钢板弹簧悬架设计说明.docx
《钢板弹簧悬架设计说明.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢板弹簧悬架设计说明.docx(30页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、专业课程设计说明书题目:商用汽车后悬架设计学院机械与汽车学院专业班级10车辆工程一班学生 学生学号0 指导教师 提交日期2013年7月12日.设计任务:商用汽车后悬架设计1/2910/292n=14B =L 5/l.04(1+0.5n)=l. 5/ 1.04x (1 +0,5x35-14 _E=2. lx105N/m n?4计算主簧总截面系数W: oW f (L-/cS)/4a 0 ww式中o 为许用弯曲应力。(y 的选取:后主簧为450550N/mm2,后副簧为220250 N/mm2。 WWF =F =28225N w mL=1490mmk=0. 5S=200mmj=500 N/m m2,
2、 w再计算主簧平均2度:(L-/cS)2 8(y h =2J IW =15. 6mmP 00 QEfca有了人以后,再选钢板弹簧的片宽b。推荐片宽和片包的比值在610围选取。 Pb =102mm11/29通过查手册可得钢板截面尺寸b和h符合国产型材规格尺寸。(3钢板断截面形状的选择:本设计选取矩形截面。(4)钢板弹簧片数的选择:片数n少些有利于制造和装配,并可以降低片与片之间的干摩擦,改善汽车的行驶平顺性。但片数少 了将使钢板弹簧与等强度梁的差异增大,材料的利用率变坏。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。用变截面少片弹簧时,片数在14选取。根据货车的载荷并结合国外资料
3、初步选取本货车弹簧的片数为14片,钢板弹簧各片长度确实定先将各片的2度.的立方值h 3按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上,再沿横坐标量出主片长度的一 I/半L/2和U型螺栓中心距的一半s/2,得到A,B两点,连接A, B两点就得到三角形的钢板弹簧展开 图。AB线与各片上侧边的交点即为各片的长度。如果存在与主片等长的重叠片,就从B点到最后一 个重叠片的上侧边断点连一直线,此直线与各片上侧边的交点即为各片长度。各片实,际长度尺寸 需经圆整后确定。由图2确定主簧各片长度:12/29图4-1确定主簧各片长度图 表4-1钢板弹簧各片长度序号1234567长度(mm)149013991306121411211
4、029937序号891011121314长度(mm)84575366056947638429213/294.3 钢板弹簧刚度的验算在此之前,有关挠度增大系数3,总惯性矩J ,片长和叶片端部的形状都不够准确,所以有必要 o验算刚度。用共同曲率法计算刚度,刚度的验算公式为:C=6aE/ 工 a 3(y _y )4+1 K K+1Lz=1-其中,a =(/-/ ); Y =lEj ; Y =1 乏J ; 上+11 6+1 K/K+1i=1q 1式中,为经历修正系数,取0.90-0.94, E为材料弹性模量;/,/为主片和第(k+1)片的一般1上+1长度。公式中主片的一半/,如果用中心螺栓到卷耳中心间
5、的距离代入,求的刚度值为钢板弹簧总成自由1刚度c ;如果用有效长度,即,=(/ -0.5启S)代入上式,求得的刚度值为钢板弹簧总成的夹紧刚度J/11弋/, 1(1)主簧刚度验算表 4一2。+(什心,K1234567a = (/ / ) 於+11左+145. 592138184. 5230.5276.5322. 5a =(/ / ) 归+116+104288134. 5180. 5226. 5272. 5K8910111213a = (/ 2 ) 6+11上+1368.5415460.5507553599a =(/ / ) 6+11A+1318. 5365410. 545750354914/29
6、由公式y =1/寸/ (mm ),得:Ki/=1Y=l. 18X 10一年=5. 88X IO_5 Y =3. 92 X 10-5Y =2. 94X IO-51234Y=2. 35X10 55Y =1. 96X 10 5 Y=l. 68X 10 5Y =1. 47X 10-5Y =1. 31 X 10-56789Y =1. 18 X IO-5 Y =L 07 X 10-5 Y =0. 98 X 10-5Y =0. 9 X 10-5 Y =0. 85 X 10-5 表 4-3 1011121314Y -YK K+1a 3(y -y )、d 3(y y )列表如下,(mm-1) k+1 K K+1
7、k+1 K K+1K1234567Y -YKK+15. 88X01. 96X10-50. 98X10-50. 59X10-50. 39X10 50. 28X10-50. 21X10-5K8910111213Y -YK K+10. 16X10-50. 13X10-50. 11X10-50. 09X10-50. 08X10-50. 06X10-5表 4-4a 3(y y )、d 3(y y )k+1 K K+1k+1 K K+1K1234567a 3(y y ) k+1 KK+15.515.325.837. 0547.859.2105a 3(y -y )k+1KK+101.456. 714.423
8、32. 542. 5K8910111213a 3(y -y )k+1 KK+111495. 7103.5117. 3135.3107. 5q 3(y -Y )k+1 KK+151. 763.276. 185.910299.3将上述数据代入公式,得总成自由刚度c :jm15/29c =431N/mm jm将上述数据代入公式有效长度,即r=l -0.5/CS,代入到公式所求得的是钢板弹簧总成的夹紧刚度 1 1Czmc = 394N/mm zm与设计值相差不大,根本满足主簧刚度要求。4.4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算m钢板弹簧总成在自由状态下的弧高h 0钢板弹簧总成在自由状态下的弧
9、高H ,用下式计算: oH =(/ +/ +V) 0 c a式中,/为静挠度;/为满载弧高;切为钢板弹簧总成用U型螺栓夹紧后引起的弧高变化, CQ5二位-2m ; s为u型螺栓的中心距。l为钢板弹簧主片长度。 2L2下面分别计算主簧和副簧总成在自由状态下的弧高H : o弹簧:S(3L S)(/ + /)A/=e -15. 58mm2L2那么 H =(/ +f + )=66+15+15. 58=96. 98mm 0 cm a(2)钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径确实定:16/29钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径:R =/8H =2862mm. oo3)钢板弹簧各片自由状态下曲率半径确实定矩形
10、断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定R = R /tl + (2cy R ) / EZ?i 0Oz 0/式中,R为第i片弹簧自由状态下的曲率半径(mm,R为钢板弹簧总成在自由状态下的曲率 io半径(nrni) o为各片钢板弹簧预应力(N/mrrR ); E为材料的弹性模量N/mnfi-,取E为2.1 x1C)5 N/; 0;力为第 i 片 的 弹 簧 合 度 mm )。 在IR和各片弹簧的预应力G的条件下,可以用式口 =R /11+(2o R )/eJ计算出各片钢板弹簧自由00/i 00/ 0 i状态下的曲率半径匕。对于片2一样的钢板弹簧,各片弹簧的预应力值应不宜选取过大;推荐主片在根部的
11、工作应力 与预应力叠和后的合成应力应在300350N/组加选取。14片长片叠加负的预应力,短片叠加正 的预应力。预应力从长片由负值逐渐递增为正值。在确定各片预应力时,理论上应满足各片弹簧在根部处的预应力所造成的弯矩M之代数和等于零,即:IH M 0i2=1或Zo 欧=00/ iZ=1下面分别计算主簧和副簧的各片在自由状态下曲率半径确实定:主簧:17/29表3各片的预应力h2p3,5,6-一%lh12,13p1人-5. 4-4.或- 3. 6-,-2.8-1. &0+0. 5p1-1. 5.2r2.5-33.4*R = 2862勿勿E=2.1 x10s N/ mnfi- h =10min0z然后
12、用上述公式计算主簧各片在自由状态下曲率半径,结果见表4:表4-6钢板弹簧在自由状态下曲率半径(4)钢板弹簧总成各片在自由状态下弧高的计算:11234567Ri(mm)28842880287628722868286228601891011121314Ri(mm)2858285628542852285028482846如果第i片的片长为L,那么第i片弹簧的弧高为:H = L2/8R ii i i主簧:将各片长度和曲率半径代入上式,得主簧总成各片在自由状态下表4-7簧总成各片在自由状态弧高* 11234567Hi (mm)96.284.974. 164. 154.846.238.4 18910111
13、21314Hi (mm)31.224.819.014.29.96.53.7、钢板弹簧总成弧高的核算根据最小势能原理,钢板弹簧总成的稳定平衡状态是各片势能总和最小状态,由此可求得等分叶片弹簧的R为:018/291/R =Z(L/R )/Zl0/ if=l式中,乙为钢板弹簧第i片长度。钢板弹簧的总成弧高为HM2/8Ro上式计算的结果应与H =(/ +/ +9)计算的设计结果相近。如果相差太多,可重新选择各片 0 c a预应力再行核算。先对主簧的总成弧高核算将主簧各片的长度和曲率半径代入上述公式可得:R = 2862mm o然后再代入 He L2/8/? =96. 86mm o原设计值为H0=96.
14、 98mm,相差不大,符合要求。五、钢板弹簧强度验算下式计算下式计算当货车牵引驱动时,货车的后钢板弹簧承受的载荷最大,在它的前半段出现的最大应力C 用 maxG =maxG =maxm / (/ +(p c) / (/+/ )w + G / bh2 2 2 11202 21式中,G为作用在后轮上的垂直静载荷,m,为制动时后轴负荷转移系数;轿车:m =1.251.30;222货车:m=l.lL2;为道路附着系数;b为钢板弹簧片宽;6为钢板弹簧主片色度。许用应力口取为 1000N/mm2 o19/29二根本参数:协助同组总体设计同学完成车辆性能计算后确定额定装载质量5000KG最大总质量8700K
15、G轴荷分配空载前:后 52:48满载前:后 32:68满载校核后前:后33: :67质心位置:高度:空载793mm满载1070mm至前轴距离:空载2040mm满载2890mm三.设计容主要进展悬架设计,设计的容包括:1 .查阅资料、调查研究、制定设计原那么2 .根据给定的设计参数(发动机最大力矩,驱动轮类型与规格,汽车总质量和使用工况,前后轴荷,前后簧 上质量,轴距,制动时前轴轴荷转移系数,驱动时后轴轴荷转移系数),选择悬架的布置方案及零部件方案,设计 出一套完整的后悬架,设计过程中要进展必要的计算。3 .悬架结构设计和主要技术参数确实定(1)后悬架主要性能参数确实定(2)钢板弹簧主要参数确实
16、定(3)钢板弹簧刚度与强度验算(4)减振器主要参数确实定.绘制钢板弹簧总成装配图及主要零部件的零件图2/29由上式验算主簧强度:Gil +G m l a)c GO =2 2, +22max (/ +/ )W bh其中牵引驱动时,主簧载荷为G= 25000 m =1. 15(p=0. 8120pm2980Mpq Q = IOOOMPq主副簧强度在许用应力围,符合强度要求。验算汽车在不平路面上钢板弹簧的强度。六、钢板弹簧主片的强度的核算钢板弹簧主片应力。是由弯曲应力和拉压)应力合成,即:3尸(O+力)fO = s1 +bh 2 bh其中F=Gm(p为沿弹簧纵向作用力在主片中心线上的力;h =10m
17、m卷耳2度;D为卷耳径;b s 2 21为钢板弹簧宽度。许用应力。取为350MPao代入上式得:o = Z15MPa a = 350MPa主片符合强度要求。七、钢板弹簧弹簧销的强度的核算对钢板弹簧销要验算钢板弹簧受静载荷时钢板弹簧销受到的挤压应力O =F /bdo其中F为满 z SS载静止时钢板弹簧端部的载荷,b为主片叶片宽;d为钢板弹簧直径。用20钢或20Cr钢经渗碳处理或用45钢经高频淬火后,其W79 N/mm2 o zF =G / 2= 14281/Va =F / bd = 4.01N/mm2S 2z S弹簧销满足强度要求。20/29八、减振器的设计计算8.1减振器的分类减振器是车辆悬架
18、系统中的重要部件,其性能的好坏对车辆的舒适性以及车辆及悬架系统的使用寿 命等有较大影响。汽车在受到来自不平路面的冲击时,其悬架弹簧可以缓和这种冲击,但同时也激 发出较长时间的振动,使乘坐不适。与弹性元件并联安装的减振器可很快衰减这种振动,改善汽车 的行驶平顺性和操纵稳定性。汽车悬架中广泛采用液压减振器。液压减振器按其结构可分为摇臂式和筒式;按其工作原理可分为 单向作用式和双向作用式。筒式减振器由于质量轻、性能稳定、工作可靠、易于大量生产等优点, 成为了汽车减振器的主流。筒式减振器又可分为双筒式、单筒式和充气筒式,其中以双筒式应用最 多。充气筒式减振器在筒式减振器中充以一定压力的气体,改善了高速
19、时的减振性能,并有利于消 除减震器产生的噪声,但由于本钱及使用维修问题,使其推广应用受到一定限制。本设计中,前悬 架选用双向作用筒式减振器。8. 2主要性能参数的选择相对阻尼系数地上图所示为减振器的阻力一一速度特性。减振器卸荷阀翻开前,其中的阻力F与减振器振动速度v之间的关系为:F 式中,。为减振0 s x器阻尼系数。上图所示为减振器的阻力一一速度特性。该图具有如下特点:阻力一一速度特性由四段近似直线线 段组成,其中压缩行程和伸行程的阻力一一速度特性各占两段;各段特性线的斜率是减振器的阻尼 系数。二F/u,所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时,减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启 前的阻尼系数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢板 弹簧 悬架 设计 说明
限制150内