(111)--讲稿6.4-钢板弹簧的设计汽车设计.doc

6.4 钢板弹簧的设计（人物居中）同学们，大家好！今天我们来学习钢板弹簧非独立悬架的设计。主要学习钢板弹簧的基本参数的选取及设计计算。P2（注意切换版式）首先看钢板弹簧的布置方案。钢板弹簧在汽车上可以纵置或者横置。横置钢板弹簧，因为要传递纵向力，必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂、质量加大，所以只在少数轻、微型车上应用。相反，纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。纵置钢板弹簧又有对称式与不对称式之分。钢板弹簧中部在车轴(桥)上的固定中心至钢板弹簧两端卷耳中心之间的距离若相等，则为对称式钢板弹簧；若不相等，则称为不对称式钢板弹簧。多数情况下汽车采用对称式钢板弹簧。由于整车布置上的原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又要改变轴距或者通过改变轴距达到改善轴荷分配的目的时，采用不对称式钢板弹簧。P3 （根据讲解出动画）接下来学习钢板弹簧基本参数的设计。（动画1）在进行钢板弹簧计算之前，应当知道下列初始条件：满载静止时汽车前、后轴(桥)负荷和簧下部分荷重，并且据此计算出单个钢板弹簧的载荷，悬架的静挠度，和动挠度，汽车的轴距等。（动画2）第一个技术参数，满载弧高。满载弧高是指钢板弹簧装到车轴(桥)上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端(不包括卷耳孔半径)连线间的最大高度差，如图所示。满载弧高用来保证汽车具有给定的高度。当满载弧高等于0时，钢板弹簧在对称位置上工作。（动画3）当车架高度已限定时，为了能得到足够的动挠度值，常取满载弧高为1020mm。P4钢板弹簧长度L的确定钢板弹簧长度L是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。增加钢板弹簧长度L能显著降低弹簧应力，提高使用寿命；还能降低弹簧刚度，改善汽车平顺性；在垂直刚度c给定的条件下，又能明显增加钢板弹簧的纵向角刚度，同时能减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形；但是选用长些的钢板弹簧，会在汽车上布置时产生困难。原则上在总布置可能的条件下，应尽可能将钢板弹簧取长些。P5接下来看钢板断面尺寸及片数的确定有关钢板弹簧的刚度、强度等，可按等截面简支梁的计算公式计算，对于对称钢板弹簧，可以计算出钢板弹簧所需要的总惯性矩，可以求出钢板弹簧总截面系数：那么可以计算钢板弹簧平均厚度hp：P6有了hp以后，再选钢板弹簧的片宽b。增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向力作用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。前悬架用宽的弹簧片，会影响转向轮的最大转角。片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的摩擦和弹簧的总厚。推荐片宽与片厚的比值在610范围内选取。P7现在看钢板弹簧每一片片厚的选取。片厚的变化对钢板弹簧总惯性矩影响最大。增加片厚，可以减少片数。钢板弹簧各片厚度可能有相同和不同两种情况，希望尽可能采用前者。但因为主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷耳，也常将主片加厚，其余各片厚度稍薄。此时，要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三组。为使各片寿命接近又要求最厚片与最薄片厚度之比应小于15。最后，钢板断面尺寸b和h应符合国产型材规格尺寸。P8（根据讲解出动画）钢板断面形状的设计。（动画1）矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面的对称位置上。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。我们知道材料抗拉性能低于抗压性能，所以在受拉应力作用的一面首先产生疲劳断裂。（动画2）除矩形断面以外的其它断面形状，中性轴均上移，使拉应力绝对值减小，压应力绝对值增大，从而改善了应力在断面上的分布状况，提高了钢板弹簧的疲劳强度，能够节约近10的材料。P9钢板弹簧片数取少些有利于制造和装配，还可以降低片间的干摩擦，改善汽车行驶平顺性。但片数减少会使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料利用率变坏。多片钢板弹簧一般片数在614片之间选取，重型货车可达20片。用变截面少片簧时，片数在14片之间选取。（人物居中）选择了钢板弹簧的结构参数后，还要进行钢板弹簧的强度校验以及弧高的验算，这些内容留给同学们课后参考教材进行自学。P10那么本节课我们主要学习了钢板弹簧结构参数的设计，其中重点内容为钢板弹簧长度的定义以及选取原则。请同学们认真复习。（人物居中）本节课我们上到这里，谢谢大家。