商用汽車后懸架設(shè)計(jì)

商用汽車后懸架設(shè)計(jì),商用,汽車,懸架,設(shè)計(jì) 本科課程設(shè)計(jì)說明書 題目：商用車懸架設(shè)計(jì)說明書 學(xué) 院 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè) 車輛工程 學(xué)生姓名 李 馨 學(xué)生學(xué)號(hào) 200930082491 指導(dǎo)教師 童 偉 提交日期 2012 年 7 月 5 日  《車輛工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)任務(wù)書 機(jī)械與汽車學(xué)院 班級(jí) 09車輛工程3班 姓名 李馨 一．設(shè)計(jì)任務(wù)：商用汽車后懸架設(shè)計(jì) 二．基本參數(shù)： （1）主要質(zhì)量參數(shù)： 平頭式，前置后驅(qū)，雙軸式，4*2，總共6個(gè)輪，后輪一邊2輪 直列四缸柴油機(jī)。 汽車裝載質(zhì)量：6000kg 整車整備質(zhì)量：10440–6000 = 4440kg 汽車總質(zhì)量：10440kg 質(zhì)量系數(shù)：6000/4440 = 1.35 汽車軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)型式：兩軸式，前置后驅(qū)，平頭式 汽車的軸荷分配：設(shè)計(jì)目標(biāo)：空載時(shí)：前后52：48 滿載時(shí)：前后33：67 校核結(jié)果：空載時(shí)：前后52.1：47.9 滿載時(shí)：前后33.6：66.4 （2）主要尺寸參數(shù)： 汽車軸距：5500mm 汽車的前后輪距：前2000，后1800 汽車的前懸和后懸：前LF1200，后LR1800 汽車的外廓尺寸：長(zhǎng)7900mm，寬2400mm，高2600mm 貨廂長(zhǎng)度6400mm，寬度2400mm，高度500mm 前輪中心到駕駛室后壁距離：600mm 駕駛室與貨廂之間的間隙：100mm 貨車車頭長(zhǎng)度：1400mm 質(zhì)心位置：設(shè)計(jì)目標(biāo)：空載750mm，滿載800mm 校核結(jié)果：空載759mm，距前軸2640mm，后軸2860mm 滿載802mm，距前軸3652mm，后軸1848mm 前后軸負(fù)荷：空載時(shí)：前軸2313.2kg，后軸2126.8kg 滿載時(shí)：前軸3507.8kg，后軸6932.2kg 簧下質(zhì)量：666kg 三．設(shè)計(jì)內(nèi)容 主要進(jìn)行懸架設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括： 1．查閱資料、調(diào)查研究、制定設(shè)計(jì)原則 2．根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)(發(fā)動(dòng)機(jī)最大力矩，驅(qū)動(dòng)輪類型與規(guī)格，汽車總質(zhì)量和使用工況，前后軸荷，前后簧上質(zhì)量，軸距，制動(dòng)時(shí)前軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，驅(qū)動(dòng)時(shí)后軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù))，選擇懸架的布置方案及零部件方案，設(shè)計(jì)出一套完整的后懸架，設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行必要的計(jì)算。 3．懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要技術(shù)參數(shù)的確定 （1）后懸架主要性能參數(shù)的確定 （2）鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 （3）鋼板彈簧剛度與強(qiáng)度驗(yàn)算 （4）減振器主要參數(shù)的確定 4．繪制鋼板彈簧總成裝配圖及主要零部件的零件圖 四．設(shè)計(jì)要求 1．鋼板彈簧總成的裝配圖，1號(hào)圖紙一張。 裝配圖要求表達(dá)清楚各部件之間的裝配關(guān)系，標(biāo)注出總體尺寸，配合關(guān)系及其它需要標(biāo)注的尺寸，在技術(shù)要求部分應(yīng)寫出總成的調(diào)整方法和裝配要求。 2．主要零部件的零件圖，3號(hào)圖紙4張。 要求零件形狀表達(dá)清楚、尺寸標(biāo)注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技術(shù)要求應(yīng)標(biāo)明對(duì)零件毛胚的要求，材料的熱處理方法、標(biāo)明處理方法及其它特殊要求。 3．編寫設(shè)計(jì)說明書。 五．設(shè)計(jì)進(jìn)度與時(shí)間安排 本課程設(shè)計(jì)為2周 １．明確任務(wù)，分析有關(guān)原始資料，復(fù)習(xí)有關(guān)講課內(nèi)容及熟悉參考資料0.5周。 ２．設(shè)計(jì)計(jì)算 0.5周 ３．繪圖 0.5周 ４．編寫說明書、答辯 0.5周 六、主要參考文獻(xiàn) 1．成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 2．汽車工程手冊(cè)???? 機(jī)械工業(yè)出版社 3．陳家瑞 汽車構(gòu)造（下冊(cè)） 人民交通出版社 4．王望予 汽車設(shè)計(jì)?????機(jī)械工業(yè)出版社 5．余志生 汽車?yán)碚???? 機(jī)械工業(yè)出版社 七．注意事項(xiàng) （1）為保證設(shè)計(jì)進(jìn)度及質(zhì)量，設(shè)計(jì)方案的確定、設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果等必須取得指導(dǎo)教師的認(rèn)可，尤其在繪制總成裝配圖前，設(shè)計(jì)方案應(yīng)由指導(dǎo)教師審閱。圖面要清晰干凈；尺寸標(biāo)注正確。 （2）編寫設(shè)計(jì)說明書時(shí)，必須條理清楚，語(yǔ)言通達(dá)，圖表、公式及其標(biāo)注要清晰明確，對(duì)重點(diǎn)部分，應(yīng)有分析論證，要能反應(yīng)出學(xué)生獨(dú)立工作和解決問題的能力。 （3）獨(dú)立完成圖紙的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說明書的編寫，若發(fā)現(xiàn)抄襲或雷同按不及格處理。 八．成績(jī)?cè)u(píng)定 出勤情況（20%） 設(shè)計(jì)方案與性能計(jì)算（40%） 圖紙質(zhì)量（20%） 說明書質(zhì)量（20%） 評(píng) 語(yǔ) 總 成 績(jī) 指導(dǎo)教師 注意：此任務(wù)書要妥善保管，最后要裝訂在設(shè)計(jì)說明書的第一頁(yè)。 17 目 錄 目 錄 1 摘 要 1 第一章 緒 論 2 1.1概 述 2 第二章 懸架結(jié)構(gòu)形式分析 4 第三章 汽車后懸架主要參數(shù)的確定 5 3.1 鋼板彈簧設(shè)計(jì)的已知參數(shù) 5 3.1.1 彈簧負(fù)荷 5 3.1.2 彈簧伸直長(zhǎng)度 5 3.1.3 懸架靜撓度 5 3.1.4 彈簧滿載弧高 6 3.2 選取要求及方法 6 3.3. 主要參數(shù)選取 7 3.3.1 懸架靜撓度 7 3.3.2 懸架動(dòng)撓度 7 3.3.3 懸架彈性特性 7 第四章 彈性元件的計(jì)算 8 4.1 鋼板彈簧的布置方案的選擇 8 4.2 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 8 4.3 滿載弧高 9 4.4 鋼板彈簧長(zhǎng)度L的確定 9 4.5 鋼板彈簧斷面尺寸及片數(shù)的確定 9 4.5.1 鋼板斷面寬度b的確定 9 4.5.2 鋼板彈簧片厚的選擇 10 4.5.3 鋼板斷面形狀 11 4.5.4 鋼板彈簧片數(shù)n 11 4.5.5 卷耳及鋼片彈簧結(jié)構(gòu)尺寸的確定 11 4.6 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 11 第五章 鋼板彈簧的校核 13 5.1 鋼板彈簧剛度驗(yàn)算 13 5.2 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算 13 5.2.1 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 14 5.2.2 鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下的曲率半徑的確定 14 5.2.3 鋼板彈簧總成弧高的核算 15 5.3 鋼板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算 15 5.3.1 汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)，后鋼板彈簧承受的載荷最大，其前半段出現(xiàn)最大應(yīng)力 15 5.3.2 鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算 16 參考文獻(xiàn) 17 摘 要 本設(shè)計(jì)主要講述了懸架的定義和重要性，描述了懸架的作用和功能，本著滿足車輛行駛各種性能的原則，設(shè)計(jì)了鋼板彈簧懸架的各個(gè)組成部件，并對(duì)其進(jìn)行了校核。如鋼片彈簧的設(shè)計(jì)和計(jì)算，U型螺栓、彈簧銷和支架等其他部分的設(shè)計(jì)校核等。 第一章 緒 論 1.1概 述 汽車懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車能平順地行駛。典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，汽車懸架性能是影響汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和行駛速度的重要因素。因此，研究汽車振動(dòng)，設(shè)計(jì)新型懸架系統(tǒng)，將振動(dòng)控制到最低水平是提高現(xiàn)代汽車質(zhì)量的重要措施。 懸架與汽車的多種使用性能有關(guān)，在懸架設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足這些性能的要求，其要點(diǎn)如下： 1）保證汽車有良好的行駛平順性。為此，汽車應(yīng)有較低的振動(dòng)頻率，乘員在車中承受的振動(dòng)加速度應(yīng)不超過國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2631-78規(guī)定的人體承受振動(dòng)界限值。振動(dòng)加速度的界限值是振動(dòng)頻率和人承受振動(dòng)作用時(shí)間的函數(shù)。承受振動(dòng)作用的時(shí)間長(zhǎng)，容許的加速度值就小。而頻率的影響表現(xiàn)在某一頻段（對(duì)于垂直振動(dòng)，此頻率為4—8Hz)容許振動(dòng)加速度為最小；而在其余頻段內(nèi)，振動(dòng)加速度與頻率成線性關(guān)系。在設(shè)計(jì)中要考慮這一特點(diǎn)。 2）具有合適的衰減振動(dòng)的能力。它應(yīng)與懸架的彈性特性很好匹配，保證車身和車輪在共振區(qū)的振幅小，振動(dòng)衰減快。 3）保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性。要正確地選擇懸架方案和參數(shù)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在車輪跳動(dòng)時(shí)，應(yīng)不使主銷定位參數(shù)變化過大，車輪運(yùn)動(dòng)與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)應(yīng)協(xié)調(diào)，不出現(xiàn)擺振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向時(shí)整車應(yīng)有一些不足轉(zhuǎn)向特性。 4）汽車制動(dòng)或加速時(shí)，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾（即所謂“點(diǎn)頭”或“后仰”）的可能性，轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角要合適。 5）有良好的隔振能力。 6）機(jī)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。 7）可靠的傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。 衡量懸架性能好壞的主要指標(biāo)是汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性，但這兩個(gè)方面是相互排斥的性能要求，往往不能同時(shí)滿足。怎樣在二者之間取得合理的平衡以達(dá)到最好的效果，一直是工程師們的研究課題。 平順性一般通過車體或車身某個(gè)部位(如車底板、駕駛員座椅處)的加速度響應(yīng)來評(píng)價(jià)，操縱穩(wěn)定性則可以通過車輪的動(dòng)載來度量。例如，若降低彈簧的剛度，則車體加速度減少使平順性變好，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致車體位移的增加。由此產(chǎn)生車體重心的變動(dòng)將引起輪胎負(fù)荷變化的增加，對(duì)操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響；另一方面，增加彈簧剛度會(huì)提高操縱穩(wěn)定性，但硬的彈簧將導(dǎo)致汽車對(duì)路面不平度很敏感，使平順性降低。所以，理想的懸架應(yīng)該在不同的使用條件下具有不同的彈簧剛度和減振器阻尼，既能滿足平順性要求又能滿足操縱穩(wěn)定性要求。  第二章 懸架結(jié)構(gòu)形式分析 本次懸架設(shè)計(jì)是為了中型貨車而設(shè)計(jì)的，因此采用鋼板彈簧懸架。 前、后懸架方案的選擇采用非獨(dú)立懸架。  第三章 汽車后懸架主要參數(shù)的確定 3.1 鋼板彈簧設(shè)計(jì)的已知參數(shù) 3.1.1 彈簧負(fù)荷 通常新車設(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。 3.1.2 彈簧伸直長(zhǎng)度 根據(jù)不同車型要求，由總布置給出彈簧伸直長(zhǎng)度的控制尺寸。在布置可能的情況下，盡量增加彈簧長(zhǎng)度，這主要是考慮以下幾個(gè)方面原因： ①由于彈簧剛度與彈簧長(zhǎng)度的三次方成反比，因此從改善汽車平順性角度看，希望彈簧長(zhǎng)度長(zhǎng)些好。 ②在彈簧剛度相同情況下，長(zhǎng)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(duì)較小，對(duì)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(zhǎng)度可以降低彈簧工作應(yīng)力和應(yīng)力幅，從而提高彈簧使用壽命。 ④增加彈簧長(zhǎng)度可以選用簧片厚的彈簧，從而減少?gòu)椈善瑪?shù)，并且簧片厚的彈簧對(duì)提高主片卷耳強(qiáng)度有利。 3.1.3 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(píng)價(jià)汽車行駛平順性的重要參數(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，就可以求出懸架靜撓度值。選取懸架靜撓度值時(shí)，希望后懸架靜撓度值小于前懸架靜撓度值，并且兩值最好接近，一般推薦： （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。懸架動(dòng)撓度值與汽車使用情況和靜撓度值有關(guān)，一般推薦： （3-2） 城市公用車輛，公路用車輛，越野車輛。 3.1.4 彈簧滿載弧高 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應(yīng)根據(jù)整車和懸架性能要求給出適當(dāng)值，一般取。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 選取要求及方法 1）使懸架系統(tǒng)由較低的固有頻率 汽車前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一 , 因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)ε近似等于1，于是汽車前、后軸上方車身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。 2） 與的匹配要合適 要求希望與要接近，單不能相等（防止共振）希望（從加速性考慮，若大，車身的振動(dòng)大） 若汽車以較高車速駛過單個(gè)路障，時(shí)的車身縱向角振動(dòng)要比時(shí)小，故推薦取 考慮到貨車前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦。 為了改善微型轎車后排乘客的乘坐舒適性，有時(shí)取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻 3） 要合適,根據(jù)不同的車在不同路面條件 造以運(yùn)送人為主的轎車對(duì)平順性的要求最高，大客車次之，載貨車更次之。對(duì)普通級(jí)以下轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求， 后懸架則要求在。原則上轎車的級(jí)別越高，懸架的偏頻越小。對(duì)高級(jí)轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在，后懸架則要求在。貨車滿載時(shí)，前懸架偏頻要求在，而后懸架則要求在。 因本組前懸架偏頻取為1.9Hz，故將后懸架偏頻取為2.0Hz。 3.3. 主要參數(shù)選取 3.3.1 懸架靜撓度 懸架靜撓度是指汽車滿載靜止時(shí)由于載荷而造成的懸架變形量，由胡克定律可知，靜撓度等于懸架載荷與此時(shí)懸架剛度c之比，=/c。 當(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時(shí)，后懸架的靜撓度可用下式表示 （3-3） g 為重力加速度，g=9.8m/.將代入式 算得，。 3.3.2 懸架動(dòng)撓度 懸架的動(dòng)撓度是指從滿載平衡位置開始，懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1/2或1/3）時(shí)，車輪中心相對(duì)車架（或車身）的垂直位移。要求懸架應(yīng)有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰壞緩沖塊。對(duì)火車，取。本設(shè)計(jì)內(nèi)取。 3.3.3 懸架彈性特性 本設(shè)計(jì)采用多片彈簧，呈線性彈性特性，這種彈簧主要用于中型火車后懸架。  第四章 彈性元件的計(jì)算 4.1 鋼板彈簧的布置方案的選擇 鋼板彈簧在汽車上可以縱置也可以橫置, 縱向布置時(shí)還具有導(dǎo)向傳力的作用,并有一定的減震作用，連得因而使的懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。而橫向布置時(shí)因?yàn)橐獋鬟f縱向力，必須設(shè)置附加的導(dǎo)向傳力裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大，所以只在極少數(shù)汽車上應(yīng)用。如下圖所示,它中部用U型螺栓將鋼板彈簧固定在車橋上。懸架前端為固定鉸鏈，也叫死吊耳。它由鋼板彈簧銷釘將鋼板彈簧前端卷耳部與鋼板彈簧前支架連接在一起，前端卷耳孔中為減少摩損裝有襯套。后端卷耳通過鋼板彈簧吊耳銷與后端吊耳與吊耳架相連，后端可以自由擺動(dòng)，形成活動(dòng)吊耳。當(dāng)車架受到?jīng)_擊彈簧變形時(shí)兩卷耳之間的距離有變化的可能。如圖4-a。 圖4-a 4.2 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 貨車后懸架相關(guān)參數(shù)：靜撓度，動(dòng)撓度，軸距，單個(gè)鋼板彈簧的載荷 4.3 滿載弧高 滿載弧高是指鋼板彈簧裝到車軸（橋）上，汽車滿載時(shí)鋼板彈簧主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差。常取，這里取。 4.4 鋼板彈簧長(zhǎng)度L的確定 鋼板彈簧長(zhǎng)度L是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離,在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長(zhǎng)些。 在下列范圍內(nèi)選用鋼板彈簧的長(zhǎng)度：轎車：；貨車:前懸架：； 后懸架：。 應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長(zhǎng)些,原因如下： 1,增加鋼板彈簧長(zhǎng)度L能顯著降低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命降低彈簧剛度，改善汽車平順性。 2,在垂直剛度c給定的條件下，又能明顯增加鋼板彈簧的縱向角剛度。 3,剛板彈簧的縱向角剛度系指鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時(shí)，作用到鋼板彈簧上的縱向力矩值。 4,增大鋼板彈簧縱向角剛度的同時(shí)，能減少車輪扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈簧變形。 本設(shè)計(jì)中取后懸架鋼板彈簧長(zhǎng)度 4.5 鋼板彈簧斷面尺寸及片數(shù)的確定 4.5.1 鋼板斷面寬度b的確定 有關(guān)鋼板彈簧的剛度、強(qiáng)度等，可按等截面簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式計(jì)算，但需引入撓度增大系數(shù)δ加以修正。因此，可根據(jù)修正后的簡(jiǎn)支梁公式計(jì)算鋼板彈簧所需要的總慣性矩。對(duì)于對(duì)稱鋼板彈簧： （4-1） 式中，s為U形螺栓中心距（mm）；k為考慮U形螺栓夾緊彈簧后的無效長(zhǎng)度系數(shù)（如剛性?shī)A緊，取k=0.5，撓性?shī)A緊，取k=0）；c為鋼板彈簧垂直剛度（N/mm），；δ為撓度增大系數(shù)（先確定與主片等長(zhǎng)的重疊片數(shù)，再估計(jì)一個(gè)總片數(shù)，求得，然后用初定δ，E為材料的彈性模量。 對(duì)于后懸架鋼板彈簧，有： L=2090mm K=0.5 S=200mm N1=2 N0=14 η=2/14 δ=1.35 E=2.1×105N/mm4 代入式4-1，得 鋼板彈簧總截面系數(shù)用下式計(jì)算 （4-2） 式中：為許用彎曲應(yīng)力。對(duì)于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦在下列范圍內(nèi)選?。磺皬椈珊推胶鈶壹軓椈蔀椋缓蠡蔀?這里取。 代入數(shù)據(jù)，得 鋼板彈簧的平均厚度為 （4-3） 代入前面所得和，得 （4-4） 此處取 有了以后，再選取鋼板彈簧的片寬b。增大片寬，能增加卷耳剛度，但當(dāng)車身受側(cè)向力作用傾斜時(shí)，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。片寬選取過窄則得增加片數(shù)，從而增加片間的摩擦和彈簧的總厚。推薦片寬與片厚的比值。 此處取 4.5.2 鋼板彈簧片厚的選擇 矩形斷面等厚鋼板彈簧的總慣性矩用下式計(jì)算 （4-5） 式中n為鋼板彈簧片數(shù)。 由，得 片厚h選擇的要求： a.增加片厚h，可以減少片數(shù)n b.鋼板彈簧各片厚度可能有相同和不同兩種情況，希望盡可能采用前者但因?yàn)橹髌ぷ鳁l件惡劣，為了加強(qiáng)主片及卷耳，也常將主片加厚，其余各片厚度稍薄。此時(shí)，要求一副鋼板彈簧的厚度不宜超過三組。 c.為使各片壽命接近又要求最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于1.5。 d.鋼板斷面尺寸b和h應(yīng)符合國(guó)產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。 此處取鋼板各片厚度 4.5.3 鋼板斷面形狀 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，本設(shè)計(jì)鋼板彈簧的鋼板斷面形狀選為矩形。 4.5.4 鋼板彈簧片數(shù)n 片數(shù)n少些有利于制造和裝配，并可以降低片間的干摩擦，改善汽車行駛平順性。但片數(shù)少將使鋼板彈簧與等強(qiáng)度梁的差別增大，材料利用率變壞。多片鋼片彈簧一般片數(shù)在片之間選取。由于載重量較大，本設(shè)計(jì)中鋼板彈簧片數(shù)n取為14。 4.5.5 卷耳及鋼片彈簧結(jié)構(gòu)尺寸的確定 本設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值取卷耳內(nèi)徑為（校核后達(dá)到要求），鋼板彈簧銷直徑為（校核后達(dá)到要求）。 4.6 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 鋼板彈簧各片長(zhǎng)度是基于實(shí)際鋼板各片展開圖接近梯形梁的形狀這一原則來作圖的。首先假設(shè)各片厚度不同，進(jìn)行如下步驟：將各片的厚度的立方值按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪制在圖上，再沿橫坐標(biāo)量出主片長(zhǎng)度的一半L/2和U型螺栓中心距的一半s/2，得到A、B兩點(diǎn)，連接A、B兩點(diǎn)就得到三角形的鋼板彈簧展開圖。AB線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片的長(zhǎng)度。如果存在與主片等長(zhǎng)的重疊片，就從B點(diǎn)到最后一個(gè)重疊片的上側(cè)邊斷點(diǎn)連一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即為各片長(zhǎng)度。各片實(shí)，際長(zhǎng)度尺寸需經(jīng)圓整后確定。 根據(jù)作圖法得出后懸架鋼板彈簧各片長(zhǎng)度： 1 2 3 4 5 6 7 2090 2090 1960 1800 1660 1520 1370 8 9 10 11 12 13 14 1220 1080 930 780 640 500 360  第五章 鋼板彈簧的校核 5.1 鋼板彈簧剛度驗(yàn)算 在此之前，有關(guān)撓度增大系數(shù)、總慣性矩、片長(zhǎng)和葉片端部形狀等的確定都不夠準(zhǔn)確，所以有必要驗(yàn)算剛度。剛度驗(yàn)算公式為 式中為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，??；為材料彈性模量；、為主片和第（k+1）片的一半長(zhǎng)度。 式中主片的一半，如果用中心螺栓到卷耳中心間的距離代入，求得的剛度值為鋼板彈簧總成自由剛度；如果用有效長(zhǎng)度，即代入求得的剛度值是鋼板彈簧總成的夾緊剛度。 代入數(shù)據(jù)求得自由剛度和夾緊剛度分別為 與設(shè)計(jì)時(shí)所取剛度相差不大，基本滿足彈簧剛度要求。 5.2 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算 鋼板彈簧在滿載狀態(tài)下修正后的靜撓度 5.2.1 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U形螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差（如圖），稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高，用下式計(jì)算： （5-1） 式中，為靜撓度；為滿載弧高；為鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高變化，；s為U形螺栓中心距；L為鋼板彈簧主片長(zhǎng)度。 代入數(shù)據(jù)求得 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑為 （5-2） 代入數(shù)據(jù)求得 5.2.2 鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下的曲率半徑的確定 因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好地貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。 矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定 （5-3） 式中，為第i片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm）；為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm）；為各片彈簧的預(yù)應(yīng)力（）；E為材料彈性模量（），??；為第i片的彈簧厚度（mm）。計(jì)算結(jié)果如下： 1 2 3 4 5 6 7 6212 6208 6205 6200 6195 6190 6186 8 9 10 11 12 13 14 6183 6179 6175 6170 6165 6160 6155 如果第片的長(zhǎng)度為，則第片彈簧的弧高為 （5-4） 計(jì)算結(jié)果如下： 1 2 3 4 5 6 7 87.9 88.0 77.4 65.3 55.6 46.7 37.9 8 9 10 11 12 13 14 30.1 23.6 17.5 12.3 8.3 5.1 2.6 5.2.3 鋼板彈簧總成弧高的核算 由于鋼板彈簧葉片在自由狀態(tài)下的曲率半徑是經(jīng)選取預(yù)應(yīng)力計(jì)算，受其影響，裝配后鋼板彈簧總成的弧高與用式計(jì)算的結(jié)果會(huì)不同。因此，需要核算鋼板彈簧總成的弧高。 根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能總和最小狀態(tài)。由此可求得等厚葉片彈簧的為 代入求得 與之前計(jì)算值6186mm相近，故達(dá)到要求。 5.3 鋼板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算 5.3.1 汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)，后鋼板彈簧承受的載荷最大，其前半段出現(xiàn)最大應(yīng)力 最大應(yīng)力用下式計(jì)算 式中：為作用在后輪上的垂直靜載荷；為驅(qū)動(dòng)時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，這里取1.5；、為鋼板彈簧前、后段長(zhǎng)度；為道路附著系統(tǒng)，這里取0.8 ；b為鋼板彈簧片寬；為鋼板彈簧主片厚度。 代入數(shù)據(jù)求得 符合要求。 5.3.2 鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算 鋼板彈簧主片卷耳受力如上圖所示。卷耳處所受應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力 式中，為沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力；D為卷耳內(nèi)徑；b為鋼板彈簧寬度；為主片厚度。許用應(yīng)力[σ]取為。計(jì)算結(jié)果如下： 基本滿足要求。 對(duì)鋼板彈簧銷要驗(yàn)算鋼板彈簧受靜載荷時(shí)鋼板彈簧銷受到的擠壓應(yīng)力。其中，為滿載靜止時(shí)鋼板彈簧端部的載荷；b為卷耳處葉片寬；d為鋼板彈簧銷直徑。用30鋼或40鋼經(jīng)液體碳氮共滲處理時(shí)，彈簧銷許用擠壓應(yīng)力[]取為3～4N／；用20鋼或20Cr鋼經(jīng)滲碳處理或用45鋼經(jīng)高頻淬火后，其許用應(yīng)力[]≤7～9N／。計(jì)算結(jié)果如下： 基本滿足要求。 參考文獻(xiàn) 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》 成大先 《汽車工程手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 《汽車構(gòu)造（下冊(cè)）》 陳家瑞 人民交通出版社 《汽車設(shè)計(jì)》 王望予 機(jī)械工業(yè)出版社 《汽車?yán)碚摗? 余志生 機(jī)械工業(yè)出版社