钢板弹簧说明指导书.doc
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1、燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目: 长安单排微货SC1011后悬架设计 学院(系): 车辆与能源学院 年级专业: 11级车辆工程(3)班 学 号: 学生姓名: 张贺帅 指引教师: 梁 晨 唐先智 教师职称: 副专家 燕山大学课程设计评审意见表指引教师评语:成绩: 指引教师: 年 月 日答辩小组评语:成绩: 评阅人: 年 月 日课程设计总成绩:答辩小构成员签字:年 月 日目 录摘要- 1 -1、钢板弹簧重要参数拟定- 1 -1.1长安单排微货SC1011设计技术参数- 1 -1.2选取悬架重要参数:nc 、fc、Cs、.n0、f0- 1 -1.3拟定板簧总长L,满载静止弧高Ha,动挠度fd
2、- 2 -1.4选取板簧片数及断面参数- 3 -1.5板簧应力校核- 4 -1.6各片长度拟定- 5 -1.7板簧刚度验算- 6 -1.8各片应力计算- 10 -1.9预应力及其选取- 10 -1.10板簧总成自由状态下弧高及曲率半径计算- 13 -1.11各片在自由状态下曲率半径及弧高计算- 14 -1.12板簧动应力和最大应力- 17 -1.13板簧强度验算- 19 -2、附件选用- 19 -2.1减震器- 19 -2.2U形螺栓- 20 -2.3U型螺栓上螺母- 20 -2.4中心螺栓- 20 -2.5弹簧卡处铆钉和螺栓- 21 -2.6卷耳处销及套筒- 21 -3、参照文献- 22 -
3、 道谢- 22 -摘要中华人民共和国汽车工业通过60年发展,特别是改革开放后来,世界各国汽车公司纷纷进入中华人民共和国市场,才步入了真正竞争时代。中华人民共和国汽车工业已经发展成为一种种类比较齐全、生产能力不断增长、产品水平日益提高汽车工业体系。质量、技术、服务、价格成为各个零部件供应商竞争核心因素。 悬架是当代汽车上重要总成之一,它可以把车架(车身)与车轴(车轮)弹性连接起来,其重要任务是传递作用在与车架和车轮之间一切力和力矩,并且缓和由于路面不平而传给车身冲击载荷,衰减由于冲击载荷引起承载系统振动,保证汽车悬架普通由弹性元件、导向机构及减振装置构成。弹性元件重要有钢板弹簧,螺旋弹簧,橡胶弹
4、簧,空气弹簧及油气弹簧等。 板簧在汽车行驶过程中,除了承受车厢及载物重量(静载荷)外,还要承受因路面不平所引起冲击载荷,并因而导致单向循环弯曲应力。板簧重要失效方式是疲劳断裂和产生永久性塑性变形。影响板簧使用寿命除了设计、安装、润滑和使用等因素外,更重要是板簧自身热解决质量和表面质量。要保证和提高热解决质量,必要加强质量管理,完善质量管理体系。提高产品质量已成为国内经济发展一种战略问题,是公司竞争重要手段。本文对长安单排微货SC1011后悬架进行设计。从而引出汽车钢板弹簧分类和重要零件以及材质选取及钢板弹簧设计参数进行了详细简介和分析。核心词:钢板弹簧、工艺设计1钢板弹簧重要参数拟定11长安单
5、排微货SC1011设计技术参数 长3550mm整备质量660Kg 宽1400mm满载质量1100Kg 高1660mm 空载轴荷分派系数50%/50% 轴距mm 空载轴荷分派系数35%/65% 最小离地间隙170mm 表1 长安单排微货SC1011设计技术参数12选取悬架重要参数:nc 、fc、Cs、.n0、f0 1.1.1满载偏频nc偏频为评判整车平顺性能一种重要参数,在设计悬架初期就要先定义偏频范畴。依照书中规定,货车满载时,后悬架满载偏频规定在1.702.17Hz,但货车对于平顺性规定比较低,暂取nc =1.85Hz。1.1.2满载静挠度 fc 悬架静挠度fc会直接影响到车身振动满载偏频,
6、因而,要想保证汽车有良好行驶平顺性,必要对的选用悬架静挠度。并且前悬架静挠度要比后悬架静挠度大些,这有助于防止车身产生较大纵向角振动。在选定偏频后可以根据下面公式计算后悬架静挠度满载静挠度cm1.1.3板簧线刚度Cs 悬架线刚度指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,悬架系统给车厢总弹簧恢复力。钢板弹簧作为悬架中弹性元件,它自身线刚度会影响到悬架线刚度,从而影响车厢位移量,这里用如下公式计算板簧线刚度。满载时单个板簧上垂直载荷1.1.4空载时偏频n0 及挠度f0 计算出满载时偏频nc和静挠度fc后,还需要通过空载状况下静载荷求出此时偏频及挠度。空载时单个板簧上垂直载荷空载挠度空
7、载偏频n0 = 5/=5/=2.21Hz1.2拟定板簧总长L,满载静止弧高Ha,动挠度fd1.2.1板簧总长 L 板簧长度为弹簧伸直后两卷耳中心之间距离。普通由设计人员拟定,拟定板簧总长时要从如下几方面考虑。 a)增长钢板弹簧长度能明显减少弹簧应力,提高使用寿命; b)板簧长度增长能减少弹簧刚度,改进汽车行驶平顺性; c)在垂直刚度给定条件下,板簧长度增长又能明显增长钢板弹簧纵向角刚度。因而,原则上,在总布置也许条件下,应尽量将钢板弹簧取长些。对于货车后悬架推荐在如下范畴内选取:L=(0.350.45)轴距 应尽量将钢板弹簧取长些,因素如下: 1,增长钢板弹簧长度L能明显减少弹簧应力,提高使用
8、寿命减少弹簧刚度,改进汽车平顺性。 2,在垂直刚度c给定条件下,又能明显增长钢板弹簧纵向角刚度。 3,刚板弹簧纵向角刚度系指钢板弹簧产生单位纵向转角时,作用到钢板弹簧上纵向力矩值。 4,增大钢板弹簧纵向角刚度同步,能减少车轮扭转力矩所引起弹簧变形。 代入数据得 L=(0.350.45)=700900mm,小型货车钢板长度可略不不大于最高长度,最后选取钢板弹簧长度为930mm。1.2.2满载静止弧高Ha 满载静止弧高 是装配到汽车上之后板簧弧高,普通后悬架为Har=1020mm,考虑到钢板弹簧安装好后有足够上跳动挠度,将满载静止弧高取15mm。1.2.3动挠度fd 悬架弹簧动挠度fd与其限位行程
9、关于,两者应恰当配合,否则会增长行驶中撞击限位概率,使平顺性变坏。fd =69cm1.3选取板簧片数及断面参数1.3.1板簧片数 初选总片数n和主片数n1,建议后簧取n = 6-14,n1 =1或2。片数少些有助于制造和装配,并可以减少片之间干摩擦,改进汽车行驶平顺性。综合考虑汽车行驶平顺性与静载荷,将板簧总片数n 定为7,主片n1定为1。1.3.2断面宽度与高度在研究钢板弹簧时,常将其抽象成简支梁。因而可运用简支梁挠度公式计算板簧总惯性矩J :挠度系数, S:骑马螺栓距离;K:非工作长度系数,表征骑马螺栓夹紧限度;K= 0.5为刚性夹紧,K = 0 为挠性夹紧;查国标GB122284选用簧片
10、断面参数,即宽度b,厚度h,若为矩形截面,则惯性矩为: 若选用双槽钢,材料手册上都给出了J和中性层位置,其惯性矩为: 比较两者成果,应大体相等,否则调节片数或断面参数,直至满意为止(相对误差不大于5%)。其中各参数选用如下:= n1/n=1/7=0.143=1.5/1.04(1+0.5)=1.5/1.04(1+0.50.143=1.44K=0.5S=100mmb=60mmh=5mm 将这些参数值代入公式= 4220.51mm4=4375.00mm4相对误差符合规定。1.4板簧应力校核1.4.1平均应力抽象成简支梁板簧在承受载荷Q、变形为fc时,根部应力为:c= cc为许用静应力,经应力喷丸解决
11、弹簧钢:后簧:c=450550 MPa代入有关数据可得 满足规定。1.4.2最大应力最大应力即板簧产生最大变形时应力: 代入有关数据可得: 满足规定。1.5各片长度拟定 簧片长度是指其各片伸直长度。有两种设计办法,一是等差级数法,二是作图法。这里采用等差级数法:等差级数法是将板簧总长度与骑马螺栓S之间差提成与片数相等长度等差数列,相邻各片长度差是相等。 公差 代入有关数据得取公差d=130mm 则 1.6板簧刚度验算对板簧刚度进行验算时,可以把板簧抽象成前述简支梁(载荷为Q),也可以抽象成悬臂梁。抽象成悬臂梁模型其插入端在车轴处,其长度和载荷都是简支梁1/2。这两种模型在力学特性上是等价。进行
12、刚度验算有两种办法:一是共同曲率法,一是集中载荷法。此处用共同曲率法。 该办法假设:(1)板簧各片之间密切接触,无间隙;(2)忽视片间摩擦力。这两个假设等价于:在板簧任何截面上,各片曲率(或曲率半径)及其变化都相等;各片承受弯矩与其惯性矩成正比。如图1。 图1 共同曲率法力学模型设在任意截面上,第一片(主片)曲率半径为,则第二片为,第片为(各片等厚),或者,由于厚度,故可以为:当载荷变化,变形(挠度)增大后,有:,即阐明板簧各片在任何载荷下均有相似曲率半径和变化量。这样咱们就可以把它重新组合成图2所示单片阶梯型梁:0x图共同曲率法等效模型 这是一种端部作用集中载荷变截面悬臂梁模型。设各截面弯矩
13、在长度方向变化为M(x),惯性矩为(x),用能量积分法求出端部变形: U = = 刚度: 整顿可得如下公式: 式中:为修正系数,修正由于抽象成悬臂梁模型引起得误差,其值由经验拟定。普通矩形截面簧片取0.900.95。 i = 1、2、3n 为各不同板簧段惯性矩和。如图3:ABCDEFG图3 板簧各段惯性矩在AB段 i = 1, 在BC段: i = 2, 在CD段: i = 3, 式中各片长度取,则计算出刚度是板簧总成刚度可用于检查钢板弹簧产品刚度。 由于各个板簧有相似厚度与宽度,则各个段惯性矩相似,即。代入数据有 误差= 满足规定。1.7各片应力计算上面用共同曲率法,依照假设,在悬臂梁模型根部
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