毕业设计车辆工程悬架说明书.doc

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1、目录摘要IAbstractII1绪论12 悬架结构形式分析和选择22.1非独立悬架和独立悬架22.2前、后悬架方案的选择43 悬架主要参数的确定53.1悬架静挠度53.2悬架动挠度63.3悬架弹性特性63.4后悬架主、副弹簧刚度的分配73.5悬架侧倾角刚度及其前、后轴的分配94 钢板弹簧的设计104.1钢板弹簧的布置方案104.2钢板弹簧主要参数的确定104.2.1满载弧高114.2.2钢板弹簧长度L的确定114.2.3钢板断面尺寸及片数的确定114.3钢板弹簧各片长度的确定134.4钢板弹簧刚度验算154.5钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算154.6钢板弹簧总成弧高的核算174.

2、7钢板弹簧的强度验算185 结论19致谢20参考文献21附录122附录223摘要 本次的设计题目是EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车后悬设计。我所设计的货车悬架为非独立悬架。首先确定悬架的主要结构形式，然后要对悬架主要参数进行确定。在后悬架的设计中，后悬架主、副簧刚度的分配是后悬架设计不同于前悬架设计的地方，主、副簧刚度的分配在计算后通过弹性特性图表示出来。除此之外，还要对主、副钢板弹簧进行布置，确定其主要参数，确定各片长度，对强度进行验算，计算曲率半径、总成弧高。钢板弹簧的设计是货车悬架设计的重点，它对于汽车的行驶平顺性、汽车衰减振动的能力和悬架的结构有着重要意义。关键字：EQ1092F

3、8AD 钢板弹簧 非独立悬架 Abstract This design topic is the EQ1092F8AD type long head diesel truck rear suspension design. The truck suspension I design is non independent suspension. First determine the suspension of the main structural form, and then the suspension main parameters are determined. In the rear

4、 suspension design, the rear suspension main, auxiliary spring stiffness distribution is place in which the rear suspension design differs from that of the front suspension design. The main, auxiliary spring stiffness distribution is represented in a graph after calculated. In addition, the main, au

5、xiliary springs are arranged, to determine its main parameters, to determine the length of blade, the stiffness, strength checking calculation, assembly, curvature radius of camber. The leaf spring design is truck suspension system designs key point, which has important significance for the ride of

6、vehicle, car damping vibration and suspension structure.Key words: EQ1092F8AD plate spring independent suspension1绪论悬架，其名源于西方。在英语里悬架系统对应的是单词Suspension。顾名思义，它是将车轮通过弹簧连接在车体上，并与其它部件构成可动的机构。悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间弹性连接装置的总称。首先悬架可以传递它们之间一切的力（反力）及其力矩（包括反力矩）；其次悬架可以缓和、抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，以保证汽车良好的平顺性和操纵稳定性；再次悬架

7、可以迅速衰减车身和车桥的振动。悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击，乘坐舒服，就应该降低悬架刚度。但这样，又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点，即保证操纵稳定性的优良，又能具备较好的平顺性。由此可见，悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。汽车诞生后，随着对悬架研究的深入，相继出现了扭杆弹簧、气体弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等弹性元件。1934年世界上第一次出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架，但它很难适应各种复杂的路况，减震效果较差。为了克服这种缺陷，采

8、用了非线性刚度弹簧和车身调节的方法，虽然有一定成效，但是无法根除被动悬架的弊端。被动悬架主要应用于货车和低端轿车，现代轿车的前悬架一般采用带横向稳定杆的麦弗逊悬架，后悬架则选择较多。半主动悬架的研究工作开始于1973年，它以改变悬架的阻尼为主，一般很少考虑改变悬架的刚度。为了兼顾汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性，人们提出了主动悬架的概念。1954年，美国通用汽车公司在悬架中首次提出这一概念。主动悬架在被动悬架的基础上增加可调节刚度和阻尼的控制装置，使汽车悬架在任何路面上保持最佳的运行状态。控制装置通常由测量系统、反馈系统、能源系统组成。现代汽车悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般由弹性元件、减震

9、器和导向机构三部分组成。为了满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。汽车在不平路上行驶，由于弹性作用，使汽车产生垂直振动。为了迅速衰减这种振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应该装有减震器，并使之具有合理的阻尼。车轮相对于车架和车身跳动时，车轮的运动轨迹应该符合一定的要求，否则汽车某些行驶性能将要受到不利影响。因此，悬架中某些传力构件同时还要承担使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，这就是导向机构的任务。 EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车采用非独立悬架。它结构简单、成本低廉，易于维护，对汽车厂家比较有利。

10、除此之外，它承载能力强，钢板弹簧做弹性元件的非独立悬架，可承载达几十吨的负荷。所以中、重载车辆常常采用非独立悬架。但是缺点有：1.由于是用一根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上，一侧车轮受到的冲击、振动必然要影响另一侧车轮。因而操纵稳定性、平顺性不理想；2.由于左右两侧车轮的互相影响，容易影响车身的稳定性，在转向的时,侧倾较大，容易侧翻。非独立悬架分为钢板弹簧非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架。EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车使用的弹性元件是钢板弹簧。钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件。钢板弹簧的设计在整个货车悬架设计中是重中之重，其中包括钢板弹簧的布置方案、主要参

11、数的确定、钢板弹簧各片长度的确定、钢板弹簧的刚度验算、钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径的计算、总成弧高的核算、强度验算。钢板弹簧的设计内容十分丰富，它决定了悬架的各种主要结构和尺寸。钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，并且由于弹簧各片的摩擦而起到一定的减震作用。值得指出的是近年来，许多国家的货车采用了一种变厚度断面的弹簧片构成的少片变截面钢板弹簧。这种弹簧克服了多片钢板弹簧质量大，性能差（由于片间摩擦的存在，影响汽车的行驶平顺性）的缺点。这种少片弹簧对于实现车辆的轻量化，节约能源和合金弹簧钢材大为有利，所以在未来很有发展前景。因为我设计的是EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车的后悬架，

12、它和前悬架有一定的区别，也有一定的联系，所以在设计时要充分考虑到这一点，它们之间有匹配的问题。设计出来的悬架要充分满足以下几点：选择弹性元件、减震器及其导向装置的最优特性；确定所以部件及其零件最合理的结构形式和尺寸；保证汽车有良好的行驶平顺性；具有合适的衰减振动的能力；保证汽车具有良好的操纵稳定性；汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适；有良好的隔声能力；结构紧凑、占用空间尺寸要小；可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。在对钢板弹簧的设计中，要在不影响强度和刚度的前提下，尽量简化结构，降低成本，方便制造和

13、保养，并且要尽量减少车轮跳动对转向轮定位的影响和轮胎磨损。2 悬架结构形式分析和选择2.1非独立悬架和独立悬架悬架可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的结构特点是，左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架（或车身）连接；独立悬架的结构特点是，左、右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）连接。非独立悬架分为三大类别：钢板弹簧式非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架。以纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架为例。钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它兼起导向机构的作用，使得悬架系统大为简化。这种悬架广泛用于货车的前、后悬架中。它中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上

14、。悬架前端为固定铰链，也叫死吊耳。它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳与吊耳架相连，后端可以自由摆动，形成活动吊耳。当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。螺旋弹簧非独立悬架则因为螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷，所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。空气弹簧非独立悬架则是使得汽车在行驶时由于载荷和路面的变化，要求悬架刚度随着变化。当空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低，会出现撞击缓冲块的情况。因而对于不同类型汽车提出不同的要求，矿山及大型客车要求 其空车与满载时的车身高度变

15、化不大；对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高车速行驶；在坏路上提高车身，可以增大通过能力。因而要求车身高度随使用要求可以调节。空气弹簧非独立悬架可以满足上述要求。非独立弹簧的主要优点是：结构简单，车本低廉，制造容易，维修方便，工作可靠。缺点是：由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差；簧下质量大；在不平路面上行驶时，左、右车轮相互影响，并使得车轴（桥）和车身倾斜；当两侧车轮不同步跳动时，车轮会左、右摇摆，使得前轮容易产生摆振；前轮跳动时，悬架易于转向传动机构产生运动干涉；当汽车直线行驶在凹凸不平的路段上时，由于左右两侧车轮的反向跳动或

16、只有一侧车轮跳动时，不仅车轮外倾角有变化，还会产生不利的轴转向特性；汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性；车轴（桥）上方要求有与弹簧行程相适应的空间。簧上质量是指由悬架弹性元件所支承的汽车质量，如发动机、变速器、离合器、车身、车架等等。簧下质量是指不由弹性元件支承的选件的质量，如悬架系统一部分、车轮、车轴、传动轴、固定在非独立悬架车桥上的主减速器和差速器等等。这种悬架主要应用于质量大些的商用车（货车）前、后悬架以及某些低端乘用车的后悬架上。独立悬架的结构可分有烛式、麦弗逊式、连杆式等多种，其中烛式和麦克弗逊式形状相似，两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起，但因结构不同又有重大区别。烛

17、式采用车轮沿主销轴方向 。独立悬架移动的形状似烛形而得名。特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化，有利于汽车的操纵性和稳定性。麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，这点与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单，布置紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。所以，目前轿车使用最多的独立悬架是麦弗逊式悬架。独立悬架的优点是：在悬架弹性元件一定的范围内，两侧车轮可以单独运动，而不互相影响，这样在不平道路上行驶时可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象；减少了汽车的非

18、簧载质量（即不由弹簧支承的质量），从而使得悬架受到的冲击载荷也越小，这样可以提高汽车平均时速；采用断开式车桥，发动机总成的位置便可以降低和前移，使得汽车质心下降，提高汽车行驶平顺性。但是独立悬架结构复杂，成本较高，维修困难。这种悬架主要用于乘用车和部分质量不大的商用车。如图1所示，(a)为非独立悬架，(b)为独立悬架。图1 非独立悬架和独立悬架在比较非独立悬架和独立悬架的优缺点和他们各自适用的车型后，决定在EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车上采用非独立悬架。因为非独立悬架结构简单，工作可靠，尤其是钢板弹簧非独立悬架中，钢板弹簧可以兼起导向机构的作用，并且起到一定的阻尼减振作用，所以钢板弹簧

19、非独立悬架广泛应用于货车的前、后悬架上。2.2前、后悬架方案的选择目前汽车的前、后悬架采用的方案有：前轮和后轮均采用非独立悬架；前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；前轮和后轮均采用独立悬架这三种。EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车前、后悬架均采用纵置钢板弹簧非独立悬架。后悬架是带有主副簧的多篇簧悬架，大致结构如图2所示：图2 带有主副簧的多片钢板弹簧3 悬架主要参数的确定3.1悬架静挠度悬架静挠度是指汽车满载静止时悬架的载荷与此时悬架刚度c之比，即。汽车前、后悬架与其簧载质量组成的振动系统的固有频率是影响汽车平顺性 的主要参数之一。因为现代汽车的质量分配系数近似为1，于是汽车前、后轴上方

20、车身两点的振动不存在联系。因此，汽车前、后部分车身的固有频率和（也称偏频）可用下式表示： （3-1）c1、c2为前后悬架的刚度（N/cm）；m1、m2为前后悬架的簧上质量（kg）。当采用弹性特性为线性变化的悬架时，前、后悬架的静挠度分别为： （3-2）g为重力加速度，g=981将、代入式中可以得到： 。 （3-3）悬架的静挠度直接影响车身振动的偏频n 。因此，想要保证汽车有良好的行驶平顺性，必须正确选择悬架的静挠度。在选取前、后悬架的静挠度值的时候，应当使得前、后悬架的静挠度相近，并且希望后悬架的静挠度比前悬架的静挠度要小一些，这样这样有利于防止车身产生较大的纵向角振动。理论分析证明：若汽车以

21、较高车速驶过单个路障，的时候车身纵向角振动要比时小，所以推荐取 。对于用途不同的汽车，平顺性的要求也不一样。取载货汽车满载时后悬架的偏频取=2 Hz，可以得 。考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，取前悬家的静挠度值大于后悬架的静挠度值，取，由此可以得到=78.1mm。3.2悬架动挠度悬架动挠度是指从满载静平衡位置开始选加压缩到结构允许的最大变形（通常指的是缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮中心(或车身)相对车架的垂直位移。要求悬架具有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。对于货车，取60mm 。3.3悬架弹性特性悬架受到的垂直外力F与由此所引起的车轮中

22、心相对于车身位移f（即悬架的变形）的相关曲线，被称为悬架的弹性特性。其切线的斜率就是悬架的刚度。悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。线性弹性特性是指，在悬架变形f与所受垂直外力F之间成固定的比例变化的时候，弹性特性为一条直线。此时悬架刚度为常数。非线性弹性特性是指，当悬架变形f与所受的垂直外力F之间不成固定的比例变化时，悬架的刚度是变化的，其特点是在满载位置的时候，刚度小而且曲线变化平缓，因而平顺性良好；距离满载位置较远的两端，曲线变陡，刚度增大。这样可以在有限的动挠度范围内，得到比线性悬架更多的动容量。悬架的动容量系数是指静载荷的位置起，变形到结构允许的最大变形为止消耗的功。悬

23、架的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性就越小。对于EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车，为了减少振动频率和车身高度的变化，应当选用刚度可以变化的非线性悬架。图3为悬架弹性特性图：图3 悬架弹性特性图3.4后悬架主、副弹簧刚度的分配EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车采用主、副弹簧结构的钢板弹簧。载荷小的时候副簧不工作，载荷达到一定值时副簧与托架接触，开始和主簧共同工作。原则上要求车身从空载到满载时的振动频率变化要小，以保证汽车具有良好的行驶平顺性；同时还要求副簧参加工作前、后悬架振动频率变化不大。这两项要求不能同时满足。悬架弹性特性曲线如图4所示：图4 悬架弹性特性曲线有两种办法确定后悬架主

24、、副弹簧刚度：第一种方法是使副簧开始工作的时候的悬架挠度等于汽车空载时的悬架的挠度，从而使副簧开始工作起作用前一瞬间的挠度等于汽车满载时的挠度 。于是 。式中F0和分别为空载和满载时悬架载荷。副簧、主簧刚度比为，为副簧刚度，为主簧刚度。 第二种方法是副簧开始作用的载荷等于空载与满载时悬架载荷的平均值，即此时副簧与主簧的刚度比为 。因为要保证在空、满载使用范围内悬架振动频率变化不大，所以选取第一种办法确定后悬架主、副弹簧刚度的分配。查阅东风产品技术手册，得后悬架簧下部分荷 空载时后悬架载荷 静止满载后悬架负荷单个钢板弹簧满载载荷单个钢板弹簧空载载荷 后悬架簧上质量 由 得 由 得 副簧静挠度 主

25、簧静挠度3.5悬架侧倾角刚度及其前、后轴的分配悬架侧倾角系数指簧上质量产生单位侧倾角时，悬架给车身的弹性恢复力矩。它对簧上质量的侧倾角有一定的影响。侧倾角过大或者过小都不好。乘坐侧倾刚度过小而侧倾角过大的汽车，乘员缺乏舒适感和安全感。侧倾角刚度过大而侧倾角过小的汽车又缺乏汽车发生侧翻的感觉，同时使得轮胎侧偏角增大。如果发生在后轮，会使得汽车增加了过多转向的可能。要求在侧向惯性力等于0.4倍的车重时，货车车身侧倾角不超过 。 此外还要求在汽车转弯行驶时，在0.4g的侧向加速度作用下，前后轮侧偏角之差选为 。前、后悬架侧倾角刚度的分配会影响前、后轮的侧偏角大小，从而影响转向特性。为了满足EQ109

26、2F8AD型长头柴油载货汽车不足转向的特性要求，应该使得汽车前轴的轮胎侧偏角略大于后轴的轮胎侧偏角。所以,应该使得前悬架所具有的侧倾角刚度略大于后悬架的侧倾角刚度。4 钢板弹簧的设计4.1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。后者因为要传递纵向力，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。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

27、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变化轴距达到改善轴荷分配的目的时，采用不对称式钢板弹簧。综上所述，EQ1092F8AD型长头柴油载货汽选择对称式纵置钢板弹簧。4.2钢板弹簧主要参数的确定 在设计钢板弹簧时，需要简化钢板弹簧的设计方法，才能保证有较高的准确性，并且缩短计算时间。钢板弹簧的计算过程，可以合理地分为两个阶段：第一个阶段是设计计算，用于确定必要的几何尺寸；第二个阶段是验算，为了使得最重要的参数更加准确。 EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车主要技术参数如下：发动机：CY6102BZQ（排量5.785L，额定功率120kw，

28、最大扭矩460Nm）；轴距：3950mm ； 前轮距：1810mm ； 后轮距：1800mm；最高车速：90km/h ； 最小转弯直径：16m ； 最大爬坡度：30%；总长：6910mm ； 总宽：2470mm ； 总高：2460mm ；载质量：5000kg ；整车整备质量：4510kg；前轴允许载荷：2410kg ；后轴允许载荷：7300kg 。在进行钢板弹簧计算之前，应当知道下列初始条件：满载静止时汽车后轴负荷,簧下部分荷重， 单个钢板弹簧满载载荷悬架的静挠度 ，悬架的动挠度 ，汽车的轴距为3950mm。4.2.1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

29、两端(不包括卷耳孔半径)连线间的最大高度差。用来保证汽车具有给定的高度。当=0时，钢板弹簧在对称位置上工作。考虑到使用期间钢板弹簧塑性变形的影响和为了在车架高度已限定时能得到足够的动挠度值，常取=1020mm。EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车后悬架的满载弧高取15mm。4.2.2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；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。钢板弹簧的钢板弹簧的纵向角刚度，系指钢板弹簧产生单位纵向转角时，作用到钢板弹簧上的纵向力矩值。增大钢板

30、弹簧纵向角刚度的同时，能减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形；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。推荐在下列范围内选用钢板弹簧的长度：货车前悬架：L=(026035)轴距，后悬架：L=(035045)轴距。EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车后悬架的钢板弹簧长度L=4.2.3钢板断面尺寸及片数的确定4.2.3.1钢板断面宽度b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，但需引入挠度增大系数加以修正。因此，可根据修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需要的总惯性矩J0。对于对称钢板弹簧 （4-1）式中，s为U形螺栓中

31、心距(mm)；k是为考虑U形螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数(如刚性夹紧，取k=05，挠性夹紧，取k=0)；c为钢板弹簧垂直刚度(N/mm)，c=；为挠度增大系数(先确定与主片等长的重叠片数，再估计一个总片数，求得=/，然后用=15/104(1+05)初定)；E为材料的弹性模量。钢板弹簧总截面系数用下式计算: （4-2）式中，为许用弯曲应力。对于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面经喷丸处理后，推荐w在下列范围内选取：前弹簧和平衡悬架弹簧为350450MPa；后主簧为450550MPa；后副簧为220250MPa。EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车后悬架主簧选取500MPa，副簧选取2

32、45MPa 。钢板弹簧主簧平均厚度hp主簧厚度 取厚度为11mm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b/hp在610范围内选取，选取片宽为70mm， 满足要求。对于副簧，同样可以求出 取副簧片厚7mm，片宽70mm。4.2.3.2钢板弹簧片厚h的选择 矩形断面等厚钢板弹簧的总惯性矩J。用下式计算，于是式中，n为钢板弹簧片数。改变片数n、片宽b和片厚h三者之一，都影响到总惯性矩的变化；总惯性矩J。的改

33、变又会影响到钢板弹簧垂直刚度c的变化，也就是影响汽车的平顺性变化。其中，片厚h的变化对钢板弹簧总惯性矩J。影响最大。增加片厚h，可以减少片数n。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。主簧片厚11mm， 取各片等厚；副簧片厚7mm，各片等厚。4.2.3.3钢板断面形状 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

34、作用，而且上、下表面的名义拉应力和压应力的绝对值相等。因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。除矩形断面以外的其它断面形状的叶片，其中性轴均上移，使受拉应力作用的一面的拉应力绝对值减小，而受压应力作用的一面的压应力绝对值增大，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和节约近10的材料。图5为后悬架钢板弹簧的矩形断面。图 5 后悬架钢板弹簧矩形断面4.2.3.4钢板弹簧片数n 片数n少些有利于制造和装配，并可以降低片间的干摩擦，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。多片钢板弹簧一般片数在614片之间选取，重

35、型货车可达20片。用变截面少片簧时，片数在14片之间选取。后悬架钢板弹簧的主簧选取10片，副簧选取7片。4.3钢板弹簧各片长度的确定确定钢板弹簧各片的长度是极其复杂的任务。一个众所周之的办法可以归结为这样，即选择钢板弹簧各片长度是根据这样的计算，它使得能保证应力沿每一片钢板弹簧片的长度均匀分布。但是这样的应力均匀分布是不能允许的，为此，在进行计算之后，对各片的长度进行修正，其目的是减小主片长度。片厚不变宽度连续变化的单片钢板弹簧是等强度梁，形状为菱形(两个三角形)。将由两个三角形钢板组成的钢板弹簧分割成宽度相同的若干片，然后按照长度大小不同依次排列、叠放到一起，就形成接近实用价值的钢板弹簧。实

36、际上的钢板弹簧不可能是三角形，因为为了将钢板弹簧中部固定到车轴(桥)上和使两卷耳处能可靠地传递力，必须使它们有一定的宽度，因此应该用中部为矩形的双梯形钢板弹簧替代三角形钢板弹簧才有真正的实用意义。这种钢板弹簧各片具有相同的宽度，但长度不同。钢板弹簧各片长度就是基于实际钢板各片展开图接近梯形梁的形状这一原则来作图的。首先假设各片厚度不同，则具体进行步骤如下：先将各片厚度的立方值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半L/2和U形螺栓中心距的一半s/2，得到两点，连接两点即得到三角形的钢板弹簧展开图。该线段与各叶片上侧边的交点即为各片长度。如果存在与主片等长的重叠片，就从B点到

37、最后一个重叠片的上侧边端点连一直线，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。下图所示：得到主簧各片长度1580mm、1430mm、1280mm、1140mm、990mm、840mm、700mm、550mm、400mm、260mm。同理可得到副簧各片长度1000mm、870mm、740mm、620mm、430mm、360mm、240mm。图 6 主簧各片长度图7 副簧各片长度4.4钢板弹簧刚度验算在此之前，有关挠度增大系数、总惯性矩J。、片长和叶片端部形状等的确定都不够准确，所以有必要验算刚度。用共同曲率法计算刚度的前提是，假定同一截面上各片曲率变化值相同，各片所承

38、受的弯矩正比于其惯性矩，同时该截面上各片的弯矩和等于外力所引起的弯矩。刚度验算公式为: （4-3）其中 ， ， ， ，E为材料弹性模量，；、，为主片和第(K+1)片的一半长度。 式中主片的一半，如果用中心螺栓到卷耳中心间的距离代入，求得的刚度值为钢板弹簧总成自由刚度 。对于主簧算得： ；式中主片的一半是用中心螺栓到卷耳中心间的距离代入，与设计值3274N/cm相差不大，满足要求。对于副簧，同理可以算出，满足要求。4.5钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 4.5.1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高Ho 钢板弹簧各片装配后，在预压缩和U形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端(不包括卷耳孔半径)连

39、线间的最大高度差称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高H0，用下式计算 : （4-4）式中，为静挠度；为满载弧高;为钢板弹簧总成用U形螺栓夹紧后引起的弧高变化。s为u形螺栓中心距；L为钢板弹簧主片长度。 分别计算主簧、副簧在自由状态下弧高对于主簧主簧在自由状态下曲率半径为同理可得，副簧在自由状态下弧高为51mm，曲率半径2451mm。4.5.2钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 因钢板弹簧各片在自由状态下和装配后的曲率半径不同，装配后各片产生预应力，其值确定了自由状态下的曲率半径。各片自由状态下做成不同曲率半径的目的是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能 很好地贴紧，减少主片工作应力，使各片寿命接

40、近。 矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定 （4-5）式中，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半径(mm)；为各片弹簧的预应力(N/mm2)；E为材料弹性模量(N/mm2)，取为第i片的弹簧厚度(mm)。 在已知钢板弹簧总成自由状态下曲率半径R。和各片弹簧预加应力的条件下，可以计算出各片弹簧自由状态下的曲率半径。选取各片弹簧预应力时，要求做到：装配前各片弹簧片间间隙相差不大，且装配后各片能很好贴和；为保证主片及与其相邻的长片有足够的使用寿命，应适当降低主片及与其相邻的长片的应力。为此，选取各片预应力时，可分为下列两种情况：对于片厚相同的钢板弹

41、簧，各片预应力值不宜选取过大；对于片厚不相同的钢板弹簧，厚片预应力可取大些。推荐主片在根部的工作应力与预应力叠加后的合成应300350N/内选取。14片长片叠加负的预应力，短片叠加正的预应力。预应力从长片到短片由负值逐渐递增至正值。i表示各片片数，单位为MPa ，Ri为各片曲率半径，单位为mm。表1 主簧各片预应力i12345678 910-4.5-3.5-2.5-1.5-0.5011.522.5表2 主簧各片自由状态下曲率半径i12345678910Ri2852284528382831282428212814281028072803表3 副簧各片预应力i1234567-3.5-210123表

42、4 副簧各片自由状态下曲率半径i1234567(mm)24792467245924512442243424264.6钢板弹簧总成弧高的核算 由于钢板弹簧叶片在自由状态下的曲率半径是经选取预应力后用式计算，受其影响，装配后钢板弹簧总成的弧高与用式R。=L2/8Ho计算的结果会不同。因此，需要核算钢板弹簧总成的弧高。 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，由此可求得等厚叶片弹簧的为 （4-6）代入后算得主簧曲率半径2831mm，主簧总成弧高为110mm,与原来设计值110.6相近。算得副簧半径2458mm，副簧总成弧高50.8mm与原设计值51相近。4.7钢板弹簧的强

43、度验算4.7.1汽车驱动时，后钢板弹簧承受的载荷最大，在它的前半段出现最大应力。用下式计算 （4-7）式中，G2为作用在后轮上的垂直静负荷；为驱动时后轴负荷转移系数，轿车：货车：m2=1112；为道路附着系数；b为钢板弹簧片宽；为钢板弹簧土片厚度。此外，还应当验算汽车通过不平路面时钢板弹簧的强度。许用应力f取为1000N/。 对于主簧 对于副簧 ，对于，主簧副簧都符合要求。钢板弹簧多数情况下采用55SiMnVB钢或60Si2Mn钢制造。常采用表面喷丸处理工艺和减少表面脱碳层深度的措施来提高钢板弹簧的寿命。表面喷丸处理有一般喷丸和应力喷丸两种，后者可使钢板弹簧表面的残余应力比前者大很多。EQ10

44、92F8AD型长头柴油载货汽车钢板弹簧选用60Si2Mn钢。5 结论本次设计为EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车后悬设计，通过对悬架主要参数的选取以及对弹性元件的确定和强度的计算和验算，并且结合本车型的具体参数完成了此次设计。在我完成此次设计之后，回首本次设计，我认为最大的经验就在于如何运用理论到实际设计之中。汽车设计之中关于非独立悬架的设计步骤已经很清晰地给出，关键就在具体车型、具体环境下具体分析，给出最优方案。书上给出的公式需要代入到实际设计中考虑，哪些是合理的，哪些是需要改进的，在不懂的地方需要翻阅和查找各种资料，才能最后完成设计。有些地方数据不能随意猜测，而是要在具体环境中具体考察

45、。只有这样才能把此次设计完成好。致谢 历时将近两个月的时间我终于完成了毕业设计，在设计的过程中遇到了很多的困难和障碍，但是都在老师和同学的帮助下克服了。在这里，我尤其要感谢我的毕业设计指导老师熊欣老师，是他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行设计的修改和改进。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。熊欣老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向熊欣老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个又一个的困难和疑惑，直至本次设计的顺利完成。除此之外，我在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢！在本次EQ1092F8AD型长头柴油载货汽车后悬设计中，我引用了数位学者的研究成果，如果没有那些学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本次设计。在这其中王望予主编的汽车设计一书是我说明书编写的主要参考书，该书介绍了汽车设计的理论和计算方法，对悬架设计所需要的参数和钢板弹簧的设计步骤做出了科学、深刻的讲解和说明，该书言简意赅、条理清晰，对我的设计产生了很大的启发。吉林大学汽车工程系编著的汽车构造一书则让我对悬架装配图有了初步的了解，