长变截面钢板弹簧在微型客车上的应用及设计方法

为微型汽车设计后钢板弹簧悬架Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】第二题：为 110 微型汽车设计后钢板弹簧悬架 一、确定钢板弹簧叶片断面尺寸、片数有关钢板弹簧的刚度、强度等，可按等截面简支梁的计算公式计算，但需引入挠度增大系数δ加以修正。

因此，可根据修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需要的总惯性矩0J 。

对于对称钢板弹簧30[()]/(48)J L ks c E δ=-式中，s 为U 形螺栓中心距()mm ；k 为考虑U 形螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数（刚性夹紧：取0.5k =，挠性夹紧：取0k =）；c 为钢板弹簧垂直刚度(/)N mm ，/w c c F f =；δ为挠度增大系数（先确定与主片等长的重叠片数1n ，再估计一个总片数0n ，求得10/n n η=，然后用 1.5/[1.04(10.5)]δη=+初定δ）；E 为材料的弹性模量()MPa 。

取值计算：题目已知骑马螺栓中心距70s mm = 取刚性夹紧时的无效长度系数0.5k =题目已知满载时偏频(1.5~1.7)n Hz =，取 1.6n Hz =，根据公式5/n =2255()()97.661.6c f mm n ===；后钢板弹簧载荷02()/2(7350690)/23330w u F G G N =-=-=；故后钢板弹簧垂直刚度/3330/97.6634.1/w c c F f N mm ===确定与主片等长重叠片数11n =，估计总片数010n =（多片钢板弹簧一般片数在6~14片之间选取），则10/1/10n n η==，挠度增大系数1.51.5/[1.04(11/20)] 1.092δ=⨯+=取弹性模量522.110/E N mm =⨯题目已知钢板弹簧长度(1000~1100)L mm =，取1050L mm = 带入可求得：204859.15J N mm =⋅钢板弹簧总截面系数：[()]/(4[])w w W F L ks σ≥-式中，[]w σ为许用弯曲应力。

汽车变截面钢板弹簧的设计计算东风汽车工程研究院 陈耀明 2006年5月前 言少片变截面钢板弹簧在我国已有多年的制造和使用经验，特别是大、中型客车，采用者相当广泛。

然而，涉及变截面簧的设计计算方法，虽然二十几年前悬架专委会曾做过一些介绍，但资料零散、重复、不完整，尤其是比较常用的加强型变截面簧，资料反而欠缺。

撰写本文的目的，就是为悬架设计者提供变截面簧的比较完整的设计计算资料，主要是刚度计算公式和应力分布计算方法。

变截面簧轮廓线包括梯形和抛物线形两大类，每类又含有根部、端部加厚，或只有根部加厚，或都不加厚等几种变型。

这样，可以说几乎所有的变截面簧轮廓线都可在本文找到计算公式。

此外，本文还介绍了各种轮廓线的选型原则以及若干设计经验等，可供设计人员参考。

附录中列出已有资料中的一些计算公式，并证明了它们和本文公式的一致性。

本文的式（1）～（3）引自日本资料“自动车用重型钢板弹簧”，其它公式（6）～（15）是笔者近期重新推导出来的。

当然，有一些和过去推导出来的公式完全一致。

一、 纵截面为梯形的变截面弹簧这种弹簧的轧锥部分（3l ～4l 段）为梯形，而根部和端部都将厚度增大，称为加强型变截面簧，见图1。

图1为四分之一椭圆钢板弹簧，其刚度计算公式为：654321αααααα+++++=EK ----------------（1）若对称地扩展成为半椭圆钢板弹簧，其总刚度为：6543212αααααα+++++=EK ----------------（2）若弹簧由若干等长、相同轮廓线的叠片所组成，则其合成的总成刚度为：6543212αααααα+++++=nEK ----------------（3）式中 )/(10058.225mm N E ×=为弹性模数n 弹簧片数，单片弹簧1=n313114bt l =α⎥⎦⎤⎢⎣⎡++−+−+−−=1221112121221122212211132ln 223)(22212t t t Al t t l A t Al t t l A t Al t bA α )(43233323l l bt −=α ⎥⎦⎤⎢⎣⎡++−+−+−−=2322322223233223232223234ln 223)(22212t t t Bl t t l B t Bl t t l B t Bl t bB α ⎥⎦⎤⎢⎣⎡++−+−+−−=3423432324244324242234335ln 223)(22212t t t Cl t t l C t Cl t t l C t Cl t bC α )(43536346l l bt −=α而 1212l l t t A −−=3423l l t t B −−=4534l l t t C −−=其中 b 弹簧宽度实际应用中，有些弹簧的轮廓线有所简化，见图2，其刚度计算式也有所变化： 1、增厚转折点急剧变化，2型。

高性能新型弹簧钢在汽车弹簧上的应用分析本文分析了汽车行业对高性能新型弹簧钢的市场需求，并对其性能进行分析以及试验应用，发现该型弹簧钢能挤入世界先进弹簧钢行列，为我国汽车行业的发展提供了助力。

标签：高性能新型弹簧钢；汽车弹簧；性能；需求；应用0 引言弹簧钢被普遍运用于汽车、机械等领域，是国民经济建设的重要钢种之一。

弹簧钢被用于弹簧制造或类似弹簧性能的零件制造。

随着我国汽车行业轻量化、国产化、国际化要求的提出，我国汽车制造企业对弹簧钢的要求相应提高，本文就此针对某高性能新型弹簧钢在汽车弹簧上的应用进行分析。

1 汽车行业高性能新型弹簧钢的市场需求1.1 汽车轻量化需求随着汽车不断变得轻量化，对弹簧钢的要求进一步提高。

而汽车轻量化是主要的节材与节能的手段。

同时随着汽车用钢材与非钢轻量化材料（铝、钛等）的竞争加大，高性能新型弹簧钢需要朝着轻量化高强度的方向发展，这是汽车轻量化提出的要求。

轿车用弹簧钢方面，在弹簧钢强度增加的基础上，才能实现弹簧设计应力的提高，相应的弹簧质量就会减轻。

德国雷特曼-杰克公司在这方面走在前列，计划设计制造应力强度达2000Mpa的钢丝，美、日等发达国家在这些方面也是卓有成效。

客车用板簧也有轻量化要求。

一是设计开发新型高性能弹簧钢，二是将多片等截面板簧替换成少片变截面板簧，我国越来越多的客车已经开始采用这种板簧，但依然有部分还是采用的多片等截面板簧，究其原因就在于少片变截面板簧一旦其中某一片断裂极易造成安全事故，客车生产厂家对国家在这方面的材料工艺等不够信任。

板簧使用最多的是载货汽车，使其轻量化有着重要意义。

在这方面日本走在了前面，我国与其约有20年的差距。

1.2 国产化需求2013年，日本方面的汽车、摩托车用弹簧占用了65%左右的弹簧钢生产总量。

以节能和经济性的角度来看，随着新能源的应用，汽车行业竞争加大，节能减排成为一直被视为重点，这就要求汽车要进行减重，而弹簧钢减重是汽车行业的主要发展基础，在这方面我国取得了一定的成就。

目录1 引言11.1研究现状和发展趋势：11.2 悬架系统的重要性21.3悬架的组成和设计理论意义22 汽车悬架系统的作用、组成与分类3 2.1 汽车悬架的作用32.2 悬架的组成32.2.1弹性元件42.2.2减振器42.2.3 导向机构42.3 悬架的分类52.3.1 非独立悬架52.3.2 独立悬架52.4 钢板弹簧72.4.1 钢板弹簧的基本结构和作用原理72.4.2弹性元件种类及其特点93 110微型汽车后钢板弹簧悬架系统104 后悬挂系统钢板弹簧设计114.1 钢板弹簧主要参数的确定114.2 钢板弹簧叶片断面尺寸的选择164.3 钢板弹簧各片长度的确定174.4 钢板弹簧刚度的验算194.4.1 弹簧刚度计算194.5 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径计算20 4.5.1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高204.5.2 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径214.6 钢板弹簧各片预应力的确定214.6.1 簧预应力确定224.7钢板弹簧各叶片在自由状态下的曲率半径和弧高的计算224.8 钢板弹簧总成弧高的核算244.8.1 簧总成弧高核算254.9钢板弹簧各片的应力验算265 结论28参考文献29致谢301 引言1.1研究现状和发展趋势：自从汽车发明以来，工程师们就一直在研究如何将汽车的悬架系统设计得更好。

最初的汽车悬架系统是使用马车的弹性钢板，效果当然不会很好。

1908年螺旋弹簧开始用于轿车。

到了三四十年代，独立悬架开始出现，并得到很大发展。

减振器也由早期的摩擦式发展为液力式。

这些改进无疑提高了悬架的性能，但无论怎样改良，此时的悬架仍然属于被动式悬架，仍然在很多方面有很大局限性。

自五六十年代起产生了主动悬架的概念，它能够根据悬架质量的加速度，利用电控液压部件主动地控制汽车的振动。

在这方面的研究，各大汽车制造公司均不遗余力。

典型的例子，早期有雪铁龙公司在1955年发展的一种液压-空气悬架系统，可以使汽车具有较好的行驶性能和舒适性，但是它的制造工序太复杂，最终难以普及[12]。

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。

钢板弹簧在汽车上的作用钢板弹簧的一端与车架铰接，可以传递各种力和力矩，并决定车轮的跳动轨迹。

同时，它本身也有一定的摩擦减震作用。

它既是悬架的弹性元件，又是悬架的导向装置，钢板弹簧至今仍在各种汽车上大量使用。

由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成。

安装好后两端自然向上弯曲。

当路面对轮子的冲击力传来时，钢板产生变形，起到缓冲、减振的作用，纵向布置时还具有导向传力的作用。

非独立悬挂大多采用钢板弹簧做弹性元件，可省去导向装置和减振器，结构简单。

钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件，它是由若干片等宽但不等长（厚度可以相等，也可以不相等）的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。

当钢板弹簧安装在汽车悬架中，所承受的垂直载荷为正向时，各弹簧片都受力变形，有向上拱弯的趋势。

这时，车桥和车架便相互靠近。

当车桥与车架互相远离时，钢板弹簧所受的正向垂直载荷和变形便逐渐减小，有时甚至会反向。

主片卷耳受力严重，是薄弱处，为改善主片卷耳的受力情况，常将第二片末端也弯成卷耳，包在主片卷耳的外面，称为包耳。

为了使得在弹性变形时各片有相对滑动的可能，在主片卷耳与第二片包耳之间留有较大的空隙。

有些悬架中的钢板弹簧两端不做成卷耳，而采用其他的支撑连接方式，如橡胶支撑垫。

扁平长方形的钢板呈弯曲形，以数片叠成的底盘用弹簧，一端以梢子安装在吊架上，另一端使用吊耳连接到大梁上，使弹簧能伸缩。

由上可见，钢板弹簧在汽车产业的地位非常重要，随着汽车的产业的发展，对钢板弹簧的技术也越有技术的要求了！。

为0微型汽车设计后钢板弹簧悬架设计思路：1.背景介绍：110微型汽车是一种小型城市代步车，为了提高驾驶舒适性和操控性能，需要设计一种悬架系统来减震和支撑车身。

由于110微型汽车的重量相对较轻，我们选择使用后钢板弹簧悬架来实现这一目标。

2.后钢板弹簧悬架的工作原理：后钢板弹簧悬架是一种由钢板制成的长方形形状的负弯度弹簧，其通过弯曲变形来吸收和释放悬架系统的能量。

当车轮经过不平的路面时，弹簧会被压缩，吸收冲击力；当车轮经过光滑的路面时，弹簧会释放储存的能量，提供支撑力。

3.材料选择：为了保证悬架系统的强度和耐用性，我们选择使用高强度钢板来制作弹簧。

高强度钢板具有较高的弯曲强度和韧性，能够承受大量的变形而不产生塑性失效。

4.弹簧设计：根据110微型汽车的重量和悬架系统的需要，我们需要设计合适的弹簧刚度和减震效果。

弹簧刚度越大，悬架系统对路面不平度的响应就越硬，悬架系统的减震效果就越差；弹簧刚度越小，悬架系统对路面的响应就越软，悬架系统的减震效果就越好。

5.弹簧安装方式：为了实现相对简单的安装和调整，我们决定将弹簧安装在车轮旁边的悬挂臂上。

这种安装方式能够尽可能减小振动的传递和噪音的产生。

6.悬架系统的优化：为了进一步提高悬架系统的性能，我们需要进行一系列优化设计，例如调整弹簧的预压力和减震阻尼器的参数，以达到最佳的驾驶舒适性和操控性能。

以上是关于为110微型汽车设计后钢板弹簧悬架的设计思路，接下来我们将详细介绍各个方面的设计要点。

一、钢板弹簧的设计钢板弹簧的设计需要考虑弹簧的刚度、材料选择和几何形状等因素。

1.弹簧刚度：弹簧的刚度决定了悬架系统对路面不平度的响应。

在设计过程中，我们需要根据车辆的重量和悬架系统的需要来确定合适的弹簧刚度。

刚度可以通过调整弹簧的材料厚度和长度来实现。

2.材料选择：为了保证悬架系统的强度和耐用性，我们选择使用高强度钢板来制作弹簧。

高强度钢板具有较高的弯曲强度和韧性，能够承受大量的变形而不产生塑性失效。

为110 微型汽车设计后钢板弹簧悬架。

已知参数：总重：Ga=13100N( 驾驶室内两人)自重：Go=6950N( 驾驶室内两人)空车：前轴载荷=4250N后轴载荷=2700N满载：前轴载荷=5750N后轴载荷=7350N非簧载质量=690N （指后悬架）钢板弹簧长度L=(1000~1100)mm骑马螺栓中心距S= 70mm满载时偏频n= （ 1.5~1.7 ）H叶片端部形状：压延要求：∙确定钢板弹簧叶片断面尺寸，片数；∙确定钢板弹簧各片长度（按1:5 的比例作图）；∙计算钢板弹簧总成刚度；∙计算钢板弹簧各片应力；注意：①叶片断面尺寸按型材规格选取（参看“汽车标准资料手册”中册P39，表5—36），本题拟在以下几种规格内选取：= 6 65,7 65,8 656 63,7 63,8 636 70,7 70,8 70②挠度系数可按下式计算：式中：n’—主动片数n—总片数设计要求：1 ）要求在CAD 环境下进行钢板弹簧各片长度的确定。

2 ）要求对计算结果进行分析说明。

60Si2Mn E=2.06*105N/mm2满载偏频n2=1.6Hz钢板弹簧长度L=1050mm许用弯曲应力【σw】=500MPa无效长度系数k=0.5一．宽度b和片厚h1.J0=[(L-ks)3cδ]/(48E)(1)c=F w/f cF w2=(G2-G u2)/2=(7350-690)/2=3330NF c2=(5/n2)2=(5/1.6)2=97.66mmc=3330/97.66=34.10N/mm(2)δ=1.5/[1.04(1+0.5*0/8)]=1.5*1.04=1.56与主片等长的片数n’=0 总片数n=8J0=[(1050-0.5*70)3*34.10*1.56]/(48*2.06*106)=5625.60N/mm22.W0=F w(L-ks)/4[σw]=3330*(1050-0.5*70)/(4*500)=1689.9753.h p=2J0/W0=6.66mm4.宽度b的值在（6~10）h p中选取，取b=9h p=59.94mm5.片厚h的值为1.1h p，h=7.33mm6.选取国产型材h*b=8*65二.钢板弹簧长度Σh i3=8*63=1728由作图法得到8片钢板弹簧的长度序号单边L/2 取整圆整双边L使用matlab，计算程序为：l=[97 160 220 280 342 405 465 525]; %各片弹簧长度a=[1:8];b=[1:8];c=[1:8];e=[1:8];yd=[1:8];yg=[1:8];%yd为端接触应力，yg为固定端应力a(1)=(3-l(1)/l(2))/(2*l(1)/l(2));b(1)=-2;c(1)=0;e(1)=-a(1)/b(1);for i=2:7a(i)=(3-l(i)/l(i+1))/(2*l(i)/l(i+1));b(i)=-(2+(1-l(i-1)/l(i))*(1-l(i-1)/l(i))*(1-l(i-1)/l(i)));c(i)=(3-l(i-1)/l(i))*(l(i-1)/l(i))*(l(i-1)/l(i))/2;e(i)=a(i)/(-b(i)-c(i)*e(i-1));endE=2.06*10*10*10*10*10; %弹性模量J=65*8*8*8/12;p=12*E*J/(2*l(8)*l(8)*l(8)+(l(8)-l(7))*(l(8)-l(7))*(l(8)-l(7))-e(7)*( 3*l(8)*l(7)*l(7)-l(7)*l(7)*l(7))); %刚度w=65*8*8/6;f(8)=(7350-690)/4;for i=1:7f(8-i)=f(9-i)*e(8-1);endfor i=2:8yd(i)=(f(i)*l(i)-f(i-1)*l(i-1))/w;yg(i)=f(i)*(l(i)-l(i-1))/w;endyd(1)=f(1)*l(1)/w;yg(1)=0;最终计算结果。

钢铁制弹簧在汽车制造中的应用研究引言：汽车制造领域一直在不断发展创新，以提高汽车性能和舒适性。

而钢铁制弹簧作为汽车制造中不可或缺的部件，发挥着重要的作用。

本文将探讨钢铁制弹簧在汽车制造中的应用，并重点研究其在悬挂系统、底盘系统和发动机系统中的应用。

1. 悬挂系统中的应用悬挂系统是汽车中的重要组成部分，它直接影响车辆的乘坐舒适性和操控性能。

钢铁制弹簧在悬挂系统中广泛应用，主要作用是缓解车辆行驶时的震动和冲击。

弹簧的选择需要考虑车辆的重量、行驶路况和舒适性需求等因素。

高质量的钢铁制弹簧能够提供更好的弹性和稳定性，使得车辆在行驶过程中更加平稳，乘坐舒适性更高。

2. 底盘系统中的应用底盘系统是汽车的支撑系统，其中螺旋弹簧是其中重要的组件之一。

它们通常用于承受车辆的重量和减少底盘以及其他部件之间的冲击和振动。

底盘系统的设计需要考虑到车辆的整体平衡性、操控性和稳定性等因素。

钢铁制弹簧因其高强度和耐久性而被广泛应用于底盘系统，有效地提高了车辆的操控性能和稳定性，使驾驶者能够更好地控制车辆。

3. 发动机系统中的应用钢铁制弹簧在发动机系统中也起着重要的作用。

发动机是汽车的心脏，弹簧在发动机中主要用于控制气门的开闭和减震。

弹簧的弹性和坚固性是确保发动机正常运行的关键。

钢铁制弹簧因其高强度和耐久性而被广泛应用于气门弹簧中，能够承受高速和高温的环境，确保发动机正常工作并延长发动机的使用寿命。

4. 钢铁制弹簧的优势钢铁制弹簧在汽车制造中具有许多优势。

首先，钢铁材料具有高强度和耐久性，可以承受高压和高温环境。

其次，钢铁制弹簧易于加工和制造，成本相对低廉，适合大规模生产。

此外，钢铁制弹簧还具有良好的弹性和稳定性，能够在车辆行驶过程中提供良好的减震和缓冲效果。

因此，钢铁制弹簧成为了汽车制造中不可或缺的重要零部件。

结论：钢铁制弹簧在汽车制造中的应用被广泛认可和采用。

无论是在悬挂系统、底盘系统还是发动机系统中，钢铁制弹簧都起着关键的作用，能够提高车辆的性能和舒适性。

微型货车钢板弹簧的结构设计与校核摘要：论文中首先介绍了钢板弹簧的发展历程并且对其未来的发展趋势作出分析；然后分析了钢板弹簧对汽车造成的影响有哪些，比如平顺性和操作稳定性等方面；接着根据钢板弹簧各个结构的优缺点和具体车型的使用用途，对各主要零部件进行结构上的选型和计算；因为钢板弹簧相较于其它的弹簧有结构简单，维修方便等优点所以在载货汽车上有普遍的应用。

同时它的缺点是也使得它无法应用在独立悬架的汽车上，明显的缺点有钢板弹簧悬架具有较大的重量，较为长的纵向尺寸，同时有较强的刚度，使得舒适性相对来说也是较差，并且钢板弹簧悬架在与车架进行连接的部位也容易在使用中产生磨损。

在这次的设计中我们着重对微型货车的钢板弹簧进行结构设计，通过计算并绘制出图纸。

关键词：微型货车；钢板弹簧；结构设计；校核Structure design and check core of micro steel plate springAbstract：First, the paper introduces the development of leaf spring and analyzes its future development trend Then, it analyzes the influence of leaf spring on automobile, such as ride comfort and operation stability Then the detailed design steps and design requirements of leaf spring are described, and the structure selection and calculation of the main parts are made The arc height and curvature radius of the leaf spring are calculated, and the strength and stiffness of the material is checked and checked, and the steel spring is checked.Because the leaf spring has the advantages of simple structure and convenient maintenance compared to other springs, it has a common application in the truck. At the same time, its disadvantage is that it can not be applied on the automobileof the independent suspension, obvious disadvantage that the steel spring suspension has a larger weight, the longitudinal size of the radiation, and the stiffness is relatively poor, and the part of the steel spring suspension is easy to wear in use.In this design, we focus on the structure design of the leaf spring of micro, calculate and draw the drawings.Keywords：Micro；Sheet spring；Structural design；Check目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1钢板弹簧的背景及意义 (1)1.2国外的发展现状及发展趋势 (1)1.3国内的发展现状及发展趋势 (3)1.4研究意义和内容 (4)1.5本章小结 (6)2钢板弹簧悬架总体方案分析 (7)2.1钢板弹簧概述 (7)2.2钢板弹簧悬架的基本结构和工作原理 (9)2.2.1钢板弹簧悬架基本结构 (9)2.2.2钢板弹簧悬架工作原理 (11)2.3钢板弹簧悬架系统总体结构方案确定 (11)2.4钢板弹簧悬架系统各主要零部件选型 (12)2.4.1叶片断面 (12)2.4.2 叶片端头的形状 (13)2.4.3 钢板弹簧与车架的连接形式的确定 (14)2.4.4 吊耳及钢板弹簧销的结构 (14)2.4.5 钢板弹簧卷耳和衬套 (14)2.4.6 弹簧夹箍 (14)2.4.7钢板弹簧中心螺栓 (14)2.5技术经济分析 (15)3钢板弹簧悬架系统主要性能参数的确定 (16)3.1钢板弹簧悬架系统静挠度和动挠度的选择 (16)3.2车型主要参数的确定 (16)4钢板弹簧悬架的计算和校核 (17)4.1初选参数 (17)4.1.1主片长度 (17)4.1.2断面尺寸及片数的确定 (17)4.2各片长度的确定 (19)4.3钢板弹簧各片预应力及弧高 (20)4.4总成在自由状态下及装配后的弧高 (21)4.4.1.弹簧总成自由弧高的确定 (21)4.4.2钢板弹簧总成装配后的弧高 (21)4.5钢板弹簧强制动时强度校核 (22)4.6钢板弹簧刚度和应力校核 (22)5结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录1 绪论1.1钢板弹簧的背景及意义钢板弹簧悬架是现代汽车尤其是载重汽车上不可或缺的一部分甚至在在某些越野车上都有广泛的应用。

变截面横置钢板弹簧的作用
变截面横置钢板弹簧是汽车悬架系统中的一种弹性元件，其作用
是在汽车行驶过程中，承受来自路面的各种作用力，并将这些力传递
给车身，同时保证车辆的操控性和稳定性。

具体来说，变截面横置钢
板弹簧的作用包括以下几个方面：
1. 弹性支撑：变截面横置钢板弹簧通过其弹性变形，可以将路面作用力传递给车身，同时提供一定的缓冲，减少车辆的振动和冲击。

2. 侧倾控制：变截面横置钢板弹簧可以在车辆转弯或高速行驶时，通过其变形来控制车身的侧倾角度，提高车辆的稳定性和操控
性。

3. 载荷分配：变截面横置钢板弹簧可以通过其变形来调整车身的载荷分配，使车轮的载荷更加均匀，提高车辆的行驶平顺性和通过
性。

4. 减振降噪：变截面横置钢板弹簧可以通过其弹性变形来吸收路面的振动和噪音，降低车辆的行驶噪音和振动，提高车辆的乘坐舒适性。

变截面横置钢板弹簧是汽车悬架系统中非常重要的一种弹性元件，其作用是提供弹性支撑、侧倾控制、载荷分配、减振降噪等，以保证车辆的操控性和稳定性，提高车辆的乘坐舒适性和行驶平顺性。

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。

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。