小型貨車懸架說明書

1、課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書汽車專業(yè)課程設(shè)計(jì)題目：小型貨車貨車鋼板彈簧總成選型設(shè)計(jì)班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 日 期 機(jī)械工程學(xué)院車輛工程教研室目錄目錄11設(shè)計(jì)方案22設(shè)計(jì)計(jì)算說明321前后懸架靜撓度fc1、fc2，前后懸架鋼板彈簧剛度c1322前后懸架的動(dòng)撓度fd1，fd2確定。423貨車前后懸架鋼板彈簧的主要參數(shù)的確定5231鋼板彈簧長度L5232前后懸架鋼撓度增大系數(shù)5233.鋼板彈簧片總慣性矩5234鋼板彈簧片的厚度和寬度的計(jì)算724鋼板彈簧各片長度的確定825鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算826鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)弧高及曲率半徑的核算11261鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑11262鋼板

2、彈簧各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑12263鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的弧高1327鋼板彈簧總成弧高及的核算1428鋼板彈簧的強(qiáng)度的核算153設(shè)計(jì)小結(jié)184 參考文獻(xiàn)191設(shè)計(jì)方案鋼板彈簧設(shè)計(jì)是在已知彈簧負(fù)荷情況下，根據(jù)汽車對(duì)懸架性能要求，確定彈簧剛度，求出彈簧長度、片寬、片厚、片數(shù)。并要求彈簧尺寸規(guī)格滿足彈簧的強(qiáng)度要求。已知:額定裝載質(zhì)量為500Kg,最大總質(zhì)量為960Kg，最大車速為135Km/h,比功率為28KW/t,比轉(zhuǎn)矩為44N.m/t。與組長配合取得相關(guān)參數(shù)并根據(jù)已知條件設(shè)計(jì)鋼板彈簧總成。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，一起設(shè)計(jì)了前后懸架。按著以下的順序完成了總體的設(shè)計(jì)。（一）、前后懸架靜撓度fc1、

3、fc2，前后懸架鋼板彈簧剛度c1 ；（二）、前后懸架的動(dòng)撓度fd1，fd2確定；（三）、貨車前后懸架鋼板彈簧的主要參數(shù)的確定；（四）、鋼板彈簧各片長度的確定；（五）、鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算；（六）、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)弧高及曲率半徑的核算；（七）、鋼板彈簧總成弧高及的核算；（八）、鋼板彈簧的強(qiáng)度的核算。2設(shè)計(jì)計(jì)算說明設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說明結(jié)果條件確定21前后懸架靜撓度fc1、fc2，前后懸架鋼板彈簧剛度c122前后懸架的動(dòng)撓度fd1，fd2確定。23貨車前后懸架鋼板彈簧的主要參數(shù)的確定231鋼板彈簧長度L232前后懸架鋼撓度增大系數(shù)233.鋼板彈簧片總慣性矩234鋼板彈簧片的厚度和寬度的計(jì)算24鋼板

4、彈簧各片長度的確定25鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算26鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)弧高及曲率半徑的核算261鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑262鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑263鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的弧高27鋼板彈簧總成弧高及的核算28鋼板彈簧的強(qiáng)度的核算（前懸架參數(shù)用下標(biāo)“1”， 后懸架參數(shù)用下標(biāo)“2” ）汽車滿載總質(zhì)量Q=950Kg 額定載荷為500Kg (g取10N/ Kg)滿載時(shí)前軸負(fù)荷占36%，后軸占64%故滿載時(shí)前軸載荷為95010 36%=3420N 后軸載荷為95010 64%=6080N空載時(shí)前軸負(fù)荷占58%，后軸占42%設(shè)空載時(shí)質(zhì)量為450Kg故空載時(shí)前軸載荷為4501

5、058%=2610N 后軸載荷為45010 42%=1890N取載荷最大者則前軸載荷為=3420N后軸載荷為=6080N 1.根據(jù)車軸載荷，按式（1）求出車軸簧下荷重GuGu=G10% (單位N)-（1）則前軸簧下荷重為Gu1= G110%=342N 后軸簧下荷重為Gu2= G210%=608N2. 根據(jù)貨車軸負(fù)荷G和簧下部分荷重Gu按式（2）求出單個(gè)鋼板彈簧的載荷FwFw=( G - Gu)/2(單位N)-（2）（1）.貨車前軸負(fù)荷G1=3420N簧下部分荷重Gu1=342N則單個(gè)鋼板彈簧的載荷：Fw1=( G1 - Gu1)/2 =(3420-342)/2 =1539N（2）.貨車后軸負(fù)荷

6、G2=6080N簧下部分荷重Gu2=608N則單個(gè)鋼板彈簧的載荷：Fw2=( G2 Gu2)/2 =(6080-608)/2 =2736N 3.貨車滿載時(shí)，前懸架偏頻要求在1.502.10Hz。取前懸架偏頻n1=1.60Hz。貨車滿載時(shí)，后懸架偏頻要求在1.702.17Hz。取前懸架偏頻n2=2.00Hz。根據(jù)滿載偏頻n，按式（3）求出滿載靜撓度fc（mm）n=5/-（3）得fc =則fc1 = fc1 = =9.8mm則fc2= fc2 = =6.25mm 由于fc2=（0.60.8）fc1fc2/fc1=0.64fc2=0.64fc1 故符合要求。4.根據(jù)彈簧載荷G和靜撓度fc，按式（4）

7、求出予期夾緊剛度Ko懸架鋼板彈簧剛度Ko(單位N/mm)fc= Fw/Ko-（4）得Ko = Fw/ fc Ko1= Fw1/ fc1=15399.8=115.3N/mm Ko2=Fw2/ fc2=27366.25=437.8N/mm 1相關(guān)資料查得，fd1為6090mm。取fd1=80mm。fd2為6090mm，取fd2=80mm。1 由總體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可得，貨車的軸距為1900mm。貨車前懸架鋼板彈簧，L1=（0.260.35）軸距，貨車后懸架鋼板彈簧，L2=（0.350.45）軸距。則取L1 =0.31900 =570mmL2 =0.41900 =760 mm2 貨車架鋼板彈簧撓度增大系數(shù)。

8、根據(jù)n1（與主片等長的片數(shù)）n（總片數(shù)）按式（5）算出。=1.5/1.04（1+）-（5）（1）前懸架鋼板彈簧撓度增大系數(shù)取U形螺栓中心距s=120mm。取U行螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)（剛性夾緊）k=0.5。取n0=6，n1=2。彈性模量E=2.1N/撓度增大系數(shù)：=1.5/1.04（1+） =1.51.04（1+） =1.24（2）后懸架鋼板彈簧撓度增大系數(shù)取U形螺栓中心距s=120mm。取U行螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)（剛性夾緊）k=0.5。取n0=6，n1=2。彈性模量E=2.1N/撓度增大系數(shù)：=1.5/1.04（1+） =1.51.04（1+） =1.243.根據(jù)予期夾緊剛度K

9、o，初步確定彈簧各片斷面尺寸b、h和片數(shù)n根據(jù)Ko= K 得K=Ko/k無效長度系數(shù)，一般取0.4-0.6SU型螺栓夾緊距一般取取110-130（mm）K彈簧自由剛度再根據(jù)K=（48 E Jo）/（L3）得Jo=KL3/48 EE鋼材彈性模量，取E=2.1X105，N/mm2經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，取0.93Jo總慣性矩（1）.由上述公式計(jì)算前懸架鋼板彈簧自由剛度和總慣性矩。K1=Ko1/其中k取0.5, S取120（mm）K1 =157/=112N/ mmJo1= K1 L1 3/48 EJo1=1121.24 570 3 /48 2.10.93Jo1=2744 mm4（2）.由上述公式計(jì)算后前懸架鋼

10、板彈簧自由剛度和總慣性矩。K2=Ko2/其中k取0.5, S取120（mm）K2=438/=342N/ mmJo2= K2 L23/48 EJo2=3421.24 760 3 /48 2.10.93Jo2=19858 mm4 4.根據(jù)式（6）計(jì)算出鋼板彈簧片的厚度和寬度Jo= bh3n/12（單位：mm4）-（6）b各片寬度（mm）h各片厚度（mm）n總片數(shù)(前后懸片數(shù)都為6)因?yàn)橥扑]片寬與片厚的比值b/h在610范圍內(nèi)選取，則取b/h=8。則b=8hJo=8h46/12h=（1）.由上述公式計(jì)算前懸架鋼板彈簧的厚度和寬度。 h1= = =5.1 mm根據(jù)國標(biāo)GB1222-84得，取h1 為6

11、 mmb1=8h1b1=86=48取b1 為50mm（2）.由上述公式計(jì)算后懸架鋼板彈簧的厚度和寬度。 H2= = =8.4 mm根據(jù)國標(biāo)GB1222-84得，取h2為9 mmb2=8h12b2=89=72取b2 為75mm1. 貨車前懸架鋼板彈簧各片長度的確定由前面計(jì)算得彈簧主片L1=570mm由于各片等厚，可按比例計(jì)算出其他各片的長度：第一片與第二片等長，則有，L11=L12=570mm第三片長L13= (L1 s)4/5+s =（570120）4/5+120 =480mm,取480mm第四片長L14= (L1 s)3/5+s =（570120）3/5+120 =390mm,取390mm第

12、五片長L15= (L1 s)2/5+s =（570120）2/5+120 =300mm,取300mm第六片長L16= (L1 s)1/5+s =（570120）1/5+120 =210mm,取210mm2. 貨車后懸架鋼板彈簧各片長度的確定由前面計(jì)算得彈簧主片L2=760mm由于各片等厚，可按比例計(jì)算出其他各片的長度：第一片與第二片等長，則有，L21=L22=760mm第三片長L23= (L2 s)4/5+s =（760120）4/5+120 =632mm,取632mm第四片長L24= (L2s)3/5+s =（760120）3/5+120 =504mm,取504mm第五片長L25= (L2s

13、)2/5+s =（760120）2/5+120 =376mm,取376mm第六片長L26= (L2s)1/5+s =（760120）1/5+120 =248mm,取248mm經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，取。1.前懸鋼板彈簧剛度：其中，則，因?yàn)榈群?，等寬，所以每片的截面慣性矩相等。則每片的截面慣性矩為，同理可得，；182.2> 157N/mm符合要求。2.后懸鋼板彈簧剛度：其中，則，因?yàn)榈群瘢葘?，所以每片的截面慣性矩相等。則每片的截面慣性矩為，同理可得，； 526.6> 437.8N/mm符合要求。1.鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑鋼板彈簧總成自由弧高H0由滿載弧高fa、靜撓度fc及U型螺栓

14、夾緊后引起的弧高變化f三部分組成。滿載時(shí)，弧高fa（不包括卷耳半徑）一般取1030.。(1)前懸架鋼板彈簧弧高：取fa1 =15且 =前懸鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 1265.2（2）后懸架鋼板彈簧弧高：fa2 =20且=鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 2242.22.鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑：由汽車設(shè)計(jì)查得，取(1) .前懸架鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑=1265.2/1(21001265.2)/(2.11056)=1011.1=1265.2/1(2851265.2)/(2.11056) =1049.2=1265.2/1+(2221265.2)/(2.11056) =13

15、21.1=1265.2/1+(2311265.2)/(2.11056) =1343=1265.2/1+(2401265.2)/(2.11056) =1366.8=1265.2/1+(2491265.2)/(2.11056) =1387.7(2) 后懸架鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑=2242.2/1(21002242.2)/(2.11059)=1710.2=2242.2/1(2852242.2)/(2.11059) =1790=2242.2/1+(2222242.2)/(2.11059) =2359.2=2242.2/1+(2312242.2)/(2.11059) =2407.1=/1+(24

16、02242.2)/(2.11059) =2455=2242.2/1+(2492242.2)/(2.11059) =2502.93. 鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下弧高：如果第i片的片長為Li ，則第i片弧高為Hi /（8Ri ）（1） 前懸架鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下弧高。 =40.2 =38.8 =21.8 =14.2=8.2=4.0（2） 后懸架鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下弧高。 =42.2 =40.3 =21.2 =13.2=7.2=4.0根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的為，鋼板彈簧總成的弧高為H0/（8R0 ）（1）由上述公式可計(jì)算出前懸架鋼板

17、彈簧總成的弧高為代入數(shù)據(jù)得 1/1182.2H1/（8R01 ）H1 34.4所計(jì)算的結(jié)果與用所計(jì)算的結(jié)果相近，所以符合要求。（2）由上述公式可計(jì)算出前懸架鋼板彈簧總成的弧高為代入數(shù)據(jù)得 1/2051.1H2/（8R02 ）H2 35.2所計(jì)算的結(jié)果與用所計(jì)算的結(jié)果相近，所以符合要求。1.鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算 ，卷耳處所受應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即式中Fx 為沿彈簧縱向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； h1 主片厚度。對(duì)于鋼板彈簧銷，要驗(yàn)算鋼板彈簧受靜載荷時(shí)它受到的擠壓應(yīng)力，b卷耳處葉片寬；d為鋼板彈簧銷直徑，彈簧銷許用應(yīng)力MPa。（1） 前

18、懸架鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算。設(shè)卷耳內(nèi)徑D1 =15mm. Fx1 = Fw1 /2代入數(shù)值計(jì)算的，=32.1MPa<=350MPa符合要求，合格設(shè)彈簧銷直徑d1 =14mm. Fx1 = Fw1 /2代入數(shù)值計(jì)算的，1.1 MPa符合要求，合格（2） 前懸架鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算。設(shè)卷耳內(nèi)徑D2 =15mm. Fx2 = Fw2 /2代入數(shù)值計(jì)算的，=18.2MPa<=350MPa符合要求，合格設(shè)彈簧銷直徑d2 =14mm. Fx2 = Fw2/2代入數(shù)值計(jì)算的，1.3 MPa符合要求，合格G1=3420NG2=6080NGu1=342NGu2=608NFw1=15

19、39NFw2=2736Nn1=1.60Hzn2=1.60Hzfc1=9.8mmfc2=6.25mmKo1 =157 N/mmKo2 =437.8 N/mmfd1=80mmfd2=80mmL1=570mmL2=760 mm=1.24=1.24E=2.1N/k=0.5s=130mmK1 =112N/ mmJo1=2744 mm4K2 =342N/ mmJo2=19858 mm4h1=6mmb1=50mmh2=9mmb2=75mmL11=570mmL12=570mmL13=480mmL14=390mmL15=300mmL16=210mmL21=760mmL22=760mmL23=632mmL24=504mmL25=376mmL26=248mm182.2526.6=1321.1=1343=1366