钢板弹簧课程设计46546.docx

目录1. 汽车钢板弹簧结构选择……………………………………………42. 钢板弹簧结构设计计算……………………………………………53. 初定片数、截面尺寸 74. 按作图法求各片弦长………………………………………………85. 挠度计算……………………………………………………………86. 钢板弹簧各片应力计算……………………………………………87. 加预紧力……………………………………………………………98. 钢板弹簧各片实际弦长的计算……………………………………139. 在自由状态下各片的曲率半径计算………………………………1410. 钢板在极限工作下的强度验算 1611. 卷耳和销的计算 1712. 参考文献……………………………………………………………1813. 附表 114. 附图汽车设计课程设计题目设计题目：汽车钢板弹簧设计主要技术和性能参数（第二组）前轴轴负何（N）空载15144满载19344前轴非簧载质量（kg）420钢板弹簧作用距离L （mm）1300两个”U”型螺栓中心距S （mm）110静绕度f（mm）（满载）80-90动绕度fa （mm）56钢板弹簧满载时弧高F28钢板弹簧卷耳固定点至路面距离C550汽车钢板弹簧简介钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种元件。

它是由若干片等 宽但不等长（厚度可以相等，也可不等），曲率半径不等的合金弹簧 片组合而成的一根近似等强度的弹簧梁钢板弹簧的第一片（最长的 一片）称为主片，其两端弯成卷耳，内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶 金制成的村套，以便用弹簧销与固定在车架上的之家或吊耳作铰链连 接钢板弹簧主要由主片、副片、弹簧夹、螺栓、套管、螺母等组成 钢板弹簧的中部一般用 U 形螺栓固定在车桥上汽车钢板弹簧的材 料一般用 60Si2Mn、55SiMnVB一、汽车钢板弹簧结构选择1. 选择断面形状有矩形，T形，单面有抛物线边缘，单面有双槽等断面形式 为了提高疲劳强度，选用60Si2Mn材料即最常用的板簧材料为 热轧弹簧扁钢因为矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面的堆成位置上工 作时，一面受拉应力、另一面受压应力作用，而且上、下表面的名义 拉应力和压应力的绝对值相等故选择矩形断面形式2. 长度圆整圆整为“0” “5”尾数4.卷耳、吊耳的结构方案①吊耳②卷耳③包耳5. 材料为了提高疲劳强度，选用 60Si2MnE （弹性模量）=2.1 x 105 MPa6. 采用等厚度钢板弹簧二、汽车钢板弹簧设计计算（一）初定片数、截面尺寸1. 主片数n 0=2、总片数n=82. 计算钢板弹簧平均厚度1）转动惯量 J05 (L-ks)3c48E弹性模量 E=2.1x105N/ mm2n2系数“=才=8 = °252)挠度增大系数 § = 1.5/ 11.04( l+0・5n)］二 1.2820513) 刚度c = F /fwc4) F w =(轴荷—非簧载) /2 Nw满载轴荷：19344N 非簧载： mg=420x9.8=4116NFw =(19344-4116)/2=7614N 满载静挠度取 fc=90mm 刚度 C = F / f =84.6N/mm wc5)无效长度系数K=0.56)钢板弹簧静应力§ = F ( L-ks ) /4W0 N/mm2c w 0许用应力ec]=(1.39〜1.55) fc+(245〜315)=(1.39~1.55) x90+(245~315) N/mm2所以Qc ］的范围是370.1〜454.5 N/mm2，一般［5c］选取大一些, 使w小；h］大，以满足制动时§ max的要求；故取［5 c ］=440 N/mm 20 max c3钢板弹簧总截面系数o = F (L一 ks) / 4R ]mmw c钢板弹簧作用距离L(mm)=1300mm两个 U 型螺栓中心距S(mm)=110mmW 二 F (L-ks)/4[b ]二 7614x(1300-0.5x 110)/(4x440)二5386.04mm30 w cJ =5 (L-ks)3C/(48E) = 1.282051 x(1300-0.5x 110)3 x84.6/(48 x2.1 x 105)= 20764.58 0L-ks=1300-0.5x110=1245(L-ks)2 =1550025平均厚度h = 2J /w =5(L-ks)2[c ]/6Ef = 7.710518mm1 0 0 c c7)计算比应c = 6Eh /[5 (L-ks)2] = 6x 2.1 x 105 x7.710518 / (1.282051x 1550025) = 4.89N /mm2 比18)计算最大应力 Sax _ +—)f = 56mm动挠度丿a最大应力"max =艸90 + 56) = 713・94N / mm23、计算片宽b片厚hJ = nbh3/1201)片厚h = 1.1h = 1.1x 7.710518 = 8.4815698mm1圆整 h=10mm2)片宽(矩形断面)b = 12Jo/ h3n = 31.14687 mm圆整 b=31mm按型材 GB12222-84 选 b=65mm3)校核 b/h=6.56 < b / h < 104)粗校固有频率b/h 在范围内，=1.6865Hz二 nbh3 /12 二 8 % 31"03 二 20666.6712C = J 48E /06(L - ks )3=84.2 N/mmf厂 Fw/c = 90.428 mmN=1.68255Hz三、 按作图法确定各片的弦长1) h3 二 103 二 10002) (n - 1)h3 二 h3 = 100003) nh3 =8%1000=80004)求各片的弦长L片序号长度mm取整mm圆整mm单边mm双边mm最短片L1143.6143140140280L2232.1232230225450L3320.7320320305610L4409.3409410309780L5497.9497500470940L6586.45865855501100L76756756756751350L8763.67636756751350n=8, l = l = 675mmn8四、桡度计算1、钢板弹簧刚度的计算（列表）。

见附表1页2、 钢板弹簧总成刚度C二■6Eln二268.3985 N/mmln3 g n1) 、刚度差(C -C )/C x 100% =65.6552%实 理 实2) 、钢板弹簧总成抗度f二2P/c^mm)= 34.3448 mm(2 P = F)nw3) 、钢板弹簧的固有频率N (Hz)二竺=16 =2.73017 (Hz)Jf J34.3448cN 在 1.3—2.3Hz 之间五、列表计算，见附表1页六、加预紧力1、 主片（一、二）加负的预紧力5 在-（80~T50） N/mm20i2、 其他各片加正的预紧力5在20~60N/mm2范围之内，基本相等，且寿命相当 0i3、 要求任一截面中预应力造成的弯矩和等于零即 z 5 o =00i 0-90 -90 30 30 30 30 30 30七、钢板弹簧各片实际长度的计算(即计算弧长的各片曲率半径R ) mi1)、主片1① 、满载是弧高f二f +(iT)h mm=40mmai a② 、弦长L =1350i③、计算弦长仏二(Li —ks )21350 - 0.5*1102二 647.5 mm④ 、曲率半径R 二L 2/2/(f + 碁)=647.522*40二5260.7mmml 11 ai 2 / 2*40⑤ 、夹角9 = arcsin(L / R ) = arcsin(647.5/5260.7) = 0.1234。

1 l 1 m1⑥ 、弧长 L =20 R =2 x 0.1234 x 5260.7=1298.29mmli m1⑦ 、实际弧长 L = L + ks — 1298.29 + 0.5 x 110 = 1353.29 mm12 112) 、主片2① 、满载时弧高 fa 2 — fa + h — 40 +10 — 50mm② 、弧长L = 1350mm④、曲率半径Rm2③、计算弦长L2 — (l21350 - 0.5 x1102— 647.5mm—Ll22/2/(fa2—647说 x (50 + 25)— 4217.563mm⑤、夹角9— arcsin( L / R ) — 0.1541340l 2 m2⑥ 、弧长L — 2e R — 2 x 0.154134 x 4217.563 — 1300.142 mm21 2 m 2⑦、实际弧长 L — L + ks —1300.142 + 0.5 x 110 — 1355.142 mm22 213) 、片3① 、满载时弧高f = 60 mma3② 、弧长L = 1170 mm③ 、计算弧长《3 = 557.5mmf④ 、曲率半径R = L 2 /2/( f + 丿 a3) = 2620.05mmm3 l3 a3 2⑤ 、夹角0 = arcsin(L /R ) = 0.21442。

3 l 3 m3⑥ 、弧长L = 20 R = 1123.59mm31 3 m 3⑦ 、实际长度 L = L + ks = 1178.59mm4) 片4①、满载时弧高f 4 = 70 mm②、弧长 L4= 990 mm③、计算弧长Ll44④ 、曲率半径R = L 2/2/(f + a4)= 1596.12mmm4 l 4 a4 2⑤ 、夹角0 = arcsin(L /R ) = 0.297264 l 4 m4⑥ 、弧长L = 20 R = 2 x 0.29726 x 1596.12 = 948.913mm41 4 m 4⑦ 、实际弧长 L = L + ks = 948.913 + 0.5*110 = 1003.91mm42 415) 、片5① 、满载是弧高f 5 = 80mma5② 、弦长l5 = 820mm③ 、计算弦长《5 = (L -ks)/2 = 382.5mm④ 、曲率半径R = L 2/2/(f + 扛)=954.4141mmm5 l 5 a5 2⑤ 、夹角9 = arcsin(L /R ) = 0.4123575 l 5 m5⑥ 、弧长L 二 29 R 二 2x 0.4123.57 x 954.4141 二 787.1178mm51 5 m 5⑦ 、实际弧长L 二 L + ks 二 787.1178 + 0.5*110 二。