1、 機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計 題 目： 汽車鋼板彈簧 專 業(yè)： 車輛工程 年 級： 2012級 學(xué) 號： 2012311144 姓 名： 許建國 指導(dǎo)教師： 韓繼光 日 期： 2015年7月 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院目 錄1、課程設(shè)計任務(wù)書11.1課程設(shè)計的性質(zhì)、目的、題目和任務(wù)11.2課程設(shè)計的內(nèi)容及工作量12、鋼板彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計22.1.鋼板斷面寬度b的確定22.2鋼板彈簧片厚h的選擇32.3鋼板斷面形狀32.4葉片的端部結(jié)構(gòu)32.5鋼板彈簧片數(shù)n42.6鋼板彈簧端部的支承型式42.7吊耳及鋼板彈簧銷的結(jié)構(gòu)43、確定各片鋼板長度44、鋼板彈簧剛度驗算55、鋼板彈簧曲率半徑55.1鋼板彈簧總成曲率半

2、徑55.2各片彈簧的曲率半徑66、鋼板彈簧弧高計算76.1鋼板彈簧總成弧高76.2各片彈簧自由弧高76.3各片彈簧總成弧高77、 鋼板彈簧總成弧高的核算88、 鋼板彈簧卷耳內(nèi)徑的確定89、 設(shè)計總結(jié)1010、參考資料1011、設(shè)計圖紙101、課程設(shè)計任務(wù)書1.1課程設(shè)計的性質(zhì)、目的、題目和任務(wù)本課程設(shè)計是學(xué)生在完成基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和大部分專業(yè)課學(xué)習(xí)后的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用已學(xué)到的理論知識來解決實(shí)際工程問題的一次訓(xùn)練，并為畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。1、課程設(shè)計的目的是：（1）進(jìn)一步熟悉汽車設(shè)計理論教學(xué)內(nèi)容；（2）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力；（3）訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力以及分析問題、解決問題

3、的能力。2、設(shè)計題目:設(shè)計載貨汽車的縱置鋼板彈簧(1) 縱置鋼板彈簧的已知參數(shù)序號彈簧滿載載荷靜撓度伸直長度U型螺栓中心距有效長度分組名單418800N9.0cm114cm6cm108cm第四組材料選用60Si2MnA ,彈性模量取E=2.1105MPa3、課程設(shè)計的任務(wù)：（1）由已知參數(shù)確定汽車懸架的其他主要參數(shù)；（2）計算懸架總成中主要零件的參數(shù)；（3）繪制懸架總成裝配圖。1.2課程設(shè)計的內(nèi)容及工作量根據(jù)所學(xué)過的機(jī)械零件設(shè)計、汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚摗⑵囋O(shè)計以及金屬力學(xué)性能等課程，完成下述涉及內(nèi)容： 1學(xué)習(xí)汽車懸架設(shè)計的基本內(nèi)容2選擇、確定汽車車懸架的主要參數(shù)3確定汽車懸架的結(jié)構(gòu)4計算懸架總成

4、中主要零件的參數(shù)5撰寫設(shè)計說明書6繪制懸架總成裝配圖、零部件圖共計1張A22、鋼板彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1.鋼板斷面寬度b的確定初定主簧片數(shù)、總片數(shù)（主片一般選取13片，總片數(shù)一般選取614片）有關(guān)鋼板彈簧 的剛度、強(qiáng)度等，可按等截面簡支梁的計算公式計算，但需引入撓度增大系數(shù)加以修正。因此，可根據(jù)修正后的簡支梁公式計算鋼板彈簧所需要的總慣性矩。對于對稱鋼板彈簧：1）s為U形螺栓中心距（mm），s=60mm2)k為考慮U形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)（如剛性夾緊，取k=0.5，撓性夾緊，取k=0）；3)c為鋼板彈簧垂直剛度（N/mm），；=（滿載軸荷非簧載重量）/2 （N） 滿載軸荷：18800N 非

5、簧載：mg=360x9.8=3528N 滿載靜撓度取 mm 剛度84.84 4) 為撓度增大系數(shù),系數(shù)，5) E為材料的彈性模量，E=2.1x(N/).求得13348.3810.71=；初取，取b=8= 46.56mm.片寬b對汽車性能的影響：1.增大片寬，能增加卷耳強(qiáng)度，但當(dāng)車身受側(cè)向力作用傾斜時，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。 2.前懸架用寬的彈簧片，會影響轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角。片寬選取過窄，又得增加片數(shù)，從而增加片間的摩擦彈簧的總厚 3.推薦片寬與片厚的比值b/在610范圍內(nèi)選取。本設(shè)計中取b=50mm2.2鋼板彈簧片厚h的選擇根據(jù)得：查表確定b和h的值，使其符合國產(chǎn)型材規(guī)格尺寸，根據(jù)矩形截面尺寸系列

6、規(guī)范得選取2.3鋼板斷面形狀 鋼板斷面形狀矩形斷面結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，變截面少片鋼板彈簧多采用矩形斷面結(jié)構(gòu)。2.4葉片的端部結(jié)構(gòu)葉片的端部可以按其形狀和加工方式分為矩形（片端切角）、橢圓形（片端壓延）和片端壓延切斷四種。其中矩形為制造成本最低的一種（由于對片端部作任何加工）。本設(shè)計中采用矩形端部結(jié)構(gòu)。2.5鋼板彈簧片數(shù)n 片數(shù)n少些有利于制造和裝配，并可以降低片間的干摩擦，改善汽車行駛平順性。但片數(shù)少了將使鋼板彈簧與等強(qiáng)度梁的差別增大，材料利用率變壞。多片鋼板彈簧一般片數(shù)在614片之間選取，重型貨車可達(dá)20片。取n=122.6鋼板彈簧端部的支承型式 以板簧端部的支承型式而言，可以大致分為卷耳和

7、滑板兩大類。滑板型式多見于兩極式主副簧懸架中副簧的支承和平衡懸架中板簧的支承。卷耳根據(jù)其相對板簧上平面的位置可以分為上卷耳、平卷耳和下卷耳三類。本設(shè)計中采用上卷耳。2.7吊耳及鋼板彈簧銷的結(jié)構(gòu) 大多數(shù)板簧的支承方式為一端采用固定的卷耳，另一端采用擺動的吊耳。擺動吊耳的結(jié)構(gòu)可以用C形、叉形以及分體式等。彈簧銷的支承、潤滑可用螺紋式、自潤滑式、滑動軸承、橡膠支承或者將板簧支承在橡膠座內(nèi)。自潤滑式多用于轎車及輕型載貨汽車，具有不必加潤滑脂及噪聲小的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計中采用自潤滑式彈簧銷結(jié)構(gòu)。3、確定各片鋼板長度鋼板彈簧長度是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離,本設(shè)計中 = 1140mm 設(shè)主簧片長為，按鋼板

8、疊放順序他們的長度依次、，則由于=，且各簧片等厚，其長度成等差數(shù)列，即，。其中，將代入得，則各板長度為：=1140mm、=1140mm、=、=、=、 =、=、=、=、=、=、=4、鋼板彈簧剛度驗算在此之前，有關(guān)撓度增大系數(shù)，慣性矩、片長和葉片端部形狀等的確定都不夠準(zhǔn)確，所以有必要驗算剛度。用共同曲率法計算剛度的前提是，假定同一截面上各片曲率變化值相同，各片所承受的彎矩正比于其慣性矩，同時該截面上各片的彎矩和等于外力所引起的彎矩。剛度驗算公式其中，裝配剛度時X=9a，代入數(shù)據(jù)可求得裝配剛度c208.88;檢驗剛度時X=,代入數(shù)據(jù)可求得檢驗剛度c=192.5、鋼板彈簧曲率半徑5.1鋼板彈簧總成曲率

9、半徑 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑=1370.53mm.5.2各片彈簧的曲率半徑因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好地貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定1) 為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm）,=1370.53mm2) 為各片彈簧的預(yù)應(yīng)力（）取主片的預(yù)應(yīng)力，最短片的預(yù)應(yīng)力為，由于是矩形葉片，且其厚度相等，故由式得，按依次增大的規(guī)律，分配各預(yù)應(yīng)力如下：、；3) E為材料彈性模量（），取E=

10、2.1x(N/).；4) 為第i片的彈簧厚度（mm），均取平均值7mm。求得各片自由狀態(tài)下的曲率如下：、。6、鋼板彈簧弧高計算6.1鋼板彈簧總成弧高鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U形螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差（如圖），稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高用下式計算：式中，為靜撓度；為滿載弧高；為鋼板彈簧總成用U形螺栓夾緊后引起的弧高變化. ,s為U形螺栓中心距；L為鋼板彈簧主片長度，取 ，代入求得118.53mm;6.2各片彈簧自由弧高由公式計算各片彈簧自由弧高，將各數(shù)據(jù)代入求得為：、。6.3各片彈簧總成弧高由公式計算各片彈簧總成弧高，將各數(shù)據(jù)代入求得為

11、：、。7、 鋼板彈簧總成弧高的核算 由于鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑是經(jīng)選取預(yù)應(yīng)力后用式 計算，受其影響，裝配后鋼板彈簧總成自由狀態(tài)下的弧高與用計算的結(jié)果會不同。因此，需要核算鋼板彈簧總成的弧高。根據(jù)最小勢能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的為式中，為鋼板彈簧低片的長度。帶入求得：，所以鋼板彈簧總成的弧高為mm所以，設(shè)計的鋼板彈簧總成弧高設(shè)計合理。8、 鋼板彈簧卷耳內(nèi)徑的確定 卷耳處所受應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即式中，為沿彈簧縱向作用在卷耳中心線的力；D為卷耳內(nèi)徑；b為鋼板彈簧的寬度；為主片厚度。 取許用應(yīng)力為350MPa，

12、地面附著系數(shù)，則解出:9、 設(shè)計總結(jié)根據(jù)以上計算，鋼板彈簧各項參數(shù)如下表：參數(shù)鋼板序號長度（mm）寬度（mm）厚度（mm）預(yù)應(yīng)力（MPa）自由曲率（mm）自由弧高（mm）總成曲率（mm）總成弧高（mm）1號1140507-801610100.91388.23118.53 2號1140-501511107.5118.53 3號1020-30145089.6894.89 4號9000137073.973.875號 78010135656.0855.48 6號66020133040.9339.72 7號54025131727.6726.59 8號420301299 16.9716.08 9號3003512868.748.2010號1804012763.1