轻型货车前悬架设计说明书.pdf

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1、. .汽车专业课程设计汽车专业课程设计题目：轻型货车钢板弹簧总成设计题目：轻型货车钢板弹簧总成设计S.学学 院院 ： 燕山大学里仁学院燕山大学里仁学院专专 业业 ：车辆工程车辆工程班班 级级 ： 车辆工程车辆工程 2 2 班班姓姓 名名 ：高缘高缘学学 号号 ：2 2裴永生裴永生2016 年 1 月 8 日. . . .指导老师：指导老师：. .目目 录录一、设计任务书 .1二、设计方案. 3三、设计计算说明. 331 前悬架静挠度 fc1，前悬架钢板弹簧刚度 c1 .332 前悬架的动挠度 fd1确定。 . 333 货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定. 4331钢板弹簧长度 L. 4332前

2、悬架钢挠度增大系数. 4333.钢板弹簧片总惯性矩. 4334 钢板弹簧片的厚度和宽度的计算. 434 钢板弹簧各片长度的确定 . 535 钢板弹簧的刚度验算 . 536 钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算 .6361 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径.6362 钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径 .7363 钢板弹簧各片在自由状态下的弧高 . 7S. . . . .37 钢板弹簧总成弧高及的核算 . 838 钢板弹簧的强度的核算. 8四设计小结 . 102、设计方案钢板弹簧设计是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能要求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求

3、弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。在整个设计过程中， 一起设计了前悬架。 按着以下的顺序完成了总体的设计。（一） 、前悬架静挠度 fc1，前悬架钢板弹簧刚度 c1（二）、前悬架的动挠度 fd1确定（三）、货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定（四）、钢板弹簧各片长度的确定S. . . . .（五）（五） 、钢板弹簧的刚度验算（六）、钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算（七）、钢板弹簧总成弧高及的核算（八） 、钢板弹簧的强度的核算。汽车满载总质量 Q=2420Q=2420kgkg额定载荷为 10301030kgkg(g 取 10N/ kg)满载时前轴负荷占 35%35%，后轴占 65%65%故满

4、载时前轴载荷为 24202420101035%=8470N35%=8470N后轴载荷为 24202420101065%=15730N65%=15730N空载时前轴负荷占 50%50%，后轴占 50%50%设空载时质量为 1390kg1390kg故空载时前轴载荷为 1390139010105050%=6950N%=6950N后轴载荷为 1390139010105050%=6950N%=6950N取载荷最大者（计算依据）取载荷最大者（计算依据）则前轴载荷为G1=8470N=8470N后轴载荷为G2=15730N=15730NS. . . . .1.根据车轴载荷，求出车轴簧下质量悬架静载荷指的是车辆

5、水平静置时单个悬架承受的垂直载荷， 又叫悬挂质量或簧上质量。悬架静载荷要分别计算空载和满载两种工况，下面是计算方法：悬架静载荷=（轴载荷簧下载荷）*1/2其中：簧下质量为总量的 20%25%M1=QM1=Q21% =242021% =242021%=508kg21%=508kg2. 根据货车轴负荷求出簧上质量 M2=QM2=Q0.79=24200.79=24200.79 =1912kg0.79 =1912kg前悬架单个簧上质量 m=M2*0.35/2=1912/2=669m=M2*0.35/2=1912/2=669kgkg（1）.货车前轴负荷 G1=15730N，则单个钢板弹簧的载荷：F Fw

6、1w1=mg/2=3345N=mg/2=3345N(g 取 10N/ kg)3.满载偏频nc偏频为评判整车平顺性能的一个重要参数， 在设计悬架初期就要先定义偏频的围。 卡车满载偏频的围nc=1.21.8 HZ = 72108 cycle/min，考虑到乘员乘坐舒适性的要求，一般客车前悬架的偏频低于前悬架的偏频。所以针对自己所设计的轻型货车，货车满载时，前悬架偏频要求在1.502.10Hz，取满载偏频n n1 1=1.70Hz=1.70Hz。根据满载偏频 n，按式（3）求出满载静挠度 f fc c（mm）n=5/fc-（3）得 fc=(5/ n)2S. . . . .则 fc1=(5/ n1)2

7、f fc1c1=86mm=86mm故符合要求。4.根据弹簧载荷 G 和静挠度 fc，按式（4）求出予期夹紧刚度 Ko悬架的线刚度指的是车轮保持在地面上而车厢做垂直运动时， 单位车厢位移下，悬架系统给车厢的总弹簧恢复力。 钢板弹簧作为悬架中的弹性元件，它自身的线刚度会影响到悬架的线刚度，从而影响车厢的位移量，这里用如下的公式计算板簧的线刚度。悬架钢板弹簧刚度 Ko(单位 N/mm)静挠度 fc= Fw/Ko-（4）得前悬架钢板弹簧刚度 Ko= Fw/ fcKo1= Fw1/ fc1=39N/mm1相关资料查得，fd1为 6090mm。取 fd1=90mm。1由总体设计数据可得，货车的轴距为 25

8、15mm。货车前悬架钢板弹簧，L1=（0.260.35）轴距。则取 L1=2515*0.3=755mm2货车架钢板弹簧挠度增大系数。根据 n1（与主片等长的片数）n（总片数）按式（5）算出。=1.5/1.04（1+n12n0）-（5）（1）前悬架钢板弹簧挠度增大系数1取 U 形螺栓中心距 s=86mm。取U 行螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数（刚S. . . . .性夹紧）k=0.5。初选总片数 n 和主片数 n1，建议前簧取 n = 68，n1=1 或 2。片数少些有利于制造和装配， 并可以降低片之间的干摩擦， 改善汽车行驶平顺性。但片数少了将使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料利用率变坏。综合

9、考虑此客车的行驶平顺性与静载荷，将板簧总片数 n 定为 8，主片数 n1定为 2。取 n0=8，n1=2。弹性模量 E=2.06105N/mm2挠度增大系数：1=1.5/1.04（1+n12n0）=1.283.根据予期夹紧刚度 Ko，初步确定弹簧各片断面尺寸 b、h 和片数 n3根据 Ko=(LK得L-kS)K=Ko/ /(L3)L-kSk无效长度系数，一般取 0.4-0.6SU 型螺栓夹紧距一般取 80-130（mm）K弹簧自由刚度再根据 K=（48 E Jo）/（L3）得 Jo=KL3/48 EE钢材弹性模量，取 E=2.06X105，N/mm2 2经验修正系数，取 0.9Jo总惯性矩由上

10、述公式计算前悬架钢板弹簧自由刚度和总惯性矩。3K1=Ko1/ /(L1L -kS)1S. . . . .其中 k 取 0.5, S 取 90mm计算得 K1=32N/ mmJ(LKS)3CSJo1= K1348E1L1/48 EJo1=321.287553/482.061050.9Jo1= 1981mm44.根据式（6）计算出钢板弹簧片的厚度和宽度Jo= bh3n/12（单位：mm4）-（6）b各片宽度（mm）h各片厚度（mm）n总片数(前悬片数为 8)因为推荐片宽与片厚的比值 b/h 在 610 围选取，则取 b/h=9。则 b=9hJo=9h48/12h=4J0/4（1）.由上述公式计算前

11、悬架钢板弹簧的厚度和宽度。h1=4J01/4=4.26 mmS. . . . .根据国标 GB1222-84 得，取 h1为 5 mmb1=9h1取 b1为 45mm1.货车前悬架钢板弹簧各片长度的确定由前面计算得弹簧主片 L1=755mm由于各片等厚，可按比例计算出其他各片的长度：第一片长L1= 755mm第二片长L2= 672m第三片长L3= 589mm第四片长L4= 506mm第五片长L5= 423mm第六片长L6= 339mm第七片长L7= 256mm第八片长L8= 173mm经验修正系数 0.900.94，取 0.93。1.前悬钢板弹簧刚度：c1 6E /n3ak1(YkYk1)k1

12、kk1ak1 (l1lk1),YK1/Ji,Yk11/Jii1i1S. . . . .则，a2=42mma 3=83mma4=125mma5=166mma6=208mma7=250mma8=291mm因为等厚，等宽，所以每片的截面惯性矩相等。则每片的截面惯性矩为，J=bh3/12=312.5Y1=1/J=0.0032Y2=0.0016Y3=0.0011Y4=0.0008Y5=0.00064Y6=0.00053Y7=0.000457Y8=0.0004c1 6E /n3ak1(YkYk1)k1219N/mm39N/mmS. . . . .符合要求。1.钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径钢板弹簧总成

13、自由弧高 H0由满载弧高 fa、静挠度 fc及 U 型螺栓夹紧后引起的弧高变化f 三部分组成。满载时，弧高 fa（不包括卷耳半径）一般取 1030mm.。H0 fa fcf(1)前悬架钢板弹簧弧高：取 fa1=10mmH01 fa1 fc1f1且fs(3L1s)( fa1 fc1)12L21=16.48Hs(3L s)( f01 fa1 fc11a1fc1)2L21=112mm前悬钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径R201 L1/(8H01)636mm钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径2.钢板弹簧各片自由状态下曲率半径：Ri R0/1(200 iR )/(Ehi)S. . . . .(1) .

14、前悬架钢板弹簧各片自由状态下曲率半径R1i R01/1(200 iR1)/(Eh1i)R1=769mmR2=769mmR3=769mmR4=769mmR5=585mmR6=585mmR7=585mmR8=585mm2. 钢板弹簧各片自由状态下弧高：如果第 i 片的片长为 Li，则第 i 片弧高为HiL2i/（8Ri）前悬架钢板弹簧各片自由状态下弧高H1=92.7mmH2=73.4mmH3=56.4mmH4=41.6mmH5=38.2mmH6=24.6mmH7=14mmS. . . . .H8=6.4mm钢板弹簧总成的弧高为H0L/（8R0）（1）由上述公式可计算出前悬架钢板弹簧总成的弧高为1/

15、 R(L/L011i/ R1i)1ii1i1nn2代入数据得H1L1/（8R01）H1102mm所计算的结果与用H所以符合要 f f f所计算的结果 H0=112mm 相近，0ac求。1.钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算 ，卷耳处所受应力是由弯曲应力和拉（压）应力合成的应力，即2 3F (Dh ) /(bhF)/() bh2x1x1式中 Fx为沿弹簧纵向作用在卷耳中心线上的力；D 为卷耳径；b 为钢板弹簧宽度； h1主片厚度。F (bd)，对于钢板弹簧销，要验算钢板弹簧受静载荷时它受到的挤压应力Zx/34b 卷耳处叶片宽；d 为钢板弹簧销直径，弹簧销许用应力MPa。z（1） 前悬架钢板弹簧卷耳和

16、弹簧销的强度核算。卷耳径 D1=20mm. Fx1= Fw1/2 3F (D h ) /(bhF)/() bh1x111121 11x111S. . . . .代入数值计算的，1=178MPa1=450MPa符合要求，合格Z1Fs/(bd)设弹簧销直径 d1=20mm.代入数值计算的，Z11.45 MPaZ1Z符合要求，合格4 4设计小结设计小结经过以上的计算得出了前悬架钢板弹簧弹簧片宽为 60mm、片厚为 8mm、片数为 10，以及各片长度分别为L1=755mm，L2=672mm，L3=589mm，L4=506mm， L5=423mm， L6=339mm,L7=256mm,L8=173mm.

17、前轴悬架间距离为 2515mm.整体钢板弹簧结构简单，便于加工，造价便宜。S. . . . .总结近五周的毕业设计终于结束了，通过这段日子的设计学习，自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高， 对我走向社会从事本专业工作有着深远的影响。现在就此谈谈对本次毕业设计过程中的认识和体会。首先， 我学会了查阅资料和独立思考。我的课题是悬架的设计。其次，认识到实践的重要性。这次设计我做了很多重复工作、 无用功， 但是这些重复工作和无用功积累了设计经验。在设计的过程中，也出现了一些客观不足的问题，就是没有深入分析，不能根据实际的情况来作合适、客观地修改，难免有些缺点和不足，由于诸多原因，S. .

18、. . .本次设计存在一些不足和有待改善的地方，希望老师能够看待。致本论文是在尊敬的裴老师的悉心指导下完成的，在本文选题、课题研究以及论文撰写过程中， 裴老师都时常督促我， 裴老师严谨的治学态度、 渊博的学识、博大的胸怀和高度负责的为人风，都令我收益匪浅。老师在学术上给予我极大的支持，时常让我汇报课题研究进程， 由于我在准备研究生考试，课题研究时间很仓促，故而存在很多缺点，裴老师包都给以极大的包涵，在此，谨向裴老师致以衷心的感。高缘2015 年 1 月参考文献1 余志生主编.汽车理论第四版.2006 年清华大学2 家瑞.汽车构造第二版.2005 年机械工业3 王望予主编.汽车设计第四版. 2006 年机械工业S. . . . .4 恒主编.机械原理.高等教育S. . . .