钢板弹簧悬架的设计

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--内页可以根据需求调整合适字体及大小--钢板弹簧悬架的设计(总52页)钢板弹簧的刚度验算在各片的长度和断面尺寸确定后就可以用精确的刚度计算公式对刚度进行进一步的计算。一般可以用共同曲率法或集中载荷法进行计算，本设计采用共同曲率法。共同曲率法由前苏联的帕尔斯基提出，该方法的基本假设前提是板簧受载后各叶片在任一截面上都具有相同的曲率。主要优点是计算方便，其缺点是由此式计算出的刚度略有偏大，可以使用经验修正系数修正，其误差不超过。共同曲率法刚度计算公式为式：式（）式中—第片及以上各片截面惯性距之和的倒数，即—第片钢板弹簧的惯性距；—；—第片钢板弹簧的半长；—经验修正系数，，轿车取上限，载货车取下限，本设计取。在计算钢板弹簧刚度时，数据如表：表主簧单独作用时刚度计算中的参数值12345670128256323471552630代入上式得：总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算弹簧总成自由弧高的确定弹簧总成在自由状态下弧高是由满载弧高、满载静变形及弹簧总成在U形螺栓夹紧后引起弧高变化三部分组成的。式（）式中—静挠度；—满载弧高，为了使板簧满载时在对称位置工作，一般希望它等于零。但考虑到使用中的塑性变形，也为了不使动挠度过小，需用给予补偿，的值在10～30之间，本处取20。钢板弹簧在预压缩时产生的塑性变形计算如式：式（）以上数值代入式得：各片副簧自由状态下曲率半径的确定钢板弹簧总成在自由状态下曲率半径：式（）因各片钢板在自由状态下和装配后的曲率半径不同，装配后各片产生预应力，其值确定了自由状态下的曲率半径。各片自由状态下做成不同曲率半径的目的是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能更好的贴紧，减少主片工作应力，使各片寿命更接近。弹簧各片预应力的选择，原则上应考虑以下两个因素：(1)弹簧各片未装配前，各片间隙不要相差太大，各片装配后，应使各片能很好配合。(2)由于主片受力复杂，为保证主片及长片有较长使用寿命，希望适当降低主片及长片应力。基于上述原因，选择各片预应力时，片厚相等的钢板弹簧，各片预应力值不宜过大。对片厚不等的弹簧，厚片预应力大一些。一般推荐主片在根部的工作应力与预应力叠加后的合成应力约为300～350N／mm。预应力从长片到短片由负值逐渐增至正值的。并且在确定各片预应力时，理论上应满足各片弹簧在根部出的预应力所造成的弯矩之代数和等于零。即或式因为此钢板弹簧设计的各片的断面尺寸相同，故应力之和要为零。所以分别取，见表：表钢板弹簧各片预应力矩形断面钢板弹簧自由状态下曲率半径可由式确定式（）式中—第片弹簧自由状态下的曲率半径—第片板簧厚度得第片自由曲率见表：表各片自由曲率钢板弹簧总成弧高的核算由于钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径是经选取预应力后用式计算，受其影响，装配后钢板弹簧总成自由状态下的弧高与用计算结果会不同。因此，需要核算钢板弹簧总成的弧高[14]。根据最小势能原理，钢板弹簧总成的稳定平衡状态是各片势能总和最小状态，由此可求得等厚叶片弹簧的为式（）式中，为钢板弹簧第片的长度钢板弹簧总成的弧高为式（）用式与用式求得的钢板弹簧总成弧高结果相近，所以选用的预应力合理。

第五章设计图纸以下视图及图是根据本设计计算得出的结论设计的钢板弹簧悬架总装图以及主要的零件图。我根据本文的数据要求及计算结论通过CATIA对设计产品进行了三维建模。如下图。是对钢板弹簧各弹簧片的直观反映。图钢板弹簧悬架总成图钢板弹簧第一片图钢板弹簧第二片图钢板弹簧第三片图钢板弹簧第四片图钢板弹簧第五片图钢板弹簧第六片图钢板弹簧第7片图吊耳钢板弹簧图钢板弹簧第一片图钢板弹簧第二片图钢板弹簧第三片图钢板弹簧第四片图钢板弹簧第五片图钢板弹簧第六片图钢板弹簧第七片

第六章结论本文通过传统的设计计算方法和计算机技术相结合，以依维柯欧霸轻卡为原型车，详细设计计算了渐变刚度钢板弹簧后悬架。文中首先介绍了悬架系统领域的研究与设计及其发展现状和趋势；其次详细概述了悬架系统对汽车平顺性和操纵稳定性的影响；再次着重介绍了钢板弹簧悬架设计的一般步骤，各主要零部件结构的选型及计算，板簧曲率，材料强度、刚度的验算、校核，减振器的选取及安装角度的计算；最后还根据SAE圆弧法做了钢板弹簧的运动分析计算，分析了板簧系统关键点轨迹和关键角的变化，并用最小二乘法求出关键点轨迹的曲率中心和曲率半径。主要是运用CAD绘制了悬架系统及其零件的工程图。

参考文献[1]刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001:431～483.[2]张洪欣.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,～171.[3].帕尔希洛夫斯基，宁开平译.汽车的钢板弹簧[M].北京：人民交通出版社，1959.[4]王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，.[5]杨宗孟.汽车钢板弹簧的设计与计算[J].汽车技术，1979，(1)：12-28.[6]..Analysisofacontactprobleminleafsprings[J].MechanicsResearchCommunications，1992，19(1).[7]ToshioHamano．KoichiroKawashima，HirotakeKato.AnalysisofHysteresisBehaviorofLeafSpringswithFEM：1stReport，BasicFormulationofaSpecialContactElementfortheBeam-element-models．日本机械学会论文集，A辑.1998，64(622).[8]ToshioHamano．KoichiroKawashInIa，HirotakeKato．AnalysisofHysteresisBehaviorofLeafSpringswithFEM(2ndReport，ApplicationofSpecialContactElementtoMulti-leafSpringModeledbyBeamElement).日本机械学会论文集，A辑.1998，64(625).[9]ZadehAGhazi.Neuro-leafSpring[J].HeavyVehicleSystems，2000，7(4).[10]GregSchade，StaceyHamill．VehicleRideAnalysisofaTractor-Trailer[C]．2000InternationalADAMSUserConference．[11]arceloPrado，Argemirocosta，Jose．BusHandlingValidationandAnalysisUsingADAMS/Car[C]．2001EuropeanADAMSConference．[12]NiklasPhilipson，ModelonAB．LeafspringModeling[C]．Modelica2006，September4th-5th，TheModelicaAssociation：206-211[13]UdayPradade，SudhakarMedepalli，DanielMooreetal．BeamElementLeafspringSuspensionModelDevelopmentandAssessmentUsingRoadLoadData[C]．SAETechnicalPaper，2006-01-0994[14]JordiArbiol，AlexandreCatalà．SteerabilityunderStraightBrakingwithTrucksandVans：ASimulationApproach[C]．IDIADAAutomotiveTechnology，SAVehicleDynamics，2007[15]ShahriarTavakkoli，FarhangAslani，DavidS．Rohwederetal．AnalyticalPredictionofLeafspringBushingLoadsUsingMSC/NASTRANandMDI/ADAMS[R/OL]．Http：/杨宗孟.汽车钢板弹簧的设计与计算[J].汽车技术，1979，(1)：12-28.[17]郭孔辉.钢板弹簧刚度计算的主片分析法[J].汽车工程，1984，(2)：22-28.[18]刘广宽.汽车钢板弹簧计算模型的研究[J]．当代汽车，1986，(4).[19]林金木.有限单元法解钢板弹簧[J].汽车工程，1984，(4)：20-36.[20]郑贤中，蒙培生，黄延恩等.受力钢板弹簧的有限元三维数值模拟[J].机械设计与研究，1998，(3)：41-42.[21]邹海荣，黄其柏.基于非线性的汽车钢板弹簧断裂问题分析[J].华中科技大学学报(自然科学版)，2003，31(3)：96-98.[22]胡玉梅，邓兆祥，王欣等.汽车后悬架的非线性有限元分析[J].重庆大学学报，2003，26(4)：38-41.[23]丁能根，马建军.钢板弹簧迟滞特性的有限元分析[J].汽车工程，2003，25(1)：12-24.[24]王其东.基于多体理论的汽车悬架系统分析、设计与控制研究[D]：合肥：合肥工业大学，2002.[25]郑银环.汽车钢板弹簧计算模型研究[D]：武汉：武汉理工大学，2005[26]吴碧磊．重型汽车动力学性能仿真[D]．长春：吉林大学博士学位论文，2008.[27]潘筱，刘永，杨爱军．ADAMS在汽车动力学仿真中的应用[J]．轻型汽车技术，2006（10）：7-10[28]陈明华．汽车操纵稳定性仿真分析[J]．公路与汽运，2008，5（3）：8-10[29]秦东晨，潘筱，陈立平等．汽车钢板弹簧多体模型建立的一种方法[J]．武汉理工大学学报，2007，29（5）：111-114.[30]秦东晨，潘筱，岑少起．汽车钢板弹簧多体模型建立方法研究[J]．轻型汽车技术，2006（1）：24-26.[31]李二华，郭朝勇，黄海英等．基于ADAMS的弹药运输车辆钢板弹簧建模与刚度测试[J]．四川兵工学报，2009，30（7）：70-72.[32]韩翔．基于ADAMS的钢板弹簧动力学建模方法及性能仿真[J]．机械设计与制造，2009（10）：220-222.[33]朱毅杰．重型卡车两种悬架模型的开发与仿真[D]．长春：吉林大学硕士论文，2009.[34]马天飞，佐安康．基于Adams/Car的钢板弹簧建模及仿真应用研究[J]．中国汽车工程年会论文集，2010.[35]龚微寒.汽车现代设计制造.北京.人民交通出版社.～253.[36]郭孔辉.钢板弹簧刚度计算的主片分析法[J].汽车工程,1984,(2):22~28.[37]张立军,郁工瑞.钢板弹簧新的设计方法及其在设计中的应用[J].汽车工程,1994,16(1):1~8.[38]诌海荣.黄其柏.基于非线性的汽车钢板弹簧断裂问题分析[J].华中科技大学学报,2003,31(3):96~98.[39]林金木.有限元法解钢板弹簧[J].汽车技术,1984,(4):20~36.[40]张宁，吉林大学硕士学位论文，2007年11月[41]张金柱，《悬架系统》，化学工业出版社，2005年1月[42]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，.[43]王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，.[44]小林明.汽车工程手册.第二分册[M].北京：机械工业出版社，.[45]江浩斌，周孔亢.农用运输车钢板弹簧选型与计算机辅助参数设计[J].江苏理工大学学报(自然科学版)，2000，21(1)：19-23.[46]肖军.汽车钢板弹簧的应用及其发展趋势[J].城市车辆，2007，(11)：54-57.[47]王宵锋，涂敏.汽车钢板弹簧的应力和变