 .4331钢板弹簧长度L .4332前悬架钢挠度增大系数 .4333.钢板弹簧片总惯性矩 .4334钢板弹簧片的厚度和宽度的计算 .434钢板弹簧

2、各片长度的确定 .535钢板弹簧的刚度验算 .536钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算 .6361钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径 .6362钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径 .7363钢板弹簧各片在自由状态下的弧高 .737钢板弹簧总成弧高及的核算 .838钢板弹簧的强度的核算 .8四设计小结 .10课程设计计算说明书22、设计方案钢板弹簧设计是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能要求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。在整个设计过程中，一起设计了前悬架。按着以下的顺序完成了总体的设计。（一）、前悬架静挠度f c1，前悬

3、架钢板弹簧刚度c 1 （2）、前悬架的动挠度f d1确定（3）、货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定（4）、钢板弹簧各片长度的确定（5）（五）、钢板弹簧的刚度验算（6）、钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算（7）、钢板弹簧总成弧高及的核算（八）、钢板弹簧的强度的核算。汽车满载总质量Q=2420kg 额定载荷为1030kg (g取10N/ kg)满载时前轴负荷占35%，后轴占65%故满载时前轴载荷为2420 10 35%=8470N 后轴载荷为2420 10 65%=15730N空载时前轴负荷占50%，后轴占50%设空载时质量为1390kg故空载时前轴载荷为1390 10 50%=6950N

4、 后轴载荷为1390 10 50%=6950N取载荷最大者（计算依据）则前轴载荷为 =8470N1G后轴载荷为 =15730N 2课程设计计算说明书31.根据车轴载荷，求出车轴簧下质量悬架静载荷指的是车辆水平静置时单个悬架承受的垂直载荷，又叫悬挂质量或簧上质量。悬架静载荷要分别计算空载和满载两种工况，下面是计算方法：悬架静载荷=（轴载荷簧下载荷）*1/2其中：簧下质量为总量的20%25%M1=Q 21% =2420 21%=508kg2. 根据货车轴负荷求出簧上质量M2=Q 0.79=2420 0.79 =1912kg前悬架单个簧上质量m=M2*0.35/2=1912/2=669kg（1）.货

5、车前轴负荷G 1=15730N，则单个钢板弹簧的载荷：Fw1=mg/2=3345N (g取10N/ kg)3.满载偏频n c偏频为评判整车平顺性能的一个重要参数，在设计悬架初期就要先定义偏频的范围。卡车满载偏频的范围n c =1.21.8 HZ = 72108 cycle/min，考虑到乘员乘坐舒适性的要求，一般客车前悬架的偏频低于前悬架的偏频。所以针对自己所设计的轻型货车，货车满载时，前悬架偏频要求在1.502.10Hz，取满载偏频n 1=1.70Hz。根据满载偏频n，按式（3）求出满载静挠度f c（mm）n=5/ -（3）c得f c = 2(5/)则f c1 = 1nfc1 =86mm故符

6、合要求。课程设计计算说明书44.根据弹簧载荷G和静挠度f c，按式（4）求出予期夹紧刚度K o悬架的线刚度指的是车轮保持在地面上而车厢做垂直运动时，单位车厢位移下，悬架系统给车厢的总弹簧恢复力。钢板弹簧作为悬架中的弹性元件，它自身的线刚度会影响到悬架的线刚度，从而影响车厢的位移量，这里用如下的公式计算板簧的线刚度。悬架钢板弹簧刚度Ko(单位N/mm)静挠度f c= Fw/Ko-（4）得前悬架钢板弹簧刚度Ko = Fw/ fcKo1= Fw1/ fc1=39N/mm 1相关资料查得，f d1为6090mm。取f d1=90mm。1 由总体设计数据可得，货车的轴距为2515mm。货车前悬架钢板弹簧

7、，L 1=（0.260.35）轴距。则取L 1 =2515*0.3=755mm2 货车架钢板弹簧挠度增大系数 。根据n 1（与主片等长的片数）n（总片数）按式（5）算出。=1.5/1.04（1+ ）-（5）10n2（1）前悬架钢板弹簧挠度增大系数 1取U形螺栓中心距s=86mm。取U行螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数（刚性夹紧）k=0.5。初选总片数n和主片数n 1，建议前簧取n = 68，n 1=1或 2。片数少些有利于制造和装配，并可以降低片之间的干摩擦，改善汽车行驶平顺性。但片数少了将使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料利用率变坏。综合考虑此客车的行驶平顺性与静载荷，将板簧总片数n定为8，主

8、片数n 1定为2。取n 0=8，n 1=2。弹性模量E=2.06 N/5102m挠度增大系数：=1.5/1.04（1+ ）1102n=1.283.根据予期夹紧刚度K o，初步确定弹簧各片断面尺寸 b、h和片数n根据K o= K 得3L()-kSK=Ko/3课程设计计算说明书5k无效长度系数，一般取0.4-0.6SU型螺栓夹紧距一般取80-130（mm）K弹簧自由刚度再根据K=（48 E J o）/（L 3） ）得J o=KL 3/48 EE钢材弹性模量，取E=2.06 X105，N/mm 2经验修正系数，取0.9Jo总惯性矩由上述公式计算前悬架钢板弹簧自由刚度和总惯性矩。K1=Ko1/3L()

9、-kS其中k取0.5, S取90mm计算得K 1 =32N/ mmJo1= K1 L1 3/48 EECLJS48)(3Jo1=32 1.28 755 3 /48 2.06 0.950Jo1= 1981mm44.根据式（6）计算出钢板弹簧片的厚度和宽度Jo= bh3n/12（单位：mm 4）-（6）b各片宽度（mm）h各片厚度（mm）n总片数(前悬片数为8)因为推荐片宽与片厚的比值b/h在610范围内选取，则取b/h=9。则b=9hJo=9h4 8/12h= 0/课程设计计算说明书6（1）.由上述公式计算前悬架钢板弹簧的厚度和宽度。h1=40/J=4.26 mm根据国标GB1222-84得，取

10、h 1 为5 mmb1=9h1取b 1 为45mm1. 货车前悬架钢板弹簧各片长度的确定由前面计算得弹簧主片L 1=755mm由于各片等厚，可按比例计算出其他各片的长度：第一片长 L1= 755mm第二片长 L2= 672m第三片长 L3= 589mm第四片长 L4= 506mm第五片长 L5= 423mm第六片长 L6= 339mm第七片长 L7= 256mm第八片长 L8= 173mm经验修正系数 ，取 。0.9.4:0.931.前悬钢板弹簧刚度： 31116/()nkkcEaY1111(),/,/kkkKikialJJ则，a2=42mm a 3=83mma4=125mma5=166mma

11、6=208mma7=250mma8=291mm因为等厚，等宽，所以每片的截面惯性矩相等。则每片的截面惯性矩为，J=bh3/12=312.5Y1=1/J=0.0032Y2=0.0016Y3=0.0011课程设计计算说明书7Y4=0.0008Y5=0.00064Y6=0.00053Y7=0.000457Y8=0.000431116/()nkkcEaY219N/mm39N/mm符合要求。1.钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径钢板弹簧总成自由弧高H 0由满载弧高f a、静挠度f c及U 型螺栓夹紧后引起的弧高变化f三部分组成。满载时，弧高f a（不包括卷耳半径）一般取1030 .。m0cff(1)前悬

12、架钢板弹簧弧高：取f a1 =10mm011acHf且 112(3)acsLff=16.481101 2(3)acacsLfHf=112mm前悬钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径 636mm20101/(8)RLH钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径2.钢板弹簧各片自由状态下曲率半径：00/1(2)/(i iiRREh(1) .前悬架钢板弹簧各片自由状态下曲率半径1001/()/(i iiR1=769mmR2=769mm课程设计计算说明书8R3=769mmR4=769mmR5=585mmR6=585mmR7=585mmR8=585mm2. 钢板弹簧各片自由状态下弧高：如果第i片的片长为L i ，

13、则第i片弧高为Hi /（8R i ）2i前悬架钢板弹簧各片自由状态下弧高H1=92.7mmH2=73.4mmH3=56.4mmH4=41.6mmH5=38.2mmH6=24.6mmH7=14mmH8=6.4mm钢板弹簧总成的弧高为H0 /（8R 0 ）2L（1）由上述公式可计算出前悬架钢板弹簧总成的弧高为 0111/(/)nniii iL代入数据得H1 /（8R 01 ）2LH1 102mm所计算的结果与用 所计算的结果H0=112mm 相近，所以符合要0acff求。1.钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算 ，卷耳处所受应力 是由弯曲应力和拉（压）应力合成的应力，即2113()/(/()xxFDhb

14、Fh式中F x 为沿弹簧纵向作用在卷耳中心线上的力；D为卷耳内径；b为钢板弹簧宽度； h 1 主片厚度。对于钢板弹簧销，要验算钢板弹簧受静载荷时它受到的挤压应力 /()ZxFbd课程设计计算说明书9，b卷耳处叶片宽；d为钢板弹簧销直径，弹簧销许用应力 MPa。34z:（1） 前悬架钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算。卷耳内径D 1 =20mm. Fx1 = Fw1 /221113()/(/()x xhbh代入数值计算的，=178MPa1 =450MPa符合要求，合格Fs/(bd)1Z设弹簧销直径d 1 =20mm. 代入数值计算的，1.45 MPa1Z符合要求，合格4设计小结经过以上的计算得出了前悬架钢板弹簧弹簧片宽为60mm、片厚为8mm、片数为10，以及各片长度分别为L1=755mm，L2=672mm，L3=589mm，L4=506mm，L5=423mm，L6=339mm,L7=256mm,L8=173mm.前轴悬架间距离为2515mm.整体钢板弹簧结构简单，便于加工，造价便宜。