【文章內(nèi)容簡介】 比為 )3/()22(/c ma ?????c ， w0 F/F?? （ 24） 式中 0F 和 wF 分別為空載與滿載時的懸架載荷。代入數(shù)值，得 NF 5073k? ?? ?cc 用此法確定的主、副簧剛度的比值，能保證副簧起作用前、后懸架振動頻率變化不大。對于經(jīng)常處于半載運輸狀態(tài)的車輛，采用此法較為合適。 圖 22 貨車主、副簧為鋼板彈簧結(jié)構(gòu)的彈性特性 fK K FK FO O f o f a fa f F F 3 鋼板彈簧的設(shè)計 第 9 頁 共 40 頁 3 鋼板彈簧的設(shè)計 懸架是車架與車橋之間一切傳力連接裝置的總稱。一般由彈性元件，減振器，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。本設(shè)計選擇非獨立懸架。其特點是：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，性能可靠；車輪上下跳動時車輪相對地面垂直變化小，故可以降低輪胎的磨損；簧下質(zhì)量大，乘坐舒適性不好；左右同時運動，容易產(chǎn)生橫向振動。本設(shè)計使用鋼板彈簧，其兼做導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 鋼板彈簧結(jié)構(gòu)選擇 鋼板彈簧在汽車上可以縱置或橫置。后者因為要傳遞縱向力，必須設(shè)置附加的導(dǎo)向傳 力裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量加大，所以只有極少數(shù)汽車上應(yīng)用。縱置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡單，故在汽車上得到廣泛的應(yīng)用。縱置鋼板彈簧有對稱和不對稱之分。一般選用對稱式鋼板彈簧，本車采用縱置對稱式鋼板彈簧。 鋼板彈簧形式的選擇：本車為 輕型貨車，選擇多片彈簧片數(shù) 初 定為 68/10 ?片。 鋼板彈簧材料的選擇根據(jù)材料的性質(zhì)和成本，可選用 55SiMnTi，采用表面噴丸處理或減少表面脫碳層深度來提高材料的強度，提高壽命。其許用彎曲應(yīng)力 [ w? ]＝350～ 450Mpa。 鋼板彈簧主要參數(shù)的選擇 單個鋼板彈簧承受的載荷 滿載靜止時汽車前、后軸負(fù)荷 G 和簧下部分重 uG 。 /2( uw ）GGF ?? （ 31）代入數(shù)據(jù)， 前懸 1wF = 5684N ，后懸 2wF =9899N。 3 鋼板彈簧的設(shè)計 第 10 頁 共 40 頁 滿載弧高 滿載弧高是指鋼板彈簧裝到車軸上，汽車滿載時鋼板彈簧主片上表面與兩（不包括卷耳孔徑）連線間的最大高度差。它用來保證汽車給定的高度。當(dāng) ?a=0 時，鋼板彈簧在對稱位置上工作?？紤]使用期間鋼板彈簧塑性變形的影響和為了在車架高度已限定時能得到足夠的動撓度值，常取 20mm~10a ?f，本設(shè)計取前懸 mmf 101a ? , 后懸 mmf 141a ? 。 鋼板彈簧長度 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。增加鋼板彈簧的長度，能顯著降低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命；降低彈簧剛度，改善汽車行駛平順性；在垂直剛度給定的條件下，又能明顯的增加鋼板彈簧的縱向角剛度。但選用較長的鋼板彈簧，會在汽車布 置上產(chǎn)生困難。對其長度的選取在原則上，在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長一些。對貨車前懸架 L=（ ~ ） 軸距，后懸架 L= ）（ ~軸距。 本設(shè)計中，前鋼板彈簧長度暫定 mm1 0 ??L ， 后主鋼板彈簧長度暫定mm1 3 6 ??L ,副鋼板彈簧長度暫定 mm1 2 0 ??L 。 鋼板斷面寬度 b 的確定 有關(guān)鋼板彈簧的剛度、強度等，可按照截面簡支梁的計算公式計算，但需引入撓度增加系數(shù) ? 加以修正。對稱鋼板彈簧，總慣性矩為 ? ? ）（ 48E/)( 30 ?cKsLJ ?? （ 32） 式中， s 為Ｕ該螺栓中心距（ mm）； k 為考慮 U 形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù) ； c 為鋼板彈簧垂直剛度（ N/mm）； ?為撓度增大系數(shù) ； Ｅ為材料的彈性模量（ MPa）。 3 鋼板彈簧的設(shè)計 第 11 頁 共 40 頁 剛性夾緊取 k=，撓性夾緊取 k=0，先確定與主片等長的重疊算數(shù) 1n ，再估計一個總片數(shù) 0n ， 01/nn?? ? ，然后用 ? ?）（ ?? 0 .511 .0 41 .5 / ?? 初定 。 本車的前懸鋼板彈簧選擇撓性夾緊， k=0；初選與主片等長的重疊片數(shù)為 1 片，總數(shù)為 10 片， ?＝ 0， ?? ； U 形螺栓中心距初取 s=90mm； E=。 后主懸鋼板彈簧選擇撓性夾緊， 1k =0；初選與主片等長的重疊片數(shù)為 1 片，總數(shù)為 8 片， ?＝ 0， ?? ； U 形螺栓中心距初取 s=100mm； E=。 后懸副鋼板彈簧選擇撓性夾緊， k=0；初選與主片等長的重疊片數(shù)為 1 片，總數(shù)為 6 片， ?＝ 0， ?? ； U 形螺栓中心距初取 s=100mm； E=。 鋼板彈簧總截面系數(shù) 0W 用下式計算 ? ?ww 4/)( ??? ksLFW （ 33） 式中， ? ?W? 為許用彎曲應(yīng)力。 對于 55SiMnVB 或 60Si2Mn 等材料，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦 [σw]在下列范圍內(nèi)選?。呵皬椈珊推胶鈶壹軓椈蔀?350～ 450N／ mm2；后主簧為 450～ 550N／ mm2；后副簧為 220～ 250N／ mm2。本設(shè)計初取前懸 [σw]＝ 450Mpa，后懸主 ? ? pa400w M?? ，后副懸 ? ? 250Mpaw ?? 。 鋼板彈簧平均厚度 ? ? )6/()(/2 cw200p EfksLWJh ????? （ 34） 代入計算后得前懸 1 ?? , 后懸主簧 2 ?? ，后懸副簧 3 ?? 與一般要求在 6～ 12mm 的范圍相符。 前鋼板彈簧平均厚度 ?? ，有了 ?h 以后，再選鋼板彈簧的片寬 b。增大片寬，能增加卷耳強度，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。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和彈簧的總厚。推薦片寬與片厚的比值 ph/b 在 6～ 10 范圍內(nèi)選取，取3 鋼板彈簧的設(shè)計 第 12 頁 共 40 頁 9, ?h ，即 ?b ，取前鋼板寬度 60mmb? ； ?h ， 6b/hp? ，即 ?b ，取后主鋼板彈簧寬度 60mmb1? ， ?h ； 10/ ??hb ，即mm602 ?b ,取后 副 鋼板彈簧寬度 60mmb2 ? 。 鋼板彈簧片數(shù) n 及厚度 h 的選擇 鋼板彈簧片數(shù)少有利于制造和裝配，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度的差別增大，材料利用率變壞。多片鋼板彈簧一般在 14~6 片之間選，總質(zhì)量超過 14t 的貨車可達(dá) 20 片 。 這里選前前鋼板彈簧n=10。后懸 鋼板彈簧 68n1 ?? （主鋼板為 8，副鋼板為 6）。 選擇前懸鋼板彈簧片數(shù)n=10。一般地，鋼板彈簧各片厚 h 應(yīng)在（ 1+） ?h 的范圍內(nèi)選取。并盡量選擇同一厚度。在一副彈簧中雖然可以選擇不同厚度，但不宜超過三組，為使葉片壽命接近，最厚片與最薄片之比應(yīng)小于 。葉片斷面尺寸 b 和 h 最后選取要符合我國型材規(guī)格。根據(jù)數(shù) ?h ，主片應(yīng)取厚些，取為 12mm， 第二片取為 12mm,第三片到第十片取為 10mm。后懸主鋼板片數(shù) n=8。根據(jù) ?h ， 主片應(yīng)取厚些，取為 12mm,第二片取為 12mm,第三片到第 8 片取為 10mm。副鋼板片數(shù) n=6。根據(jù) ?h ，主片應(yīng)取厚些，取為 12mm,第二片取為 12mm， 第三片到第 6 片取為 10mm。 鋼板斷面尺寸形 狀的確定 本車鋼板斷面形狀選擇矩形斷面形狀。矩形斷面鋼板彈簧的中性軸，在鋼板斷面的對稱位置上。工作時，一面受拉應(yīng)力，一面受壓應(yīng)力，而且上下表面的名義拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的絕對值相等，因材料的抗拉性能低于抗壓性能，所以在受拉作用的一面首先產(chǎn)生疲勞斷裂。但矩形截面制造簡單，成本低廉，因此，選擇此種截面形式。 鋼板彈簧各片長度的確定 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(shè)各片厚度不同，則具體進(jìn)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(biāo)繪制在圖上（圖 31），再沿3 鋼板彈簧的設(shè)計 第 13 頁 共 40 頁 橫坐標(biāo)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(cè)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 B 點到最后一個重疊片的上側(cè)邊端點連一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點即為各片長度。各片實際長度尺寸需經(jīng)圓整后確定。 圖 31 確定鋼板彈簧各片長 度的作圖法 用做圖法繪制的前鋼板彈簧長度表 31。 表 31 前鋼板各片長度 序號 斷面（ mm） L（ mm） 1 6012? 1070 2 6012? 1070 3 6010? 920 4 760 5 670 6 580 7 500 8 410 9 320 10 230 3 鋼板彈簧的設(shè)計 第 14 頁 共 40 頁 用做圖法繪制的 后 鋼板 主 彈簧長度表 32。 表 32 后鋼板彈簧個片長度 用 做圖法繪制的 后副 鋼板彈簧長度表 32。 表 33 后副簧鋼板彈簧各片長度 序號 斷面（ mm） L（ mm） 1 6012? 1360 2 6012? 1360 3 1060 1120 4 880 5 740 6 710 7 550 8 380 序號 斷面（ mm） L（ mm） 1 6012? 1200 2 6012? 1010 3 6010? 720 4 620 5 390 6 220 3 鋼板彈簧的設(shè)計 第 15 頁 共 40 頁 鋼板彈簧的剛度 驗算 采用共同曲率法驗算剛度。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。 剛度驗算公式為 ? ?31116/nk k kkc E a Y Y? ???????????? （ 35） 式中， ? ?1 1 1kka l l???? ； ???ki ik jY 1/1； 11 11kkiiYJ?? ?? ? ?為經(jīng)驗修正系數(shù)， ? ＝ ～ ； E為材料彈性模量； 1l 、 1kl? 為主片和第 k+1 片的一半長度。 其中主片的一半 1l ，如果用中心螺栓到 卷耳中心間的距離代入，求得的剛度值為鋼板彈簧總成的自由剛度 jc ；如果用有效長度，即 ? ?39。 l ks?? 代入式中，則求得的剛度值是鋼板彈簧總成的夾緊剛度 zc 。 前懸架鋼彈簧的剛度驗算 。 表 34 a與 1Y 的值 a 單位（ mm） Y 單位（ mm） 2a 0 Y1 ? 3a 155 Y2 ? 4a 200 Y3 ? 5a 245 Y4 ? 6a 285 Y5 ? 7a 330 Y6 ? 3 鋼板彈簧的設(shè)計 第 16 頁 共 40 頁 a 單位（ mm） Y 單位（ mm） 8a 375 7Y ? 9a 420 8Y ? 10a 465 9Y ? 10Y ? 將表 34 中的數(shù)據(jù)代入（ 35）式，得出剛度為： mmNc / 5j ?? 。 后懸主鋼板彈簧的剛度驗算 。 表 35 a與 1Y 的值 將表 35 中的數(shù)據(jù)代入（ 35）式，得出剛度為： mmNc / 6j ?? 。 a 單位（ mm） Y 單位（ mm） 2a 0 1Y ? 3a 3a 240 2Y ? 4310 3Y ? 5a 325 4Y ? 6a 405 5Y ? 7a 490 6Y ? 8a 570 7Y ? 8Y ? 3 鋼板彈簧的設(shè)計 第 17 頁 共 40 頁 后懸主鋼板彈簧的剛度驗算 。 表 36 a與 1Y 的值 a 單位（ mm） Y 單位