畢業(yè)設(shè)計(jì)--hfj1010微型貨車(chē)后懸架鋼板彈簧的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-08 20:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可得 根據(jù)強(qiáng)度要求計(jì)算鋼板彈簧總截面系數(shù) 截面系數(shù)機(jī)械零件和構(gòu)件的一種截面幾何參量舊稱(chēng)截面模量它用以計(jì)算零件構(gòu)件的抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度或者用以計(jì)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(xiàn)和扭轉(zhuǎn)中性點(diǎn)垂直距離最遠(yuǎn)的面或點(diǎn)上σ和τ的數(shù)值為 J 和 J0 分別圍繞中性軸線(xiàn) XX 和中性點(diǎn) 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(hào)為W 單位為截面的抗彎和抗扭強(qiáng)度與相應(yīng)的截面系數(shù)成正比 式 34 即 式 35 對(duì)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(jì)算 計(jì)算公式 式 36 彈簧 驗(yàn)算在最大動(dòng)行程時(shí)的最大應(yīng)力 計(jì)算公式 式 37 彈簧 代入公式計(jì)算得 故彈簧符合要求能夠滿(mǎn)足鋼板彈簧對(duì)疲勞壽命的要求 驗(yàn)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(shí)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(jì)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(chē)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(jì)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(yàn)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(jì)算 式中 n 為鋼板彈簧片數(shù)取 n 5 則有厚度 9mm 當(dāng)鋼板彈簧長(zhǎng)度受限不能加長(zhǎng)時(shí)為了加強(qiáng)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(fù)荷來(lái)減輕主片的負(fù)荷整幅彈簧的各片雖可用不等厚度但不能超過(guò)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(qiáng)度和減輕重量采用了特殊形狀的斷面常見(jiàn)的是單面帶拋物線(xiàn)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(jiàn)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(xiàn)邊緣的斷面 d 單面有雙槽的斷面 矩形斷面的中性線(xiàn)位于斷面中央葉片的上下表面的拉壓應(yīng)力的絕對(duì)值相等使用經(jīng)驗(yàn)表明鋼板彈簧葉片的疲勞裂紋往往是從受拉的一面開(kāi)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(shí)踐證明雙凹扁鋼的葉片在彎曲變形時(shí)整個(gè) 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(diǎn)改成平扁鋼后鋼板彈簧的疲勞壽命有大幅提高可見(jiàn)改進(jìn)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(lái)出現(xiàn)了一些特殊斷面的葉片 [20] 矩形斷面是最常見(jiàn)的最簡(jiǎn)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(jì)的彈簧類(lèi)型 前面初選的鋼板簧總片數(shù) 33 鋼板彈簧的設(shè)計(jì)及校核 鋼板彈簧各片長(zhǎng)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(zhǎng)度時(shí) 應(yīng)使沿彈簧長(zhǎng)度變化的應(yīng)力均勻分布以保證各片有相同的疲勞強(qiáng)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(zhǎng)度的方法有計(jì)算法和作圖法兩種目前大多數(shù)采用簡(jiǎn)單而實(shí)用的作圖法該法是基于實(shí)際鋼板彈簧各葉片的展開(kāi)圖接近梯形梁形狀這一原則來(lái)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(biāo)繪出再沿橫坐標(biāo)繪出主片長(zhǎng)度的一半 L2和 U型螺栓中心距的一半 S2得 AB兩點(diǎn)連接 AB兩點(diǎn)就得到三角形的鋼板彈簧展開(kāi)圖 AB 線(xiàn)與各葉片上側(cè)邊的交點(diǎn)即決定了各片長(zhǎng)度 如果如為了加強(qiáng)主片而將第二片第三片做的與主片等長(zhǎng)時(shí)存 在與主片等長(zhǎng)的重疊片就從 B 點(diǎn)到最后一個(gè)重疊片的上側(cè)邊端點(diǎn)連一直線(xiàn)此直線(xiàn)與各片上側(cè)邊的交點(diǎn)即決定了各片長(zhǎng)度各片實(shí)際長(zhǎng)度尺寸需經(jīng)圓整后確定 [8] 圖 33 確定鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的作圖法 鋼板彈簧各葉片長(zhǎng)度的確定 根據(jù)作圖法要求繪制出相關(guān)圖形見(jiàn)圖 34 圖 34 彈簧長(zhǎng)度計(jì)算 作圖法 各片長(zhǎng)度確定見(jiàn)下表 表 33 作圖法確定的主簧各片長(zhǎng)度 第 k 片 長(zhǎng)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(yàn)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?yàn)閾隙认禂?shù)是在很大范圍內(nèi)選取的在各片長(zhǎng)度尚未確定的情況下值不可能選得準(zhǔn)確另外選定各片厚度和片寬之后計(jì)算出的實(shí)際慣性矩與理論要求的數(shù)值也有所差別同時(shí)葉片 端部形狀對(duì)剛度的影響也未予以考慮為此需要更精確的公式對(duì)剛度進(jìn)行計(jì)算如不能滿(mǎn)足要求可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整各片長(zhǎng)度或改變斷面尺寸時(shí)期剛度接近所要求的理論值 [12] 一般用共同曲率法進(jìn)行計(jì)算用共同曲率法計(jì)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(shí)該截面上各片的彎矩和等于外力所引起的彎矩 驗(yàn)算鋼板彈簧實(shí)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(yàn)修 正系數(shù) E 為材料彈性模量為主片和第片的一半長(zhǎng)度 彈簧剛度計(jì)算 為計(jì)算方便在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)通常采用列表法計(jì)算 剛度公式中部分計(jì)算見(jiàn)下表 表 34 鋼板彈簧相關(guān)計(jì)算 葉片序號(hào) 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(hào)-1