钢板弹簧设计

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。

目录一、确定断面尺寸及片数 ------------------------------------------------------------------------ 2二、确定各片钢板弹簧的长度 ------------------------------------------------------------------ 4三、钢板弹簧的刚度验算 ------------------------------------------------------------------------ 5四、钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算。

------------------------------- 7H ------------------------------------------------------------------------------------ 71.钢板弹簧总成在自由状态下的弧高02.钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 -------------------------------------------------------------------------------- 8五、钢板弹簧总成弧高的核算 ---------------------------------------------------------------- 10六、钢板弹簧的强度验算 ---------------------------------------------------------------------- 11二、（修改）确定各片弹簧长度--------------------------------------------------------------- 12三、（修改）钢板弹簧的刚度验算 ------------------------------------------------------------ 14四、（修改）钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 --------------------- 15五、（修改）钢板弹簧总成弧高的核算 ------------------------------------------------------ 17六（修改）钢板弹簧的强度验算 ------------------------------------------------------------- 18七、钢板弹簧各片应力计算 ------------------------------------------------------------------- 18八，设计结果 ------------------------------------------------------------------------------------- 20九、参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------- 21十、附总成图 ----------------------------------------------------------------- 错误!未定义书签。

1钢板弹簧悬架设计规范钢板弹簧悬架设计规范(提纲)一、钢板弹簧钢断面参数(R=h/2, R=h, R=3h/4) 1．单面双槽钢（1）断面积（2）中性层位置（3）惯性矩（4）断面系数（5）拉、压应力比2．矩形断面钢（1）断面积（2）惯性矩（3）断面系数*主要（常用）规格列表，给出数值，供查用。

二、钢板弹簧总成基本特征参数1．刚度（自由刚度，夹紧刚度）（1）多片簧（2）少片簧2．比应力（1）多片簧（根部应力）（2）少片簧（a.根部应力；b.最大应力点应力）3．弧高（1）夹紧弧高（2）自由弧高三、有关整车性能参数的校核1．悬架固有频率（1）静挠度（2）固有频率（推荐值）（3）两级刚度复式板簧的挠度和频率2．侧倾校核（1）侧倾角刚度（a.板簧，b.稳定杆）（2）侧倾力臂（3）侧倾角（推荐值）3．杆系的运动学校核（1）板簧运动当量杆的计算a.基线角b.圆心位置c.当量杆长度（半径）d.相关点的平移（2）纵拉杆与板簧运动干涉量计算（推荐限值）（3）传动轴伸缩量与万向节夹角校核4．制动时的纵扭干涉（1）板簧纵扭特性a.纵扭瞬心位置b.纵扭角（2）纯纵扭干涉引起的跑偏量（3）纵扭与“点头”同时干涉的跑偏量5．轴转向效应（1）当量杆斜度（2）轴转向效应系数四、强度校核1．设计载荷下的平均静应力（推荐值）（1）等比应力（2）不等比应力a.多片簧各片不等厚b.少片簧2．最大行程下的极限应力（推荐值）（1）等比应力（2）不等比应力3．纵扭时应力校核（推荐值）（1）制动a.前簧b.后簧（倒车）（2）驱动后簧4．卷耳应力校核（推荐值）（1）制动（2）驱动五、钢板弹簧各单片的设计1．多片簧各单片长度的确定2．各单片弧高的确定（1）总成弧高的选定a.装车后满载弧高b.装车后无载弧高c.自由弧高与曲率半径（2）各单片预应力的选定a.预应力选取原则b.自平衡条件（3）各单片自由弧高和曲率半径的计算（多片簧，少片簧）a.Rkb.Hk六、生产文件中有关参数的选定1．预压缩行程2．验证负荷3．无载与设计负荷下的总成弧高4．设计负荷下的刚度值及其测定点。

精心整理汽车钢板弹簧设计1、 结构优缺点分析，决定设计的结构方案。

2、 确定钢板弹簧材料许应力，根据静挠度f c 用《材料力学》简支梁挠度公式，初步确定钢板截面尺寸、、形状、惯性矩、片数。

3、 根据已知的板簧支点距离，U 型螺栓距离、片数，用作图法求得各片钢板弦长，4、 5、 6、7、 态下弧高计算。

8、 计算钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径R 0.9、 计算各片钢板在自由状态下的曲率半径R i ，直至接近为止。

10、 计算各片钢板弧长（各片钢板在支承点之间的实际长度）。

11、 绘图：在各片钢板处于伸直状态下绘制总成图。

制图符合常规要求外，图上还需要列表注明各片钢板实际长度、曲率半径、总成检验弧高。

12、钢板弹簧总成在极限工况下的长度验算。

13、钢板弹簧卷耳和销轴的验算。

14、卷耳衬套的设计和验算。

I0:根部惯性矩I0=W0:根部断面系数W0=C=*汽车多片钢板弹簧主要设计算计式与参数表对称钢板弹簧不对称钢板弹簧参数许用值刚度C j=48EI0/[(L-S/2)3δ]S：平直段长度C j=3EL2I0[L12(L2-S/4)2+L22(L1-S/4)2]δ弹性模量E=2.058*105N/mm2弹性极限σe=90kg/mm2=882N/mm2屈服极限σs=120-125kg/mm2静挠度F j=p m(L-S/2)3δ/(48EI0)F j=【L12(L2-s/4)2+L22(L1-S/4)2】δp m/(3EL2I0)静应力σ=形状系数δ=【-2η+η2（-lnη）】各片厚度相同时δ=1.5/1.04【1+1/（2η）】静应力：前簧σ=343-441N/mm2后簧σ=441-539N/mm2副簧σ=196-245N/mm2平衡簧σ=343-441N/mm2满载负荷Pm=Cjσm/δ验证负荷Pe=Cjσe/δ预压负荷Ps=Cjσs/δ各片长度L i=(L z/2-L d/2)h3/等厚度时L I=(L z/2-L d/2)/nL z/Ld…作用长/短片长n…小于L z的片数：满载自振频率：N m=300/Fj1/2(次/分，Fj-cm前簧N m=100-110（次/分）(F J=74.5-90mm)后簧N mm=110-125mm（F j=57.5-74.5mm）根部极限应力：σmax=δ(F j+F d)曲率半径弧长计算：1、根据H/L查表..Q值—R=L/Q2、R=L2/(8H)（近似计算）弦长计算：R=[H2+（L/2）2]/（2H）H=R-(R2-L2/4)1/2知各弧高求总等截面板簧的设计要点与思路一、钢板弹簧设计的已知条件1、总成类型：a前簧、后簧、副簧或平衡簧；b等截面簧、变截面簧或复合簧。

精心整理汽车钢板弹簧设计1、 结构优缺点分析，决定设计的结构方案。

2、 确定钢板弹簧材料许应力，根据静挠度f c 用《材料力学》简支梁挠度公式，初步确定钢板截面尺寸、、形状、惯性矩、片数。

3、 根据已知的板簧支点距离，U 型螺栓距离、片数，用作图法求得各片钢板弦长，4、 5、 6、7、 态下弧高计算。

8、 计算钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径R 0.9、 计算各片钢板在自由状态下的曲率半径R i ，直至接近为止。

10、 计算各片钢板弧长（各片钢板在支承点之间的实际长度）。

11、 绘图：在各片钢板处于伸直状态下绘制总成图。

制图符合常规要求外，图上还需要列表注明各片钢板实际长度、曲率半径、总成检验弧高。

12、钢板弹簧总成在极限工况下的长度验算。

13、钢板弹簧卷耳和销轴的验算。

14、卷耳衬套的设计和验算。

I0:根部惯性矩I0=W0:根部断面系数W0=C=*汽车多片钢板弹簧主要设计算计式与参数表对称钢板弹簧不对称钢板弹簧参数许用值刚度C j=48EI0/[(L-S/2)3δ]S：平直段长度C j=3EL2I0[L12(L2-S/4)2+L22(L1-S/4)2]δ弹性模量E=2.058*105N/mm2弹性极限σe=90kg/mm2=882N/mm2屈服极限σs=120-125kg/mm2静挠度F j=p m(L-S/2)3δ/(48EI0)F j=【L12(L2-s/4)2+L22(L1-S/4)2】δp m/(3EL2I0)静应力σ=形状系数δ=【-2η+η2（-lnη）】各片厚度相同时δ=1.5/1.04【1+1/（2η）】静应力：前簧σ=343-441N/mm2后簧σ=441-539N/mm2副簧σ=196-245N/mm2平衡簧σ=343-441N/mm2满载负荷Pm=Cjσm/δ验证负荷Pe=Cjσe/δ预压负荷Ps=Cjσs/δ各片长度L i=(L z/2-L d/2)h3/等厚度时L I=(L z/2-L d/2)/nL z/Ld…作用长/短片长n…小于L z的片数：满载自振频率：N m=300/Fj1/2(次/分，Fj-cm前簧N m=100-110（次/分）(F J=74.5-90mm)后簧N mm=110-125mm（F j=57.5-74.5mm）根部极限应力：σmax=δ(F j+F d)曲率半径弧长计算：1、根据H/L查表..Q值—R=L/Q2、R=L2/(8H)（近似计算）弦长计算：R=[H2+（L/2）2]/（2H）H=R-(R2-L2/4)1/2知各弧高求总等截面板簧的设计要点与思路一、钢板弹簧设计的已知条件1、总成类型：a前簧、后簧、副簧或平衡簧；b等截面簧、变截面簧或复合簧。

1钢板弹簧基本参数的确定本设计方案中，采用纵置式对称前钢板弹簧。

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。

目录第1章绪论 (2)第2章悬架系统的结构与分析 (4)2.1悬架的功能和组成 (4)2.2汽车悬架的分类 (4)2.3悬架的设计要求 (4)2.4悬架主要参数 (5)2.4.1悬架的静挠度cf及刚度c (5)2.4.2悬架的动挠度df (6)2.4.3悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配 (6)2.4.4钢板弹簧结构............................................................................. . (7)第3章前后悬架系统的设计 (8)3.1前悬架系统设计 (8)3.1.1钢板弹簧的设计 (8)3.1.2.钢板弹簧的验算 (10)3.2后悬架系统设计 (13)3.2.1钢板弹簧的设计 (13)3.2.2钢板弹簧的验算 (15)第4章减振器设计 (19)4.1减振器分类 (19)4.2前后悬架减振器计算 (19)4.2.1相对阻尼系数和阻尼系数 (19)4.2.2最大卸荷力 (20)4.2.3工作缸直径 (21)第5章结论 (23)5.1钢板弹簧参数 (23)5.1.1前悬架参数 (23)5.1.2后悬架参数 (23)5.2双筒式减振器参数 (24)5.2.1前减震器参数 (24)5.2.2后减震器参数 (24)参考文献 (25)第1章绪论悬架是汽车的车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。

它的作用是弹性地连接车桥和车架，缓和行驶中车辆受到的冲击力。

保证货物完好和人员舒适，使汽车在行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力和侧向反力以及这些力所造成的力矩，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。

悬架是汽车中的一个重要组成部分，它把车架与车轮弹性地连接起来，关系到汽车的多种使用性能。

悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。

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。

钢板弹簧 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解钢板弹簧的定义、构造及其在汽车工程中的作用；2. 学生能够掌握钢板弹簧的弹性特性、力学原理以及影响其性能的因素；3. 学生能够了解钢板弹簧在汽车悬挂系统中的配置方式及其对汽车行驶性能的影响。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析钢板弹簧的弹性变形和应力分布情况；2. 学生能够设计简单的钢板弹簧悬挂系统，并进行性能评估；3. 学生能够运用相关工具和设备进行钢板弹簧的检测和维护。

情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对汽车工程技术的兴趣，提高对机械制造和创新的热情；2. 学生能够认识到钢板弹簧在汽车安全和舒适性能方面的重要性，增强安全意识；3. 学生能够通过团队合作，培养沟通协调能力和解决问题的能力。

课程性质：本课程为汽车工程学科基础知识课程，结合实际应用，注重理论联系实际。

学生特点：学生为高中二年级学生，具备一定的物理和数学基础，对汽车工程有一定了解，但专业知识有限。

教学要求：教师应采用直观、生动的教学方法，引导学生主动参与，注重培养学生的动手能力和实践操作技能。

在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。

通过课程学习，使学生能够达到上述具体学习成果。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 钢板弹簧概述- 定义、分类及在汽车悬挂系统中的应用- 悬挂系统的基本原理2. 钢板弹簧的构造与性能- 弹性特性、力学原理- 影响钢板弹簧性能的因素- 钢板弹簧的材料及工艺3. 钢板弹簧的设计与评估- 设计原则与步骤- 性能评估方法- 悬挂系统配置方式4. 钢板弹簧的检测与维护- 检测方法与工具- 维护技巧与注意事项- 故障分析与排除5. 实践操作- 钢板弹簧悬挂系统设计实例分析- 模拟实验与性能测试- 实际操作与技能训练教学内容按照以上五个部分进行组织，共计10课时。

具体安排如下：1-2课时：钢板弹簧概述及悬挂系统基本原理3-4课时：钢板弹簧的构造与性能5-6课时：钢板弹簧的设计与评估7-8课时：钢板弹簧的检测与维护9-10课时：实践操作教学内容与教材紧密关联，确保科学性和系统性。

钢板弹簧设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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汽车钢板弹簧的设计一、汽车钢板弹簧的基本特性钢板弹簧的主要功能是作为汽车悬架系统的弹性元件，此外多片弹簧的片间摩擦又起作系统的阻尼作用，多数钢板弹簧通过卷耳和支座兼有导向作用。

但就其基本的受力情况及结构特点，钢板弹簧具有以下两个基本特征：1、无论钢板弹簧以什么形式装在汽车上，它都是以梁的方式在工作，也就是说它的主要受力方向垂直于钢板弹簧长度。

同时，由于受变形相对其长度很小，因此可以利用材料力学中有关小挠度梁的理论，即线性原理来进行分析计算。

2、钢板弹簧装在汽车上所承受的弯矩，基本上是单向载荷，因而其弯曲应力也是单向应力。

二、等应力梁的概念椭圆形半椭圆形四分之一椭圆形除早期的汽车采用过椭圆形钢板弹簧，近代汽车绝大多数采用半椭圆形钢板弹簧，只有极少数采用四分之一椭圆形钢板弹簧。

无论何种形式的钢板弹簧，就其总成而言，都是根部支承，端部承爱集中载荷，它都是以梁的方式在工作。

众所周知，理想的梁应该是一根等应力梁，这样才能获得材料的最佳利用。

对于钢板弹簧而言，无论单片或多片，设计者应该努力将它设计成等应力梁或近似于等应力梁。

就单片梁而言，当只有单片承爱集中载荷时，有两种轮廓可以满足等应力梁的要求。

对于等厚度者，宽度应成三角形，对于等宽度者，厚度为抛物线形状。

当然，从理论上讲，只要截面系数沿片长方向与弯矩成比例变化，都可以成为等应力梁。

然而汽车上几乎没有采用同时变厚又变宽的弹簧。

上述轮廓线只是对弯曲应力而言，实际上钢板弹簧端部受剪切强度的要求以及卷耳的存在，第一种轮廓只能是在三角形端部加上等宽的矩形或整个宽度成为梯形，而第二种轮廓只能是抛物线端部接上一段等厚度的矩形或厚度按梯形变化的梁。

为了简化轧制工艺，对于等宽度者，可用梯形代替抛物线。

此外，根部也设计成为平直的，便于与支承座贴合，也就是说，或者由梯形和根部、端部为矩形的三段直线构成。

所以，在实际应用上，只能把弹簧设计成为近似的等应力梁。

由于结构上的原因，没有人在汽车上采用等厚度变宽度的单片钢板弹簧，但等宽度变厚度的单片钢板弹簧早就得到实际的应用。

1.2弹簧、稳定杆设计不管悬架的类型如何演变，从结构功能而言，它都是有弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。

1.2.1 弹性元件弹性元件主要作用是传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂直载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。

在现用的弹性元件中主要有三种；（1）钢板弹簧，（2）扭杆弹簧，（3）螺旋弹簧。

1.2.1.1钢板弹簧设计板弹簧具有结构简单，制造、维修方便；除作为弹性元件外，还兼起导向和传递侧向、纵向力和力矩的作用；在车架或车身上两点支承，受力合理；可实现变刚度，应用广泛。

1.2.1.1.1钢板弹簧布置方案1.2.1.1.1.1钢板弹簧在整车上布置(a) 横置；这种布置方式必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂，质量加大，只在少数轻、微车上应用。

(b) 纵置；这种布置方式的钢板弹簧能传递各种力和力矩，结构简单，在汽车上得到广泛应用。

1.2.1.1.1.2 纵置钢板弹簧布置(a)对称式；钢板弹簧中部在车轴（车桥）上的固定中心至钢板弹簧两端卷耳中心之间的距离相等，多数汽车上采用对称式钢板弹簧。

(b)非对称式；由于整车布置原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又要改变轴距或通过变化轴荷分配的目的时，采用非对称式钢板弹簧。

1.2.1.1.2钢板弹簧主要参数确定初始条件：G~满载静止时汽车前轴（桥）负荷1G~满载静止时汽车后轴（桥）负荷2G~前簧下部分荷重U1G~后簧下部分荷重2UF=(G1-G1U)/2 ~前单个钢板弹簧载荷W1F=(G2-G2U)/2 ~后单个钢板弹簧载荷2Wf～悬架的静挠度；d f－悬架的动挠度c1L～汽车轴距；a)满载弧高af满载弧高指钢板弹簧装在车轴（车桥）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。

af用来保证汽车具有给定的高度。

当af=0时，钢板弹簧在对称位置上工作。

为在车架高度已确定时得到足够的动挠度，常取af= 10～20mm。

汽车钢板弹簧的设计说明（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2②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。

微型货车后悬架钢板弹簧设计一前言钢板弹簧结构简单，使用维修方便，除了起弹性元件作用之外，还兼起导向作用，长期以来在汽车特别是载货汽车上得到广泛应用。

本方案中某微型货车后悬架采用渐变刚度钢板弹簧，即副簧放在主簧之下，副簧随载荷变化逐渐起作用：主簧和弹簧开始接触前，刚度为定值，特性呈线性；主簧和副簧从开始接触到完全接触，刚度逐渐增大，特性呈非线性，主簧和副簧完全接触后，成为一体，载荷继续增大时，刚度趋于定值，特性近似线性。

除第五片簧采用变截面簧片外，其余各片采用等厚簧片，方案如图1所示：图1 某微型货车后悬架钢板弹簧装配效果图二钢板弹簧设计的已知参数1)弹簧负荷整车参数如下表：表1根据整车布置给定的空载、满载，最大载质量及非簧载质量，可得到在每副弹簧承载最大载质量时，单个钢板弹簧的载荷为：P m=(1603-107)/2*9.8=7330.4N2)弹簧伸直长度在新车设计时，一般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，应尽量增加弹簧长度。

汽车设计推荐钢板弹簧长度如表2：表2该微型货车后悬架采用纵置非对称式钢板弹簧，轴距为2800mm,设计长度为2800*43%=1206mm,圆整为1200mm.前段为580mm.后段为620mm, 其中U型螺栓夹紧长度为108mm。

3)悬架静挠度悬架的静挠度即为满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度之比，为了防止车身产生较大的纵向角振动，应使前后悬架的静挠度接近。

定义主簧刚度为40N/mm，复合刚度为110N/mm。

对变刚度弹簧，悬架的静挠度可由钢板弹簧的弧高变化得到。

4)弹簧满载弧高由于车身高度、悬架动行程及钢板弹簧导向特性等都与汽车满载弧高有关，因此弹簧满载弧高值应根据整车和悬架性能要求给出适当值，在车架高度限度的情况下，为了获得良好的操纵稳定性，满载弧高取为-12mm。

5)弹簧弧高变化定义钢板弹簧的弧高变化如表3所示：表3三钢板弹簧主要参数的确定1）片厚的确定由于矩形断面成本低，易加工，本方案采用矩形断面。

4.2钢板弹簧设计4.2.1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。

4.2.2钢板弹簧主要参数的确定在进行钢板弹簧计算之前，应当知道下列初始条件：满载静止时汽车前、后轴(桥)负荷1G 、2G 和簧下部分荷重1u G 、2u G ，并据此计算出单个钢板弹簧的载荷：2/)(111u W G G F -=和2/)(222u W G G F -=，悬架的静挠度c f 和动挠度d f ，汽车的轴距等。

1.满载弧高a f满载弧高a f 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两端(不包括卷耳孔半径)连线间的最大高度差(图4—3)。

a f 用来保证汽车具有给定的高度。

当a f ＝0时，钢板弹簧在对称位置上工作。

为了在车架高度已限定时能得到足够的动挠度值，常取a f ＝10～20mm 。

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。