钢板弹簧设计ppt课件.pptx

钢板弹簧设计1.钢板弹簧的布置方案2.钢板弹簧主要参数的确定2.钢

图6-11钢板弹簧总成在自由状态下的弧高

板弹簧长度L的确定2.钢板弹簧长度L的确定
钢板弹簧长度L是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。
增加钢板弹簧长度L能显著降低弹簧应力，提高使用寿命；降低弹簧刚度，改善汽车平顺性；在垂直刚度c给定的条件下，又能明显增加钢板弹簧的纵向角刚度。钢板弹簧的纵向角刚度系指钢板弹簧产生单位纵向转角时，作用到钢板弹簧上的纵向力矩值。增大钢板弹簧纵向角刚度的同时，能减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形；选用长些的钢板弹簧，会在汽车上布置时产生困难。原则上在总布置可能的条件下，应尽可能将钢板弹簧取长些。
推荐在下列范围内选用钢板弹簧的长度：轿车：L＝(0.40～0.55)轴距；货车前悬架：L＝(0.26～0.35)轴距，后悬架：L＝(0.35～0.45)轴距。3.钢板弹簧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J0。对于对称钢板弹簧J0=[(L−ks)3cδ]/（48E）(6—5)
式中，s为U形螺栓中心距(mm)；k是为考虑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)，c=Fw/fc；δ为挠度增大系数(先确定与主片等长的重叠片数n1，再估计一个总片数n0，求得η=n1/n0，然后用δ=1.5/[1.04(1+0.5η)]初定δ)；E为材料的弹性模量。
钢板弹簧总截面系数W0用下式计算W0≥[Fw(L−ks)]/4[σw](6—6)式中，[σw]为许用弯曲应力。对于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面经喷丸处理后，推荐[σw]在下列范围内选取：前弹簧和平衡悬架弹簧为350～450MPa；后主簧为450～550MPa；后副簧为220～250MPa。将式(6—6)代人下式计算钢板弹簧平均厚度hphp=2J0/W0=(L−ks)2δ[σw]/6Efc(6—7)有了hp以后，再选钢板弹簧的片宽b。
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。前悬架用宽的弹簧片，会影响转向轮的最大转角。片宽选取过窄，又得增加片数，从而增加片间的摩擦和弹簧的总厚。
推荐片宽与片厚的比值b/hp在6～10范围内选取。(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J0用下式计算J0=nbh3/12(6—8)式中，n为钢板弹簧片数。
由式(6—8)可知，改变片数n、片宽b和片厚h三者之一，都影响到总惯性矩J0的变化；再结合式(6—5)可知，总惯性矩J0的改变又会影响到钢板弹簧垂直刚度c的变化，响汽车的平顺性变化。其中，片厚h的变化对钢板弹簧总惯性矩J0影响最大。增加片厚h，可以减少片数n。
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。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。最后，钢板断面尺寸b和h应符合国产型材规格尺寸。（4）钢板弹簧片数n
片数n少些有利于制造和装配，并可以降低片间的干摩擦，改善汽车行驶平顺性。但片数少了将使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料利用率变坏。多片钢板弹簧一般片数在6～14片之间选取，重型货车可达20片。用变截面少片簧时，片数在1～4片之间选取。3.钢板弹簧各片长度的确定

图6-13双梯形钢板弹簧

图6-14确定钢板弹簧各片长度的作图法

4钢板弹簧刚度验算5钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算(2)钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定
因钢板弹簧各片在自由状态下和装配后的曲率半径不同,各片自由状态下做成不同曲率半径的目的是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地贴紧，减少主片工作应力，使各片寿命接近。

图6—15钢板弹簧各片自由状态下的曲率半径
矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定Ri=R0/[1+(2σ0iR0)/（Ehi）](6—11)式中，Ri为第i片弹簧自由状态下的曲率半径(mm)；R0为钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径(mm)；σ0i为各片弹簧的预应力(MPa)；E为材料弹性模量(MPa)，取E=2.1×105MPa；hi为第i片的弹簧厚度(mm)。在已知钢板弹簧总成自由状态下曲率半径R0和各片弹簧预加应力σ0i的条件下，可以用式(6—11)计算出各片弹簧自由状态下的曲