汽车专业课程设计
题目：轻型货车钢板弹簧总成设计
学院：燕山大学里仁学院
专业：车辆工程
班级：车辆工程2班
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学号： ************
指导老师：***
2016年1月8日
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目录
一、设计任务书 (1)
二、设计方案 (3)
三、设计计算说明 (3)
3．1前悬架静挠度f
c1，前悬架钢板弹簧刚度c
1
(3)
3．2前悬架的动挠度f
d1
确定。 (3)
3．3货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定 (4)
3．3．1．钢板弹簧长度L (4)
3．3．2．前悬架钢挠度增大系数 (4)
3．3．3.钢板弹簧片总惯性矩 (4)
3．3．4钢板弹簧片的厚度和宽度的计算 (4)
3．4钢板弹簧各片长度的确定 (5)
3．5钢板弹簧的刚度验算 (5)
3．6钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算 (6)
3．6．1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径 (6)
3．6．2钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径 (7)
3．6．3钢板弹簧各片在自由状态下的弧高 (7)
3．7钢板弹簧总成弧高及的核算 (8)
3．8钢板弹簧的强度的核算 (8)
四．设计小结 (10)
2、设计方案
钢板弹簧设计是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能要求，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。
在整个设计过程中，一起设计了前悬架。按着以下的顺序完成了总体的设计。
（一）、前悬架静挠度f
c1，前悬架钢板弹簧刚度c
1
（二）、前悬架的动挠度f
d1
确定
（三）、货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定（四）、钢板弹簧各片长度的确定
（五）（五）、钢板弹簧的刚度验算
（六）、钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算（七）、钢板弹簧总成弧高及的核算
（八）、钢板弹簧的强度的核算。
汽车满载总质量Q=2420kg
额定载荷为1030kg (g取10N/ kg)
满载时前轴负荷占35%，后轴占65%
故满载时
前轴载荷为2420⨯10⨯ 35%=8470N
后轴载荷为2420⨯10⨯ 65%=15730N
空载时前轴负荷占50%，后轴占50%
设空载时质量为1390kg
故空载时
前轴载荷为1390⨯10⨯50%=6950N
后轴载荷为1390⨯10⨯50%=6950N
取载荷最大者（计算依据）
则前轴载荷为
1
G=8470N
后轴载荷为
2
G=15730N
1.根据车轴载荷，求出车轴簧下质量
悬架静载荷指的是车辆水平静置时单个悬架承受的垂直载荷，又叫悬挂质量或簧上质量。悬架静载荷要分别计算空载和满载两种工况，下面是计算方法：悬架静载荷=（轴载荷—簧下载荷）*1/2
其中：簧下质量为总量的20%~25%
M1=Q⨯21% =2420⨯21%=508kg
2. 根据货车轴负荷求出簧上质量M2=Q⨯0.79=2420⨯0.79 =1912kg
前悬架单个簧上质量m=M2*0.35/2=1912/2=669kg
（1）.货车前轴负荷G
1
=15730N，则单个钢板弹簧的载荷：
F w1=mg/2=3345N (g取10N/ kg)
3.满载偏频n c
偏频为评判整车平顺性能的一个重要参数，在设计悬架初期就要先定义偏频的范围。卡车满载偏频的范围n c =1.2~1.8 HZ = 72~108 cycle/min，考虑到乘员乘坐舒适性的要求，一般客车前悬架的偏频低于前悬架的偏频。所以针对自己所设计的轻型货车，货车满载时，前悬架偏频要求在 1.50~2.10Hz，取满载偏频
n
1
=1.70Hz。
根据满载偏频n，按式（3）求出满载静挠度f
c
（mm）
（3）
得f
c =2 (5/ n)
则f
c1 =2
1 (5/ n)
∴f c1 =86mm 故符合要求。
4.根据弹簧载荷G和静挠度f
c ，按式（4）求出予期夹紧刚度K
o
悬架的线刚度指的是车轮保持在地面上而车厢做垂直运动时，单位车厢位移
下，悬架系统给车厢的总弹簧恢复力。钢板弹簧作为悬架中的弹性元件，它自身的线刚度会影响到悬架的线刚度，从而影响车厢的位移量，这里用如下的公式计算板簧的线刚度。
悬架钢板弹簧刚度Ko(单位N/mm)
静挠度f c = F w /Ko---------------（4）
得前悬架钢板弹簧刚度Ko = F w / f c
∴ Ko 1= F w1/ f c1
=39N/mm
1．相关资料查得，f d1为60~90mm 。
取f d1=90mm 。
1．由总体设计数据可得，货车的轴距为2515mm 。货车前悬架钢板弹簧，L 1=
（0.26~0.35）轴距。
则取L 1 =2515*0.3=755mm
2．货车架钢板弹簧挠度增大系数δ。根据n 1（与主片等长的片数）n （总片数）
按式（5）算出。
δ=1.5/[1.04（1+10n 2n ）]-----（5）
（1）前悬架钢板弹簧挠度增大系数1δ
取U 形螺栓中心距s=86mm 。取U 行螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数（刚性夹紧）k=0.5。初选总片数n 和主片数n 1，建议前簧取n = 6～8，n 1=1或2。片数少些有利于制造和装配，并可以降低片之间的干摩擦，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。综合考虑此客车的行驶平顺性与静载荷，将板簧总片数n 定为8，主片数n 1定为2。 取n 0=8，n 1=2。弹性模量E=2.06510⨯N/2mm
挠度增大系数：
1δ=1.5/[1.04（1+10n 2n ）]
=1.28
3.根据予期夹紧刚度K o ，初步确定弹簧各片断面尺寸b 、h 和片数n
根据K o = 3L ()L -k S
K 得 K=K o /3L ()L -k S
k ——无效长度系数，一般取0.4-0.6
S ——U 型螺栓夹紧距一般取80-130（mm ）
K ——弹簧自由刚度
再根据K=（48 E J o α）/（δL 3））
