畢業(yè)設(shè)計--hfj1010微型貨車后懸架鋼板彈簧的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-01-08 20:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 可得 根據(jù)強度要求計算鋼板彈簧總截面系數(shù) 截面系數(shù)機械零件和構(gòu)件的一種截面幾何參量舊稱截面模量它用以計算零件構(gòu)件的抗彎強度和抗扭強度或者用以計算在給定的彎矩或扭矩條件下截面上的最大應(yīng)力根據(jù)材料力學(xué)在承受彎矩Μ的梁截面上和承受扭矩 T 的桿截面上最大的彎曲應(yīng)力σ和最大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ出現(xiàn)于離彎曲中性軸線和扭轉(zhuǎn)中性點垂直距離最遠的面或點上σ和τ的數(shù)值為 J 和 J0 分別圍繞中性軸線 XX 和中性點 O的截面慣性矩 Jxxy 和 J0y 分別為彎曲和扭轉(zhuǎn)的截面模量一般截面系數(shù)的符號為W 單位為截面的抗彎和抗扭強度與相應(yīng)的截面系數(shù)成正比 式 34 即 式 35 對于 60Si2MnA 彈簧鋼表面經(jīng)噴丸處理后推薦許用靜應(yīng)力在下列范圍內(nèi)取值前彈簧和平衡懸架彈簧為后主簧為后副簧為 彈簧 取 取 鋼板彈簧平均厚度的計算 計算公式 式 36 彈簧 驗算在最大動行程時的最大應(yīng)力 計算公式 式 37 彈簧 代入公式計算得 故彈簧符合要求能夠滿足鋼板彈簧對疲勞壽命的要求 驗算比應(yīng)力 彈簧的使用壽命在很大程度上還決定于彈簧工作時應(yīng)力幅度的大小固希望降低單位變形的應(yīng)力 比應(yīng)力 計算公式 式 38 要保證彈簧有足夠的使用壽命推薦值在以下范圍貨車的前后簧后懸架副簧為平衡懸架板 簧為 分別代入主鋼板彈簧有關(guān)數(shù)據(jù)計算得 鋼板彈簧比應(yīng)力 故鋼板彈簧符合要求 鋼板彈簧葉片斷面形狀及尺寸的選擇 1 葉片寬度 推薦片寬與片厚的比值在 610 范圍內(nèi)選取 確定鋼板寬 b 由經(jīng)驗公式可知 鋼板彈簧取 60mm 2 葉片厚度 確定鋼板彈簧片厚 h 的選擇 矩形斷面等厚度鋼板彈簧的總慣性矩 J0 用下式計算 式中 n 為鋼板彈簧片數(shù)取 n 5 則有厚度 9mm 當鋼板彈簧長度受限不能加長時為了加強主片常將主片的厚度加厚這是在主片中可能引起較大的應(yīng)力為了減小主片應(yīng)力鋼板彈簧其余葉片通常選取較小的厚度且給較大的曲率以使 它們承受較大的負荷來減輕主片的負荷整幅彈簧的各片雖可用不等厚度但不能超過三組為使葉片壽命相差不多最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于 15 參考葉片寬度范圍和彈簧鋼片斷面扁鋼的尺寸規(guī)格 GBT 12221984最終確定葉片厚度和寬度 彈簧葉片斷面尺寸 取 表 32 扁剛尺寸規(guī)格 厚度寬 度 5 6 65 7 8 9 95 10 11 12 13 14 16 18 20 25 30 45 50 55 60 63 65 70 75 76 80 90 100 120 140 160 3 葉片斷面形狀選擇 葉片斷面除普遍應(yīng)用的矩形斷面 圖 32a 外為了提高鋼板彈簧耐疲勞強度和減輕重量采用了特殊形狀的斷面常見的是單面帶拋物線邊緣的圖 31c 和單面帶槽的圖 32bd 圖 32 所示為目前采用的常見鋼板彈簧葉片的斷面形狀 a b c d 圖 32 a 矩形斷面 b 單面有單槽的斷面 c 單面有拋物線邊緣的斷面 d 單面有雙槽的斷面 矩形斷面的中性線位于斷面中央葉片的上下表面的拉壓應(yīng)力的絕對值相等使用經(jīng)驗表明鋼板彈簧葉片的疲勞裂紋往往是從受拉的一面開始特別是在斷面棱角處有較大的應(yīng)力集中因此矩形斷的葉片呈受拉應(yīng)力的一面易破壞 目前廣泛采用的矩形斷面大致有兩種一種是兩邊帶圓弧的平扁鋼另一種是具有一定的凹度的雙凹扁鋼實踐證明雙凹扁鋼的葉片在彎曲變形時整個 斷面的兩邊都略向上翹曲下表面趨于平面上表面則使原有的凹度大大增加則各片間只有兩棱邊接觸棱邊產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力和應(yīng)力集中成為早期疲勞破壞的起點改成平扁鋼后鋼板彈簧的疲勞壽命有大幅提高可見改進葉片斷面形狀是提高彈簧疲勞壽命的一條重要途徑因此近年來出現(xiàn)了一些特殊斷面的葉片 [20] 矩形斷面是最常見的最簡單的斷面形式在此我們選取矩形斷面鋼板彈簧為此次設(shè)計的彈簧類型 前面初選的鋼板簧總片數(shù) 33 鋼板彈簧的設(shè)計及校核 鋼板彈簧各片長度的確定 為了盡量降低彈簧鋼材的消耗減輕鋼板彈簧自重在選擇各葉片長度時 應(yīng)使沿彈簧長度變化的應(yīng)力均勻分布以保證各片有相同的疲勞強度各片具有大致相同的使用壽命 確定鋼板彈簧葉片各片長度的方法有計算法和作圖法兩種目前大多數(shù)采用簡單而實用的作圖法該法是基于實際鋼板彈簧各葉片的展開圖接近梯形梁形狀這一原則來做圖的其具體做法如下 如圖 33 所示先將各葉片厚度的立方值按同一比例尺沿縱坐標繪出再沿橫坐標繪出主片長度的一半 L2和 U型螺栓中心距的一半 S2得 AB兩點連接 AB兩點就得到三角形的鋼板彈簧展開圖 AB 線與各葉片上側(cè)邊的交點即決定了各片長度 如果如為了加強主片而將第二片第三片做的與主片等長時存 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)邊的交點即決定了各片長度各片實際長度尺寸需經(jīng)圓整后確定 [8] 圖 33 確定鋼板彈簧各片長度的作圖法 鋼板彈簧各葉片長度的確定 根據(jù)作圖法要求繪制出相關(guān)圖形見圖 34 圖 34 彈簧長度計算 作圖法 各片長度確定見下表 表 33 作圖法確定的主簧各片長度 第 k 片 長度 1 9 729 1080 2 9 729 8904 3 9 729 7008 4 9 729 5112 5 9 729 3216 簧剛度的驗算 由于前面求得的慣性矩所確定的片厚片寬等很難保證所要求的的靜撓度和彈簧剛度這是因為撓度系數(shù)是在很大范圍內(nèi)選取的在各片長度尚未確定的情況下值不可能選得準確另外選定各片厚度和片寬之后計算出的實際慣性矩與理論要求的數(shù)值也有所差別同時葉片 端部形狀對剛度的影響也未予以考慮為此需要更精確的公式對剛度進行計算如不能滿足要求可適當?shù)恼{(diào)整各片長度或改變斷面尺寸時期剛度接近所要求的理論值 [12] 一般用共同曲率法進行計算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 驗算鋼板彈簧實際剛度公式為 式 39 其中 為第一片到第片處所有葉片的慣性矩之和 式中 為經(jīng)驗修 正系數(shù) E 為材料彈性模量為主片和第片的一半長度 彈簧剛度計算 為計算方便在進行設(shè)計時通常采用列表法計算 剛度公式中部分計算見下表 表 34 鋼板彈簧相關(guān)計算 葉片序號 1 540 0 112899 885747 442874 0 0 2 4452 948 225798 442873 147624 851971 12577 3 3504 1896 338697 295249 73813 6815771 50309 4 2556 2844 451596 221
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1