钢板弹簧课程设计46546

1、目 录1. 汽车钢板弹簧结构选择,42. 钢板弹簧结构设计计算，,，53. 初定片数、截面尺寸,74. 按作图法求各片弦长,85. 挠度计算,86. 钢板弹簧各片应力计算，,，87. 加预紧力,98. 钢板弹簧各片实际弦长的计算,139. 在白由状态下各片的曲率半径计算,1410. 钢板在极限工作下的强度验算,1611. 卷耳和销的计算，,，1712. 参考文献,1813. 附表114. 附图9汽车设计课程设计题目设计题目：汽车钢板弹簧设计主要技术和性能参数(第二组)前轴轴负何(N)空载15144满载19344前轴非黄载质量(kg)420钢板弹簧作用距离L (mm1300两个”LT型螺栓中心距

2、S (mm110静绕度fc (mm (满载)80-90动绕度fa(mm)56钢板弹簧满载时弧高F28钢板弹簧卷耳固定点至路面距离C550汽车钢板弹簧简介钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种元件。它是由若干片等 宽但不等长（厚度可以相等，也可不等），曲率半径不等的合金弹簧 片组合而成的一根近似等强度的弹簧梁。钢板弹簧的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳，内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶 金制成的村套，以便用弹簧销与固定在车架上的之家或吊耳作较链连 接。钢板弹簧主要由主片、副片、弹簧夹、螺栓、套管、螺母等组成。 钢板弹簧的中部一般用 U形螺栓固定在车桥上。汽车钢板弹簧的材 料一般用 60Si

3、2Mn、55SiMnVB。一、汽车钢板弹簧结构选择1. 选择断面形状有矩形，T形，单面有抛物线边缘，单面有双槽等断面形式为了提高疲劳强度，选用 60Si2Mn材料即最常用的板簧材料为 热轧弹簧扁钢。因为矩形断面钢板弹簧的中性轴， 在钢板断面的堆成位置上。工 作时，一面受拉应力、另一面受压应力作用，而且上、下表面的名义 拉应力和压应力的绝对值相等。故选择矩形断面形式。2. 长度圆整圆整为“0” “5”尾数3. 叶片端部形状选用矩形：一4. 卷耳、吊耳的结构方案吊耳卷耳包耳5. 材料为了提高疲劳强度，选用60Si2MnE （弹性模量）=2.1 105 MPa6. 采用等厚度钢板弹簧汽车钢板弹簧设计

4、计算（一）初定片数、截面尺寸1. 主片数0）=2、总片数n=82. 计算钢板弹簧平均厚度31）转动惯量人=（L港）C弹性模量 E=2.1x105N/mm2n02系数 n - - - - 0.25 n 82）挠度增大系数 a = 1.5/【1.04 1+0.5 * ） = 1.2820513）刚度 C = Fw/fc4）Fw=（轴荷一非簧载）/2 N满载轴荷：19344N非簧载：mg=420x9.8=4116NFw =（19344-4116）/2=7614N满载静挠度取fc=90mm刚度 C = Fw / fc =84.6N/mm5）无效长度系数K=0.56)钢板弹簧静应力ac = Fw(L-k

5、s) /4叫)N/mm2许用应力c= (1.391.55) fc+(245315)=(1.391.55)90+(245315) N/mm2所以M的范围是370.1454.5 N/mm2, 一般、选取大一些，使W小；国大，以满足制动时& max的要求；故取&c=440 N/ mm23钢板弹簧总截面系数W。= Fw(L - ks) / 4卜mm钢板弹簧作用距离L(mm)=1300mm两个U型螺栓中心距 S(mm)=110mmW0 =Fw(L-ks)/4；c =7614 (1300-0.5 110)/(4 440)-5386.04mm3J0 =、(L -ks)3C/(48E) =1.

6、282051 (1300-0.5 110)3 84.6/(48 2.1 105) = 20764.58L -ks =1300 -0.5 110 =12452.(L -ks) =1550025平均厚度h1 =2J0/w0 =、(L -ks)2；c/ 6Efc = 7.710518mm7)计算比应苔比=6En / 5(L ks)2 = 6X 2.1 勺05 x 7.710518/ (1.2820511550025) = 4.89N / mm2一.、.。，f+f)8)计算最大应力max 比'L 里动挠度f： = 56mm2最大应力 max =4.89(90 56) =713.94N/mm23

7、、计算片宽b片厚h仆 匹百 h = 1.1h1 =1.1x7.710518=8.4815698nm1) /T 序圆整h=10mm32）片宽（矩形断面）b = 12J0,h n = 31.14687mm圆整b=31mm按型材 GB12222-84 选 b=65mmr、校核 b/h=6.5 Mb/h"°| 3b/h在范围内，故合适。N =16/，fC = 16/90 = 1.68654）粗校固有频率HzJo = n b h / 12 :?1 1 02 066 6.67C= J4 8E,S（七阀=8Nkn2fc = Fw/C = 90.428 mm c wN=1.68255Hz三

8、、按作图法确定各片的弦长1）h3 =103 =10002）（n0 -1）h3 =h3 =100033）nh =8 1000 =80004）求各片的弦长L片序号长度mm取整mm圆整mm单边mm双边mm取短片L143.6143140140280L2232.1232230225450L3320.7320320305610L4409.3409410309780L5497.9497500470940L6586.45865855501100L76756756756751350L8763.67636756751350n=8,此=皓=675m四、梯度计算1、钢板弹簧刚度的计算(列表)。见附表1页2、钢板弹簧总

9、成冈IJ度C = 6|匚=268.3985 N/mm1) 、刚度差(C实-C理)/C实 >100% =65.6552%2) 、钢板弹簧总成抗度4 = 2巳/c(mm)= 34.3448 mm(2Pn = Fw)3) 、钢板弹簧的固有频率 N (Hz)=1=二 =2.73017 (Hz)fc . 34.3448N在 1.3 2.3Hz 之间。五、钢板弹簧各片应力的计算列表计算，见附表1页六、加预紧力1、主片(一、二)加负的预紧力舄在-(80-150) N/mm2、其他各片加正的预紧力*在2060N/mm范围之内，基本相等，且寿命相当。3、要求任一截面中预应力造成的弯矩和等于零即'

10、' 0i，0 =0b 01er 02 b 03b 04 b 05b 06 b 07b 08-90-90303030303030七、钢板弹簧各片实际长度的计算（即计算弧长的各片曲率半径RJ1 )、主片1 、满载是弧高 f ai =f a +(i-1)h mm=40mm、计算弦长L11 =（Li 、弦长Li=13501350 - 0.5*110 -l =647.5 mmf2 - 、曲率半径 Rm1 = L"2/(fai 浏=647.5 2* 40 = 5260.7mm 、夹角 寸 arcsing / 0 = arcsin(647.5/5260.7) = 0.12340 、弧长 L

11、lZEl?0.12345260.7=1298.29mm、实际弧长 L12 = L11 ks= 1298.29 0.5 110 = 1353.29 mm2 ）、主片2、满载时弧高fa2 = fa h = 40 10 = 50mm、弧长 L2 = 1350mm、计算弦长Ll2 = (l2 ks)21350- 0.5 1102=647.5mm 、曲率半径 Rm2 =Ll22/2/(fa2+f)=647.%x(50 + 25) = 4217.563mm 、夹角 七=arcsinKL/R) = 0.1541340 、弧长 L21 = 2B2Rm2 = 2乂 0.15413" 4217.563=

12、 1300.142mm 、实际弧长 L22 = L21 ks = 1300.142 0.5 110 = 1355.142 mm3 )、片 3 、满载时弧高fa3 = 60mm 、弧长 L3 = 1170mm 、计算弧长Ll3 = 557.5mm_.2fa3、 、曲率半径 Rm3 = L13 /2/（fa3 厂）= 2620.05mm 、夹角 口3 = arcsin（Li3/Rm3）= 0.21442° 、弧长 L31 = 2%Rm3 = 1123.59mm 、实际长度 L32 = L31 ks = 1178.59mm4 ）片4 、满载时弧高fa4 = 70mm 、弧长L4 = 990

13、mm 、计算弧长 L14 =（L4 *2 = 467.5mm 、曲率半径 Rm4 = Li42/2/（fa4 乌）=1596.12mm2 、夹角 =arcsin（Li4/Rm4）= 0.297260 、弧长 L41 = 2o4Rm4 = 2 0.29726 1596.12 = 948.913mm 、实际弧长 L42 = L41 ks = 948.913 0.5*110= 1003.91mm5 ）、片 5 、满载是弧高fa5 = 80mm 、弦长L5 = 820mm 、计算弦长 L15 = （L5 - ks）/2 = 382.5mm2f” 、曲率半径 Rm5 =Li5 /2/（fa5 言）=95

14、4.4141mm 、夹角 气=arcsin（Ll5/Rm5） = 0.4123570 、弧长 L5i=2%Rm5 = 2 0.4123.57 954.4141 = 787.1178mm 、实际弧长 L52 = L51 ks= 787.1178 0.5*110 = 842.1178mm6 ）、片 6 、满载时弧高fa6 = 90mm 、弦长L6 = 640mm 、计算弦长 Ll6 = （L6 一 ks）2 = 292.5mm2房 、曲率半径 Rm6 =Lw / 2/（ fa 工）=520.313mm2 、夹角 气 = arcsin（Ll6/Rm6） = 0.597° 、弧长L61=2R

15、m6 =20.597520.313=621.251mm 、实际弧长 L62= L61+Ks=621.251+0.5 110=676.251mm7）、片 7 、满载是弧高fa7 = 100mm 、弦长L7 = 460mm 、计算弦长 L17 = （L7 - ks）/2 = 202.5mm2fa7 、曲率半径 Rm7 = L17 /2/（fa7 亏）=255.031mm 、夹角 十 arcsin（L17/Rm7） = 0.917390 、弧长 L71 =2u7Rm7 = 2 0.91739 255.031 = 467.928mm 、实际弧长 L72 = L71 ks = 467.928 0.5 1

16、10 = 522.928mm8）、片 8 、满载是弧高fa8 = 110mm 、弦长 1_8 = 280mm 、计算弦长 吼=(L8 - ks)/2 = 112.5mm_. 2fa8、 、曲率半径 Rm8 = L18 /2/(fa8112.528mm 、夹角 =arcsin(Li8/Rm8)=1.54833° 、弧长 L81 = 2u8Rm8 = 2 1.54833 112.528= 348.461mm 、实际弧长 L52 = L51 ks = 348.461 0.5 110 = 403.461mm2. 主片1®卷耳内径 D=35mm 卷耳长度 L 卷=兀(D+h) - =

17、3.14 x (35+10) 乂87=123.7163 mm 8 滑动处延伸度L延=50mm3. 主片2包耳长度 L 包=(27.5+h) x 号 +12=3.14 x (2.75+10)|+12=188.7375 mm 侧钩弯曲半径 R= 15mm 侧钩长度 L 侧 r(R+-)/2 +25 =56.42 mm2 各片总成伸直长度I伸=各片弦长L+L卷+Lm(或L包+瞄)+滑板吊耳宽度(40mm)L1 伸=1350+123.7163+40=1513.72mmL2伸=1350mmL3伸=1170mmL 4伸=990mmL5伸=820mmL6伸=640mmL7伸=460mmL 8伸=280mm八

18、、钢板弹簧总成在白由状态下各片的曲率半径R °】1未夹紧” U”型螺栓的m空载弧高F=fc+fa + A 动拢度fd=63 预压缩产生的塑性变形:=(0.055 0.075)(fc+fd)=0.075(100+63)=8.965mm F=100+ 50+8.965=158.965mm 型螺栓夹紧时对弧高的影响AHsH= 2*l(2L ；)(f+f+) =17H233mm2. 求白由状态下的总弧高F。F0=F+ H=158.965+17.71233=176.6773mm3. 求主片的曲率半径R01由公式 F( R =1-Fo / R01 - cosL2/(2R 01) = 0F (R)

19、 =0(计算到小数点后5位)1)设 Rx1 = 1500 Rx2=2000;则 F g ) = -0.01775<0 ; F(Rx2)=-0.03407云02) 令 Rx3= (R/RQ /2=1750;则 F(Rx3)=-0.02713"3) Rx4=(Rx1+ Rx3)/2=1625;贝U F(Rx4)=-0.02328<04) RX5=( Rx3+ Rx4)/2=1687.5;则 F (Rx5) =-0.0253&05) Rx6=( Rm+Rx5)/2=1656.25;贝U F(Rx6)=-0.02437w06) Rx7=( R4+ Rx6)/2=1640.

20、625;贝U F(Rx7)=-0.02348<07) Rx8=( R4+ Rx7)/2=1632.81;贝U F(Rx8)=-0.02356m08) Rx9=( R<7 + Rx8)/2=1636.719;贝U F(Rx9)=-0.02370<0则装配后的曲率半径 R01=(Rx8+Rx11)/2= 1632.8mm4.基于各片的曲率半径R°i为Roi的同心圆即 Roi= R01+ (i-1)h(mm)Roi = 1633.29Ro2=1643.29Ro3=1653.29Ro4=1663.29Ro5=1673.29Ro6=1683.29Ro7=1693.29Ro8=

21、1703.29九、钢板弹簧各片在白由状态下的曲率半径计算1. 求各片的曲率半径Ri公式：Ri=R0i/(1+ 01/Ehi)(mm)Ri=1934.149758R2 =1593.4116R4=1612.21R6=1630.996R8 = 1703.29R3 = 1602.82R5 =1621.6R7 =1693.292做弧周验算 分配后的总成的曲率半径为 Ro由最小势能原理可知1/ Ro 点(LLi/Ri) /£ ( IL)I :第i片的惯性矩=bh3/12L第i片的的长度Ri：第i片白由状态下的曲率半径各片厚度相等贝U 1/R° = £ ( Li/Ri)/ Z

22、Li =1671.65弧高的比较F验与F0= Fc+Fd + A + AH进行比较F 验-F° = 130.495-176.677=-46.182mm(F验-F。)/ Fo*100 o =-46.182/176.677 X 100%=-26.139%3. 求各片在白由状态下的弧高 FiL 0i=(L i-Ks/2)mmL 01=647.5L02 =647.5L 03 =557.5L 04 =467.5L 05=382.5L06 =292.5Fi = Ri - J(Ri0i）则有I；F1=111.602F2=137.49F3 = 100.08F 4=69.2696F5=45.757F6

23、=26.4426F7 = 12.152F7=3.71934.给出产品的出厂检验标准空载时(p=0) F=F 验=130.4952mm载荷P=2000N时,L 07=202.5L 08=112.5在载荷P下产生的动挠度fm = P/CC=268.3985Fi=F 验-Fci=123.044十、钢板总成在极限工作下的强度计算1,紧急制动时，前钢棒弹簧承受的载荷最大，在他们后半段出现最大应力56（= Nc）l2/w0 奖001000N/mm2* =0.7（道路附着系数）C:满载时弹簧固定点道路面的距离 C=600mml 1、l 2 弹簧前、后段长度：l 1=l 2=L/2=675mmG:作用在前轴上的静载荷的一半（N） = Fwm1:前制动时前轴负荷转移 数（货车：1.4 1.6） &#