設(shè)計載貨汽車的縱置剛板彈簧

1、第 1 頁 共 8 頁目錄一、 課程設(shè)計任務(wù)書 3 、課程設(shè)計的性質(zhì)、 目的、題目和任務(wù) 3 、課程設(shè)計的內(nèi)容及工作量3 二、設(shè)計計算說明書4 、確定其寬度 b 的計算 4 、 確定各片鋼板長度 5 、鋼板彈簧剛度驗算6 、總成自由狀態(tài)下的弧高 6 、鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定7 、各片彈簧的弧高 8 、 鋼板彈簧總成弧高的核算 8 、鋼板彈簧卷耳內(nèi)徑的確定 9 三、設(shè)計總結(jié) 9四、設(shè)計參考資料 9第 2 頁 共 8 頁一、課程設(shè)計任務(wù)書、課程設(shè)計的性質(zhì)、目的、題目和任務(wù)本課程設(shè)計是學生在完成基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和大部分專業(yè)課學習后的一個教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生應(yīng)用已學到的理論知識來解決實

2、際工程問題的一次訓練，并為畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。1、課程設(shè)計的目的是：（1）進一步熟悉汽車設(shè)計理論教學內(nèi)容；（2）培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力；（3）訓練學生綜合運用知識的能力以及分析問題、解決問題的能力。2、設(shè)計題目 : 設(shè)計載貨汽車的縱置鋼板彈簧(1) 縱置鋼板彈簧的已知參數(shù)序號彈簧滿載載荷靜撓度伸直長度u型螺栓中心距有效長度1 19200n 9.2cm 116cm 6cm 110cm 材料選用 60si2mna ,彈性模量取 e=2.1105mpa 3、課程設(shè)計的任務(wù)：（1）由已知參數(shù)確定汽車懸架的其他主要參數(shù)；（2）計算懸架總成中主要零件的參數(shù)；（3）繪制懸架總成裝配圖。、課程設(shè)計的內(nèi)容及工

3、作量根據(jù)所學過的機械零件設(shè)計、汽車構(gòu)造、汽車理論、汽車設(shè)計以及金屬力學性能等課程，完成下述涉及內(nèi)容：1學習汽車懸架設(shè)計的基本內(nèi)容2選擇、確定汽車車懸架的主要參數(shù)3確定汽車懸架的結(jié)構(gòu)4計算懸架總成中主要零件的參數(shù)5撰寫設(shè)計說明書6繪制懸架總成裝配圖、零部件圖共計1 張 a2 第 3 頁 共 8 頁二、設(shè)計計算說明書一、鋼板彈簧片數(shù)取為10，確定其寬度 b 的計算：、確定其寬度 b 的計算有關(guān)鋼板彈簧的剛度、強度等，可按等截面簡支梁的計算公式計算，但需引入撓度增大系數(shù)加以修正。 因此，可根據(jù)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：eckslj48)30（式中，s 為

4、 u形螺栓中心距（ mm ） ；k 為考慮 u形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)（如剛性夾緊，取 k=0.5 ，撓性夾緊，取 k=0） ；c 為鋼板彈簧垂直剛度 （n/mm ） ，/wccff ；為撓度增大系數(shù)（先確定與主片等長的重疊片數(shù)1n ，再估計一個總片數(shù)0n , 求得01nn，然后用）（5.0104.15 .1初定） e為材料的彈性模量。其中，105.0104. 15. 11n（，取11n，則092.15.1，將其代入：4533093.37852)108.100(92192001100)48/(mmecljc) 4/(0wcwlfw=33 .11733)4504/(110019200mmm

5、pammn；初取mmmmmmwjhp64.63 .1173393.378522/23400，取 b=8ph =53.12mm. 根據(jù)1230nbhj得：mmnbjh49. 912.531093.378521212330；片寬 b 對汽車性能的影響：1. 增大片寬，能增加卷耳強度，但當車身受側(cè)向力作用傾斜時，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。2. 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彈簧的總厚3. 推薦片寬與片厚的比值b/ph 在 610范圍內(nèi)選取。查表確定 b 和 h 的值，使其符合國產(chǎn)型材規(guī)格尺寸，又因為mnasi260的厚度一第 4 頁 共 8 頁般

6、不超過 9.5mm ，故取 b=60mm , h=9mm 。鋼板彈簧圖如下：零件圖（左） ，裝配圖（右）、 確定各片鋼板長度鋼板彈簧長度 l是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離, 在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些。在下列范圍內(nèi)選用鋼板彈簧的長度：轎車： l=（0.400.55 ）軸距；貨車: 前懸架： l=（0.260.35 ）軸距；后懸架： l=（0.350.45 ）軸距。應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些, 原因如下：1, 增加鋼板彈簧長度l 能顯著降低彈簧應(yīng)力， 提高使用壽命降低彈簧剛度，改善汽車平順性。2, 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。3, 剛板彈

7、簧的縱向角剛度系指鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時，作用到鋼板彈簧上的縱向力矩值。4, 增大鋼板彈簧縱向角剛度的同時，能減少車輪扭轉(zhuǎn)力矩所引起的彈簧變形。本設(shè)計中 l=1100mm 設(shè)主簧片長為1l ，按鋼板疊放順序他們的長度依次1l 、2l 、3l 10l，則由于1l =2l ，且各簧片等厚，其長度成等差數(shù)列，即ailli)2(2，10,0i。其中asl10，將mmlmms1160,602代 入 得mma91100，mml9164010， 則 各 板 長 度 為 ：mml9115401、2l =1160mm 、3l =mm99340、4l =mm98240、5l =mm97140、6l =mm96

8、040、第 5 頁 共 8 頁7l =mm94940、8l =mm93840、9l =mm92740、10l=mm91640。、鋼板彈簧剛度驗算在此之前，有關(guān)撓度增大系數(shù)、總慣性矩j。 、片長和葉片端部形狀等的確定都不夠準確，所以有必要驗算剛度。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。剛度驗算公式為 )(61131nkkkkyyaec，其中9.0,1),(211111kiikkkjylla；其中，56)5634()8()3423()7()23712()6()7122()5()2512()4(

9、)5123()3()34()2()46(81)(33333333331131xaaaaaaaabhyyakknkk裝配剛度時 x=9a，代入數(shù)據(jù)可求得裝配剛度c=209mmn /mmn /9219200; 檢驗剛度時 x=1l , 代入數(shù)據(jù)可求得檢驗剛度c=201mmn /. 、總成自由狀態(tài)下的弧高圖 4.3 (1) 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(yù)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 （如圖 4.3 ） ，稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高0h用下式計算：第 6 頁 共 8 頁0cahfff式中，cf 為靜撓度；af 為滿

10、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 . 232acslsfffl,s 為 u形螺栓中心距； l 為鋼板彈簧主片長度。202)(3(lffslsfffffhacacac , 取mmfa20，將mmlmmsmmfc1160,60,92代入求得0h120.5mm; 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑)8(020hlr=1395.85mm. 然后由0208rlhii求出各鋼板在裝配總成中的弧高，其值如下：mmh2 .14701、mmh5.12002、mmh4.9603、mmh1 .7504、mmh4.5305、mmh3 .4006、mmh0 .2707、mmh3.1608、mmh5

11、.1509、mmh9. 2010。、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 。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好地貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定00012/iiirrreh式中，ir 為第 i 片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm ） ；0r 為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm ） ；0i為各片彈簧的預(yù)應(yīng)力（2/nmm） ；e 為材料彈性模量（2/nmm） ，取123541rrrmm；ih

12、為第 i 片的彈簧厚度（ mm ） 。取主片的預(yù)應(yīng)力mpa8001，最短片的預(yù)應(yīng)力為mpa40010，由于是矩形葉片，且其厚度相等，故由式0.222022101kkhhh得0.0100201，按01001依次增大的規(guī)律，分配各預(yù)應(yīng)力如下：mpa8001、mpa5002、第 7 頁 共 8 頁mpa3003、mpa004、mpa1005、mpa2006、mpa2507、mpa3008、mpa3509、mpa40010。又由 )(21 000iiiehrrr（*） 求得各片自由狀態(tài)下的曲率如下：mmr15831、mmr15072、mmr14613、mmr13964、mmr13755、mmr1356

13、6、mmr13467、mmr13378、mmr13279、mmr131810。、各片彈簧的弧高)8(2iiirlh，將各數(shù)據(jù)代入求得弧高為：mmh1291、mmh1122、mmh923、mmh754、mmh575、mmh426、mmh287、mmh178、mmh99、mmh310。、鋼板彈簧總成弧高的核算：由于鋼板彈簧葉片在自由狀態(tài)下的曲率半徑ri 是經(jīng)選取預(yù)應(yīng)力 oi 后用式（ *）計算，受其影響，裝配后鋼板彈簧總成的弧高與用式r。=l2 8ho計算的結(jié)果會不同。因此，需要核算鋼板彈簧總成的弧高。根據(jù)最小勢能原理， 鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的r

14、。為niniiiilrlr111=659001346494013466040137571401396824014619340150710440158311540+ 65900131816401327274013373840659008 .46從而解出 r085.13951408rmmmm; 0225.1205 .119140881160)8(hrlh. 、鋼板彈簧卷耳內(nèi)徑的確定：取路面附著系數(shù)8.0，則xf 的最大值為nnf0, 取許用第 8 頁 共 8 頁應(yīng)力mpa350，則bhfbhhdfxx)/()(32。將mmbmmhnfx60,9,15360代入上式求得mm

15、d49.22。三、設(shè)計總結(jié)根據(jù)以上計算結(jié)果，鋼板彈簧各項參數(shù)如下表：參數(shù)鋼板序號長度il（mm ）寬度ib（mm ）厚度ih（mm ）預(yù)應(yīng)力i0（mpa ）自由曲率ir（mm ）自由弧高ih（mm ）總成曲率0r（mm ）總成弧高ih0（mm ）1 號11540/9 60 9 -80 1583 129 1395.85 147.2 2 號1160 -50 1507 112 120.5 3 號9340/9 -30 1461 92 96.4 4 號8240/9 0 1396 75 75.1 5 號7140/9 10 1375 57 53.4 6 號6040/9 20 1356 42 40.3 7 號4940/9 25 1346 28 27.0 8 號3840/9 30 1337 17 16.3 9 號2740/9