钢板弹簧悬架设计

专业课程设计说明书题目：商用汽车后悬架设计

学院机械与汽车学院

专业班级 10车辆工程一班

学生姓名

学生学号 201030081360

指导教师

提交日期 2013 年 7 月 12 日

一．设计任务：商用汽车后悬架设计

二．基本参数：协助同组总体设计同学完成车辆性能计算后确定

额定装载质量5000KG 最大总质量8700KG

轴荷分配

空载前：后52:48

满载前：后32:68

满载校核后前：后33：:67

质心位置：

高度：空载793mm

满载1070mm

至前轴距离：空载2040mm

满载2890mm

三．设计内容

主要进行悬架设计，设计的内容包括：

1．查阅资料、调查研究、制定设计原则

2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩，驱动轮类型与规格，汽车总质量和使用工况，前后轴荷，前后簧上质量，轴距，制动时前轴轴荷转移系数，驱动时后轴轴荷转移系数)，选择悬架的布置方案及零部件方案，设计出一套完整的后悬架，设计过程中要进行必要的计算。

3．悬架结构设计和主要技术参数的确定

（1）后悬架主要性能参数的确定

（2）钢板弹簧主要参数的确定

（3）钢板弹簧刚度与强度验算

（4）减振器主要参数的确定

4．绘制钢板弹簧总成装配图及主要零部件的零件图

5．负责整车质心高度和轴荷的计算和校核。

*6．计算20m/s车速下，B级路面下整车平顺性(参见<汽车理论>P278 题6.5之第1问)。

四．设计要求

1．钢板弹簧总成的装配图，1号图纸一张。

装配图要求表达清楚各部件之间的装配关系，标注出总体尺寸，配合关系及其它需要标注的尺寸，在技术要求部分应写出总成的调整方法和装配要求。

2．主要零部件的零件图，3号图纸4张。

要求零件形状表达清楚、尺寸标注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技术要求应标明对零件毛胚的要求，材料的热处理方法、标明处理方法及其它特殊要求。

3．编写设计说明书。

五．设计进度与时间安排

本课程设计为2周

１．明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周。

２．设计计算0.5周

３．绘图0.5周

４．编写说明书、答辩0.5周

六、主要参考文献

1．成大先机械设计手册（第三版）

2．汽车工程手册机械工业出版社

3．陈家瑞汽车构造（下册）人民交通出版社

4．王望予汽车设计机械工业出版社

5．余志生汽车理论机械工业出版社

七．注意事项

（1）为保证设计进度及质量，设计方案的确定、设计计算的结果等必须取得指导教师的认可，尤其在绘制总成装配图前，设计方案应由指导教师审阅。图面要清晰干净；尺寸标注正确。

（2）编写设计说明书时，必须条理清楚，语言通达，图表、公式及其标注要清晰明确，对重点部分，应有分析论证，要能反应出学生独立工作和解决问题的能力。

（3）独立完成图纸的设计和设计说明书的编写，若发现抄袭或雷同按不及格处理。

八．成绩评定

出勤情况（20%）

设计方案与性能计算（40%）

图纸质量（20%）

说明书质量（20%）

注意：此任务书要妥善保管，最后要装订在设计说明书的第一页。

目录

一、悬架的静挠度 (6)

二、悬架的动挠度 (7)

三、悬架的弹性特性 (7)

四、弹性元件的设计 (8)

4.1 钢板弹簧的布置方案选择 (8)

4.2 钢板弹簧主要参数的确定 (8)

4.3 钢板弹簧刚度的验算 (13)

4.4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 (15)

4.5 钢板弹簧总成弧高的核算 (18)

五、钢板弹簧强度验算 (18)

六、钢板弹簧主片的强度的核算 (19)

七、钢板弹簧弹簧销的强度的核算 (19)

八、减振器的设计计算 (20)

九*、计算20m/s 车速下，B 级路面下整车平顺性 (23)

十、附录 计算程序 (27)

十一、参考文献 (30)

设计的主要数据

载质量：5000kg

整备量：3700kg

空车时：前轴负荷：18855N 后轴负荷：17405N

满载时：前轴负荷： 28136N 后轴负荷： 57124N

尺 寸： 轴 距： 4250mm

一、悬架的静挠度

悬架的静扰度 是指汽车满载静止时悬架上的载荷Fw 与此时悬架刚度c 之比，即

c F f w c /=

货车的悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因汽车的质量分配系数近似等于1，因此货车车轴上方车身两点的振动不存在联系。货车的车身的固有频率n,可用下式来表示： n=π2//m c

式中，c 为悬架的刚度（N/m ）,m 为悬架的簧上质量（kg ）

又静挠度可表示为：

c mg f c /=

g ：重力加速度（9.8N/kg ）,代入上式得到： n=15.42/

c f

n: hz

c f : mm 分析上式可知：悬架的静挠度直接影响车身的振动频率，因此欲保证汽车有良好的行驶平顺性，就必须正确选择悬架的静挠度。

又因为不同的汽车对平顺性的要求不相同，货车的后悬架要求在1.70～2.17hz 之间，因为货车主要以载货为主，所以选取频率为：1.9hz.

由 n=15.42/c f 得， c f =65.8mm ，取c f =66mm

二、 悬架的动挠度

悬架的动挠度是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构容许的最大变形时，车轮中心相对车架的垂直位移。通常货车的动挠度的选择范围在6～9cm.。本设计选择：

d f =80mm

三、 悬架的弹性特性

悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。由于货车在空载和满载时簧上质量变化大，为了减少振动频率和车身高度的变化，因此选用刚度可变的非线性悬架。

n=1.9hz , m=2637kg,代入公式：（满载时的簧上质量m=25843/9.8=2637kg ） n=

π2//m c

可得