福田奥铃CTS前载板簧的设计

福田奥铃CTS前载板簧的设计I1绪论1.1汽车钢板弹簧的组成钢板弹簧悬架是由若干片等宽不等长、弧度大小不等、厚度大小相等或重量不等的大型钢板刚性弹簧片组合而成的一根近似等于高强度的钢板弹性梁。它被世界绝大部分非独立弹簧悬架所广泛采用,其主要由钢板弹簧片、弹簧片套夹、卷耳、套管和弹簧螺栓等部分组成。钢板活动弹簧的第一片即最长片称为弹簧主片,其片的两端可折弯成卷耳,内有一个套管,用于板销与活动车架上的活动支架或弹簧吊耳相起作用用铰链形式连接。钢板弹簧应在中心连接部位用一根u型连接螺栓与机动车桥连接固定。中心固定螺栓用以固定连接各片的弹簧片,并用以保证弹簧装配时各片的中心相对固定位置。中心螺栓到两端点的卷耳弹簧中心点的距离长度可以相等或不相等,不等时称为非对称式卷耳弹簧。为了有效增加它的主片及其他弹簧片的使用强度,常将第二片卷耳两端组合做成一个加强卷耳形并包在它的主片内及卷耳外面。通常主片和第二片之间存在较大的间隙，因此主体在受力变形时具有较大的滑动空间。板簧夹的主要保护作用就是当钢板弹簧反向移动变形,即主片离开车桥时,使各片不至互相横向分开,而将横向反力力量传给较多的钢板弹簧片,以免主片单独承载,同时还可以有效防止各片发生横向上的错动。装配不锈钢板螺栓夹时,应将螺栓夹的头直接朝向车架一面,使转子螺母朝向车轮一面，以防止螺栓松脱时直接刮伤轮胎。1.2设计背景1.2.1国内外钢板弹簧的研究现状在一些大型主机厂经常需要其他零部件生产厂家共同合作参与新型产品的研发设计和生产开发,他们总体上新型的产品开发工作速度较慢,缺少生产系统管理和生产技术上的能力支撑。悬挂件和弹簧制造企业对一些技术含量高的软件产品质量投资能力开发不够,同档次的产品质量与国际进口件相比还有一定差距。随着板簧的厚度、片数增加，钢板弹簧的质量也随之增加，这就加重了汽车的自重，不利于燃油经济性。现如今汽车都朝着轻量化发展，国内外就如何保证板簧承载能力的情况下，减轻钢板弹簧的质量，每个机械工程师、专家都为之付出不懈的努力，减轻板簧质量实现车体轻量化成为每个车企研究的重点。减轻钢板弹簧质量一般从材料、尺寸等方面考虑，采用具有高度强度韧性的新型材料或者改用变截面尺寸的钢板弹簧，出于成本和生产技术的角度考虑，现如今板簧轻量化向着变截面尺寸的方向发展。1.2.2板簧发展趋势板簧设计要满足行驶平顺性和操作稳定性的要求。针对板簧的设计要求未来板簧的设计朝着以下几个方面发展：(1)高强度应力:高强度应力主要表现在以下方面,板簧材料的气动性能大大提高,使之处在可正常承受的工作极限范围内。（2）应力异量的优化:由于这种弹簧材料处于较高的弹性应力下正常工作,与其他传统弹簧材料相比，可以显著的减少弹簧材料的用量消耗，从而达到降低自重30%-40%的水平。（3）结构异型化：使用一些特殊的结构来提高板簧的产品性能和可靠性。[4]1.3设计的目的物流的快速发展一直带动着轻、重卡汽车行业的快速发展,轻、重卡汽车行业国际竞争也日趋激烈,要想在激烈的国际竞争市场环境中始终占据一席之地,达到利益最大化目标，车企要在车辆承载能力上狠下功夫,各个方面都必须是环环相扣。通过汽车理论、汽车制造技术和汽车底盘设计的学习，开始思考在保证行驶安全的前提下，就如何增强汽车的承载能力，提高燃油经济性，对汽车板簧进行合理设计。1.4板簧设计要求板簧设计应该满足如下要求：（1）保证汽车行驶具有良好的安全行驶性和平顺性。使悬架本身具有合适的振动刚度,保证汽车悬架具有合适的振动偏频;悬架具有合适的车轮减振振动性能(即具有合适的车轮阻尼振动特性),与悬架的车轮弹性振动特性互相匹配,减少悬挂车身与两侧车轮在各个共振振动区的振幅，快速控制衰减车轮振动。[4][5]（2）保证车辆具有良好的机动操作性和稳定性。使侧向汽车车身具有一定的侧向不足性，转向时，车身的侧向倾斜和偏角比较小。在汽车前轴,这个传动任务一般都是需要传动悬架和前轮转向杆传动系统等来共同完成。[4][5]（1）空间利用率高，空间占据小。（2）能够可靠地传递前轮驱动支撑车架与前轮驱动支架车轮之间所有的承受力和承载的传动力矩。零部件简单质量轻（3）制造成本低、维护成本低，使用时轮胎磨损小。1.5设计思路所给载荷参数和官网车型所能承受的载荷相比较，然后定位一款满足承载要求的车型，查阅该车型的基本参数包括悬架到地面的距离和簧下质量。轻卡在中短途的交通运输中起着举足轻重的作用。对于车企来说在保证汽车正常使用的情况下要利益最大化，因此一般前板簧是采用的是纵置式对称钢板弹簧，截面形状是矩形，所以本设计的板簧参照车企的制造原则，也采用的是断面形状为矩形断面的纵置对称式钢板弹簧。根据设计手册，选择满足使用条件的动、静挠度和满载弧高。板簧主片定在轴距的30%，选择适合的U型螺栓，确定板簧主片的有效长度，由此计算出各片片厚，根据片厚片宽比确定叶片宽度。由载荷参数计算符合承载条件的叶片数，结合板簧的性质和实际使用条件，用作图法经圆整得到叶片的长度。以板簧所选材料的许用应力为依据,对已确定长宽高的钢板弹簧进行预紧力和刚度的校核，按要求初定各叶片的预紧力校核装配后钢板弹簧的总成弧高。汽车在不同运动状态下前板簧的所受载荷是不同的，在汽车制动时前轴载荷最大，该情况下可以校核钢板弹簧的强度。结合许用安全系数，最后对弹簧销和弹簧卷耳强度校核。[1][2][3][5]2具体设计说明2.1钢板弹簧类型以及布置方案的选择2.1.1钢板弹簧布置方案的选择钢板弹簧在其他轻型汽车上的应用可以是纵置或者横置。后者因为要向汽车传递更强大的纵向驱动力,必须在车上设置一个附加的导向传力控制装置,使得弹簧的结构过于复杂、重量也变大，因此就仅在少数轻微型汽车上应用。纵置的钢板弹簧能够传递各种力和外力矩，而且结构简单，所以在汽车上得到广泛的应用。纵置钢板弹簧又分为两种类别,包括对称式和不对称式。结合实际,本产品设计主要采用的是前者。[5]2.1.2钢板弹簧类型与截面形状的选择在重载货车专用悬架中,钢板弹簧往往作为可以同时兼顾用作一个悬架导向式的支撑传动机构(如下见图2-1),这样就不仅可以有效地使货车悬架上的结构更加简化,使得悬架结构维修保养方便、制造的过程成本低，所以钢板弹簧目前仍然在货车中得到广泛应用,特别是在轻、重型货车（商用型货车）中。常规的钢板弹簧结构一般采用多片钢板弹簧结构,由多片长度不等,宽度一样的钢片所组合叠加而成起来。多片钢板弹簧最上端的钢板最长,最下端的钢板最短,钢板的片数与弹簧支承的强度以及重量大小有关,钢板越多越厚越短,弹簧的刚性就越大,质量较大,各片之间的摩擦直接影响其弹簧的性能,而且这些片之间的摩擦难以估计和精确地控制。为了有效克服这些弹簧的缺点,发展了一种少片钢板弹簧,由两端薄中间厚、等宽等长的钢片弹簧叠加了起来，其通常由1-3片叶片组成。图2-2所示出两种少片钢板弹簧。少片钢板弹簧利用变厚断面来保持等强度，可以节省材料、减小质量，同时减小了片间的摩擦，有利于改善行驶平顺性。但是，其制造工艺比较复杂，成本较高。出于经济性考虑，货车多采用多片结构的钢板弹簧，本说明书中设计的是多片钢板弹簧。[4][5]图2-1多片钢板弹簧图2-2单片和少片钢板弹簧钢板弹簧的截面形状主要有矩形、t形弹簧截面的形状、单面有抛物线边缘的三角形断面、单面有双槽的断面。本产品设计选用这种矩形弹簧的断面是出于以下几个方面，一是由于采用矩形弹簧截面的中性轴在钢板弹簧断面的对称位置上,工作过程中,上下弹簧表面的两个名义弹簧压应力和另一个名义弹簧拉应力的绝对值基本相等,承载能力强。另一方面更重要的是矩形截面加工制造简单，成本低。故钢板弹簧断面形状采用矩形截面。[4]a)矩形断面b)T形断面c)单面有抛物线矩形边缘的等棱三角形断面d)单面有双槽的三角形柱体断面图2-42.2设计主要数据根据设计承载要求，再查询福田奥铃官网车辆基本参数，本设计主要设计参数如下：载质量m=5000kg整备质量m0=3700kg前轴部分簧下质量mu1=280kg空车时：前轴负荷Gf0：18855N后轴负荷Gb0：17405N满载时：前轴负荷Gf：28136N后轴负荷Gb：57124N尺寸：轴距：4200mm注：[3][4][5]载质量：载质量也叫载重量，承载重量，即最大装载质量含驾驶室准乘人员质量。整备质量：车辆本身的质量（各种液体容器按标准加满）。簧下支撑质量：非汽车悬挂系统支撑的质量（轮胎、轮毂、刹车等）。2.2.1钢板弹簧布置形式的确定根据生产实际本设计方案中采用纵置式对称前钢板弹簧。2.2.2单个钢板弹簧的载荷汽车前板簧采用的是纵置对称式钢板弹簧，左右钢板弹簧平分汽车前轴受到的载荷，则满载时单个前钢板弹簧所受载荷Gw1计算如下：车辆满载时前轴载荷mfmf==2871kgg-重力加速度，9.8m/s2Gf-满载时汽车前轴负荷汽车前轴在满载且静止时负荷为2871kg，簧下部分负荷质量mu1为280kg，则据此可算出单个钢板弹簧承重Fw1：Fw1==1295.5kg进而得出单个钢板弹簧载荷Gw1：Gw1=gFw1=12696N2.2.3钢板弹簧的静挠度和动挠度钢板弹簧的静挠度即静载荷下板簧的变形量。前后钢板弹簧的静载荷挠度都直接地关系到前后汽车的正常行驶性和平顺性,为了有效防止前后汽车在其行驶的过程中对汽车产生剧烈的振动和颠簸,需要合适的调整悬架静载荷挠度,尽量使前后汽车钢板弹簧的静挠度比值变得接近于1。适当增大静载荷挠度可以有效地减低静载荷对汽车的振动影响幅度,从而大大提高前后汽车的正常行驶平顺性,但静载荷挠度不能无限增大,一般不可能超过240mm,挠度过大,将会间接地使得前后汽车静载荷振动的频率变得过低,一样也会影响到驾驶人自身乘坐的舒适性,使得人对汽车产生了头晕的感觉。由于车辆的位置和运用场合不同,悬架的位置和结构也就不同。汽车的悬架一般有独立悬架和非独立悬架之分,由于大型货车一般是较大载重的运输车辆,采用的悬架是整体式的车桥,所以一般前后都是非独立的悬架。在钢板弹簧前轮悬架为非整体式独立悬挂的这种情况下,挠度的过大还可能会直接让得汽车的操纵性能大大下降一般汽车弹簧的静挠度值通常选取如表一：表一[3][4]静挠度fc/mm前板簧后板簧轻型汽车60-9090-115公共汽车100-180125-190载货汽车50-10090-150 在本方案中选取fc=75mm悬架的最大动挠度变形通常是指从车轮中心满载静平衡的位置开始悬架缓冲块压缩到其自由结构高度时所允许的最大动挠度变形时,车轮悬架中心相对于车架(或车身)的动挠度呈垂直方向位移。轻卡的最大动挠度变形范围60-90mm。[4]本悬架设计的初选fd=85mm。注[6]：独立悬架是指每一侧车轮都是单独地通过悬架悬挂在车架下面。非独立悬架是指两侧车轮由一根整体式车架相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架连接在车架下面。2.2.4钢板弹簧的满载弧高满载静平衡弧高的定义fa是指当一辆汽车钢板弹簧处于一个满载静平衡的位置时钢板弹簧主片(第一片)上表面的中心与汽车钢板弹簧主片中心压平时的距离。满载弧高存在会直接抬高汽车高度,一般我们希望相当于满载静平衡的弧高为零。因此当我们设置fa=0时,钢板弹簧在对称的位置上可以正常工作。同时考虑到汽车钢板弹簧在正常使用的过程中会使主片发生反向塑性反弓出现让钢板弹簧主片单独受力的情况，常设置一个满载弧高。满载弧高fa常取10-20mm，[4][5]本设计初选fa=15mm。图2-32.2.5钢板弹簧主片长度L的确定钢板弹簧的长度L是指钢板弹簧两卷耳中心垂直线间的距离。增加钢板弹簧的长度,可以有效降低车轮受到的纵向角应力以及钢板弹簧自身的横向角刚度,从而大大提高了钢板弹簧的性能和使用寿命,改善汽车行驶的平顺性。在钢板弹簧的垂直刚度c给定的情况下,可以有效减少由于扭转力矩过大而带来的钢板弹簧变形。综上钢板弹簧长度的选择要尽量选取长些但不能选的过长过长将给钢板弹簧带来布置不便。钢板弹簧长度L选取由表二所示：表二[4]钢板弹簧长度L/mm前板簧后板簧轻型汽车33%轴距45%轴距载货汽车25%-35%轴距30%-40%轴距本设计方案暂选L=30%轴距=1260mm。注：纵向角刚度是指钢板弹簧产生单位纵向角时，作用到钢板弹簧上的纵向力矩值。2.2.6钢板弹簧片厚的计算矩形断面等厚度的钢板弹簧的总惯性矩J0用下式计算：J0=nbh3/12[4][5]（1）式中：n—钢板弹簧片数b—钢板弹簧片宽h—钢板弹簧片厚由上式可知，改变弹簧片数n、片厚h、片宽b即可改变钢板弹簧总惯性矩J0J0又可表示为：J0＝[(L-ks)3cδ]/(48E)[4][5]（2）式中：c—钢板弹簧垂直刚度，c[3]=Gw1/fc=169.28N/mmk[5]—U型螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数,如刚性夹紧时k=0.5；如挠性夹紧时k=0,根据生产实际，该车型采用的是刚性夹紧即k=0.5S—U型螺栓中心距，初选s=92mm[2]δ—挠度增大系数，实际板弹簧的挠度比理论等截面梁挠度的增大系数经查阅资料，挠度增大系数δ选取如表三：表三[3]挠度增大系数δ弹簧的形式挠度增大系数δ等强度梁（理想弹簧）1.5与等强度梁近似的叶片端部做成特殊形状的弹簧1.40-1.45叶片端部为直角形的弹簧，其第2片与第1片的长度相同，在第1片上面有一片反跳叶片1.35叶片端部为直角形的弹簧，但有2～3片与第1片的长度相同，在第1片上面有数片反跳叶片1.3有若干与第1片长度相同的特重型弹簧1.25本设计初选δ=1.43注[5]:U型螺栓刚性夹紧弹簧时U型螺栓夹住上盖板且下端固定也叫硬性接触。U型螺栓挠性夹紧弹簧时在盖板下面会有一层橡胶。弹簧垂直刚度是指钢板刚度指使弹簧产生单位变形的载荷。由（1）（2）知，总惯性矩J0的变化，引起现代汽车板簧和弹簧整体垂直运动刚度的较大变化,从而对汽车的运动平顺性性能造成了较大影响。其中片厚h，对总惯性矩影响最大，增加片厚h可以大大减少钢板弹簧片数n。钢板弹簧各片厚度可能有相同和不同两种情况。出于生产实际，一般采用厚度相同的板簧。本设计中各片钢板弹簧厚度相等，片厚h计算公式为:h=Lc2бpδ/（6Efc）[5]（3）式中бp为许用弯曲应力，由表4查取本设计初选бp=450MpaE—材料的弹性模量，E[5]=2.1*105N/mm2Lc—钢板弹簧主片的有效长度，Lc=L-ks，[5]带入数据得Lc=1214mm将数据带入（3）式得：h=10.03mm,圆整得10mm，即前钢板弹簧的厚度为10mm表4[4]许用弯曲应力бp/Mpa板簧种类许用弯曲应力бp/Mpa机车、货车、电车等板簧441-490轻型汽车前板簧441-490轻型汽车后板簧490-588载重汽车前板簧343-441载重汽车后板簧441-490缓冲器板簧294-3922.2.7钢板弹簧片宽的确定钢板弹簧片厚、片宽以及增加卷耳叶片数之间的关系是相互存在关联的,增加片宽,能够直接增加弹簧和卷耳的强度,但当钢板弹簧车身前悬架受侧向扭曲应力的作用发生倾斜时,弹簧的侧向扭曲应力就会扩大。如果片的宽度定的过小从而就要增加片数，这样就会增加车的自重，所以片宽选择要适中，叶片宽度b一般推荐按照与叶片厚度比例来选，即一般有关系b/h在6-10这一范围。[4]本设计初选b/h=8，即b=80mm2.2.8钢板弹簧片数n的确定片数n过多将大大增加了汽车的自重,对经济效益不利。片数少些有利于制造和装配,钢板弹簧片与片之间的干摩擦能力降低,提高了行驶的速度和平顺性,但是片数也一定不能过少,过少将可能会使得钢板弹簧与等强度弹簧梁的差别变大,材料的利用率低下,所以汽车要合理地选择片数n。多数汽车钢板弹簧的片数在6-14之间,一些大的载重汽车(片数超过14t)钢板弹簧的片数可达20片,变形汽车横截面钢板的弹簧片数在1-4中选取[4]。片数n的计算公式如下：n=/Jk（4）式中：—钢板弹簧总惯性矩Jk—单个叶片的惯性矩=δGw1L3C/（48Efc）[4]（5）又单个叶片惯性矩Jk：Jk=bh3/12[3]（6）式中Gw1—前轴单个钢板弹簧承受的载荷代入数据得=42967.2mm4；Jk=6666.7mm4则n=/Jk=6.5，圆整为7，即前钢板弹簧的片数是钢板弹簧各片长度的确定钢板组合弹簧片厚长度相同或者宽度连续不断变化时,如果用的是等于同强度的薄型钢梁,其组合弹簧的宽度形状一般上都是呈三菱形,如果将两个几片长度相同或者三角形的薄型钢板组合弹簧依次分割组合开来就做成几个宽度相同的几片,之后按照相同几片长度连续不断变化的顺序排列,依次将这几片弹簧叠放一起,即此就可以得到用来直接做成一种非常具有实用价值宽度三角形薄型钢板组合弹簧。为了通过卷耳将钢板弹簧固定，必须让板簧两端留有宽度，所以三角形形状的钢板弹簧不符合实际，因此广泛采用中部为矩形的双梯形钢板弹簧（见下图1），这才符合实际要求。中部为矩形的双梯形钢板弹簧各片有相同的宽度，但是长度不同。确定钢板弹簧长度采用作图法就是利用该原则[5]（见图2）图1双梯形钢板弹簧图2经计算得：Δ7=8.4；Δ6=16.8Δ5=25.2；Δ4=33.6Δ3=42；Δ2=50.4（单位/cm）即各叶片长度Ln=2(S/2+Δn)代入数据，最后圆整如表5：表5各叶片长度（单位/cm）叶片L1L2L3L4L5L6L7长度/cm12611093776043262.3钢板弹簧刚度验算挠度增大系数δ，总惯性矩J0，片长和断面尺寸都不够准确，所以我们要进行刚度验算。在验算过程中要注意的是，钢板弹簧在装配到车辆上时，其有效长度是减小的，这时钢板弹簧的刚度是变化的，因此计算其刚度时要分两步进行：按全长计算出供生产检验用的刚度，按有效长度计算钢板弹簧的装配刚度，刚度计算公式如下：c=6αE/[4]（7）式中：Ji为第i片惯性矩，li为各个叶片长度的一半，其中如果令li=L/2,则计算出的刚度是板簧的检验刚度cj，若令li=L/2-ks/2,计算出的是板簧的装配刚度cα；ak+1=（l1-lk+1）；Yk=1/；Yk+1=1/，α[3]—经验修正系数，对于矩形截面的钢板弹簧，取0.9-0.95，此处α初选0.92,具体计算如表6、表7：表6板号1234567全长lk/cm635546.538.53021.513ak+1=（l1-lk+1）/cm816.524.53341.550—∑Jk/cm40.671.342.012.683.354.024.69Yk=1/∑Jk/cm41.490.750.500.370.300.250.21Yk-Yk+1/cm-40.770.050.04—a3k+1/cm35124492147063593771473.4125000—a3k+1(Yk-Yk+1)/cm-1378.911231911.82515.63573.75000—表7板号1234567ak+1=（l1-lk+1）/cm5.739.247.7—∑Jk/cm40.671.342.012.683.354.024.69Yk=1/∑Jk/cm-41.490.750.500.370.300.250.21Yk-Yk+1/cm-40.770.050.04—a3k+1/cm3185.22863.31094128934.460236.3108531.3—a3k+1(Yk-Yk+1)/cm-1137715.81422.32025.43011.84341.3—按全长计算，钢板弹簧检验刚度：则cj=799.3N/mm按有效长度计算，钢板弹簧装配刚度： 则cα=994.7N/mm与设计值c=169.28N/mm相比：cj>c；cα>c满足设计要求。2.4钢板弹簧总成自由状态下的弧高及曲率半径的计算钢板弹簧自由状态下的弧高和静挠度、满载弧高、钢板满载弹簧预压缩时夹紧后产生的塑性变形、连接中心距有关，板簧总成弧高见下图2-5图2-5钢板弹簧在自由状态下的总成弧高钢板弹簧在自由状态下的总成弧高H0表示为：H0=fc+fa+Δ+Δf[5]（8）其中u型弹簧钢板夹紧弹簧在预应力压缩时也有可能不会产生的塑性变形弹簧长度f和δ一般通常可以设计取8-13mm,国外弹簧设计比较普遍推荐的方法是计算初选结果δ=(0.055-0.075)(fa+fd);本参数设计根据计算初选结果δ=0.065(fa+fd)后再代入初选数据所得δ=6.5mm,u型弹簧螺栓与钢板弹簧部件夹紧后可能引起的钢板弹簧夹紧弧高塑性变化长度δfU型钢板弹簧夹紧螺栓的连接中心距和主片长度L有关，可以用以下公式表示[3][4]（9）数据代入（8）式得Δf=10.3mm；即H0=106.8mm钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径为：[5]（10）可得R0=1858mm2.5装配后钢板弹簧总成弧高及曲率半径的核算钢板弹簧中片进行加工装配后,各片和片的弹簧之间具有共同的弹簧总成弧高和共同曲率弹簧半径,所以在采用钢板新型弹簧进行装配前后各片的弹簧总成弧高和其曲率弹簧半径都已经发生了一种实质性的反向变化,这样就可能会在各片中片和弹簧之间相互产生共同需要预紧的应力。计算出对钢板弹簧进行预紧装配后各片焊接钢板所用弹簧的预紧总成弧高及总成曲率和预紧半径就要进一步确定各片的预紧力。2.5.1钢板弹簧各叶片预紧力的确定钢板弹簧各叶片预紧力的确定，分为各片厚度相同和厚度不同两种情况讨论。本设计主要讨论各片厚度相同的情况，对于各片厚度相同的钢板弹簧，在自由状态下可把各片的曲率半径做的不一样，目的是使各片装配后能很好的贴紧，在工作过程中能够让全部叶片承担载荷，所以各片应力不应选取过大。设计时，取第一、二片预紧力为-150~-80Mpa,末了几片的预紧力取为20-60Mpa。在确定矩形叶片预紧力时，理论上满足σ01h12+σ02h22+σ03h32+…+σ0khk2＝0，由于片厚相等，上式简化为=0综上，各片预紧力初步选定如下表所示：片号1234567σ0k/Mpa-105-8525303545552.5.2各叶片在自由状态下曲率半径和弧高的计算矩形断面自由状态下曲率半径由下式确定：σ0k=Eh(-)/2[4]（11）式中：R0—叶片装配后的曲率半径，mmRk—叶片自由状态下的曲率半径，mmσ0k—叶片的预紧力由（10）变形得：Rk=()-1叶片在自由状态下的弧高[4]：Hk=l2k/2Rk计算结果如表8所示：表8自由状态下各片的曲率半径及弧高片号1234567σ0k/Mpa-105-852530354555l2k/cm2396930252162.251482.25900462.251692σ0k/Eh/10-5cm-1-100-80.9523.8128.633.342.8652.38Rk/cm227.3217.9177.3175.9174.4171.5168.9Hk/cm8.736.981.3装配后钢板弹簧的总成弧高的核算根据最小势能原理，组装后钢板弹簧总成的稳定平衡状态是各片势能总和最小的状态，由此可以推导出如下计算公式[4]：（12）对于叶片厚度相等的钢板弹簧，每个叶片的截面惯性矩相等为J，则（13）式中：Lk为热轧钢板弹簧第k片长度，Rk为第k片在自由状态下的曲率半径代入数据R0=193.1cm钢板弹簧的总成弧高:H=L2/8R0代入数据得：H=10.3cm原设计值为H0=106.8mm=10.68cm，相差不大，符合要求2.6钢板弹簧强度验算本设计主要研究的对象是各种货车前钢板弹簧,所以本设计需要对前钢板弹簧的制动强度和稳定性进行验算,即本设计需要详细讨论各种货车前钢板紧急制动的情况。紧急制动时前钢板弹簧能够承受的紧急制动载荷最大制动力。[5]设Gf1是作用在单个前轮上的静载荷（Gf1=Gf/2=14068N）；m1为制动时前轴负荷转移系数（货车m1=1.4-1.6；轿车m1=1.2-1.4），选m1=1.5；l1、l2分别为钢板弹簧前后段长度；ψ为道路附着系数，取0.7；c为钢板弹簧固装点到路面的距离c=300mm；W0为钢板弹簧总抗弯截面系数，则钢板弹簧后半段最大应力σmax可表示为[5](14)(15)代入数据得：W0=9472mm3σmax=935.7Mpa许用应力[σ]取1000Mpa[3],σmax=935.7Mpa<[σ]=1000Mpa；符合要求图2-62.7钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算卷耳处所受应力σ是由弯曲应力和拉（压）应力合成的应力，卷耳受