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1、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日目 录一、设计任务书1二、设计方案3三、设计计算说明331前悬架静挠度fc1，前悬架钢板弹簧刚度c1332前悬架的动挠度fd1确定。333货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定4331钢板弹簧长度L4332前悬架钢挠度增大系数4333.钢板弹簧片总惯性矩4334钢板弹簧片的厚度和宽度的计算434钢板弹簧各片长度的确定535钢板弹簧的刚度验算536钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的
2、核算6361钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径6362钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径7363钢板弹簧各片在自由状态下的弧高737钢板弹簧总成弧高及的核算838钢板弹簧的强度的核算8四设计小结10 2、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fc1，前悬架钢板弹簧刚度c1 （二） 、前悬架的动挠度fd1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）
3、（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=2420kg 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242010 35%=8470N 后轴载荷为242010 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13901050%=6950N 后轴载荷为13901050%=6950N取载荷最大者（计算依据）则前轴载荷为=8470N 后轴载荷为=15730N 1. 根据车轴载荷，
4、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=（轴载荷簧下载荷）*1/2其中：簧下质量为总量的20%25%M1=Q21% =242021%=508kg2. 根据货车轴负荷求出簧上质量M2=Q0.79=24200.79 =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G1=15730N，则单个钢板弹簧的载荷： Fw1=mg/2=3345N (g取10N/ kg)3.满载偏频nc 偏频为评判整车平顺性能的一个重要参数，在设计悬架
5、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=1.70Hz。根据满载偏频n，按式（3）求出满载静挠度fc（mm）n=5/-（3）得fc =则fc1 = fc1 =86mm故符合要求。4.根据弹簧载荷G和静挠度fc，按式（4）求出予期夹紧刚度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
6、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/ fc Ko1= Fw1/ fc1=39N/mm 1相关资料查得，fd1为6090mm。取fd1=90mm。1 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，L1=（0.260.35）轴距。则取L1 =2515*0.3=755mm2 货车架钢板弹簧挠度增大系数。根据n1（与主片等长的片数）n（总片数）按式（5）算出。=1.5/1.04（1+）-（5）（1）前悬架钢板弹簧挠度增大系数取
7、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。初选总片数n和主片数n1，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，n1=2。弹性模量E=2.06N/挠度增大系数：=1.5/1.04（1+） =1.283.根据予期夹紧刚度Ko，初步确定弹簧各片断面尺寸b、h和片数n根据Ko= K 得K=Ko/k无效长度系数，一般取0.4-0.6SU型螺栓夹紧距
8、一般取80-130（mm）K弹簧自由刚度再根据K=（48 E Jo）/（L3）得Jo=KL3/48 EE钢材弹性模量，取E=2.06X105，N/mm2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。K1=Ko1/其中k取0.5, S取90mm计算得K1 =32N/ mmJo1= K1 L1 3/48 EJo1=321.28755 3 /48 2.060.9Jo1= 1981mm44.根据式（6）计算出钢板弹簧片的厚度和宽度Jo= bh3n/12（单位：mm4）-（6）b各片宽度（mm）h各片厚度（mm）n总片数(前悬片数为8)因为推荐片宽与片厚的比值b/h在
9、610范围内选取，则取b/h=9。则b=9hJo=9h48/12h=（1）.由上述公式计算前悬架钢板弹簧的厚度和宽度。 h1= =4.26 mm根据国标GB1222-84得，取h1 为5 mmb1=9h1取b1 为45mm1. 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L1=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，取。1.前悬钢板弹簧刚度
10、：则，a2=42mm a 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，J=bh3/12=312.5Y1=1/J=0.0032Y2=0.0016Y3=0.0011Y4=0.0008Y5=0.00064Y6=0.00053Y7=0.000457Y8=0.0004219N/mm39N/mm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H0由满载弧高fa、静挠度fc及U型螺栓夹紧后引起的弧高变化f三部分组成。满载时，弧高fa（不包括卷耳半径）一般取1030.。(1)前悬
11、架钢板弹簧弧高：取fa1 =10mm且 =16.48=112mm前悬钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径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：(1) .前悬架钢板弹簧各片自由状态下曲率半径R1=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Hi /（8Ri ）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=14
12、mmH8=6.4mm钢板弹簧总成的弧高为H0/（8R0 ）（1）由上述公式可计算出前悬架钢板弹簧总成的弧高为代入数据得 H1/（8R01 ）H1 102mm所计算的结果与用所计算的结果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 ，卷耳处所受应力是由弯曲应力和拉（压）应力合成的应力，即式中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，b卷耳处叶片宽；d为钢板弹簧销直径，弹簧销许用应力MPa。（1） 前悬架钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算。卷耳内径D1 =20mm. F
13、x1 = Fw1 /2代入数值计算的，=178MPa=450MPa符合要求，合格Fs/(bd)设弹簧销直径d1 =20mm. 代入数值计算的，1.45 MPa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，以及各片长度分别为L1=755mm，L2=672mm，L3=589mm，L4=506mm，L5=423mm，L6=339mm,L7=256mm,L8=173mm.前轴悬架间距离为2515mm.整体钢板弹簧结构简单，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
14、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过程中，裴老师都时常督促我，裴老师严谨的治学态度、渊博的学识、博大的胸怀和高度负责的为人风范，都令我收益匪浅。老师在学术上给予我极大的支持，时常让我汇报课题研究进程，由于我在准备研究生考试，课题研究时间很仓促，故而存在很多缺点，裴老师包都给以极大的包涵，在此，谨向裴老师致以衷心的感谢。 高缘2015年1月参考文献1 余志生主编.汽车理论第四版.2006年清华大学2 陈家瑞.汽车构造第二版.2005年机械工业出版社3 王望予主编.汽车设计第四版. 2006年北京机械工业出版社 4 孙恒主编.机械原理.高等教育出版社
