轻型货车前悬架设计说明书解析

1、燕山大学课程设计说明书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1课程设计计算说明书、设计任务书 1二、设计方案 3三、设计计算说明 33. 1前悬架静挠度行，前悬架钢板弹簧刚度ci 33. 2前悬架的动挠度f di确定。 33. 3货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定 43. 3. 1.钢板弹簧长度l 43. 3. 2.前悬架钢挠度增大系数 43. 3. 3.钢板弹簧片总惯性矩 43. 3. 4钢板弹簧片的厚度和宽度的计算 43. 4钢板弹簧各片长度的确定 53

2、. 5钢板弹簧的刚度验算 53. 6钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算 63. 6. 1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径 63. 6. 2钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径 73. 6. 3钢板弹簧各片在自由状态下的弧高 73. 7钢板弹簧总成弧高及的核算 83. 8钢板弹簧的强度的核算 8四.设计小结 102、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fci,前悬架钢板弹簧刚

3、度c1（二）、前悬架的动挠度fdi确定（三）、货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定（四）、钢板弹簧各片长度的确定（五）（五）、钢板弹簧的刚度验算（六）、钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算（七）、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=242（kg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后轴载荷为1390

4、10 50%=6950n取载荷最大者（计算依据）则前轴载荷为g=8470n后轴载荷为g2=15730n1 .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=(轴载荷一簧下载荷)*1/2其中：簧下质量为总量的20%25%m1=q21% =2420 21%=508kg2 .根据货车轴负荷求出簧上质量 m2=q 0.79=2420父0.79 =1912kg前悬架单个簧上质量 m=m2*0.35/2=1912/2=669kg(1).货车前轴负荷g=15730n则单个钢板弹簧的

5、载荷:f w1=mg/2=3345n (g 取 10n/ kg)3 .满载偏频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 nc=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n1=1.70hzo根据满载偏频n,按式(3)求出满载静挠度fc (mrmn=5/ f (3)得 fc=(5/ n)2则 fc1 =(5/ n1)2f ci =86mm 故符合要求。4 .根据弹簧载荷g和

6、静挠度fc,按式(4)求出予期火紧刚度ko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 fc= fw/ko (4)得前悬架钢板弹簧刚度 ko= fw/ f c.koi= fwi/ f ci =39n/mm1.相关资料查得，f di为6090mm取 f di=90mm1 .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，l尸(0.260.35)轴距。贝u

7、取 li =2515*0.3=755mm2 .货车架钢板弹簧挠度增大系数60根据ni (与主片等长的片数)n (总片数) 按式(5)算出。3 =1.5/1.04(1 + ni/2n。)-(5)(1)前悬架钢板弹簧挠度增大系数取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 o初选总片数n和主片数m,建议前簧取n = 68, n1=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,主片数n1定为2。取 n0

8、=8, n1=20 弹性模量 e=2.06 105n/mm2挠度增大系数：51=1.5/1.04(1 + n1/2n0)=1.283.根据予期火紧刚度k。，初步确定弹簧各片断面尺寸 b、h和片数n3根据ko= (l一)k得l-ks3k=ko/( l)l-ksk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 °a ) / (6 l3)得 j0=k6 l3/48 e ae钢材弹tt模量，取 e=2.06x1c5, n/mma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。3ki=

9、k oi/ （） l1-ks其中k取0.5, s 取90mm计算得ki =32n/ mm,、(l-ks)3cs3jy = -joi= ki 51 li /48 e a48ei35_ _joi=32 i.28 755 /482.06 i0 0.94joi= i98i mm4.根据式（6）计算出钢板弹簧片的厚度和宽度jo= bh3n/i2 （单位：mmj） （6）b各片宽度（mm）h各片厚度（mm）b/h=9 on总片数（前悬片数为8）因为推荐片宽与片厚的比值b/h在6i0范围内选取，则取则 b=9hjo=9h4 8/i2h=4 j0/4（1） .由上述公式计算前悬架钢板弹簧的厚度和宽度hi=4

10、1 jd /4=4.26 mm根据国标gbi222-84#,取hi为5 mmbi=9hi取bi为45mmi.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li=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a =0.90忆|.94 ,取口 =0.931.前悬钢板弹簧刚度：kk：；1ak 1 = (li - lk 1 ),yk -1 / - ji ,yk i

11、= 1/ .一 jii 4i 1则，a2=42mma 3=83mma4=125mma5=166mma6=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, 3j=bh /12=312.5y1=1/j=0.0032y2=0.0016y3=0.0011y4=0.0008y5=0.00064y6=0.00053y7=0.000457y8=0.0004ng =6： e/ '、a" -yk1),k=1=219n/mm>39n/mm二符合要求。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ho由满载弧高fa、静挠

12、度fc及u型螺栓夹紧后引起的弧 高变化£三部分组成。满载时，弧高fa (不包括卷耳半径)一般取1030mm.。h0 = fa fcf前悬架钢板弹簧弧高：取fai =10mmhoi = fai fci 二 fi且.-：fi =s(3li -s)(faifci)2l212=i6.48h 0is(3li -s)(faifci)faifci22li=ii2mm前悬钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径 =l2/(8h0i) = 636mm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： ri =r0/i (2 二 00r)/(ehj)l1 i).前悬架钢板弹簧各片自由状态

13、下曲率半径% =ri/h (2 0 00ri)/(ehii)lri=769mmr2=769mmr3=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li ,则第i片弧高为h % li2/ (8r )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 2、代定 l / (8r)(1)由上述公式可计算出前悬架钢板弹簧总成的弧高为 nni/r01 八(li"%

14、)八 l.i 4i 4代入数据得2hl 定 l / (8r1 )h = 102mm所计算的2果与用h0 = fa+fc+af所计算的结果h0=112mm相近，所以符合要 求。1.钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算，卷耳处所受应力仃是由弯曲应力和拉(压)应力合成的应力，即二=3fx(d hj/(bhf)x/(bh1式中fx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；h1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oz= fx/(bd),b卷耳处叶片宽；d为钢板弹簧销直径，弹簧销许用应力仃z e3|_|4mpa。(1)前悬架钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算。

15、卷耳内径d =20mm.吊=fw1 /2:1 = 3fx1(d1 h11)l/(b1h1f2) x1/(bh11代入数值计算的，-1=178mpa二 1v二=450mpa符合要求，合格二 z1 =fs/(bd)设弹簧销直径di =20mm.代入数值计算的，二 z1 =1.45 mpa二 z1 ；，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,以及各片长度分另i为 l1=755mml2=672mml3=589mml4=506mml5=423mm l6=339mm,l7=256mm,l8=173mmtt悬架间距离为 2515mm.整体钢

16、板弹簧结构简单，便于加工，造价便宜。总结近五周的毕业设计终于结束了， 通过这段日子的设计学习，自己的专业知识 和独立思考问题的能力有了很大的提高，对我走向社会从事本专业工作有着深远 的影响。现在就此谈谈对本次毕业设计过程中的认识和体会。首先，我学会了查阅资料和独立思考。我的课题是悬架的设计。其次，认识到实践的重要性。这次 设计我做了很多重复工作、无用功，但是这些重复工作和无用功积累了设计经验。在设计的过程中，也出现了一些客观不足的问题，就是没有深入分析，不能 根据实际的情况来作合适、客观地修改，难免有些缺点和不足，由于诸多原因， 本次设计存在一些不足和有待改善的地方，希望老师能够看待。致谢本论文是在尊敬的裴老师的悉心指导下完成的，在本文选题、课题研究以 及论文撰写