汽车钢板弹簧设计计算1

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钢板弹簧作用距 离L（mm） 两个U型螺栓中 心距S（mm） W0 (mm↑3) J0 (mm↑4)
L-KS （L-KS）↑2
平均厚度 h1=2J0/W0=δ（LKS）↑2［σc］/ （6Efc） 7）计算比应力σ 比=6Eh1/（δ（LKS）↑2）
（≤4.5~5.5） (N/mm↑2)。如不 满足，需重选n0， n 8）计算最大应力 σmax=σ比 （fc+fd）≤ 900~1000 （N/mm ↑2） 动挠度fd (mm) 最大应力σmax (N/mm↑2)
四.钢板弹簧各片 应力的计算(列表 计算,接三.1) 叶片序号I(逆顺 序17)单边弦长li(按 三.1.1)li输入,83 行) 18)μi-1=li-1/li 19)αi-1 (α15~α 1) (三.1,9)逆顺序, 自己输入) 不存在的片数及 主片取αi=1(I≥片 数n) 20)∏αi(i=1~n-1) 即连乘αn-1… α2α1（第一主 片为：1） 21)弯矩截面系数 Wi=bhh/6 (矩形 截面) 22)载荷P=Fw/2 (N,悬臂梁)
α13
α12
α11
1
1
1
1
1
1 α15
α15α14 α15α14α13 α15…α12
∏αi
1
1
1
1
1
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2588.1 P(主片) P/Wi Pli/Wi
2588.1 2588.1 2588.1 2588.1 2588.1 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
2.065591 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
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4.A(L/2,(n0-1)h↑ 3),B(S/2,nh↑3)两 点直线方程： （x-x1）/（x1x2）=（y-y1）/ （y1-y2） 即：x=ay+b x1=L/2 x2=S/2 a=（x1-x2）/（y1y2） b=x1-（x1-x2） *y1/（y1-y2） 5.求各片的弦长Li (xi)圆整为尾数为 1)最短片L1 L2 (单边) L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15 n=6,Ln=L6
3.计算片宽b,片厚 （ 计算公式：
h
J0=nbh↑3/12）
1)片厚h=1.1h1
圆整h (mm)
2)片宽b=12J0/h↑
3/n (矩形断面)
圆整b (mm)
按型材GB1222-
834)校选核取:6≤b/h≤10
（如不满足要
求，需重选n0，
n，b）
4)粗校固有频率 N=16/fc↑0.5 (Hz) J0=nbh↑3/12 C=J0*48E/［δ (L-KS)↑3］
汽车钢板弹簧设计 ( 等厚矩形截面钢 板弹簧 ) 一.初定片数,截面 尺寸 1.主片数 n0(1-3) 总片数 n(6-14)
2.计算钢板弹簧平 均厚度 h1 1)转动惯量J0=δ (L-KS)↑3C/(48E) (m弹m性↑模4)量 E=2.1*10↑5 N/mm↑2 (N/mm ↑2) 系数η=n0/n 2)挠度增大系数δ =1.5/［1.04(1+0.5 η)］ 3)刚度C=FW/fc 4)Fw=(轴荷-非簧 载）/2 N 满载轴荷 （N） 非簧载 （N） =mg (m：kg) Fw=(轴荷-非簧 载）/2 （N） 满载静挠度fc （刚m度mC） (N/mm)=16/fc↑ 0.5 5）无效长度系数 K（弹性联接： 0.5，刚性联接： 0） 6）钢板弹簧的静 应力σc=FW（LKS）/（4W0） (N/mm↑2) 许用应力［σc］ =（1.39~1.55） fc+（245~315）
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σ 01
σ 02
σ 03
σ 04
-100
20
20
20
叶片序号I(正)
主片1
2
3
4
5
6
8 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
1100
940 770 610
450 280
519.5 439.5 354.5 274.5 194.5 109.5
fc=Fw/C N（Hz）
二.按作图法确定 各片的弦长 1.h↑3 2.(n0-1)h↑3 3.nh↑3
1100
122 3374.794 3977.86 4094.15 3295.387 #DIV/0!
1039 1079521
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0
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0 -0.1889 -0.13115 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
23)P/Wi
24)Pli/Wi 17)*23) 25)(Pli/Wi)∏αi 24)*20) 26)αi-1μi-1 18)*19) 27)1-αi-1μi-1 126) 28)1-μi-1 1-18) 29)固定断应力(σ i)0 N/mm↑2 25)*27) 拉应力
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
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(单 双边
边)
(该栏Li
140
280
225
450
305
610
390
780
470
940
550 1100
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1(最短片)
2
3
4
5
6
7
140
225
305 390 470
550
0
0 1.60714 1.355556 1.27869 1.20513 1.170213
1
1 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
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#DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 2Pn=Fw
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16(主片)
15
14
13
12
0
0
0
0
0
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α15
α14
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#DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 0 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
47 #DIV/0!
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45
#DIV/0! ###### ###### #DIV/0!
0 -0.7841 -0.32667 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 0 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
0
0
0
0
0
0
0
1 -0.22381 -0.04495 -0.0216 -0.0086 -0.00493
550 61
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550
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16871.5 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 0.0308 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
1039.16 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 1100.16 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
1
14)(1-μi-1)↑3Ki 12)*13)
15)Bi 14)+1 16)ξi=Bi-αi-2*Ci-2 n=6,ξn=ξ6
2.钢板弹簧总成刚 度C=6EIn/ln↑3/ξ
n (N/mm)
1)刚度差(C实-C 理)/C实*100 (%) 2)钢板弹簧总成挠 度fc=2*Pn/C (mm) 3)钢板弹簧的固有 频率N (Hz)=16/fc ↑0.5 （1.3~2.3Hz）
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50
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2)倒钩弯曲半径R 3)倒钩长度L倒= π(R+h/2)/2+25 4）各片总成伸直 长度Li伸=各片弦 长Li+L卷
+L延（或L包+L 倒）+滑板吊耳宽 度（40mm）
七.钢板弹簧总成 在自由状态（未 装车）下各片的 曲率半径R0i 1.未夹紧“U”型螺 栓时的空载弧高 F=fc+fa+△ 12）动 预挠 压度 缩（fd 制造 预压缩，热处 理）产生的塑性 变形△ △= （0.055~0.075） （fc+fd） （（8~13mm） 3）F 4）U型螺栓夹紧 时对弧高的影响 △H △H=S/2/L↑2* ［（3L-S） （fc+fa+△）］ 2.求自由状态(已 装配成弹簧总 成，即空载)下的 总成弧高F0 F0=F+△H(图上标 注空载弧高) 3.求主片的曲率半 径R01 (用二分 法，) 公式F(R)=1F0/R01COS(L12/2R01)=0: 二分法如下:
六.钢板弹簧各片 实际长度的计算 (生产;制造钢板弹 簧用,即计算弧长 的各片曲率半径 Rmi)
1.满载时弧高 fai=fa+(i-1)h (mm) 2.曲率半径Rm 1)各片弦长Li(对照 J63~J77输入) 2)各片计算弦长 L1i=(Li-KS)/2 3)各片曲率半径 Rmi=L1i↑ 2/2/fai+fai/2 4)各片夹角θ i3=.a弧rc长sinL(iL11=i/2Rθmi) iRmi 4.实际弧长 Li2=Li1+KS 5.主片1 1)卷耳内径D 2)卷耳长度L卷= π(D+h)7/8 3)滑板外延伸长度 L延(47~50mm) 61.)主包片耳2长度L包 =(27.5 +h)3/2π +12 (注：包耳半径 R27.5 =D/2+包耳 偏心e（e=4）+间 隙2~4）
0 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
0
1
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三.挠度验算 1.钢板弹簧刚度 的叶计 片算 序号(I列(逆表顺计 序) 1) li（单边弦长） 2) μi-1=li-1/li 3) Ii=bh↑3 （惯 性矩） 4)φi-1=Ii-1/Ii 5)Ai-1=(ζ-μi1)/(2μi-1) 6)φi-1Ai-1 4)*5) 7)ξi-1 16)
8)φi-1+ξi-1 4)+7) 9)αi-I 6)/8) 10)Ci-1=(ξ-μi-1) μi-1↑2/2 11)αi-1Ci-1 9)*10) 12)Ki 端部形状系 数 13)(1-μi-1)↑3
一般［σc］选 取大一些,使W0 小；h1大，以满足 制动时σmax的要 求。
钢板弹簧总截面 系数W0=Fw（LKS）/（4［σ c］） (mm↑3)
题号 4.3
( N/ mm 210000 ↑ 2) #DIV/0!
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13312 2959.6 5176.2
60 86.27
0.5
398.4 338 328.4
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30)各片接触应力 (σi)c N/mm↑2 25)*28) 压应力
五.加预应力（根 据片数自己输 入）:主要征对σi0 来考虑 1.主片(一.二片)加 负的预应力σ0i:(80~150)N/mm↑2 2.其它各片加正的 预应力σ 0i:+(20~60)N/mm ↑2,基本相等,且 寿命相当。 3.要求任一截面中 预应力造成的弯 矩代数和等于零 。∑σ0iW0=0