轻型货车前悬架设计说明书解析

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：专业：班级：姓名：学号：燕山大学里仁学院车辆工程车辆工程2班高缘121113031042指导老师：裴永生2016年1月8日1燕山大学课程设计说明书目录一、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f，前悬架钢板弹簧刚度c3c1132前悬架的动挠度f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核算6361钢板弹簧总成在

2、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#课程设计计算说明书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f，前悬架钢板弹簧刚度c（二）、前悬架的动挠度f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（

3、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2420x10x35%=8470N后轴载荷为2420x10x65%=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1390x10x50%=6950N后轴载荷为1390x10x50%=6950N取载荷最大者（计算依据）则前轴载荷为G=8470N1后轴载荷为G=15730N1. 根据车轴载荷，求出车轴簧下质量悬架静载荷指

4、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=Qx21%=2420x21%=508kg2.根据货车轴负荷求出簧上质量M2=Qx0.79=2420x0.79=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，则单个钢板弹簧的载荷：1Fw1=mg/2=3345N（g取10N/kg）3.满载偏频ncc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

5、频的范围nc=1.21.8HZ=72108cycle/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n=1.70Hz。根据满载偏频n按式（3）求出满载静挠度f（mm）cn=5A.-;fC（3）得f=（5/n）2c则f=（5/n）2c11f=86mm故符合要求。4根据弹簧载荷G和静挠度f，按式（4）求出予期夹紧刚度Kco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9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

6、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f=F/Ko(4)得前悬架钢板弹簧刚度Ko=F/fwcKo=F/f1w1c1=39N/mm1相关资料查得，f为6090mm。d1取f=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，气=(0.260.35)轴距。则取L=2515*0.3=755mm12. 货车架钢板弹簧挠度增大系数§。根据n(与主片等长的片数)n(总片数)1按式(5)算出。§=1.5/1.04(1+n2n)(5)10(1)前悬架钢板弹簧挠度增大系数§1取U形螺栓

7、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和主片数片，建议前簧取n=68,叫=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n=8,n=2。弹性模量E=2.06x105N/mm201挠度增大系数：§=1.5/1.04(1+n/2n)1r0=1.283根据予期夹紧刚度K,初步确定弹簧各片断面尺寸b、h和片数no根据Ko=(OXLL-kS)3K得K=Ko/(LL-kSk无

8、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=(48EJa)/(6L3)o得J=K6L3/48EaE钢材弹性模量，取E=2.06X105,N/mm2a经验修正系数，取0.9J总惯性矩O由上述公式计算前悬架钢板弹簧自由刚度和总惯性矩。LK=K1(_L1o1L-kS1其中k取0.5,S取90mm计算得K=32N/mm15(L-K-S)3CS48EJ=o1K151L3/48Ea1J=32x1.28x7553/48x2.06x1O5x0.9o1J=1981mm4o14.根据式（6）计算出钢板弹簧片的厚度和宽度J=bh3n/12（单位：mm4）（6）b

9、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610范围内选取，则取b/h=9。则b=9hJ=9h4x8/12oh=J/41）.由上述公式计算前悬架钢板弹簧的厚度和宽度。h=14=4.26mm根据国标GB1222-84得，取h为5mm1b=9h11取b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L=755mm由于各片等厚，可按比例1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=

10、173mm经验修正系数J0.900.94，取«=0.93。1.前悬钢板弹簧刚度：c=E/工a3(Y-Y)1k+1kk+1k=1a=ll),Y=1/艺J,Y=1/迟Jk+11k+1Kik+1ii=1i=1则，a2=42mma3=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=0.0004.c=&E/工a3

11、(YY)1k+1kk+1k=1=219N/mm>39N/mm.符合要求。课程设计计算说明书1131.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f、静挠度f及U型螺栓夹紧后引起的弧0ac高变化三部分组成。满载时，弧高f(不包括卷耳半径)一般取1030mm.。aH=f+f+Af0ac(1)前悬架钢板弹簧弧高：取fa1=10mm'H=f+f+Af01alcl1且Af=1s(3L-s)(f+f)1alcl2L2=16.48H01=f+f+a1c1s(3L-s)(f+f)al°c12L21=112mm前悬钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径R=L2/(8H

12、)=636mm01101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：R=R/1+(2aR)/(Eh)i000i(1).前悬架钢板弹簧各片自由状态下曲率半径R=R/11+(2aR)/(Eh)1i0100i11iR1=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L，则第i片弧高为iH沁L2/(8R)iii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

13、=14mmH8=6.4mm钢板弹簧总成的弧高为H沁L2/(8R)00(1)由上述公式可计算出前悬架钢板弹簧总成的弧高为1/R=工(L/R)/L011i1i1ii=1i=1代入数据得H沁L2/(8R)1101H=102mm1所计算的结果与用H=f+f+Af所计算的结果H0=112mm相近，所以符合要0ac求。1.钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算，卷耳处所受应力a是由弯曲应力和拉(压)应力合成的应力，即a=【3F(D+h)/(bhF)+/(bhx1x1式中F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x度；h主片厚度。1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a=

14、F/(bd)，Zxb卷耳处叶片宽；d为钢板弹簧销直径，弹簧销许用应力a<34MPa。z(1) 前悬架钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算。卷耳内径D=20mm.F=F/21x1w1&=【3F(D+h)/(bhF2)+/(bh1x1111111x111代入数值计算的，a=178MPa口1a<a=450MPa符合要求，合格Qz1=Fs/(bd)设弹簧销直径d1=20mm.代入数值计算的，Q=1.45MPaz1o<Qz1z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，L

15、3=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。课程设计计算说明书M士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过程中，裴老师都时常督促我，