后悬架螺旋弹簧设计计算说明书.doc

后悬架圆锥形螺旋弹簧设计说明书编写: 审核:批准:2006年8月一、 已知条件rear springrear axle weight 44%=748 kg mid laden (1046 gross)wheel total 374 kgunsprung mass 45 kg per wheel sprung mass 329kgnominal overall (outside) diameter 126 mmtop diameter 110mm bottom diameter 143mmfree length (rebound = 15mm) 326mmmid laden length 238mmfully compressed length 165mmrate 4.507kg/ mmfrequency 90 cycles (1.5hz)二、 参数计算弹簧类型：等节距圆锥形螺旋弹簧。1、 选择材料、初定弹簧丝直径、大圈半径、小圈半径汽车后悬架所受冲击大，需选用弹性好，疲劳强度较高的材料，故选用热轧弹簧钢（gb1222）60si2mna。受冲击载荷，属于类弹簧。初选弹簧丝直径mm。初选大圈半径、小圈半径。2、 初算弹簧刚度已知“free length 326mm、mid laden length 238mm”，即弹簧自由高度为326mm，当后轴承重748kg时其高度为238mm。由虎克定律，得弹簧圈开始接触前刚度： 取 即3、 有效圈数、节距、在自由状态下的有效圈的高度、自由高度取有效圈数 。于是，弹簧圈开始接触前刚度变为： 即。取当端部并紧，弹簧的磨平支承圈为1圈，即。此时，总圈数与有效圈数的关系为：因此，弹簧总圈数为圈。自由高度： 又知自由高度mm。故 mm。由mm得，节距 mm，取 mm。故在自由状态下的有效圈的高度：自由高度： mm4、 压并时圈间中心高度、压并时的有效高度 mm因 故压并时的有效高度 mm5、 最大半径支承圈半径、最小半径支承圈半径、展开长度 （1） （2）mm6、 弹簧圈开始接触时的载荷、变形、应力 其中， ，解得： 。故 因材料为热轧弹簧钢（gb1222）60si2mna，属于类弹簧故压缩弹簧许用切应力。可见，校核合格。7、 弹簧圈完全压并时的载荷、变形、应力 因载荷类型为类故工作极限切应力可见，校核合格。8、 强度验算疲劳强度安全系数：弹簧在脉动载荷下的剪切疲劳强度最大工作载荷所产生的最大切应力最小工作载荷所产生的最小切应力许用安全系数，取取弹簧压并时的切应力为最大切应力取弹簧圈开始接触时的切应力为最小切应力故 ，验算合格。9、 共振验算对于减振弹簧，按下式进行验算式中 弹簧的自振频率，；强迫机械振动频率，；弹簧刚度，；载荷，。弹簧的自振频率还可表示成，式中 簧载质量当车辆空载时，空载频率车辆满载时，簧上质量 满载频率故后悬架弹簧振动频率在之间，与要求频率接近，满足要求。10、 车辆空载、满载时的弹簧高度、大支承圈和小支承圈直径车辆空载、满载时簧载质量分别为：329、车辆空载、满载时簧载载荷分别为：、又弹簧圈开始接触时的载荷，、所以，车辆空载、满载时弹簧圈都未开始接触，故其刚度为弹簧圈开始接触前刚度，。由虎克定律，车辆空载时弹簧变形：空载弹簧高度比初始条件238mm降低3mm。车辆满载时弹簧变形： 满载弹簧高度弹簧完全压并时的高度：比初始值165mm低13mm。车辆空载时弹簧高度到完全压并时高度之差为：由已知条件，车轮从车辆空载平衡位置到最大位移时跳动量，换算为后悬架弹簧的跳动量为。因此此弹簧完全可以满足车轮跳动的要求。大支承圈直径