微型货车后钢板弹簧设计.docx

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1、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

2、下表：表1整车状态前轴荷(kg)后轴荷(kg)空载538446满载6581452最大载质量7171603非簧载质量71.1107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：Pm=(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前悬架板簧后悬架板簧乘用车40%-～55%轴距40%～55%轴距货车26%～35%轴距35%～45%轴距该微型货车后悬架采用纵置非对称

3、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

4、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板簧行程自由-空载空载-开始接触开始接触-完全接触完全接触-最大载荷空载-满载车轮跳动（mm)41.52.5203752.8三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。钢板弹簧各片厚度可能相同，也可能不同两种，本方案采用后一种情况。片厚的计算公式为：h=Lc2×σp×δ/(6Efc)（2）其中Lc—为有效长度,Lc=1200-108=1092mm;σp—许用弯曲应力，由表5查取；δ为挠度增大系数，由表6查取；E为弹性模量，取206

5、000MPa。表4板弹簧种类许用弯曲应力σp(MPa)机车、货车、电车等板簧441～490轻型汽车的前板簧441～490轻型汽车的后板簧490～588载重汽车的前板簧343～441载重汽车、拖车的后板簧441～490缓冲器板簧294～392表5弹簧的型式挠度增大系数δ等强度梁（理想的弹簧）1.50与等强度梁近似的叶片端部做成特殊形状的弹簧1.45～1.40叶片端部为直角形的弹簧，其第2片与第1片的长度相同，在第1片上面有一片反跳叶片1.35叶片端部为直角形的弹簧，但有2～3片与第1片的长度相同，在第1片上面有数片反跳叶片1.30有若干与第1片长度相同的特重型弹簧1.

6、25本方案中，选取σp=550MPa,,δ=1.35,带入公式（2），得到H=7.96mm,圆整为8mm各片的厚度设计如下表7表6簧片厚度（mm）第一片8第二片8第三片7第四片8第五片142)片宽的确定增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向力作用倾斜时，弹簧的扭曲应力增大。故推荐片宽与片后的比值在6～10范围内选取。本方案中选取系数7.5，得b=8×7.5=60mm。3)弧高的计算根据钢板弹簧已知的参数，可知钢板弹簧的空载弧高H1=-12+52.8=40.8mm自由状态弧高，用下式计算H0=fc+fa+△f(3)△f=s(3L-s)(fa+fc)/2L2(4)fc

7、为静挠度；fa为满载弧高；△f为钢板弹簧总成用U型螺栓夹紧后引起的弧高变化；s为U型螺栓夹紧距离；L为钢板弹簧主片长度。fc可由表3车轮跳动的跳动量近似得到，fc=41.5+52.8=94.3mm将所得参数带入公式（4），计算得到△f=11.8mm可得自由状态弧高H0=94.3-12+11.8=94.1mm。一般取最大载荷的2.5倍做车轮的上跳极限，根据车架的位置，计算缓冲块压缩1/2时的车轮跳动，可测量出钢板弹簧从空载状态到上极限的弧高变化为108mm,得到钢板弹簧上跳极限的弧高为fs=40.9-108=-67.1mm。由于车轮跳动过程中，后吊耳摆角会发生变化