汽车空气弹簧支架的优化设计
作者：岳峰松张文举杨志丹
Solidworks作为国际上主流的设计软件，除自身提供了便捷的三维设计、装配和工程图等功能外，还集成了较多CAD／CAE／CAM应用方面的解决方案，这样便于设计人员在SolidWorks统一的软件界面下，完成整个产品的结构设计、性能分析和加工制造等产品设计验证与制造的开发流程。
下面是SolidWorks COSMOS在汽车行业的一个分析案例。汽车空气悬架系统采用空气弹簧代替传统的钢板弹簧，可以大幅度提高整车的舒适性、平稳性和操纵性。笔者在对国内某款车型进行空气悬架改装时，应用SolidWorks软件进行产品三维设计、装配及干涉检查，同时采用其集成的有限元分析软件COSMOSWorks进行多个关键零件部件的结构分析与优化，有效保证了产品质量，整个设计周期缩短了30%；最终实现装车一次成功。面向设计的优化流程本文以空气弹簧某支架的优化设计为例，介绍其在SolidWorks中的优化过程。
1．设计要求
(1)在满足空气弹簧工作空间要求的同时，不得与周边物体有装配干涉和运动干涉；
(2)结构的静强度满足气囊最大承载能力的要求。对于要求(1)，可以利用SolidWorks的三维造型和装配体的干涉检查等功能完成。如果结构复杂，且运动状态不易判断，还可以借助SolidWorks的物质动力功能或者集成的运动仿真软件CMOSMotion来完成，这里不做介绍。
2．分析过程
首先利用SolidWorks的三维造型功能，确定空气弹簧支架的基本结构，如图1所示。该支架的材料为Q345B，厚度均为6mm，零件质量为3.56Kg；然后利用COSMOSWorks进行静强度的分析，对设计进行验证。由于任何分析软件都无法做到真实工况的仿真模拟计算，所以在建立研究课题前，我们会找出影响该部件的主要约束条件及载荷。COSMOSWorks在分析前处理阶段所提供的参数设定非常丰富，基本满足大多数的案例分析：同时在模型网格划分即离散化处理方面更加智能，无须手工调整网格，并且具有快速
的结算能力。
在空气弹簧最大工作载荷作用下，支架的最大应力为559MPa (见图2) ，最大位移为3．6mm(见图3)。而材料Q345B的许用应力要求不得超过280MPa，焊缝区域小于230mm。因此，基本结构的应力计算值已是材料许用应力的2倍，必须对结构进行强度优化。根据设计经验，我们首先将板材厚度由6mm增加到8mm(板材10mm厚已没有布置空间，不再考虑），重新计算，两者之间基本结构强度的分析对比见表1。当板材厚度增加到8mm 厚时，其计算结果分别如图4、图5所示。
可以看到，其强度仍然不合格，则需对结构进行空间的拓朴优化。根据设计经验，首先要抑制结构的变形，由于其上部盖板为直接承载部位，变形较大，需要增加结构抑制其变形。因此分别对板厚6m m、8m m的化结构进行强度计算。两者的应力计算分析结果如图6、图7所示，其中这两种结构的计算结果对比如表2所示。
在拓朴优化多种方案的对比中，我们发现8m m板材的结构尽管强度合格，且应力分布较为均匀，其最大计算应力为212MPa，说明材料强度较为宽裕；而6mm板材的结构虽然强度不合格，其最大计算应力为374MPa，但是该点属于应力集中点。根据弹性力学论，在尖角处应力无穷大，所以此处应力计算值发散、不真实。并且，应力云图中很少有高应力区域，说明该结构可以进一步优化。我们最后确定结构方案是板厚为6mm，其计算结果分别见图8、图9，主要计算数据如表3所示。
结论
该结构的空间安装示意图如图10所示，该结构的特点是变形较小，质量较轻，应力分布较
为均匀，说明材料强度的利用较为充分、合理。在这个分析项目中，我们通过计算选择出了一个较好的设计方案，既减少了材料用量，又满足了强度要求，这在整车设计中非常重要，因为整车装备重量的降低意味着钢材料的成本节约，同时又提升了整车的动力性能，减少能耗。在目前原材料价格上涨及能源紧张的市场条件下，可以最大化地节约制造与使用成本。另外，上述结构的分析对比，笔者是在半天时间内完成的。可以说如果没有SolidWorks软件强大的造型功能和COSHOSWorks快速的工程仿真分析特点，以及二者完美的集成，笔者是很难在这么短的时间内完成这些设计任务。目前，COSMOSWorks 除了可以解决静强度分析外，还具有振型和频率分析、温度场分析、大变形非线性分析和疲劳分析等功能，在产品设计中均具有广泛的应用。(end)
GB T 13061-91汽车悬架用空气弹簧橡胶气 囊 GB／T1306 1一91 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊 Air spring for automotive suspension一Rubber bellows 1主题内容与适用范畴 本标准规定了汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊的产品分类、技术要求、试验方 法、检验规则、标志、包装、运输与贮存及其涉及的部分术语。 本标准适用于汽车（含都市用无轨电车）悬架用空气弹簧橡胶气囊，其他车 辆用橡胶气囊可参照执行。 2引用标准 GB 519充气轮胎物理机械性能试验方法 GB 527硫化橡胶物理试验的一样要求 GB 528硫化橡胶拉伸性能的测定 GB 531橡胶邵尔A型硬度试验方法 GB 2941橡胶试样停放和试验的标准温度、湿度及时刻 GB 3512橡胶热空气老化试验方法 HG 4—836硫化橡胶抗屈挠龟裂性能的测定 3术语 3．1标准高度H0 空气弹簧总成（以下简称气簧）的一个设定高度。以此高度为运算变形量的 起始点，压缩为正向，伸张为负向。 3．2标准内压P0
为使气簧在标准高度时承担设计负荷而选取的内压，一样在0.4～0.6MPa范畴 内选取。 3．3标准状态 气簧在标准高度、标准内压时的工作状态。 3．4有效面积Ae 3．5有效直径De 按有效面积运算的圆直径。 3．6最大行程Sm 气簧在结构上可能达到的最大伸张变形量与最大压缩变形量的绝对值之和。 3．7许用工作行程Sw 留有保险余争地后承诺气簧在工作时显现的最大伸张变形量与最大压缩变形 量（分别简称许用最大伸张值和许用最大压缩值）的绝对值之和。 3．8最大外径Dm 气簧处于标准状态后;在最大行程内气囊所达到的最大外部直径。 4产品分类 4．1产品类型 气囊可分为囊式、膜式和混和式三大类型。 4．2产品型号 例:型号D5-270×260，表示标准内压为5.O～5.9MPa、有效直径在261～270mm、 标准高度为260mm的膜式气囊。 5技术要求 5．1气囊内外层胶胶料的物理机械性能应符合表1的规定。
钢板弹簧悬架系统设计规范 1范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参 数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005客车装载质量计算方法 GB 1589-2016道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置 （减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的 振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济性、通过性等多种
万方数据
万方数据
所需参数的复选框或单击“ｓｅｌｅｃｔＡｌｌ”选项，选择“Ｄｏｎｅｓｅｌ”选项； ｅ．输入必要的参数： ｆ．软件按输入的参数自动更新模型。即可完成该钢板弹簧的设计建模（如图４）。 圈４铜板弹簧建梗图 ３可靠性计算 ３．１计算理论 各种车辆的钢板弹簧大部分为中心受载的筒支叠板弹簧（图 ４），按一定的宽度将其截开重叠使用。其工作应力为： ３尸ｆ 仃２石丽 式中，尸为载荷，６、ＪＩｌ和，分别为板簧的宽度、厚度和长度，Ⅳ为板簧的钢板片数。 严格来说，应考虑叠板之间的摩擦对工作应力的影响．不过工程计算中采用这种近似设计方法是允许的，因此在车辆中的钢板弹簧设计里大多会采用这种近似方法。 根据应力一强度千涉理论，以应力极限状态表示的状态方程 为： 艄一器＝尺一砘 式中，，为钢板弹簧的材料强度，基本随机参数向量胙ｎ只‘反＾１７。 向量瑚均值目的和方差及协方差ＶａｍＤ均为已知，并可视其为服从正态分布的相互独立的随机变量。根据状态函数ｇ㈤对向量朋勺一阶和二阶偏导数，可解出∥批）和ＤｆＶａｒ国），然后代人可靠性指标公式，由卢邓。红，经推导整理得到可靠性指标为Ⅲ： 式中：彳＝券＋器％２＋券×ｏ．…２ 庐器审＋貉砰＋将订＋静×ｏ．吣２ ３．２增加计算关系 在参数设计中已设定了包括板簧基本尺寸、载荷以及材料性能等方面的各项计算必要参数，根据公式（１）的计算关系，在模型“工具”菜单下的“关系”中设置好计算可靠性指标的公式语句如下： ＴＥＣＨＮＩＣＦｏＲＵＭ Ａ＝３宰ＬｏａｄＥ＋ＬｅｎｇｔｈＥ／（２＋ＷｉｄｍＥ木Ｎ）＋３’ＬｏａｄＥ＋Ｌｅｎ垂ｈＥ／（２＋ＷｉｄｔｈＥ“２木Ｎ）｝ＷｉｄｔｈＳ“２＋９幸ＬｏａｄＥ幸ＬｅｎｇｔｈＥ＋Ｏ．０１５＾２／ （２＋ＷｉｄｔｈＥ＋Ｎ） Ｂ＝９＋ＬｅｎｇｔｈＥ“２＋ＬｏａｄＳ＾２／（４幸ＷｉｄｔｈＥ＾２＋Ｎ＾２）＋９?ＬｏａｄＥ＾２?ＬｅｎｇｔｈＳ＾２／（４夺ＷｉｄｔｈＥ＾２＋Ｎ＾２）＋９木ＬｏａｄＥ＾２４Ｌｅｎ西ｈＥ＾２宰 ＷｉｄｔｈＳ＾２“４＋ＷｉｄｔｈＥ“２＋Ｎ＾２）＋９＋ＬｏａｄＥ＾２幸Ｌｅｎ垂ｈＥ＾２? Ｏ．０１５“２“ＷｉｄｔｈＥ“２＋Ｎ“２） Ｃ＝ｓｑｎ（（Ｓ仃ｅｎｇｔｌｌＥ＾２?Ｎ＾４—２＋ＳｔｒｅｎｇｔｈＥ卑Ａ掌Ｎ＾２＋Ａ＾２）／（Ｂ＋ｓ仃ｅｎｇｔｈＳ“２＋Ｎ“４）） 由参数ｃ得到可靠性指标卢，对照正态分布表，则可查出对应的可靠度Ｒ。 ４实际应用及改进 某车辆的钢板弹簧几何尺寸如表２所示。 表２板簧尺寸、藏荷及材料参数 打开钢板弹簧的建模文件，按２．４．２参数设计运行的步骤输入表２中的数据对模型进行更新，此时钢板弹簧的宽度、片数及跨距发生了变化，在窗口参数栏内，参数ｃ显示为３．３７７，即可靠性指标卢＝３．３７７，对照正态分布表查得对应的可靠度尺＝Ｏ．９９９６，则可根据此结果进行设计处理，如生成零部件工程图、进行设计参数校核等。这与以前根据参数重新建模或修改模型、然后计算可靠性指标的工作流程相比，节省了大量时间、大大减少了繁琐的重复性工作。 针对平台的特点及设计的可逆性要求，此计算流程尚未实现优化设计，如输入可靠度便能计算出可靠性指标、优化板簧的某些尺寸等，这要涉及到复杂的微积分编程，并且还要能满足不同厚度钢板弹簧总成及其他结构形式板簧的建模与计算需求，这些内容有待在后续的设计中完善和提高。 参考文献 【１］张洪欣．汽车设计【Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９６． 【２】陈家瑞．汽车构造ｆＭ】．北京：人民交通出版社，１９９９． 【３】赵殿华，李兰英，朱杉等．钢板弹簧平衡悬架的设计计算程序化【Ｊ】．机械工程师，２００６．０７：５０．５３． 【４】张义民．汽车零部件可靠性设计【Ｍ】．北京：北京理工大学出版社，２０００．０９． 收稿日期：２００８一１２．１５ ２００９．０４氢辫６１万方数据
目录 1.汽车钢板弹簧结构选择 (4) 2.钢板弹簧结构设计计算 (5) 3.初定片数、截面尺寸 (7) 4.按作图法求各片弦长 (8) 5.挠度计算 (8) 6.钢板弹簧各片应力计算 (8) 7.加预紧力 (9) 8.钢板弹簧各片实际弦长的计算 (13) 9.在自由状态下各片的曲率半径计算 (14) 10.钢板在极限工作下的强度验算 (16) 11.卷耳和销的计算 (17) 12.参考文献 (18) 13.附表1 14.附图
汽车设计课程设计题目 设计题目：汽车钢板弹簧设计 主要技术和性能参数（第二组） 前轴轴负荷（N）空载15144 满载19344 前轴非簧载质量（kg）420 钢板弹簧作用距离L（mm）1300 两个”U”型螺栓中心距S（mm）110 静绕度f c（mm）（满载） 80-90 动绕度f a(mm) 56 钢板弹簧满载时弧高F 28 钢板弹簧卷耳固定点至路面距离C 550
汽车钢板弹簧简介 钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种元件。它是由若干片等宽但不等长（厚度可以相等，也可不等），曲率半径不等的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹簧梁。钢板弹簧的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳，内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶金制成的村套，以便用弹簧销与固定在车架上的之家或吊耳作铰链连接。钢板弹簧主要由主片、副片、弹簧夹、螺栓、套管、螺母等组成。钢板弹簧的中部一般用U形螺栓固定在车桥上。汽车钢板弹簧的材料一般用60Si2Mn、55SiMnVB。
一、汽车钢板弹簧结构选择 1.选择断面形状 有矩形，T形，单面有抛物线边缘，单面有双槽等断面形式 为了提高疲劳强度，选用60Si2Mn材料即最常用的板簧材料为热轧弹簧扁钢。 因为矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面的堆成位置上。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。故选择矩形断面形式。 2.长度圆整 圆整为“0”“5”尾数 3.叶片端部形状 选用矩形： 4.卷耳、吊耳的结构方案 ①吊耳②卷耳③包耳
1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的
湖北汽车工业学院 Hubei Automotive Industries Institute 分析计算说明书 课程名称车辆工程专业课程设计 设计题目钢板弹簧简化模型的有限元分析 班级 T843-2 专业车辆工程学号 20080430232 学生姓名杨强 指导教师（签字） 起止日期2011年 12 月 19 日- 2011 年 12 月 30 日2012年 2 月 20 日- 2012 年 2 月 24 日
目录 1 引言 (3) 2设计要求 (3) 3 分析所用数据 (4) 4 分析过程 (4) 4.1简化模型一的分析过程 (4) 4.1.1模型的建立及网格划分 (4) 4.1.2 加载与求解 (6) 4.1.3 收敛性分析 (12) 4.2简化模型2的分析过程 (14) 4.2.1建模 (14) 4.2.2网格划分 (14) 4.2.3加载与求解 (15) 4.2.4简化模型二的优化设计 (18) 5 课程设计的心得体会 (22) 6 参考文献 (22)
钢板弹簧简化模型的有限元分析 1 引言 钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中常用的一种弹性元件。其作用是传递车轮与车身之间的力和力矩，缓和由于路面不平而传递给车身的冲击载荷，衰减冲击载荷所引起的振动，保证车辆的行驶平顺性。钢板弹簧结构简单，维修方便，成本低廉，在悬挂系统中可兼起导向作用，因此得到极为广泛的应用，其疲劳特性与阻尼特性对车辆行驶的可靠性和安全性有重要意义。本文对钢板弹簧简化模型结构进行有限元分析，弄清楚其应力分布的规律。采用各种网格对模型对模型划分，并作出了比较，计算了模型的最大misses应力和变形，用对称结构进行了计算，用目标驱动优化功能对模型做了结构优化设计。 2设计要求 图2.1 如图2.1所示钢板弹簧的简化模型，受力情况如上，要求： （1）采用四面体，六面体及自由方式进行网格划分，计算各情况的钢板弹簧三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数； （2）采用二维单元计算模型的最大misses应力，变形；利用结构的对称性对二维模型进行计算； （3）若钢板弹簧简化模型改为图2.2，分析结构的三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数；
空气弹簧在汽车上的应用 空气弹簧是汽车空气悬架系统的和重要组成部分，它利用空气的压缩弹性进行工作，具有缓冲、减振和承载重量等功能。空气弹簧具有优良的弹性特性，与普通钢制弹簧相比有许多优点，因而其应用围十分广泛。将空气弹簧用于汽车悬架系统可大大提高汽车的行驶平顺性和舒适性。 1934年，费尔斯通公司研制出膜片式空气弹簧并首先在美国通用客车上试应用成功。20世纪50年代中期，空气弹簧产品经过多年的研发和试验，有关技术逐步成熟，装有空气悬架的客车开始在美国、德国得到大批量推广应用。20世纪80年代以来，世界上主要的发达国家为了减少车辆对道路的破坏和增加车辆的舒适性，在客车上几乎全部使用了空气弹簧，重型商用车上的使用率也超过了80%。 空气弹簧的种类 空气弹簧由橡胶气囊、上盖板、底座、辅助气室，夹紧环和缓冲块等组成。根据橡胶气囊工作时变形式的不同，空气弹簧的结构形式主要分为膜式空气弹簧、囊式空气弹簧和混合式空气弹簧3种(见图1)。膜式空气弹簧是圆柱形结构，根据橡胶气囊止口与接口的连接方式，膜式空气弹簧又分为约束膜式和自由膜式。约束膜式空气弹簧一般用螺栓夹紧密封，自由膜式空气弹簧则采用橡胶气囊的压力自封。囊式空气弹簧的外形结构有些象灯笼，有单曲、双曲或多曲囊式空气弹簧。早期的商用车上主要使用双曲囊和三曲囊式空气弹簧。近期膜式空气弹簧的用量逐步增加，是因为膜式空气弹簧具有行驶平顺性好和行程大的优点。 不同种类空气弹簧的使用区别 1.膜式空气弹簧 (1)有效面积变化率较小，因此其刚度较低，易于得到较低的固有频率。 (2)通过改变活塞底座的形状和利用活塞底座的空心腔增加出储气空间，优化其刚度特性，从而获得理想的非线性特性。
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 学生姓名 学生学号 201030081360 指导教师 提交日期 2013 年 7 月 12 日 1
一．设计任务：商用汽车后悬架设计 二．基本参数：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8700KG 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．设计内容 主要进行悬架设计，设计的内容包括： 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 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，设计过程中要进行必要的计算。 3．悬架结构设计和主要技术参数的确定 （1）后悬架主要性能参数的确定 （2）钢板弹簧主要参数的确定 （3）钢板弹簧刚度与强度验算 2
（4）减振器主要参数的确定 4．绘制钢板弹簧总成装配图及主要零部件的零件图 5．负责整车质心高度和轴荷的计算和校核。 *6．计算20m/s车速下，B级路面下整车平顺性(参见<汽车理论>P278 题6.5之第1问)。 四．设计要求 1．钢板弹簧总成的装配图，1号图纸一张。 装配图要求表达清楚各部件之间的装配关系，标注出总体尺寸，配合关系及其它需要标注的尺寸，在技术要求部分应写出总成的调整方法和装配要求。 2．主要零部件的零件图，3号图纸4张。 要求零件形状表达清楚、尺寸标注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技术要求应标明对零件毛胚的要求，材料的热处理方法、标明处理方法及其它特殊要求。 3．编写设计说明书。 五．设计进度与时间安排 本课程设计为2周 １．明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周。 ２．设计计算0.5周 ３．绘图0.5周 ４．编写说明书、答辩0.5周 3
汽车钢板弹簧悬架设计 (1)、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外，还兼起导向作用，而多片弹簧片间磨擦 还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹 簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ① 通多片钢板弹簧，如图1-a 所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上， 弹簧弹性特性如图2-a 所不，呈线性特性。 图1 图2 ② 少片变截面钢板弹簧，如图1-b 所不，为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向 制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-a 。这种弹簧主要用于 轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③ 两级变刚度复式钢板弹簧，如图1-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽 车后悬架。弹性特性如图2-b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载 荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④ 渐变刚度钢板弹簧，如图1-d 所示，这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车 后悬架。副簧放在主簧之下，副簧随汽车载荷变化逐渐起作用，弹簧特性呈非线性特 性，如图2-c 所示。 多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能（频率）要 求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹 簧的强度要求。 荷 载 V ：
3.1钢板弹簧设计的已知参数 1）弹簧负荷 通常新车设计时，根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量, 得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴，车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1/4弹簧质量为非簧载质量。 2）弹簧伸直长度 根据不同车型要求，由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下，尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比，因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说，主销后倾角变化小，有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅，从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数，并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求，应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c。选取悬架静挠度值时，希望后悬架静挠度值c2小于前悬架静挠度值ci，并且两值最好接近，一般推荐:
。 1.1单个钢板弹簧的载荷 已知汽车满载静止时汽车前轴荷G1=3000kg，非簧载质量Gu1=285kg，则据此可计算出单个钢板弹簧的载荷: Fw1=（G1－Gu1）／２＝1357.5 kg （１） 进而得到： Pw1=Fw1×9.8=13303.5 N （２） 1.2钢板弹簧的静挠度 钢板弹簧的静挠度即静载荷下钢板弹簧的变形。前后弹簧的静挠度都直接影响到汽车的行驶性能[1]。为了防止汽车在行驶过程中产生剧烈的颠簸（纵向角振动），应力求使前后弹簧的静挠度比值接近于1。此外，适当地增大静挠度也可减低汽车的振动频率，以提高汽车的舒适性。但静挠度不能无限地增加（一般不超过240 ｍｍ），因为挠度过大，即频率过低，也同样会使人感到不舒适，产生晕车的感觉。此外，在前轮为非独立悬挂的情况下，挠度过大还会使汽车的操纵性变坏。一般汽车弹簧的静挠度值通常如表1[2]所列范围内。 本方案中选取fc1=80 ｍｍ。 1.3钢板弹簧的满载弧高 满载弧高指钢板弹簧装到车轴上，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[3]。当H0=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H0∈10－20ｍｍ。本方案中H01初步定为１8ｍｍ。 1.4钢板弹簧的断面形状 板弹簧断面通常采用矩形断面，宜于加工，成本低。但矩形断面也存在一些不足。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，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。因材料的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情况，提高了钢板弹簧的疲劳强度并节约了近10%的材料。本方案中选用矩形断面。 1.5钢板弹簧主片长度的确定
汽车钢板弹簧的性能、计算和试验 东风汽车公司技术中心陈耀明 1983年3月初稿 2005年1月再稿
目录 前言（2） 一．钢板弹簧的基本功能和特性（3） 1.汽车振动系统的组成（3） 2.悬架系统的组成和各元件的功能（6） 3.钢板弹簧的弹性特性（7） 4.钢板弹簧的阻尼特性（12） 5.钢板弹簧的导向特性（14） 二．钢板弹簧的设计计算方法（17） 1.单片和少片变断面弹簧的计算方法（17） 2.多片钢板弹簧的刚度和工作应力计算（24） 3.多片弹簧各单片长度的确定（32） 4.多片弹簧的弧高计算（36） 5.钢板弹簧计算中的几个具体问题（43）三．钢板弹簧的试验（46） 1.钢板弹簧的静刚度测定（46） 2.钢板弹簧的动刚度测定（50） 3.钢板弹簧的应力测定（52） 4.钢板弹簧单片疲劳试验（53） 5.钢板弹簧总成疲劳试验（54）
前言 本文是为汽车工程学会悬架专业学组所办的“减振器短训班”撰写的讲义，目的是让汽车减振器的专业人员对钢板弹簧拥有一些基本知识，以利于本身的工作。内容分为三部分：钢板弹簧的基本功能和特性，设计计算方法，以及试验等。因为这部分内容非本次短训班的重点，所以要求尽量简单扼要，也许有许多不全面的地方，只供学习者参考。有关钢板弹簧较详细的论述，可参考本学组所编的“汽车悬架资料”。
一．钢板弹簧的基本功能和特性 1.汽车振动系统的组成 汽车在道路上行驶，由于路面存在不平度以及其它各种原因，必然引起车体产生振动。从动态系统的观点来看，汽车是一个多自由度的振动系统。其振源主要来自路面不平度的随机性质的激振，此外还有发动机、传动系统以及空气流动所引起的振动等等。 为改善汽车的平顺性，也就是为减小汽车的振动，关键的问题是研究如何对路面不平度的振源采取隔振措施，这就是设计悬架系统的根本目的。换言之，就是在一定的道路不平度输入情况下，通过悬架系统的传递特性，使车体的振动输出达到最小。 当研究对象仅限于悬架系统时，人们往往把车体当为一个刚体来看待。即使这样，汽车仍然是一个很复杂的多自由度系统，见图1。如果不涉及汽车的横向振动和角振动，可以将左右悬架合并，使汽车振动系统进一步简化，见图2。在一定条件下，也就是当质量分配系数等于1，即前后悬架的输出与输入各自的相干特性达到最大值时，就可以将前、后悬架分开，单独看成一个两自由度振动系统。这时，组成每一个振动系统的元素就是质量（簧载质量与非簧载质量），弹性元件（悬架弹簧和轮胎）和阻尼元件（悬架阻尼元件和轮胎阻尼），见图3。
汽车钢板弹簧悬架设计 （１）、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外,还兼起导向作用,而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧,如图1-ａ所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-ａ所不,呈线性特性。 变形 载荷变形 载荷变形载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧，如图1-ｂ所不,为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-ａ。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧，如图１-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2－b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧,如图1-d 所示,这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下,副簧随汽车载荷变化逐渐起作用,弹簧特性呈非线性特性,如图2-c 所示。
多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下,根据汽车对悬架性能(频率)要求,确定弹簧刚度,求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时,根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴,车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1／４弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求,由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下,尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比,因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说,主销后倾角变化小,有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅,从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数,并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求,应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时,希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ,并且两值最好接近,一般推荐：
汽车平衡悬架钢板弹簧设 计 东风德纳车桥有限公司 2005年9月15日
一、 钢板弹簧作用和特点 a. 结构简单，制造、维修方便； b. 弹性元件作用； c. 导向作用； d. 传递侧向、纵向力和力矩的作用； e. 多片弹簧片间摩擦还起系统阻尼作用； f. 在车架或车身上两点支承，受力合理； g. 可实现变刚度特性； h. 相比螺旋弹簧和扭杆弹簧而言，单位质量的储能量较小，在同样的使用条件下，钢板弹簧要重一些。 二、 钢板弹簧的种类、材料热处理及弹簧表面强化 1. 目前，汽车上使用的钢板弹簧常见的有以下几种： 1) 普通多片钢板弹簧； 2) 少片变截面钢板弹簧； 3) 两级变刚度复式钢板弹簧； 4) 渐变刚度钢板弹簧 2. 钢板弹簧材料的一般要求 钢板弹簧与其它弹性元件一样，弹簧使用寿命与材料及制造工艺有很大关系，因此选用弹簧材料时应考虑以下几个方面因素 1) 弹性极限 弹簧在弹性极限范围内变形时，希望弹簧储存的弹性变形能要大，而弹簧在单位中单位体积内储存的弹性变形能是与材料的弹性极限平方成正比，而与弹性模量与反比，因此从提高材料贮存的弹性变形能角度看，希望提高材料的弹性极限。一般说材料抗拉强度高，弹性极限也高。弹性极限与材料的化学成分和金相组织有较大关系，在弹簧钢中如果提高碳、硅、锰元素含量，可以提高材料弹性极限。弹簧采用中温回火处理，能够得到具有较高弹性极限的回火屈氏体组织。 2) 弹性模量 弹性模量有两种，即拉伸弹性模量E 和剪切弹性模量G 。材料弹性模量愈小，材料变形和贮存的弹性变形能愈大。从这个角度看，国外采用了弹性模量较低的增强树脂材料弹簧（FRP 弹簧）。 3) 疲劳强度 由于弹簧多在交变载荷下工作，所以要求材料应有较高的疲劳极限，疲劳强度与材料抗拉强度b 和屈服强度s σ成正比，因此为了提高弹簧的疲劳强度，应设法提高材料的抗拉强度b σ和屈服强度与抗拉强度之比（b s σσ）。 4) 淬透性 对于断面较厚的或变截面钢板弹簧，希望用淬透性较好的材料。材料如不能淬透，淬火组织中将含有较多的非马氏体组织，使淬火后硬度降低。虽然可以通过降低回火温度来达到所需要的硬度，但其机械性能较差。为保证材料在整个截面内具有相同的机械性能，要求淬火时不仅表面而且心部也能淬透，且淬火后表面硬度和心部硬度相差不能太大。 综上所述，汽车钢板弹簧材料应具有较高的抗拉强度、屈服极限、疲劳强度及一定冲击韧性。此外要求材料具有良好的淬透性，热处理不易脱碳等性能。 3. 钢板弹簧材料 目前国内使用最多的弹簧钢板材料是钢Mn Si -，如Mn Si 260和MnA Si 260该钢种
摘自CAD家园 空气弹簧的发展、现状及其概述 一、汽车空气悬架发展历史 在汽车上采用空气弹簧悬架在我国还是一件比较新的事物,但却不是一种新概念。 30年代初,美国法尔斯通轮胎和橡胶公司第一次真正把空气弹簧用于汽车工业。哈维?法尔斯通在其好友亨利?福特一世和托马斯阿瓦?爱迪生的技术支持下,研制出了空气柱形式的空气弹簧悬架系统。于是在1934年就诞生 了AIREDE空气弹簧。 1938年,通用汽车公司对在其客车上安装空气弹簧悬架系统发生兴趣。他们与法尔斯通公司合作,于1944年进行了首轮试验。试验报告结果清楚地揭示了空气悬架系统的内在优越性。经过几年产品研制开发的大量工作之后,终于在1953年开始生产装有空气悬架的客车,这是商用汽车采用空气弹簧的开始。 50年代中叶,固特异轮胎和橡胶公司研制出了一种滚动凸轮式空气弹簧,凸轮在活塞的型面上滚动,从而控制空气弹簧的负载变形关系曲线。 由于有这些研究成果和技术发展,今天北美洲公路上行驶的几乎所有客车、绝大多数8级载货车和架车都采用了空气悬架系统。当然,空气悬架控制系统的巨大进步也为空气悬架弹簧的应用起了不小推动作用。 随后不久,空气悬架很快在欧洲发展并盛行起来。但欧洲发展商用汽车空气悬架所走的道路与北美有些不一样。北美所走的路是福特-法尔斯通-爱迪生公司发展的延续。这些钢板弹簧悬架和空气悬架的专业厂家是作为汽车厂家的配套供货商。而在欧洲却是汽车厂家自己发展满足其特殊需要的悬架系统。只由一些零件厂家供
应配套零件如空气弹簧和气动阀等。直到今天,欧洲一些汽车生产厂家都有他们自己的空气悬架设计,而只向一些零部件供应商外购零件。这种不同的发展道路使欧洲的空气悬架设计只适用于某些具体车型,并采用了一些复杂技术,因而使其成本较高。而北美发展的空气悬架系统通用性较强、应用较简单、成本较低。事实上,在过去的10年中,欧洲的不少汽车制造厂家如雷诺、依维柯、福莱纳、梅赛德斯等都发现美国设计的空气悬架系统较为简单,更适合用于他们在北美生产和使用的汽车。 51年前,美国纽威?安柯洛克国际公司(Neway Anchorlok lnternational)成立时即作为一家架车悬架系统的生产厂家,为公路和非公路行驶的重型机车设计和制造钢板弹簧悬架系统。由于纽威在重型车辆市场上取得了成功,后来就向高速公路车辆悬架系统方向发展。35年前,纽威向市场上投放了世界上第一种实际应用的空气悬架系统。从此以后,纽威开发出一系列空气悬架产品,应用于世界各地的客车、载货车和架车。纽威提供的空气悬架产品约占北美和欧洲用于客车、载货车和架车市场的70%。中国是最新的前沿阵地,正在把钢板弹簧更换为空气悬架弹簧。空气悬架发展的历史经验告诉我们,引入空气悬架的国家一般是首先将其用于客车,随后就向载货车和架车方向发展,中国也会有这样的发展过程。 二、空气悬架概述 悬架是连接车身和车轮之间一切传力装置的总称,主要由弹簧(如钢板弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧、扭杆等)、减振器和导向机构三部分组成。当汽车在不同路面上行驶时,由于悬架系统实现了车身和车轮之间的弹性支承,有效地降低了车身与车轮的振动,从而改善了汽车行驶的平顺性和操纵稳定性。 采用空气悬架是提高整车技术水平的关键技术之一,采用空气悬架,汽车的乘坐舒适性、使用性能可以得到很大的提高,从而汽车的其它技术水平也可以相应提高。国家在制定十五计
浅述机械优化设计 [摘要] 在科技迅速发展的今天，机械制造在当今社会有着越来越重要的地位。而机械优化设计是以最低的成本获得最好的效益,是设计工作者一直追求的目标,从数学的观点看,工程中的优化问题,就是求解极大值或极小值问题,亦即极值问题。现代机械设计对产品的设计已经不再仅仅考虑产品本身，而且还要考虑对系统和环境的影响；不仅要考虑技术领域，还要考虑经济、社会效益；不仅要考虑当前，还要考虑长远的发展。这使得机械优化设计对于提高企业产品竞争力，具有非常重要的意义。 关键词：机械优化设计极值问题企业产品竞争力 1 机械优化设计的发展概况 在二次世界大战期间，由于军事上的需要产生了运筹学，提供了许多用古典微分法和变分法所不能解决的最优化方法。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始。在机构综合，机械零部件的设计，专用机械设计和工艺设计方面获得了应用并取得了一定的成果。但是还面临着许多问题要解决例如机械产品设计中零部件的通用化系列化和标准化，整机优化设计模型及方法的研究，机械优化设计中离散变量优化方法的研究，更为有效的优化设计方法的发掘等一系列问题。近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新的今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 2 机械优化设计的基本理论 优化设计是建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法。 3 优化设计方法的分类及特点 优化设计的类别很多，从不同的角度出发,可以得出不同的分类。机械优化设计是通过优化方法确定机构、零件、部件乃至整个机械系统的最佳参数和结构
钢板弹簧悬架系统设计规范 1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的
汽车钢板弹簧 服役条件：弹簧在冲击、振动或长期交应力下使用，所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等碳素弹簧钢即含碳量WC在0.6%-0.9%范围内的优质碳素结构钢。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种，它们的含碳量稍低，主要靠增加硅含量W、si提高性能；另外还有硌、钨、钒的合金弹簧钢。近年来，结合我国资源，并根据汽车、拖拉机设计新技术的要求，研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼等元素的新钢种，延长了弹簧的使用寿命，提高了弹簧质量。 性能要求：弹簧钢应具有优良的综合性能，如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。为了满足上述性能要求，弹簧钢具有优良的冶金质量(高的纯洁度和均匀性)、良好的表面质量(严格控制表面缺陷和脱碳)、精确的外形和尺寸。 失效形式一是永久变形，即总成自由弧高降低至严重影响车的性能，二是钢板弹簧断裂，如汽车钢板弹簧（如图）在汽车行驶过程中承受各种应力的作用。其中以反复弯曲应力为主，绝大多数是疲劳破坏。 性能要求有弹簧钢应较高强度以及适当的韧性。有高的弹性极限以及弹性减
退抗力好，较高的屈强比，为防止在交变应力下发生疲劳和断裂，弹簧应具有高的疲劳强度和耐蚀等性能通常为σ0.2≥1160MPa , σb≥1280MPa ,δ10≥5% ,ψ≥25% 。同样材料处理是否正确，其寿命相差也很大。 因而材料通常为淬火得到马氏体后进行回火处理，得到碳化物尚未发生明显的聚集长大，保持弥散的分布状态的回火组织。淬火所造成的第二类内应力几乎全部消除，但未发生再结晶，仍保留马氏体针状结构和强化效果，故而有较高的弹性极限。 材料选择20Cr 碳C：0.18～0.24，硅Si：0.17～0.37，锰Mn：0.50～0.80，铬Cr：0.70～1.00 该钢是我国目前产量最大的几个合金结构钢之一，用途广泛。硬度较高。且此钢比相同含碳量的碳素钢具有较好的淬透性、强度和韧度。为了提高该模具钢的耐磨性，常进行渗碳处理（注意：渗碳时钢的晶粒有长大倾向），然后进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有很高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧度。其中Cr是中强碳化物形成元素，加热时溶入奥氏体的Cr能强烈地提高淬透性。钢中的Cr一部分形成碳化物，另一部分溶入基体产生固溶强化，提高钢的强度和硬度。Cr不仅能使C曲线明显地右移，而且使珠光体和贝氏体转变的C曲线明显分开。常用于制造截面小于30mm的、形状简单的、转速较高的渗碳件或氰化件，如活塞销、小轴等；也可以用于调制钢零件 60Si2Mn碳C ：0.57～0.65，硅Si：1.50～2.00，锰Mn：0.60～0.90，铬Cr：≤0.35 Si本身不仅有固溶强化作用，而且能改变钢回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态等，提高钢的回火稳定性，因此，对提高材料强度、硬度有好处。当合金元素和C含量在一定的范围内时，Si对弹性减退抗力的贡献居各