设计说明书

交通工程学院车辆工程专业 2009 年级

学生姓名：李志贵

课程设计题目：钢板弹簧悬架设计

课程设计主要内容：

一、完成一下内容：

1、确定断面的尺寸及片数

2、确定各片的长度（作图法）,

3、计算总成刚度

4、计算各片应力

5、撰写设计说明书

6、绘制总成图

设计指导教师（签字）：

教学基层组织负责人（签字）：

年月日

目录

一、钢板弹簧的设计

条件参数：总重a G =13100N 自重0G =6950 空车轴载荷01G =4250 02G 2700 满载轴载荷1G =5750 2G =7350 非簧载质量a G =690 b G =2010 钢板弹簧长度L=1000~1100 满载时偏频 n=1.5~1.7 弹性模量E=2.06510⨯N/2mm U 型螺栓中心距S=8-15%L

叶片端部形状：压延。

二、钢板弹簧的布置方案

钢板弹簧在汽车上可以纵置或者横置。选择纵置。因为纵置钢板弹簧能传递各种力及力矩，并且结构简单。纵置钢板弹簧又分为对称式和不对称式，此设计选择对称式。 1、 选择断面形式

断面有矩形，T 形，单面抛物线边缘，单面有双槽断面等形式。

为了提高疲劳强度，选用60Si2Mn 材料即最常用的板簧材料为热轧弹簧扁钢。因为矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面堆成位置上，工作时一面受压应力，一面受拉应力的作用，而上下表面的名义拉应力和压应力绝对值相等。故选用矩形断面形式。 2、 长度圆整

圆整为“0”和“5”的尾数 3、 叶片端部的形状

压延形 4、 材料

为了提高疲劳强度，选用60Si2Mn 材料 E=2.06510⨯N/2mm

采用等厚钢板弹簧。

三、钢板弹簧的主要参数确定 1、

钢板弹簧的载荷W F 、静挠度c f 和动挠度d f

W

F =(b

G G -2)/2 (2-1)[1]

∴W

F =(b

G G -2)/2=（7350-2010）/2=2670

悬架静挠c f n /5= （2-2）[2]

取n=1.6

2

)

/5(n f c =∴=（5/1.6）2=97.6 mm

悬架刚度C=c W f F /=2670/97.6=27.357 mm 悬架动挠度d f 取55mm 。 2、满载弧高a f

满载弧高取值范围为a f =10-20mm [3]，取a f =20mm

3、钢板弹簧的长度L 的确定

初步选定弹簧长度为L=1070mm ，则U 型螺栓中心距S=10%L=1070⨯10%=107mm 。 4、钢板断面尺寸及片数的确定 （1）、钢板断面宽度b 的确定

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：

()()3

048J L ks c E σ⎡⎤

=-⎣⎦

（2-3）[4]

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（如刚性夹紧，取k=0.5，挠性夹紧，取k=0）；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

1

0n n η=

，然后用()1.5 1.0410.5ση=+⎡⎤⎣⎦

初定δ）E 为材料的弹性模量。取1n =2，则η=2/8=025，σ=1.282051。

∴()()3

048J L ks c E σ⎡⎤

=-⎣⎦

=[]

）

（）（

5

3

1006.248/282051.1357.275.01071070⨯⨯⨯⨯⨯-=3725.525

钢板弹簧总截面系数：])[4/()]([0W W ks L F W σ-≥ （2-4）[5]

取W σ=500MPa

∴])[4/()]([0W W ks L F W σ-≥=[2670(1070-05⨯107)]/4⨯500=1357.025

将（6-6）式代入下式计算钢板弹簧的平均厚度p h

00/2W J h p = （2-5）

[6]

∴00/2W J h p ==2⨯3725.525/1357.0275=5.49≈5.5mm

（2）钢板弹簧片厚h 的选择 矩形断面等厚钢板弹簧的总惯性矩0J 用下式计算

12

3

0nbh J =

（2-6）[7]

得30/12nb J h ==35.388/525.372512⨯⨯=5.25mm 取b=80 p h =38.5

片厚h 选择的要求[8]：

1）.增加片厚h ，可以减少片数n

2）.钢板弹簧各片厚度可能有相同和不同两种情况，希望尽可能采用前者但因为主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷耳，也常将主片加厚，其余各片厚度稍薄。此时，要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三组。

3.）为使各片寿命接近又要求最厚片与最薄片厚度之比应小于1.5。

4.）钢板断面尺寸b 和h 应符合国产型材规格尺寸。 根据材料规格参考确定b 和h 的值。则b=63mm,h=7mm 三、 钢板弹簧各片长度的确定 根据做图发计算各片的长度，结果如下：

图1 确定各片长度的作图法

表4、1 钢板弹簧各片长度