【文章內容簡介】 求出彈簧在完全壓緊時的載荷 Ps 與彈簧的最大載荷 Pm Ps =Pi +CS (H i+Hs ) 求得 Ps =9964N,Pm =。 進行校核：驗證339。max 8 dPDK ?? ? 麥弗遜式懸架的設計 8 K 39。為修正系數， K 39。=ccc 14 ??? 將 s? =853N／ 2mm , max? =685N／ 2mm max? ??? =??? =750N／ 2mm 。 彈簧合適。 鋼板彈簧的設計 鋼板彈簧的布置方案 鋼板彈簧在汽車上可以縱置或者橫置。后者因為要傳遞縱向力，必須設置附加的導向傳力裝置，使結構復雜、質量加大，所以只在少數輕、微型車上應用?？v置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結構簡單，故采用縱置鋼板彈簧。 縱置鋼板彈簧又有對稱式與不對稱式之分。鋼板彈簧中部在車軸 (橋 )上 的固定中心至鋼板彈簧兩端卷耳中心之間的距離若相等，則為對稱式鋼板彈簧；若不相等，則稱為不對稱式鋼板彈簧。多數情況下汽車采用對稱式鋼板彈簧。由于整車布置上的原因，或者鋼板彈簧在汽車上的安裝位置不動，又要改變軸距或者通過變化軸距達到改善軸荷分配的目的時，才采用不對稱式鋼板彈簧。所以采用對稱式鋼板彈簧。 鋼板彈簧主要參數的確定 初始條件：滿載靜止時滿載時簧上質量 620kg,空載時簧上質量為 357kg。靜撓度為 110mm,動撓度為 130mm。軸距 2350mm，半軸套直徑 80mm。 af 滿載弧高 af 是指鋼板彈簧裝到車軸 (橋 )上，汽車滿載時鋼板彈簧主片上表面與兩端 (不包括卷耳孔半徑 )連線間的最大高度差 (圖 )。 af 用來保證汽車具有給定的高度。當 af ＝ 0 時，鋼板彈簧在對稱位置上工作。為了在車架高度已限定時能得到足夠的動撓度值，常取 af ＝ 10～ 20mm。取 af =20mm。 L的確定 鋼板彈簧長度 L 是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離。增加鋼板彈簧長度 L能顯著降低彈簧應力，提高使用壽命；降低彈簧剛度，改善汽車平順性；在垂直剛度 c 給定的條件下，又能明顯增加鋼板彈簧的縱向角剛度。鋼板彈簧的縱向角剛度系指鋼板彈簧產生單位縱向轉角時，作用到鋼板彈簧上的縱向力矩值。增大鋼板彈簧縱向角剛度的同時，能減少車輪扭轉力矩所引起的彈簧變形；選用長些的鋼板彈簧，會在汽車上布置時產生困難。原則上在總布置可能的條件下，應盡可能將鋼板彈簧取長些。 推薦在下列范圍內選用鋼板彈簧的長度：貨車前懸架， L=（ ～ ）軸距，后懸架 L=（ ～ ）軸距。 設計 取長度 L 為 40%軸距 ， 則 L=40% 2350mm≈ 940mm。 圖 a)鋼板斷面寬 b 的確定有關鋼板彈簧的剛度、強度等，可按等截面簡支梁的計 9算公式計算，但需引入撓度增大系數 ? 加以修正。因此，可根據修正后的簡支梁公式計算鋼板彈簧所需要的總慣性矩 0J 。對于對稱鋼板彈簧 EcksLJ 48/])[( 30 ??? (41) 式中， s為 U形螺栓中心距 (mm)；是為考慮 U 形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(如剛性夾緊，取 ?k ，撓性夾緊，取 0?k )； c 為鋼板彈簧垂直剛度 (N／ mm)，cW fFc /? 。? 為撓度增大系數 (先確定與主片等長的重疊片數 1n ，再估計一個總片數0n =6，求得 01 /nn?? =，然后用 )]([ ?? ?? 初定 ? )； E為材料的彈性模量。 E取 510 Mpa,可求出 cW fFc /? = )]([ ?? ?? = 由 EcksLJ 48/])[( 30 ??? ， 求出 0J =鋼板彈簧總截面系數 0W 用下式計算 0W ≥ ][4/)]([ WW ksLF ?? (42) 式中， ? ?W? 為許用彎曲應力。 對于 60Si2Mn 等材料，表面經噴丸處理后，推薦 ? ?W? 在下列范圍內選?。呵皬椈珊推胶鈶壹軓椈蔀?350～ 450N／ 2mm ；后主簧為 450～ 550N／ 2mm ；后副簧為 220～250N／ 2mm 。 ? ?W? 取 500N／ 2mm 將式 (42)代人下式計算鋼板彈簧平均厚度 ph ? ?cWp EfksLWJh 6 )(2 200 ????? (43) 求得 ph =, 有了 ph 以后，選鋼板彈簧的片寬 b。增大片寬，能增加卷耳強度，但當車身受側向力作用傾斜時，彈簧的扭曲應力增大。前懸架用寬的彈簧片，會影響轉向輪的最大轉角。片寬選取過窄，又得增加片數，從而增加片間的摩擦和彈簧的總厚。推薦片寬與片厚的比值 phb/ 在 6～ 10 范圍內選取。取 b=70mm。 b)鋼板彈簧片厚 h 的選擇矩形斷面等厚鋼板彈簧的總慣性矩 0J 用下式計算12/30 nbhJ ? (44) 式中， n為鋼板彈簧片數。求得 h= 麥弗遜式懸架的設計 10由式 (44)可知，改變片數 n、片寬 b和片厚 h三者之一，都影響到總慣性矩 0J的變化；再結合式 (41)可知，總慣性矩 0J 的改變又會影響到鋼板彈簧垂直剛度 c的變化，也就是影響汽車的平順性變化。其中，片厚丸的變化對鋼板彈簧總慣性矩了。影響最大。增加片厚九，可以減少片數 n。鋼板彈簧各片厚度可能有相同和不同兩種情況，希望盡可能采用前者。但因為主片工作條件惡劣，為了加強主片及卷耳，也常將主片加厚，其余各片厚度稍薄。此時，要求一副鋼板彈簧的厚度不宜超過三組。為使各片壽命接近又要求最厚片與最薄片厚度之比應小于 。 最后， 鋼板斷面尺寸 b和 h符合國產型材規(guī)格尺寸。 圖 a)矩形斷面 b)T形斷面 c)單面有拋物線邊緣斷面 d)單面有雙槽的斷面 c)鋼板斷面形狀矩形斷面鋼板彈簧的中性軸，在鋼板斷面的對稱位置上 (圖)。工作時一面受拉應力，另一面受壓應力作用，而且上、下表面的名義拉應力和壓應力的絕對值相等。因材料抗拉性能低于抗壓性能，所以在受拉應力作用的一面首先產生疲勞斷犁。除矩形斷面以外的其它斷面形狀的葉片 (圖 、 c、 d)，其中性軸均上移，使受拉應力作用的一面的拉應力絕對值減小，而受壓應力作用的一面的壓應力絕對值增大，從而改善了應力在斷面上的分布狀況，提高了鋼板彈簧的疲勞強度和節(jié)約近 10％的材料。采用矩形斷面。 d)鋼板彈簧片數 n 片數 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。但片數少了將使鋼板彈簧與等強度梁的差別增大，材料利用率變壞。多片鋼板彈簧一般片數在 6～ 14片之間選取，重型貨車可達 20 片。用變截面少片簧時，片數在 1～ 4片之間選取。 設計采用多片普通鋼板彈簧， 片數取 8 片 。 鋼板彈簧各片長度的確定 片厚不變寬度連續(xù)變化的單片鋼板彈簧是等強度梁，形狀為菱形 (兩個三角形 )。將由兩個三角形鋼板組成的鋼板彈簧分割成寬度相同的若干片，然后按照長度大小不同依次排列、疊放到一起，就形成接近實用價值的鋼板彈簧。實際上的鋼板彈簧不可能是三角形，因為為了將鋼板彈簧中部固定到車軸 (橋 )上和使兩卷耳處能可靠地傳遞力，必須使它們有一定的寬度，因此應該用中部為矩形的雙梯形鋼板彈簧 (圖)替代三角形鋼板彈簧才有真正的實用意義。這種鋼板彈簧各片具有相同的寬度，但長度不同。鋼板彈簧各片長度就是基于實際鋼板各片展開圖接近梯形梁的形狀 這一原則來作圖的。首先假設各片厚度不同，則具體進行步驟如下： 先將各片厚度 ih 的立方值 3ih 按同一比例尺沿縱坐標繪制在 i0? 圖上 (圖 )，再沿橫坐標量出主片長度的一半 L／ 2和 U形螺栓中心距的一半 s/2，得到 A、 B兩點，連接 A、 B即得到三角形的鋼板彈簧展開圖。 AB線與各葉片上側邊的交點即為各片長度。如果存在與主片等長的重疊片，就從月點到最后一個重疊片的上側邊端點連一直線，此直 線與各片上側邊的 交點即為各片長度。各片實際長度尺寸需經圓整后確 。求得各片的長度為 1l =940mm,2l =940mm,3l =818mm,4l =697mm,5l =576mm,6l =454mm,7l 11 =333mm,8l =211mm. 圖 圖 鋼板許用靜彎曲應力驗算 用公式： ? ? ??? ?M P af c )3 1 52 4 5( ～～ ??? ， 算出 ??? =。 在用公式：2m a x )()(6 ksL ffEh dcp ? ?? ?? ， 算出 max? =≤ 900Mpa。 ∴所選鋼板彈簧合適。 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算 a)鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 0H 鋼板彈簧各片裝配后，在預壓縮和 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 (圖 41)，稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高 0H ，用下式計算 )(0 fffH ac ????