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1、
汽車鋼板彈簧懸架設(shè)計(jì)方案
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2020 年 4 月 19 日
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汽車鋼板彈簧懸架設(shè)計(jì)
(1) 、鋼板彈簧種類
汽車鋼板彈簧除了起彈性元件作用之外
2、 , 還兼起導(dǎo)向作用 , 而多
片彈簧片間磨擦還起系統(tǒng)阻尼作用。由于鋼板彈簧結(jié)構(gòu)簡單 , 使用維
修、保養(yǎng)方便 , 長期以來鋼板彈簧在汽車上得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前汽車
使用的鋼板彈簧常見的有以下幾種。
①通多片鋼板彈簧 , 如圖 1-a 所示 , 這種彈簧主要用在載貨汽車
和大型客車上 , 彈簧彈性特性如圖 2-a 所不, 呈線性特性。
荷
載
變形
荷
載
變形
荷
載
變形
圖 1 圖 2
3、
②少片變截面鋼板彈簧 , 如圖 1-b 所不, 為減少彈簧質(zhì)量 , 彈簧厚
度沿長度方向制成等厚 , 其彈性特性如一般多片鋼板彈簧一樣呈線性特性圖 2-a。這種彈簧主要用于輕型貨車及大、中型載貨汽車前懸架。
③兩級變剛度復(fù)式鋼板彈簧 , 如圖 1-c 所示 , 這種彈簧主要用于
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大、中型載貨汽車后懸架。彈性特性如圖 2-b 所示, 為兩級變剛度特
性, 開始時(shí)僅主簧起作用 , 當(dāng)載荷增加到某值時(shí)副簧與主簧共同起作用 ,
彈性特性由兩條直線組成。
4、
④漸變剛度鋼板彈簧 , 如圖 1-d 所示 , 這種彈簧多用于輕型載貨
汽車與廂式客車后懸架。副簧放在主簧之下 , 副簧隨汽車載荷變化逐
漸起作用 , 彈簧特性呈非線性特性 , 如圖 2-c 所示。
多片鋼板彈簧
鋼板彈簧計(jì)算實(shí)質(zhì)上是在已知彈簧負(fù)荷情況下 , 根據(jù)汽車對懸架
性能 ( 頻率) 要求 , 確定彈簧剛度 , 求出彈簧長度、片寬、片厚、片數(shù)。
并要求彈簧尺寸規(guī)格滿足彈簧的強(qiáng)度要求。
3.1 鋼板彈簧設(shè)計(jì)的已知參數(shù)
1)
5、 彈簧負(fù)荷
一般新車設(shè)計(jì)時(shí) , 根據(jù)整車布置給定的空、滿載軸載質(zhì)量減去估
算的非簧載質(zhì)量 , 得到在每副彈簧上的承載質(zhì)量。一般將前、后軸 , 車
輪 , 制動(dòng)鼓及轉(zhuǎn)向節(jié)、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向縱拉桿等總成視為非簧載質(zhì)量。
如果鋼板彈簧布置在車橋上方 , 彈簧 3/4 的質(zhì)量為非簧載質(zhì)量 , 下置彈簧,1/4 彈簧質(zhì)量為非簧載質(zhì)量。
2) 彈簧伸直長度
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根據(jù)不同車型要求 , 由總布置給出彈簧伸直長度的控制尺寸。在布置可能的情況下 , 盡量增加彈簧長度 , 這主要是考慮
6、以下幾個(gè)方面原因。
①由于彈簧剛度與彈簧長度的三次方成反比 , 因此從改進(jìn)汽車平順性角度看 , 希望彈簧長度長些好。
②在彈簧剛度相同情況下 , 長的彈簧在車輪上下跳動(dòng)時(shí) , 彈簧兩卷耳孔距離變化相對較小 , 對前懸架來說 , 主銷后傾角變化小 , 有利于汽車行駛穩(wěn)定性。
③增加彈簧長度能夠降低彈簧工作應(yīng)力和應(yīng)力幅 , 從而提高彈簧使用壽命。
④增加彈簧長度能夠選用簧片厚的彈簧 , 從而減少彈簧片數(shù) , 而且簧片厚的彈簧對提高主片卷耳強(qiáng)度有利。
3) 懸架靜撓度
汽車簧載質(zhì)量與其質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率是評價(jià)汽車行駛
平順
7、性的重要參數(shù)。懸架設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)汽車平順性要求 , 應(yīng)給出汽車
空、滿載時(shí)前、后懸架頻率范圍。如果知道頻率 , 就能夠求出懸架靜
撓度值 c 。選取懸架靜撓度值時(shí) , 希望后懸架靜撓度值
c2 小于前懸架
靜撓度值 c1 , 而且兩值最好接近 , 一般推薦 :
c 2 (0.7 ~ 0.9) c1
(3.1)
為防止汽車在不平路面行駛時(shí)經(jīng)常撞擊緩沖塊 , 懸架設(shè)計(jì)時(shí)必須
給出足夠的動(dòng)撓度值 d 。懸架動(dòng)撓度值與汽車使用情況和靜撓度值
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8、
c 有關(guān), 一般推薦 :
d c
城市公用車輛 2 ~ 2.5
3.5。
4) 彈簧滿載弧高
(3.2)
, 公路用車輛 2.5 ~ 3.5 , 越野車輛 ＞
由于車身高度、懸架動(dòng)行程及鋼板彈簧導(dǎo)向特性等都與汽車滿載弧高有關(guān) , 因此彈簧滿載弧高值 0 應(yīng)根據(jù)整車和懸架性能要求給出適
當(dāng)值 , 一般取 0 10 ~ 30mm 。有的車輛為得到良好的操縱穩(wěn)定性 , 滿
載弧高取負(fù)值。
3.2 鋼板彈簧剛度和應(yīng)力
關(guān)于鋼板彈簧剛度和應(yīng)力計(jì)算 , 基于不同的假設(shè)計(jì)算方法
9、而異。在彈簧計(jì)算中有兩種典型的而又截然相反的假設(shè) , 即共同曲率法和集
中載荷法。實(shí)際鋼板彈簧往往不完全符合這兩種假設(shè)中的任一種 , 因此有些學(xué)者提出折衷方法 , 同時(shí)兼用上述的兩種假設(shè) , 這種計(jì)算分析方法有一定的實(shí)用性。這里僅對多年來一直采用的上述兩種假設(shè)計(jì)算方法進(jìn)行討論。
3.1.1 共同曲率法
共同曲率法是假設(shè)鋼板彈簧在任何負(fù)荷下 , 彈簧各片彼此沿整個(gè)長
度無間隙接觸 , 在同一截面上各簧片具有共同的曲率半徑。如果將多
片彈簧各片展開 , 將展成一個(gè)平面 , 組成一個(gè)新的單片彈簧 ( 圖 3.1、圖
3.2) 。這個(gè)變寬度的單片彈簧力學(xué)特性和用共同曲率法假定的多片鋼
板彈簧是一樣的 , 這樣就能夠用單片彈簧計(jì)算方法來計(jì)算多片鋼板彈
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