单面双槽钢板弹簧刚度分析及改进措施

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1、单面双槽钢板弹簧刚度分析及改进措施高双燕金狮郑州日产汽车有限公司河南郑州450016【摘要】本文通过对矩形钢板弹簧和单面双槽钢板弹簧的强度及刚度的对比分析，发现单面双槽钢板弹簧打破了应力的对称分布，使拉应力减少，压应力增加，改善了钢板弹簧结构强度，提高承载能力。但是单面双槽钢板弹簧相对矩形钢板弹簧刚度降低，本文经过严谨的理论分析，发现通过增加厚度或者增加板簧宽度能够有效的恢复单面双槽钢板弹簧刚度。【关键词】单面双槽钢板弹簧矩形钢板弹簧结构强度刚度Abstract：Thisarticlebycomparativeanal

2、ysisofthestrengthandstiffnessofthetherectangularleafspringsandsingle-sideddual-slotleafspring,foundthatsingle-sideddual-slotsteelspringtobreakthesymmetryofthestressdistribution,thedecreaseinthetensilestress,compressivestressincreasestoimprovethestructuralstrengt

3、hoftheleafspringimprovethecarryingcapacity.However,thetherelativerectangularsingle-sideddual-slotleafspringleafspringstiffnessdecreasedAfterarigoroustheoreticalanalysisandfoundthatthesingle-sideddual-slotleafspringstiffnessrecoverybyincreasedthicknessorincreaset

4、hewidthoftheleafspring.Keywords：single-sideddual-slotleafspring、rectangularleafsprings、structuralstrength、stiffness1前言汽车钢板弹簧是汽车悬架系统中广泛应用的一种弹性元件，它连接传动系统与车体，除需承载车体的重量外，还需缓和由不平路面引起的冲击和振动。汽车钢板弹簧主要作为承载及减振元件使用，其断面形状主要有图1中所示形式。（a）所示的矩形断面簧片由于制造简单，目前应用的比较多。矩形断面的中性轴位于断面中央

5、，弹簧上、下表面的拉应力和压应力是相等的，由于材料的抗拉性能差，在承受拉应力的一面易破坏，图1（b）是单面双槽断面，由于开槽在压应力侧，中性轴向拉应力侧移，使拉应力减少，提高钢板承载能力。a-矩形断面簧片，b-单面双槽断面2单面双槽钢板弹簧的强度及刚度分析2.1单面双槽板簧强度及刚度计算假定簧片宽度90mm，簧片厚度13mm。凹槽槽深6.5mm，槽宽15mm，槽间距30mm，忽略侧面斜角。模型为悬臂梁结构，一端固支，一端加载10mm位移载荷。计算得受拉面最大应力为162.2Mpa，受压面最大应力为215.3Mpa。图6

6、单面双槽钢受拉面Mises应力云图2.2同等截面系数下平扁板簧强度与刚度计算同等截面系数下平扁板簧簧片宽度为90mm，簧片厚度12.32mm。同样加载10mm位移载荷，最大应力为169.9Mpa。图8同等截面系数的单片平扁钢Mises应力云图单面双槽钢最大拉应力与同等截面系数簧片的比值为：169.9==0.950295.02%178.8综上计算可得加载同等位移下，单面双槽钢的受拉应力小于平板簧，具有较高的弹簧寿命，及材料利用率。但是以上计算中单面双槽钢刚度为67.7918N/mm,平板板簧刚度为值为71.8002N/m

7、m。同等截面系数下，单面双槽钢的刚度值减小了5.58%。因此单面双槽钢虽然会改善应力分布，提高寿命，节省材料，但却引起刚度降低。3单面双槽钢板弹簧刚度改进措施3.1刚度理论分析我们首先考虑单片双槽簧片与矩形断面簧片的比较设双槽钢截面如下图：图4双槽钢截面图bhhh=bb=b我们设簧片宽度1，簧片厚度1。凹槽槽深23，槽宽23，槽间距0，忽略侧面斜角。计算惯性矩222Ay−−AyAybh−−bhbh112233112233y==AAA−−2(bhbhbh−−)123112233Abh=其中：iiii=1，2，3yAi是面

8、积i距y轴的距离根据评议轴公式Ι132h1I=+bh()−ybhyc1111122ΙΙ132h2I=+bh()−ybhyc2222122ΙΙΙ132h3I=+bh()−ybhyc3333122ΙΙΙΙΙΙI=III−−ycycycyc相同于该双槽钢截面系数的平扁钢规格：bh2IycW==6hy−1h为平扁钢厚度，b为平扁钢宽度；6