钢板弹簧课程设计46546

目录汽车钢板弹簧结构选择……………4钢板弹簧结构设计计算……………5初定片数、截面尺寸 7按作图法求各片弦长………………8挠度计算……………8钢板弹簧各片应力计算……………8加预紧力……………9钢板弹簧各片实际弦长的计算……13在自由状态下各片的曲率半径计算………………14钢板在极限工作下的强度验算 16卷耳和销的计算 17参考文献……………18附表1附图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前轴非簧载质量（kg）420钢板弹簧作用距离L（mm）1300两个”U”型螺栓中心距S（mm）110静绕度f（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铰链连接。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60Si2Mn、55SiMnVB。一、汽车钢板弹簧结构选择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。长度圆整圆整为“0”“5”尾数4.卷耳、吊耳的结构方案①吊耳 ②卷耳 ③包耳

材料为了提高疲劳强度，选用60Si2MnE（弹性模量）=2.1x105MPa采用等厚度钢板弹簧二、汽车钢板弹簧设计计算（一）初定片数、截面尺寸主片数n0=2、总片数n=8计算钢板弹簧平均厚度1）转动惯量1）转动惯量J05(L-ks)3c48E弹性模量E=2.1x105N/mm2n2系数“=才=8=0-252)挠度增大系数§=1.5/11.04(l+0・5n)］二1.282051刚度c=F/fwcFw=(轴荷—非簧载)/2Nw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=F/f=84.6N/mmwc5)无效长度系数K=0.5

6)钢板弹簧静应力§=F(L-ks)/4W0N/mm2cw0许用应力ec]=(1.39〜1.55)fc+(245〜315)=(1.39~1.55)x90+(245~315)N/mm2所以Qc］的范围是370.1〜454.5N/mm2，一般［5c］选取大一些,使w小；h］大，以满足制动时§ 的要求；故取［5c］=440N/mm20 max c钢板弹簧总截面系数o=F(L-ks)/4[b]mm3钢板弹簧总截面系数w c钢板弹簧作用距离L(mm)=1300mm钢板弹簧作用距离L(mm)=1300mm两个U两个U型螺栓中心距S(mm)=110mmW二F(L-ks)/4[b]二7614x(1300-0.5x110)/(4x440)二5386.04mm30w cJ=5(L-ks)3C/(48E)=1.282051x(1300-0.5x110)3x84.6/(48x2.1x105)=20764.580L-ks=1300-0.5x110=1245(L-ks)2=1550025平均厚度h=2J/w=5(L-ks)2[c]/6Ef=7.710518mm1 0 0 c c7)计算比应c=6Eh/[5(L-ks)2]=6x2.1x105x7.710518/(1.282051x1550025)=4.89N/mm2比18)计算最大应力Sax_ +—)f=56mm动挠度丿a最大应力"max=艸90+56)=713・94N/mm23、计算片宽b片厚hJ=nbh3/1201)片厚h=1.1h=1.1x7.710518=8.4815698mm1)片厚圆整h=10mm

2)片宽(矩形断面)匕=12-/h3n=31.14687mm2)圆整b=31mm按型材GB12222-84选b=65mm3)校核b/h=6.56<b/3)校核b/h=6.56<b/h<104)粗校固有频率b/h在范围内，=1.6865Hz8x31x103二nbh3/12二 二20666.67=84.2=84.2N/mmC=J48E/「§(L-ks》oL -f=F/c=90.428cwmmN=1.68255Hz三、按作图法确定各片的弦长h3二103二1000(n-1)h3二h3=10000nh3=8x1000=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最短片L1143.6143140140280L2232.1232230225450L3320.7320320305610L4409.3409410309780L5497.9497500470940L6586.45865855501100

L76756756756751350L8763.67636756751350n=8,l=l=675mmn8四、桡度计算1、钢板弹簧刚度的计算（列表）。见附表1页2、 钢板弹簧总成刚度C二■6Eln二268.3985N/mmln3gn、刚度差(C-C)/Cx100%=65.6552%实理实、钢板弹簧总成抗度f二2P/c^mm)=34.3448mm(2P=F)nw、钢板弹簧的固有频率N(Hz)二竺=16 =2.73017(Hz)JfJ34.3448cN在1.3—2.3Hz之间。五、五、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5在-（80~T50）N/mm20i2、 其他各片加正的预紧力5在20~60N/mm2范围之内，基本相等，且寿命相当。0i3、 要求任一截面中预应力造成的弯矩和等于零即z5o=00i0

°01 °01 °02 °03°04 °05 °06 °07 °08-90 -90 30 30 30 30 30 30七、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R)mi1)、主片1、满载是弧高f二f+(iT)hmm=40mmaia、弦长L=1350i③、计算弦长仏二(L③、计算弦长仏二(Li—ks)21350-0.5*1102二647.5mm、曲率半径R二L2/2/(f+Lol)二647.52彳 二5260.7mmml 11 ai2 /2*40、夹角9=arcsin(L/R)=arcsin(647.5/5260.7)=0.1234。1 l1 m1、弧长L=20R=2x0.1234x5260.7=1298.29mmli m1、实际弧长L=L+ks—1298.29+0.5x110=1353.29mm1211、主片2、满载时弧高fa2—fa+h—40+10—50mm、弧长L=1350mm④、曲率半径Rm2③、计算弦长L2—(④、曲率半径Rm2③、计算弦长L2—(l21350-0.5x1102—647.5mm—Ll22/2/(fa2—647说x(50+25)—4217.563mm⑤、夹角9—arcsin(L/R)—0.1541340

l2 m2⑤、夹角9、弧长L—2eR—2x0.154134x4217.563—1300.142mm21 2m2、实际弧长L—L+ks—1300.142+0.5x110—1355.142mm2221、片3

、满载时弧高f=60mma3、弧长厶3=1170mm、计算弧长L3=557.5mmf、曲率半径R=L2/2/(f+Ja3)=2620.05mmm3 l3 a3 2、夹角0=arcsin(L/R)=0.21442。3 l3m3、弧长L=20R=1123.59mm31 3m3、实际长度L=L+ks=1178.59mm片4①、满载时弧高f4=70mm②、弧长L4=990②、弧长L4=990mm③、计算弧长L=(L4l4=467.5mm、曲率半径R=L2/2/(f+a4)=1596.12mmTOC\o"1-5"\h\zm4 l4 a4 2、夹角0=arcsin(L/R)=0.29726。\o"CurrentDocument"4 l4 m4、弧长L=20R =2x0.29726x1596.12=948.913mm\o"CurrentDocument"41 4m4、实际弧长L=L+ks=948.913+0.5*110=1003.91mm\o"CurrentDocument"42 41、片5、满载是弧高f5=80mma5、弦长l=820mm、计算弦长L/5=(L-ks)/2=382.5mm、曲率半径R=L2/2/(f+扛)=954.4141mmm5 l5 a52、夹角9=arcsin(L/R)=0.412357。TOC\o"1-5"\h\z5 l5 m5、弧长L二29R二2x0.4123.57x954.4141二787.1178mm51 5m5、实际弧长L二L+ks二787.1178+0.5*110二842.1178mm52 51、片6、满载时弧高f6=90mma6、弦长L=640mm6、计算弦长片6="厶6 ⑹‘2=292.5mm④、曲率半径R二L2/2/(f+九)二520.313mmTOC\o"1-5"\h\zm6 l6 a2⑤、夹角96=arcsin(L/R)=0.597。⑤、夹角96l6 m6、弧长L=2R=2x0.597x520.313=621.251mm61 96m6、实际弧长L=L+K=621.251+0.5x110=676.251mm62 61s7）、片7、满载是弧高f=100mma7、弦长l=460mm、计算弦长L7=(L7-ks)/2=202.5mm、曲率半径R=L2/2/(f+4)=255.031mmTOC\o"1-5"\h\zm7 l7 a7 2、夹角e=arcsin(L/R)=0.91739。7 l7m7、弧长L=2eR=2x0.91739x255.031=467.928mm71 7m7、实际弧长L=L+ks=467.928+0.5x110=522.928mm72 71、片8①、满载是弧高f8=ll°mma8②、弦长L=280mm8计算弦长L8=(l8-ks)/2=112・5mm曲率半径R8m8二L2/2/(f+Za8)曲率半径R8m8TOC\o"1-5"\h\z/8 a8 2、夹角0=arcsin(L/R)=1.54833。8 l8m8、弧长L=20R=2x1.54833x112.528=348.461mm81 8m8、实际弧长L=L+ks=348.461+0.5x110=403.461mm52 512.主片1Q卷耳内径D=35mmQ卷耳长度L=“ (D+h)x7=3.14x(35+10)x卷 8=123.7163mm8Q滑动处延伸度L=50mm延3.主片2Q包耳长度L=(27.5+h)x王+12=3.14x(2.75+10)x2包 3 3+12=188.7375mmQ2侧钩弯曲半径R=15mmQ侧钩长度L=“(R+h)/2+25=56.42mm侧 2Q4各片总成伸直长度i伸=各片弦长L+L+L(或L+L)+滑板吊耳宽度(40mm)i卷延包倒L=1350+123.7163+40=1513.72mm1伸L=1350mm2伸L=1170mm3伸L=990mm4伸L=820mm5伸L=640mm6伸L=460mm7伸L=280mm8伸八、钢板弹簧总成在自由状态下各片的曲率半径R1未夹紧”U”型螺栓的m空载弧高F=f+f+AcaQ动拢度f=63dQ预压缩产生的塑性变形AA=(0.055—0.075)(f+f)=0.075(100+63)=8.965mmcdQF=100+50+8.965=158.965mm④型螺栓夹紧时对弧高的影响AHAH= S =17.71233mm2*L{(2L-s)(f+f+)}求自由状态下的总弧高F0F=F+AH=158.965+17.71233=176.6773mm0求主片的曲率半径R01由公式(R)=1-F/R-cos[L/(2R)]=00011201F(R)=0(计算到小数点后5位)1)设R=1500R=2000；TOC\o"1-5"\h\zx1 x2则F(R)=-0.01775<0；F(R)=-0.03407>0x1 x2令R=(R+R)/2=1750；则F(R)=-0.02713<0x3 x1 x2 x3R=(R+R)/2=1625；则F(R)=-0.02328<0x4x1 x3 x44)R=(R+R)/2=1687.5；则F(R)=-0.02538<05)6)7)8)x5R=(x6R=(x7R=(x8R=(x9x3 x4R+R)/2=1656.25；x4 x5R+R)/2=1640.625x4 x6R+R)/2=1632.81；x4 x7R+R)/2=1636.719；x7 x8x5则F(R)=-0.02437<0x6则F(R)=-0.02348<0

x7则F(R)=-0.02356<0x8则F(R)=-0.02370<0x9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为R的同心圆0i 01即R=R+(i-1)h(mm)0i 01R=1633.2901R=1633.2901R=1653.2903R=1673.2905R=1693.2907R=1643.2902R=1663.2904R=1683.2906R=1703.2908/Ehi)(mm)/Ehi)(mm)01R=1593.412R=1612.214R=1630.9966R=1703.298九、钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径计算．求各片的曲率半径R公式：R=R/(1+2&i 0i•R=1934.1497581R=1602.823R=1621.65R7=1693.29做弧高验算Q分配后的总成的曲率半径为R由最小势能原理可知01/R=工(IL/R)/工(IL)0iiiii

I:第i片的惯性矩=bh3/12L:第i片的的长度iR:第i片自由状态下的曲率半径i各片厚度相等则1/R=工(L/R)/工L=1671.650iiiQ弧高的比较F与F=F+F+a+AH进行比较验0cdF-F=130.495-176.677=-46.182mm验0(F-F)/F*100。/ =-46.182/176.677X100%=-26.139%验0 0 °求各片在自由状态下的弧高FiL=(L-K/2)mm0i isL=647.5L=647.502L=467.504L=292.506L=112.50801L=557.503L=382.505L=202.507FF=137.492F=69.26964F=26.44266F=3.71937F=111.6021F=100.083F=45.7575F=12.1527给出产品的出厂检验标准Q空载时(p=0) F=F=130.4952mm验Q载荷P=2000N时，在载荷P下产生的动挠度f1二p/Cc1C=268.3985F=F-Fc1=123.0441验c1=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 0 大应力二mG（I+十）1/w<900~1000N/mm2max 111c2 00=0.7（道路附着系数）C：满载时弹簧固定点道路面的距离C=600mm11、】2弹簧前、后段长度:1J2