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少片变截面钢板弹簧的设计计算钢板弹簧是一种常见的机械弹簧，在各种机械和设备中得到广泛应用。
它由在轴线方向上并排排列的一系列弯曲的钢板组成，呈螺旋状。
当外力作用于弹簧时，它会发生形变，具有很好的弹性回复能力，是一种具有重要机械性能的弹簧。
一、设计计算1、弹簧基本要素弹簧基本要素包括钢带材料、外直径、内直径、圈数、导程、自由长度和加工工艺。
其中材料是决定弹簧机械性能的关键要素。
通常钢板弹簧采用碳素钢、合金钢等材料，其弹性模量会随材料强度的提高而增大。
2、弹簧设计弹簧的设计需要考虑弹簧的工作条件，计算外力的大小、方向、作用点等，从而确定弹簧材料的选择、外径、圈数等要素。
弹簧设计需要考虑以下几个方面：（1）弹簧的工作负荷：根据机械设备的工作条件和要求确定弹簧承受的最大负荷，以此作为设计的起点。
（2）弹簧的外径和内径：根据弹簧材料、工作负荷和工作环境等要素来确定弹簧的外径和内径大小。
（3）弹簧的圈数和导程：弹簧的圈数和导程直接决定了其刚度和变形量，需要根据实际需求来设计，避免过强或过松。
（4）弹簧自由长度：弹簧自由长度也会影响到其机械性能，需要根据实际工作环境来确定。
二、样例下面以一种常见的钢板弹簧为例，介绍其设计和计算过程。
1、材料选择假设需要设计一种碳素钢的钢板弹簧，采用SWO-A钢带材，其具有以下机械性能：屈服强度：235MPa弹性模量：210GPa泊松比：0.3材料密度：7.85g/cm³2、外径和内径的确定假设弹簧的最大工作负荷为500N，弹簧碳素钢钢带的工作应力取90%时，最大弹簧应变量ρs应该小于σ/2E，即(υ-Dw)/Dw≥0.08。
可根据此公式，确定外径Dw=20mm。
根据设计要求，弹簧的圈数为8，导程为3mm。
当弹簧材料确定且弹簧固定长度生成后，利用弹簧方程（Fs=kρs）推导，得到弹簧直径Di=17.9mm。
3、根据内径、外径和圈数确定性能参数内直径ID=Di-2t，弹簧导程l0=π(Di+Dw)/2，自由长度L0=l0*(n-1)+2*ra+ra-ra*υ/Dw。
浅析变截面少片簧计算汤玉平李细平江照亮（三一重工股份有限公司邮编410010）摘要：少片簧具备很多优点，质量轻，摩擦小噪音低，同时还能改善车轮和路面的附着性能等。
所以在汽车领域少片簧的应用已经越来越广泛。
但是少片簧如果设计不当，也很容易出现致命的故障。
所以少片簧的设计计算尤为重要。
关键词：汽车少片簧优点计算引言：要想变截面少片簧在各截面处的应力相等，断面形式从理论上来讲，板簧各点厚度沿长度方向必须做成抛物线型式。
这种抛物线型式板簧是理想的等强度梁，板簧各点应力分布最合理。
材料利用率很高。
但由于抛物线型式板簧根部不便装夹，端部不便卷耳，图1所示实际中不能使用。
图1抛物线形叶片板簧抛物线板簧基于上缺点，所以一般在抛物线板簧的基础加以改进，在根部做成等厚平直段，考虑到端部承受剪切力、端部卷耳及其加工性，不但卷耳片做成等厚平直段，而且其他簧片也作成等厚平直段，如图2所示。
图2 改进后的抛物线形叶片板簧经改进后，虽根部和端部得到了加强，但整个抛物线段都是高应力危险区，对材料和加工缺陷敏感性大，所以实际上目前使用的最普遍的是锥形段均采用同抛物线相切的直线形来代替抛物线形。
同时为了降低中心孔部位的应力和提高端部卷耳的强度，一般都采用如图3所示断面的板簧。
图3 根部和端部同时加强的变截面板簧为了适合长跨度产品的需要，可采用图4所示断面的板簧图4 长跨度加强型变截面板簧1、少片簧的计算1.1 已经条件在进行钢板弹簧计算之前，应当知道下列初始条件，轴（桥）负荷G 1、簧下部分荷重G 2、U 型螺栓距、板簧宽度、板簧跨度、板簧材料等。
1.2 少片簧厚度的计算本文将从等应力梁的角度，对少片簧的计算做初步的探讨。
图4所示 变截面簧，根部满足安装应做成等厚平直段，同时满足U 形螺栓夹紧处的工作应力cσ（cσ<[σ]）。
则其厚度为h 22h =1）式中： Pi ——板簧端部载荷 l ——板簧伸直长度之半 B ——板簧宽度 S ——U 形螺栓中心距板簧端部为了主片承载也需要做成等厚平直段，板簧连接处应做成圆角过渡。
少片变截面钢板弹簧的有限元分析吴娜;张士强【摘要】以有限元分析理论为基础,应用ANSYS分析软件,对少片变截面钢板弹簧进行了静力分析和模态分析.得到了钢板弹簧满载时的应力分布云图、应力-位移曲线、六阶不同阵型图,为少片钢板弹簧的前期设计开发提供了模态特性预测参数和强度评价及疲劳寿命的科学依据.%Based on the theory of finite element, static analysis and modal analysis are used to analyze less taper leaf spring with ANSYS software. The stress distribution nephogram, the stress-displacement curve, different six modes nephogram are obtained, which can offer the forecast parameters of the modal characteristics and the scientific basis for the development and design of the less taper leaf spring.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)034【总页数】4页(P9435-9438)【关键词】有限元;少片变截面钢板弹簧;静力分析;模态分析【作者】吴娜;张士强【作者单位】唐山学院机电工程系,唐山063000;唐山学院机电工程系,唐山063000【正文语种】中文【中图分类】U463.334.1目前在载货汽车上尤其是重型载货汽车上，钢板弹簧是首选的弹性元件［1］。
我国以前一直采用等截面多片(6～18片)结构，虽有坚固、可靠、耐久性强等优点，但本身重量大，耗料多，不利于节能和使汽车自重轻量化［2，3］。
少片钢板弹簧片间静摩擦系数的计算方法少片钢板弹簧片间静摩擦系数是指材料内部不同层之间的静摩擦系数。
这是用来描述物体之间摩擦力的重要参数，其值越高说明物体之间摩擦力越大，反之，越小。
它对于机械设计中的研究和设计有重要作用。
本文有关少片钢板弹簧片间静摩擦系数的计算方法进行了研究。
首先，我们介绍了计算少片钢板弹簧片间静摩擦系数所需的基本原理。
多片弹簧片间的静摩擦系数是指弹簧片的摩擦力与它所承受的外力之比。
受外力的大小影响，弹簧片间的静摩擦系数也会不同。
其中，影响多片弹簧片间静摩擦系数的主要因素有：弹簧片间距、摩擦表面粗糙度以及弹簧片间相互作用的油脂类物质。
接下来，我们详细介绍了计算少片钢板弹簧片间静摩擦系数的具体方法。
实验中，研究者在对多片钢板弹簧片进行负载时，应当测量每个片间的摩擦力和外力大小，并将其记录。
然后，将结果按照实验方法进行计算，从而得到多片钢板弹簧片间静摩擦系数。
此外，根据外力、弹簧片间距、粗糙度等参数的不同，还可以通过计算获得更准确的少片钢板弹簧片间静摩擦系数。
最后，我们概括总结了上述内容。
少片钢板弹簧片间静摩擦系数的计算是研究物体之间摩擦力的重要工作，也是机械设计中的基本参数。
欲确定多片钢板弹簧片间静摩擦系数，需要进行实验测量，并将实验结果进行计算。
此外，考虑到外力、弹簧片间距、粗糙度等其他因素，可以得到更准确的结果。
行研究及实验分析，少片钢板弹簧片间静摩擦系数的计算既有可靠性，又有简单性。
它不仅能够精准反映物体之间的摩擦力，而且能够为机械设计工作提供有效参数，有利于更加精确地完成工作。
综上所述，少片钢板弹簧片间静摩擦系数的计算具有重要的实际意义，它的计算可以提供有效的参数供机械设计使用。
希望今后的研究能帮助更多的机械设计工作者更准确地进行设计，以满足工程需求。
目录1方案论证 (1)1.1悬架结构形式分析 (3)1.1.1 非独立悬架和独立悬架 (3)1.1.2前悬架方案的选择 (4)1.1.3 比较选型 (4)1.2少片变截面钢板板簧结构分析 (5)1.2.1抛物线形叶片弹簧 (5)1.2.2梯形变厚断面弹簧 (8)1.3钢板弹簧的布置方案 (9)2悬架主要部件 (11)2.1钢板弹簧的形式 (11)2.1.1叶片断面形状 (11)2.1.2叶片端部形状 (12)2.2 板簧两端与车架的连接 (12)2.2.1连接的结构形式 (12)2.2.2板簧卷耳与衬套 (13)2.3减震器 (14)2.3.1减振器的作用 (14)2.3.2减振器的结构： (15)2.3.3 减振器工作原理： (15)2.3.4减震器的选择 (15)3 悬架的设计计算 (17)3.1弹性元件的计算 (17)3.2优化设计 (20)3.3变截面钢板弹簧校核 (25)3.3.1校核刚度 (25)3.3.2 弹簧的最大应力点及最大应力 (26)3.4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径 (27)3.5 钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 (28)3.6钢板弹簧总成弧高的核算 (29)3.7钢板弹簧强度验算 (29)3.7.1驱动时计算应力 (29)3.7.2.汽车通过不平路面时钢板弹簧的强度 (30)3.8钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算 (30)3.8.1卷耳应力的验算 (30)3.8.2钢板弹簧销的验算 (31)3.8.3 U形螺栓强度验算 (32)3.9减振器性能参数的选择 (33)3.9.1 相对阻尼系数ψ (33)3.9.2 减振器阻尼系数 的确定 (34)F的确定 (35)3.9.3 最大卸荷力3.9.4计算结果以及减震器的选择 (35)4 CATIA实体建模 (37)4.1CATIA简介 (37)4.2实体建模 (38)4.2.1钢板弹簧的绘制 (38)4.2.2盖板的实体图 (39)4.3主要零件实体图 (39)4.4装配 (42)5 结束语 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
摘要本次设计的题目是汽车钢板弹簧减震性能的理论分析与计算。
主要任务是对江铃汽车少片簧进行的理论分析与计算。
设计的主要内容是：选定钢板弹簧的结构，根据给定的尺寸、外力等数据，运用机械振动学中的离散体与连续体的知识，用连续体振动方程计算出钢板弹簧各片的应力，而后再用有限元软件Ansys软件分析各片簧的应力，然后把理论计算结果与软件分析结果进行比较，最后根据尺寸用CAD软件画出钢板弹簧的零件图和装配图。
钢板弹簧是汽车悬架的重要元件，其能保证汽车具有良好的行驶平顺性和良好的操纵稳定性，还能保证汽车在车轮跳动时，主销定位参数变化不大，车轮运动与导向机构相协调，不出现摆振现象，转向时使整车有一定的不足转向。
钢板弹簧本身还能兼起导向机构的作用，并且由于弹簧各片之间的摩擦而起到一定的减震作用。
总之，由实践得知钢板弹簧对汽车行驶平顺性、稳定性、通过性、燃油经济性等多种使用性能都有影响，因此钢板弹簧的设计对汽车的性能有很大影响，其设计也是汽车设计的一个重要方面。
关键词：钢板弹簧理论分析机械振动学 Ansys有限元软件ABSTRACTThe title of this design is the calculation and theoretical analysis of damping performance of automobile leaf spring. The main task is the calculation and theoretical analysis of less leaf spring of JiangLing cars. The main content of the design: selected the structure of leaf spring, according to the given size and forces and other data, using the knowledge of discrete body and continuous body of the mechanical vibration , then calculate the forces of each piece of steel spring according to the continuous body vibration equation. Then analysis the forces with the finite element software. Then compare the two results, finally paint out the assembly drawings.Leaf spring is an important component of automobile suspended frame , which can ensure the car has a good ride and good handling and stability , also can guarantee pin location parameters changed significantly and wheel movement aligned with steering mechanism and has no vibration and also ensure the vehicle has a certain lack of steering when the car beats the wheel. Leaf spring itself can also holds up the role of steering mechanism, and due to friction between the springs, it also can play s certain role of shock.In short, the practice proved that spring on vehicle ride comfort, stability, adoption, fuel economy, and other kinds of performance, so the design of leaf spring have a great impact on the performance of the car, its design is also an important aspect of automotive design.KEYWORDS: leaf spring theoretical analysis mechanical vibration ANSYS finite element software目录前言 (1)1.汽车工业简介 (1)2.汽车构造 (2)3.汽车悬架系统的作用、组成与分类 (2)4.设计任务 (5)2 钢板弹簧的传统理论分析 (3)2.1受力分析和载荷计算 (3)2.1.1 受力分析和静态载荷的计算 (3)2.1.2动态载荷的计算 (4)2.2钢板弹簧传统分析方法的应力计算 (6)2.2.1 力学模型的简化 (7)3 应力的计算 (8)3.1共同曲率法 (8)3.2许用应力的确定 (10)3.3少片钢板弹簧的简单估算方法 (11)3.4极限工况应力计算 (12)3.5钢板弹簧刚度和挠度的计算 (13)3.5.1 建模假设 (13)3.5.2 主副簧接触过程中的载荷计算 (14)3.5.3 载荷—挠度特性计算 (15)3.5.4钢板弹簧刚度的计算公式 (17)3.5.5 钢板弹簧自由刚度的计算 (18)3.5.6 夹紧状态下钢板弹簧刚度的计算 (19)3.6钢板弹簧振动理论分析 (19)4 钢板弹簧的有限元计算与分析 (22)4.1有限元工程分析在汽车设计中的应用 (22)4.2建立有限元模型 (23)4.2.1 有限元计算模型的简化 (23)4.2.2 定义单元属性 (24)4.2.3 接触分析 (25)4.2.4 施加载荷和约束 (27)4.2.5 设置求解选项 (28)4.2.6 有限元计算结果 (29)5 理论计算结果与有限元计算结果比较 (32)6 小结 (33)7 致谢 (34)8 参考文献 (35)前言1.汽车工业简介汽车是最重要的现代交通工具，汽车的种类最多、最普及、活动范围最广泛、运输量最大的交通工具。
