課程設(shè)計---汽車鋼板彈簧設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　汽車鋼板彈簧結(jié)構(gòu)選擇……………………………………………4</p><p>　　鋼板彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計計算……………………………………………5</p><p>　　初定片數(shù)、截面尺寸………………………………………………7</p><p>　　按作圖法求各片

2、弦長………………………………………………8</p><p>　　撓度計算……………………………………………………………8</p><p>　　鋼板彈簧各片應(yīng)力計算……………………………………………8</p><p>　　加預(yù)緊力……………………………………………………………9</p><p>　　鋼板彈簧各片實際弦長的計算…………………………

3、…………13</p><p>　　在自由狀態(tài)下各片的曲率半徑計算………………………………14</p><p>　　鋼板在極限工作下的強度驗算……………………………………16</p><p>　　卷耳和銷的計算……………………………………………………17</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………18</p

4、><p><b>　　附表1</b></p><p><b>　　附圖</b></p><p>　　汽車設(shè)計課程設(shè)計題目</p><p>　　設(shè)計題目：汽車鋼板彈簧設(shè)計</p><p>　　主要技術(shù)和性能參數(shù)（第二組）</p><p><b>　

5、　汽車鋼板彈簧簡介</b></p><p>　　鋼板彈簧是汽車懸架中應(yīng)用最廣泛的一種元件。它是由若干片等寬但不等長（厚度可以相等，也可不等），曲率半徑不等的合金彈簧片組合而成的一根近似等強度的彈簧梁。鋼板彈簧的第一片（最長的一片）稱為主片，其兩端彎成卷耳，內(nèi)裝青銅或塑料、橡膠、粉末冶金制成的村套，以便用彈簧銷與固定在車架上的之家或吊耳作鉸鏈連接。鋼板彈簧主要由主片、副片、彈簧夾、螺栓、套管、螺母等組成

6、。鋼板彈簧的中部一般用U形螺栓固定在車橋上。汽車鋼板彈簧的材料一般用60Si2Mn、55SiMnVB。</p><p>　　一、汽車鋼板彈簧結(jié)構(gòu)選擇</p><p><b>　　選擇斷面形狀</b></p><p>　　有矩形，T形，單面有拋物線邊緣，單面有雙槽等斷面形式</p><p>　　為了提高疲勞強度，選用60S

7、i2Mn材料即最常用的板簧材料為熱軋彈簧扁鋼。</p><p>　　因為矩形斷面鋼板彈簧的中性軸，在鋼板斷面的堆成位置上。工作時，一面受拉應(yīng)力、另一面受壓應(yīng)力作用，而且上、下表面的名義拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的絕對值相等。故選擇矩形斷面形式。</p><p><b>　　2.長度圓整</b></p><p>　　圓整為“0”“5”尾數(shù)</p>

8、<p><b>　　3.葉片端部形狀</b></p><p><b>　　選用矩形：</b></p><p>　　4.卷耳、吊耳的結(jié)構(gòu)方案</p><p>　?、?吊耳 ② 卷耳 ③包耳</p><p><b>　　5.材料&l

9、t;/b></p><p>　　為了提高疲勞強度，選用60Si2Mn</p><p>　　E（彈性模量）= MPa</p><p>　　6.采用等厚度鋼板彈簧</p><p>　　二、汽車鋼板彈簧設(shè)計計算</p><p>　　（一）初定片數(shù)、截面尺寸</p><p>　　1.主片數(shù)=2、總

10、片數(shù)n=8</p><p>　　2.計算鋼板彈簧平均厚度</p><p><b>　　1）轉(zhuǎn)動慣量</b></p><p>　　彈性模量E=2.1xN/</p><p><b>　　系數(shù)</b></p><p><b>　　2）撓度增大系數(shù)</b><

11、;/p><p><b>　　3）剛度</b></p><p>　　4）=（軸荷—非簧載）/2 N</p><p>　　滿載軸荷：19344N</p><p>　　非簧載：mg=420x9.8=4116N</p><p>　　=(19344-4116)/2=7614N</p><p&

12、gt;　　滿載靜撓度取fc=90mm</p><p>　　剛度=84.6N/mm</p><p>　　5) 無效長度系數(shù)K=0.5</p><p>　　6）鋼板彈簧靜應(yīng)力 N/</p><p>　　許用應(yīng)力[]=（1.39~1.55）fc+(245~315)</p><p>　　= （1.39~1.55）90+(245

13、~315) N/</p><p>　　所以[]的范圍是370.1~454.5 N/，一般 []選取大一些，使??；大，以滿足制動時的要求；故取[]=440 N/</p><p>　　鋼板彈簧總截面系數(shù) </p><p>　　鋼板彈簧作用距離 L(mm)=1300mm</p><p>　　兩個U型螺栓中心距 S(mm)=110mm</

14、p><p><b>　　平均厚度 </b></p><p>　　7）計算比應(yīng) 8) 計算最大應(yīng)力</p><p><b>　　動撓度</b></p><p><b>　　最大應(yīng)力 </b></p><p>　　計算片寬b片厚h </p>

15、;<p><b>　　片厚 </b></p><p><b>　　圓整 h=10mm</b></p><p>　　片寬(矩形斷面)mm</p><p><b>　　圓整b=31mm</b></p><p>　　按型材GB12222-84選b=65mm</p&

16、gt;<p>　　校核 b/h=6.5 </p><p>　　b/h在范圍內(nèi)，故合適。</p><p>　　粗校固有頻率 Hz </p><p><b>　　N/mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　N=1.68255H

17、z</p><p>　　按作圖法確定各片的弦長</p><p><b>　　4)求各片的弦長L</b></p><p><b>　　n=8，</b></p><p><b>　　四、橈度計算</b></p><p>　　1、鋼板彈簧剛度的計算（列表）。見

18、附表1頁</p><p>　　鋼板彈簧總成剛度 N/mm</p><p>　　1)、剛度差=65.6552%</p><p>　　2)、鋼板彈簧總成抗度 mm （）</p><p>　　3)、鋼板彈簧的固有頻率N（Hz）===2.73017（Hz）</p><p>　　N在1.3—2.3Hz之間。</p>

19、<p>　　鋼板彈簧各片應(yīng)力的計算</p><p>　　列表計算，見附表1頁</p><p><b>　　加預(yù)緊力</b></p><p>　　主片（一、二）加負的預(yù)緊力</p><p>　　在-（80~-150）N/mm</p><p>　　2、其他各片加正的預(yù)緊力</p&g

20、t;<p>　　在20~60N/mm范圍之內(nèi)，基本相等，且壽命相當。</p><p>　　3、要求任一截面中預(yù)應(yīng)力造成的彎矩和等于零</p><p><b>　　即=0</b></p><p>　　七、鋼板彈簧各片實際長度的計算（即計算弧長的各片曲率半徑R）</p><p><b>　　1）、主片

21、1</b></p><p>　?、佟M載是弧高f=f+(i-1)h mm=40mm</p><p>　?、?、弦長L=1350</p><p><b>　?、邸⒂嬎阆议Lmm</b></p><p><b>　?、?、曲率半徑</b></p><p><b>

22、　?、?、夾角</b></p><p>　　⑥、弧長L=2R=2 0.1234 5260.7=1298.29mm</p><p><b>　　⑦、實際弧長mm</b></p><p><b>　　2）、主片2</b></p><p><b>　?、?、滿載時弧高</b&g

23、t;</p><p><b>　?、凇⒒￠L</b></p><p><b>　?、?、計算弦長</b></p><p><b>　?、堋⑶拾霃?lt;/b></p><p><b>　?、?、夾角 </b></p><p><b>

24、;　　⑥、弧長mm </b></p><p><b>　　⑦、實際弧長mm</b></p><p><b>　　3）、片3</b></p><p><b>　　①、滿載時弧高</b></p><p><b>　?、凇⒒￠L</b></p&g

25、t;<p><b>　　③、計算弧長</b></p><p><b>　　④、曲率半徑</b></p><p><b>　?、?、夾角</b></p><p><b>　?、蕖⒒￠L</b></p><p><b>　?、摺嶋H長度&l

26、t;/b></p><p><b>　　4）片4</b></p><p><b>　　①、滿載時弧高</b></p><p><b>　?、?、弧長</b></p><p><b>　?、邸⒂嬎慊￠L</b></p><p>&l

27、t;b>　　④、曲率半徑</b></p><p><b>　　⑤、夾角</b></p><p><b>　?、蕖⒒￠L</b></p><p><b>　?、?、實際弧長</b></p><p><b>　　5）、片5</b></p&g

28、t;<p><b>　?、?、滿載是弧高</b></p><p><b>　　②、弦長</b></p><p><b>　　③、計算弦長</b></p><p><b>　　④、曲率半徑</b></p><p><b>　?、荨A角&

29、lt;/b></p><p><b>　　⑥、弧長</b></p><p><b>　?、?、實際弧長</b></p><p><b>　　6）、片6</b></p><p><b>　?、佟M載時弧高</b></p><p>

30、<b>　　②、弦長</b></p><p><b>　　③、計算弦長</b></p><p><b>　　④、曲率半徑</b></p><p><b>　?、?、夾角</b></p><p>　?、?、弧長 L=2R=2 0.597 520.313=6

31、21.251mm</p><p>　?、?、實際弧長 L= L+K=621.251+0.5 110=676.251mm</p><p><b>　　7）、片7</b></p><p><b>　　①、滿載是弧高</b></p><p><b>　?、?、弦長</b></p&g

32、t;<p><b>　?、邸⒂嬎阆议L</b></p><p><b>　?、?、曲率半徑</b></p><p><b>　?、荨A角</b></p><p><b>　?、蕖⒒￠L</b></p><p><b>　?、摺嶋H弧長&l

33、t;/b></p><p><b>　　8）、片8</b></p><p><b>　　①、滿載是弧高</b></p><p><b>　　②、弦長</b></p><p><b>　　③、計算弦長</b></p><p>&

34、lt;b>　?、堋⑶拾霃?lt;/b></p><p><b>　?、?、夾角</b></p><p><b>　?、?、弧長</b></p><p><b>　　⑦、實際弧長</b></p><p><b>　　2. 主片1</b></p

35、><p>　　卷耳內(nèi)徑 D=35mm</p><p>　　卷耳長度L = （D+h） =3.14 (35+10) =123.7163 mm</p><p>　　滑動處延伸度 L = 50mm</p><p><b>　　3. 主片 2</b></p><p>　　包耳長度 L= (27.5+h

36、) +12=3.14 (2.75+10) +12=188.7375 mm</p><p>　　側(cè)鉤彎曲半徑 R= 15mm</p><p>　　側(cè)鉤長度 L =(R+)/2 +25 =56.42 mm</p><p><b>　　各片總成伸直長度</b></p><p><b>　　= </b>

37、</p><p>　　L =1350+123.7163+40=1513.72mm</p><p><b>　　L =1350mm</b></p><p><b>　　L =1170mm</b></p><p><b>　　L =990mm</b></p><

38、p><b>　　L = 820mm</b></p><p><b>　　L =640mm</b></p><p><b>　　L =460mm</b></p><p><b>　　L = 280mm</b></p><p>　　八、鋼板彈簧總成在自由

39、狀態(tài)下各片的曲率半徑R </p><p>　　1 未夾緊”U”型螺栓的m空載弧高F=f+f+</p><p><b>　　動攏度f=63</b></p><p>　　預(yù)壓縮產(chǎn)生的塑性變形 </p><p>　　= (0.055— 0.075)(f+f)=0.075(100+63)=8.965mm</p>&

40、lt;p>　　F=100+ 50+8.965=158.965mm</p><p>　?、?型螺栓夾緊時對弧高的影響H</p><p>　　H= =17.71233mm</p><p>　　2.求自由狀態(tài)下的總弧高F</p><p>　　F=F+H=158.965+17.71233=176.6773mm</p><p

41、>　　3.求主片的曲率半徑R</p><p>　　由公式 </p><p>　　F（R）=0 (計算到小數(shù)點后5位)</p><p>　　1）設(shè)R=1500 R=2000；</p><p>　　則F（R）= -0.01775<0 ；F(R)=-0.034070</p><p>　　2）令R=（

42、R+R）/2=1750； 則F(R)=-0.027130</p><p>　　3）R= (+ R)/2=1625； 則F(R)=-0.023280</p><p>　　4）R=( R+ R)/2=1687.5； 則F（R）=-0.025380</p><p>　　5）R=( +R)/2=1656.25； 則F(R)=-0.024370</p><

43、p>　　6）R=( + R)/2=1640.625； 則F(R)=-0.023480</p><p>　　7）R=( + R)/2=1632.81； 則F()=-0.023560</p><p>　　8）R=( + R)/2=1636.719； 則F()=-0.023700</p><p>　　則裝配后的曲率半徑R01=(Rx8+Rx11)/2=1632.8m

44、m4.基于各片的曲率半徑R為R的同心圓</p><p>　　即R= R+（i-1）h(mm)</p><p>　　R=1633.29 R=1643.29</p><p>　　R=1653.29 R=1663.29</p><p>　　R=1673.29 R=1683.29</p>

45、<p>　　R=1693.29 R=1703.29</p><p>　　九、鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑計算</p><p>　　1．求各片的曲率半徑R</p><p>　　公式：R=R/(1+2/Ehi)(mm)</p><p>　　R=1934.149758 R=1593.41<

46、/p><p>　　R=1602.82 R=1612.21</p><p>　　R=1621.6 R=1630.996</p><p>　　=1693.29 =1703.29</p><p><b>　　2 做弧高驗算</b></p>

47、<p>　　分配后的總成的曲率半徑為R 由最小勢能原理可知</p><p>　　1/ R =（IL/R）/( IL)</p><p>　　I : 第i片的慣性矩=bh/12</p><p>　　L: 第i片的的長度</p><p>　　R: 第i片自由狀態(tài)下的曲率半徑</p><p>　　各片厚度相等 則

48、 1/R=( L/R)/ L =1671.65</p><p><b>　　弧高的比較</b></p><p>　　F與F= F+F++H進行比較</p><p>　　F-F=130.495-176.677=-46.182mm</p><p>　　( F-F)/ F*100 =-46.182/176.677 ×

49、 100%=-26.139%</p><p>　　3.求各片在自由狀態(tài)下的弧高F</p><p>　　L=(L-K/2)mm</p><p>　　L=647.5 L=647.5</p><p>　　L=557.5 L=467.5</p><p>　　

50、L=382.5 L=292.5</p><p>　　L=202.5 L=112.5</p><p><b>　　則有</b></p><p>　　F=111.602 F=137.49</p><p>　　F=100.08

51、 F=69.2696</p><p>　　F=45.757 F=26.4426</p><p>　　=12.152 =3.7193</p><p>　　4.給出產(chǎn)品的出廠檢驗標準</p><p>　　空載時(p=0) F=F=130.4952mm</p>

52、<p>　　載荷 P=2000N時， </p><p>　　在載荷P下產(chǎn)生的動撓度</p><p>　　C=268.3985</p><p>　　F=F-Fc1=123.044 </p><p>　　鋼板總成在極限工作下的強度計算</p><p>　　1，緊急制動時，前鋼棒彈簧承受的載荷最大，在

53、他們后半段出現(xiàn)最大應(yīng)力 </p><p>　　C：滿載時彈簧固定點道路面的距離C=600mm</p><p>　　l1、l2彈簧前、后段長度：l1=l2=L/2=675mm</p><p>　　:作用在前軸上的靜載荷的一半（N）= </p><p>　　：鋼板彈簧總截面系數(shù)</p><p>　?。嚎紤]KS處斷面。

54、（L*b*h*h1）</p><p>　　取140*45*10*6 （根據(jù)b；h；取）</p><p><b>　　=9197.5</b></p><p><b>　　通過不平路面</b></p><p>　　k=（fc+fd）/fc=1.006834</p><p>　　=

55、340.568≤900~ 1000N/m㎡</p><p>　　十一、卷耳和銷的檢驗</p><p>　　1，卷耳的檢驗：由彎曲應(yīng)力和拉應(yīng)力合成的。</p><p><b>　　（取大的安全系數(shù)）</b></p><p>　　Fx：沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力，N。</p><p>　　Fx=

56、G1φm1′=9679.005</p><p>　　D：卷耳內(nèi)徑：35mm</p><p><b>　　2，銷的驗算</b></p><p>　　彈簧銷的直徑d按鋼板彈簧受靜載荷時的擠壓應(yīng)力驗算</p><p>　　其中 d為銷的直徑為30mm</p><p>　　b卷耳處葉片寬為65mm。Fs鋼

57、板彈簧端部載荷，N。</p><p>　　20號鋼或20Cr鋼滲碳處理，取7~9N/m㎡。</p><p>　　∴d≥Fs/b/［σ］=30.38934</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.《汽車設(shè)計》 吉林大學 王望予</p><p>　　2.《汽車構(gòu)造》 吉