少片式钢板弹簧的设计与计算

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1、第27卷第1期重庆工商大学学报(自然科学版)2010年2月Vo1．27NO．1JChongqingTechnolBusinessUniv．(NatSeiEd)Feb．2010文章编号：1672—058X(2010)01—0096—04少片式钢板弹簧的设计与计算易双贵，刘先斌(重庆工商大学机械工程学院，重庆400067)摘要：结合某大客车的相关参数讨论了各片等长变断面钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算方法，完善和简化了设计计算公式；并考虑到钢板弹簧总成在装配后，因各片选取预应力不同，而导致的弧高变化，给出了少片式钢板弹簧弧高的核算方法。关键词：少

2、片式；钢板弹簧；弧高；曲率半径中图分类号：TH135文献标志码：A悬架对汽车行驶平顺性有重要影响。少片式钢板弹簧是非独立悬架常用的弹性元件，较多片簧而言，因减少片间摩擦而改善了汽车的行驶平顺性，并且可以节省材料，减轻重量，更重要的是可以降低总成高度。在保证同样寿命的前提下，重量大约比多片弹簧减少40％左右，因此得到广泛采用。1钢板弹簧的初步设计图1是根据某大客车需要而设计的少片式钢板弹簧，其初步设计尺寸和参数详见图1：2钢板弹簧总成在自由状态下的弧高钢板弹簧各片装配后，在预压缩和u形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端(不包括卷耳孔半径)连线问的最大高度差，称

3、为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高(图2)。图1少片式钢板弹簧根据设计要求可知弧高用下式计算：h1=13．5mm，h2=26mm，b=120mm，s=160mm，Ho=++△f，L=1750mm，L。=80mm片数n=3，满载弧高式中为满载弧高，为静挠度，为钢板弹簧总成用=15mm，静挠度=86．5mm形螺栓夹紧后引起的弧高变化。△厂：二±：ZL鱼(三!U_二鱼2=!±鱼：!：13．76mm2×1，U。所以，Ho=++af=15+86．5+13．75=115．25mm。收稿日期：2009—07—01；修回日期：2009—09一叭．作者简介：易双贵(1986

4、一)，男，重庆万州人，2005级机制专业学生，从事机械制造研究第1期易双贵，等：少片式钢板弹簧的设计与计算97图2钢板弹簧总成在自由状态下的弧高3钢板弹簧各片在自由状态下曲率半径的确定为了便于生产，在确定总成弧高后，需要进行各片自由状态下的曲率半径计算。假设钢板弹簧在中心螺栓系紧之后，各片保持单一圆弧状态，那么第k片的全片预弯矩Mo与该片势能变化量u有如下关系：2uk丽⋯(1)式中：L=21，第k片全长；AR=∑h成曲率半径的增量；第k片自由曲率半径，mm；u第k片势能变化量，1一丁R一一Ro+AR~)(2)式中：A为变断面弹簧k片结构因式。设计为直线型

5、，则A=S+(L一S)(1一+0．5／3一0．1)．将式(1)代人式(2)，可得第k片预弯力矩Mo与其自由曲率半径R之间的关系式为：(去一)㈩用式(3)计算R还必须先确定。少片弹簧预弯矩的分配与总片数有关，可根据平衡条件按∑Mo=0，处理(见表1)。表1预弯矩计算公式最后由式(1)可得：1MokLkOl=+(4)RkEIkAkRo+Rk98重庆工商大学学报(自然科学版)第27卷式中：Ot为非单一圆弧系数。式(2)到式(4)都是建立在单一圆弧假设前提下，但是经中心螺栓系紧后，各片实际存在多圆弧状况，为协调这一矛盾，减少设计偏差，故在确定的式(4)中引入一个

6、修正系数，称为非单一圆弧系数O／，下面给出Ot的算法。由式(2)可得整副弹簧中心螺栓系紧后的总变形能：U=nn(去一∑)根据总变形能最小的条件，将近似表示为：dUE2A(1一志)。。开~TAddU=。，同时将式(4)代人，便可解得：尺一一nI(kAk(5)带人参数计算如下：=一=-0．52一o．48[1_[。一一譬)]=一)(叭8一学)]=5543．2mm3主片预弯矩：1=(300一or)Wl=(300—388．3)×5543．2=-489464．6N／mm第2、第3片的预弯矩：‰=lMo1I=489464．6N／mm；Mo3=0=惯性矩为：，：：堕o_

7、：175760mm)；：1750mm；ARk∑：20吉(=1一——(，nR160×1750、o+△尺／1．58+78，0．999983—1带人式(4)可得：1MolLI一489464．6×1750R=+RAR+一E，1A1。0+‘3321．58+26—3506l．3得主簧片的曲率为：尺=3342．77mm。1Mo2L2Ol489464×1750l1=++R，EIA，Rn+R，3321．58+523225．9得第2簧片的曲率为：R=3225．9mm。1no3L3～+一+一R3EI3A3。R0+AR3206×10×17560×1750。3321．58+783

8、3399．58．得第3簧片的曲率：R，=3399．58mm。4钢板弹簧总成弧高的