【正文】 （ 36） 式中， cf 為靜撓度； af 為滿載弧高； f? 為鋼板彈簧總成用 U 形螺栓夾緊后引起的弧高變化，22 ))(3( L ffsLsf ca ????； S 為Ｕ形螺栓中心距； L 為鋼板彈簧主片長(zhǎng)度。代入數(shù)據(jù)，得 01 ? ； 02 ? ； ?H 鋼板彈簧 總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 ）020 /(8HLR ? （ 37） 代 入數(shù)據(jù)，得 前懸 1341mmR 01 ? ，后懸主簧 mm2892R 02 ? ，后懸副簧 mm209203 ?R 鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定 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 iR 。 3 鋼板彈簧的設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 共 40 頁(yè) 矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由正式確定 ? ?)Eh/R21/RR i00i0i （）（ ??? （ 38） 式中， Ri 為第 i 片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑 (mm)； R0 為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 (mm)； i0? 為各片彈簧的預(yù)應(yīng)力 (Mpa)； E 為材料彈性模量 (Mpa)，取 M 5?? ； hi 為第 i 片的彈簧厚度 (mm)。根據(jù)要求，彈簧預(yù)應(yīng)力取為 85,80,20,20，30,40,40,50,55,60Mpa。 式中， iW 為鋼板彈簧第 i 片的截面系數(shù)， 62ii bhW?。 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，驗(yàn)算合格，預(yù)應(yīng)力取值同上。根據(jù)要求，彈簧預(yù)應(yīng)力取為 70,65,20,25，30,30,40,50Mpa。 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，驗(yàn)算合格，預(yù)應(yīng)力取值同上。根據(jù)要求，彈簧預(yù)應(yīng)力取為 65,60,30,40,50， 60Mpa。 式中， iW 為鋼板彈簧第 i 片的截面系數(shù)， 6bhW 2ii ?。 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，驗(yàn)算合格，預(yù)應(yīng)力取值同上。 表 39 后副鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑 mm23511 ?R mm23282 ?R mm19713 ?R mm19354 ?R mm16685 ?R mm18656 ?R 3 鋼板彈簧的設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 40 頁(yè) 彈簧各片的弧高 如果第 i 片的片長(zhǎng)是 iL ，則第 i 片彈簧的弧高為 2/ (8 )i i iH L R? （ 39） 代入數(shù)據(jù)，前鋼板的弧高為 表 37。 表 311 后主簧鋼板弧高 mm881 ?H mm882 ?H mm444 ?H mm325 ?H mm306 ?H mm177 ?H mm98 ?H 后副簧鋼板弧高為 表 39。因此，需要核算鋼板彈簧總成的弧高。 代入數(shù)據(jù)驗(yàn)算， mm134401 ?R , mm229402 ?R ， mm209803 ?R 與預(yù)先設(shè)定的 01R 、 02R 、03R 相差不多。 鋼板彈簧的強(qiáng)度驗(yàn)算 （ 1） 緊急制動(dòng)時(shí)， 如（ 33)圖所示， 前鋼板彈簧承受的載荷最大，在它的后半段出現(xiàn)的最大應(yīng) 力 ? ? ? ?02111139。 貨車： ~ ?m ； 1l 、 2l 為鋼板彈簧前、后段長(zhǎng)度； ? 為道路附著系數(shù)，取 ； 0W 為鋼板彈簧總截面系數(shù)； c 為彈簧固定點(diǎn)到路面的距離。 （ 2）汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)，后鋼板彈簧承受的載荷最大，其前半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力 max? ? ? ? ? )/()(/( 139。22m a x bhmGWllcllmG ??????? （ 312 ） 式中， G2 為作用在后輪上的垂直靜負(fù)荷； m2 為驅(qū)動(dòng)時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)。 3 鋼板彈簧的設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 40 頁(yè) 代入數(shù)據(jù)后得， M ?? 許用應(yīng)力 Mpa1000w ?? 。由推薦的中心螺栓尺寸查得中心螺栓直徑尺寸為 16mm,中心孔直徑尺寸為 mm16 ? 。金屬襯套可以承受較大的擠壓應(yīng)力（平均可達(dá)到 210N/mm ),彈簧銷和卷耳半徑尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，可降低卷耳根部應(yīng)力。 塑料襯套一般采用尼龍或聚甲醛材料制成。塑料的熱膨脹系數(shù)比金屬大，而且吸水后膨脹，因此襯套壁厚不家過(guò)厚。 橡膠襯套主要是靠橡膠扭轉(zhuǎn)變形使卷耳相對(duì)彈簧銷產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，由于橡膠和金屬表面沒(méi)有相對(duì)移動(dòng)，因此襯套不存在磨損問(wèn)題。橡膠襯套的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)3 鋼板彈簧的設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 40 頁(yè) 需潤(rùn)滑維護(hù)，并能吸收汽車高頻振動(dòng)，因 此橡膠襯套在轎車以及輕型貨車上得到廣泛應(yīng)用。 根據(jù)車型和潤(rùn)滑的難易程度，選擇尼龍襯套。不可拆裝式夾箍用于轎車或輕型客貨車上。形式如 圖 36 所示。在擰緊螺母時(shí)，擰緊力矩為 147 ~ 196Nm? 。 （ 1）性能等級(jí)：螺栓等于或高于 級(jí)，按 GB/T 《緊固件機(jī)械性能螺栓，螺釘和螺柱》規(guī)定。 （ 2）材料：螺栓推薦用 45,40Cr， 40MnB， 45Mn2 鋼按 GB 69965《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)和一般技術(shù)條件》及 GB/T 30771982《合金結(jié)構(gòu)鋼技 術(shù)條件》規(guī)定。 （ 3）硬度：螺栓硬度按 GB/T 規(guī)定。 3 鋼板彈簧的設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 40 頁(yè) （ 4）螺紋精度：螺栓螺紋鍍鉻后，中等旋合長(zhǎng)度的為 6h 級(jí)，長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度的為6f 級(jí)，按 GB 1971981《普通螺紋公關(guān)與配合》規(guī)定。螺栓螺紋牙底開(kāi)關(guān)按 GB/T 1971981 規(guī)定。 （ 5）表面處理：螺栓，螺母表面須經(jīng)防蝕處理。螺母表面處理按主機(jī)廠要求，電鍍層或化學(xué)處理按 QC/T 2641999 規(guī)定。 4 卷耳的設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 40 頁(yè) 4 卷耳的設(shè)計(jì) 卷耳形式的選擇 卷耳有多種形式，卷耳主要對(duì)制造工藝性，葉片的應(yīng)力情況，主片的工作條件等產(chǎn)生影響。選擇卷耳上卷式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是制造工藝性良好，但因卷二中心線與主片斷面中心線之間存在一定距離，所以工作時(shí)葉片內(nèi)應(yīng)力較大。此設(shè)計(jì)中前鋼板彈簧采用卷耳，而后鋼板采用活動(dòng)鋼板彈簧。 41卷耳 卷耳的強(qiáng)度驗(yàn)算 圖 42鋼板彈簧主 片卷耳受力圖 4 卷耳的設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 共 40 頁(yè) 卷耳所受應(yīng)力 ? 是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即 ? ? ? ? ? ?21 1 13 xxF D h b h F b h? ??? ? ??? （ 41） 式中， xF 為沿彈簧縱向力作用在卷耳中心線上的力； D 為卷耳內(nèi)徑； b 為鋼板彈簧寬度； 1h 為鋼板彈簧 主片厚度。選取 2ms 為本設(shè)計(jì)的最大減速度，前懸吊耳直經(jīng) mm30?D ，后懸吊耳直徑 mm40?D 。后懸 NmjF 1 5 8 7 8 8 0x ???? ,將數(shù)據(jù)代入 （ 41）是得， M?? pa350M?? 。其中， sF為滿載靜止鋼板彈簧端部的載荷， 2/s mgF ? ； b 為卷耳處葉片寬； d 為鋼板彈簧銷直徑。彈簧銷強(qiáng)度符合要求。彈簧4 卷耳的設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 共 40 頁(yè) 銷強(qiáng)度符合要求。矩形制造成本最低，但效果最差。同時(shí)，也增加了板簧的質(zhì)量，但由于其制造簡(jiǎn)單，因此選用此種形式。另外，減振器能夠降低車身部分的動(dòng)載荷，延長(zhǎng)汽車使用壽命。汽車車身和車輪振動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動(dòng)阻力，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到空氣中去，達(dá)到迅速誤差振動(dòng)的目的。雖然搖臂式減振器能夠在比較大的工作壓力（ 10～ 20） Mpa）條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度的變化的影響大而遭淘汰。目前汽車使用的減振器主要是筒式 減振器，其結(jié)構(gòu)形式可分為雙筒式，單筒充氣式和又筒充氣式三種。其優(yōu)點(diǎn)是阻力容易調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 （ 2）單筒充氣式減振器：在缸筒下部裝有一個(gè)浮動(dòng)活塞，它與缸筒下端形成密封氣室，充入高壓氮?dú)?，浮?dòng)活塞將減振器和高壓氣體分開(kāi)。由于減振器充入高壓氣體可以得到穩(wěn)定的阻力特性，不容易產(chǎn)生噪聲。 （ 3）雙筒式充氣減振器：在貯油缸內(nèi)充入低壓氮?dú)?，和單筒充氣式減振器一樣，在拉伸或壓縮時(shí)油液流經(jīng)復(fù)原閥或壓縮閥產(chǎn)生阻力，另外在壓縮時(shí)有部分油液從工作缸下端通孔進(jìn)入貯油缸產(chǎn)生阻力。設(shè)計(jì)減振器時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定。工作壓力為 ~ 5Mpa。 圖所示為減振 器的阻力 —— 速度特性。在沒(méi)有特別指明時(shí)，減振器的阻尼系數(shù)是指卸荷閥開(kāi)啟前的阻尼系數(shù)。 汽車懸架有阻尼以后，簧上質(zhì)量的振動(dòng)是周期衰減振動(dòng)，用相對(duì)阻尼系數(shù) ψ 的大小來(lái)評(píng)定振動(dòng)衰減的快 慢速度。 ψ 值大，振動(dòng)能迅速衰減，同時(shí)又能將較大的路面沖擊力傳到 車身； ψ 值小則相反；通常情況下，將壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) Y? 取得小些，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù) S? 取得大些。設(shè)計(jì)時(shí)，現(xiàn)選取 Y? 與 S? 的平均值 ψ。對(duì)于行駛路面條件較差的汽車，ψ 值應(yīng)取大些，一般取 ? ? ；為避免懸架碰撞車架，取 ??? 。 伸張行程的阻尼系數(shù) s? 根據(jù)公式 )2/( scm??? （ 53） 式中， c 為懸架系統(tǒng)的垂直剛度； sm 為簧上質(zhì)量； ? 為減振器阻尼系數(shù)。 最大卸荷力 F 的確定 為減少傳到車身上的沖擊力，當(dāng)減振器活塞振動(dòng)速 度達(dá)到一定值時(shí)，減振器打開(kāi)卸荷閥。一般地， xv 在 ~ /ms。 5 減震器的設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) 共 40 頁(yè) 筒式減振器主要尺寸參數(shù)的確定 筒式減振器工作缸直徑 D 可由最大卸荷力 0F 和缸內(nèi)允許壓力 [p]來(lái)近似求得 ? ?)1(4 20 ???? p FD （ 55） 式中， [p]—— 缸內(nèi)最大允許壓力； ? 為缸筒直徑與連桿直徑比。 雙筒式減振器 ~ ?? ；單筒式減振器 ~ ?? ，選用單筒 ?? ；計(jì)算 出 D 后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將缸徑圓整為 50、 65 mm。 貯油筒直徑 ? ?1 .3 5 ~ 1 .5 0cDD? ，取 ?? DD C ，壁厚取為 2mm，選擇20 鋼進(jìn)行制造。先作出設(shè)計(jì)方案，根據(jù)設(shè)計(jì)方案確定懸架的基本參數(shù)。 彈性元件選擇鋼板彈簧，先初選參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算與校核，使鋼板彈簧的剛度、強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，從而確定鋼板彈簧尺寸。設(shè)計(jì)過(guò)程中有很多附于零件（鋼板彈簧中心螺栓、 U 型螺栓、襯套等）是按照相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)選取。由于設(shè) 計(jì)的鋼板片數(shù)較多，在重量和成本控制方面有一定的不足。 參考文獻(xiàn) 第 34 頁(yè) 共 40 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴 .機(jī)械設(shè)計(jì) .北京：高等教育出版社， 2021 [2] 彭 莫 . 習(xí)增祥 . 汽車懸架構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 梁新成，黃志剛，朱婷，穆以東 .汽車懸架的發(fā)展現(xiàn)狀和展望 [J].北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2021,第 24 卷第 2 期 [4] 丁謂平 .懸架彈性元件最佳剛度分布的工程設(shè)計(jì)方法 [J].汽車工程 2021,第 27卷第 5 期 [5] BOSCH 汽車工程手冊(cè) [P].北京理工大學(xué)出版社， 2021 [6] 王望予 .汽車設(shè)計(jì) [M].北京機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [7] 余志生 .汽車?yán)碚?[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [8] 陳家瑞 .汽車構(gòu)造 [M].北京機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [9] 張洪欣 .汽車設(shè)計(jì) [M].北京機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 [10] and Measurement of Driver vehicle Handling PA:SAE paper 730486 [11] Moon Byung2Young， and reliability analysisof stochastic structue system using p robabi2 listicfininte element method [J]. Structural Engineering and Me2chanics， 2021 教師簡(jiǎn)介 第 35 頁(yè) 共 40 頁(yè) 指導(dǎo)教師簡(jiǎn)介 王海軍，男， 1965 年 8 月出生于吉林于吉林農(nóng)安縣 。 2021 年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，獲碩士學(xué)位。 2021 年被評(píng)為高級(jí)工程先后在一汽吉林輕型車廠研究所和西南林學(xué)院交通機(jī)械與土木工程學(xué)院工作?，F(xiàn)主要從事汽車?yán)碚?、汽車設(shè)計(jì)、汽車電器及載運(yùn)工具方面的教學(xué)與研