EQ2090GS越野車前懸架鋼板彈簧設(shè)計

1、EQ2090GS越野車前懸架鋼板彈簧設(shè)計摘要懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架之間的一切力和力矩，并緩和汽車行駛過不平路面時所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車行駛的平順性。本文對影響懸架運動的各種因素進行分析，通過傳統(tǒng)的設(shè)計計算方法和計算機技術(shù)相結(jié)合，以東風型越野載貨汽車為原型車，詳細介紹了等截面多片式鋼板彈簧前懸架的設(shè)計計算過程。文中著重闡述了鋼板彈簧懸架設(shè)計的詳細步驟和設(shè)計要求，各主要零部件結(jié)構(gòu)的選型及計算；板簧弧高及曲率半徑的計算，材料強

2、度、剛度的驗算、校核；關(guān)鍵零部件及總成的強度核算。關(guān)鍵詞：越野載貨汽車，前懸架，鋼板彈簧懸架，連接件DESIGN OF EQ2090GS WILD TRUCKSUSPENSION WITH LEAF SPRINGAbstractSuspension involves some related components, which exist to guarantee elastic contact between wheels or axle and the carrying system. It also has a great contribution in transferring the

3、 load, cushioning the impact, attenuating vibration, and regulating the position of the body of the running car. Apart from the transformation of force and moment between wheels and frame, it helps cushion the impact when uneven road surface is encountered, undermine the following vibration of carry

4、ing system, as a result, provide a great possibility of smoothly running. This paper discusses the current development of vehicle suspension, gives a brief introduction of the structural form of suspension, analyze factors which have influence on suspension movement. This article through the traditi

5、onal design calculation method and computer technology, combining with DONGFEN Wild Truck Tire as the prototype, the car design calculation after gradient stiffness &leaf spring suspension.This paper firstly introduces the suspension system research and design and development status quo and tendency

6、; Secondly detailed overview of the suspension system and manipulation stability comfort ability influences; Introduces emphatically the leaf spring again suspension design processes of the ship unlades and design requirements, the structure of the main parts selection and calculation, leaf-spring c

7、urvature, material strength, stiffness checking and checking, shock absorber selection and installation Angle calculation.KEY WORDS： Wild truck, front suspension, leaf spring suspension, connecting part 第 III 頁 共III頁中北大學2012屆畢業(yè)設(shè)計說明書目 錄 摘要IAbstractII1.1懸架靜撓度和動撓度的選擇21.2懸架彈性特性41.3懸架側(cè)傾剛度及其在前、后軸的分配42懸架系統(tǒng)

8、各主要零部件選型62.1葉片斷面62.2 葉片的端頭形狀62.3鋼板彈簧與車架的連接形式的確定72.4 吊耳及鋼板彈簧銷的結(jié)構(gòu)82.5 鋼板彈簧卷耳和襯套82.6 彈簧夾箍92.7鋼板彈簧中心螺栓93鋼板彈簧懸架的計算113.1初選參數(shù)113.1.1主片長度113.1.2斷面尺寸及片數(shù)的確定123.2 各片長度的確定153.3鋼板彈簧的剛度驗算163.4總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算183.4.1.彈簧總成自由弧高的確定183.4.2各片彈簧自由狀態(tài)下曲率半徑的確定183.5鋼板彈簧總成弧高的核算204技術(shù)經(jīng)濟分析221懸架系統(tǒng)主要性能參數(shù)的確定1.1懸架靜撓度和動撓度的選擇懸架靜撓度是

9、指汽車滿載靜止時懸架上的載荷與此時懸架剛度之比，即 。汽車理論研究表明：汽車前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行使平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于1，于是汽車前后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系。因此，汽車前后部分的車身的固有頻率和（亦稱偏頻）可用式(1.1)表示 式（1.1）式中，、為前、后懸架的剛度（N/mm）；、為前、后懸架的簧上質(zhì)量（kg）采用彈性特性為線性變化的懸架時，前后懸架的靜撓度可用下式表示 式中 ，g為重力加速度，g=9810mm/s2; 分別為前后懸架的靜撓度，單位為。將代入式（1.1）得到 式（1.2）由式（1.2）可以看出：(

10、1) 懸架所受的垂直載荷一定時，懸架的剛度愈小，則汽車自然振動頻率愈低。但是懸架的剛度愈小，在一定的載荷下懸架的垂直變形就愈大，即車輪上下跳動所需空間就愈大，這對簧載質(zhì)量大的貨車，在結(jié)構(gòu)上是難以保證的，故實際上貨車的車身自然振動頻率往往偏高，而大大超過理想的頻率范圍。(2) 當懸架剛度一定時，簧載質(zhì)量愈大，則懸架的垂直變形就愈大，而自然頻率就愈低。故空車行使時的振動頻率比滿載時的高?；奢d質(zhì)量也愈大。各型車的偏頻及撓度值如表1.1所示。表1.1 懸架的靜撓度、動撓度和偏頻車 型貨 車1.52.2501106090驕 車0.91.6103007090大客車1.31.8701505080越野車1.4

11、2.06013070130在懸架設(shè)計中，先根據(jù)行使平順性要求確定前后懸架的和值，由以上計算公式可以求出前后懸架的靜撓度。本設(shè)計的鋼板彈簧懸架用于汽車后懸架，由表1.1選取滿載時的偏頻，空載時偏頻稍大些，空載時的偏頻值。由公式1.2變形得滿載時的后懸架靜撓度為： 對于縱置板簧組成的非獨立懸架，懸架的靜撓度與彈性元件的靜撓度是一樣的，故本設(shè)計中等截面多片鋼板彈簧后懸架的靜撓度為。為了防止在不平路面上行駛時經(jīng)常沖擊緩沖塊，懸架還必須具備足夠的動撓度。懸架的動撓度是指由滿載位置開始，壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓到其自由高度的或）時，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。其值常按其相應的靜撓

12、度來選取，它與車型和經(jīng)常使用的路況也有密切的關(guān)系。另外，對于越野貨車，。查表1.1，本設(shè)計選用。1.2懸架彈性特性懸架受到垂直外力F與由此引起的車輪中心相對于車身位移f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線，稱為懸架的彈簧特性，如圖1.1。其切線的斜率是懸架的剛度。懸架的彈性特性有線性和非線性兩種。當懸架變形與所受垂直外力成固定的比例變化時，彈性特性為一直線，稱為線性彈性特性。此時懸架剛度為常數(shù)。非線性的懸架彈性特性，懸架剛度為變化的，其特點是在滿載位置附近，剛度小且曲線變化平緩，平順性良好；距滿載較遠的兩端，曲線變陡，剛度增大。這樣，可在有限的動撓度范圍內(nèi)，得到比線性懸架更多的動容量。懸架的動容量系指懸

13、架從靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止消耗的功。懸架的動容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小47。乘用車簧上質(zhì)量在使用中雖然變化不大，但為了減少車軸對車架的撞擊，減少轉(zhuǎn)彎行駛時的側(cè)傾與制動時的前俯角和加速時的后仰角，也應采用剛度可變的非線性懸架。對空載與滿載時簧上質(zhì)量變化較大的客車和貨車，為了減少振動頻率與車身高度的變化，應選用剛度可變的非線性懸架。圖1.1 懸架彈性特性曲線1.3懸架側(cè)傾剛度及其在前、后軸的分配懸架側(cè)傾角剛度系指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時懸架給車身的彈性回復力矩。它對簧上質(zhì)量的側(cè)傾角有影響。側(cè)傾角過大或過小都不好。乘坐側(cè)傾角剛度過小而側(cè)傾角過大的汽車，乘員缺乏舒適感和安

14、全感。側(cè)傾剛度過大而側(cè)傾角過小的汽車又缺乏汽車發(fā)生側(cè)翻的感覺，同時使輪胎側(cè)偏角增大，如果發(fā)生在后輪，會使汽車發(fā)生過多轉(zhuǎn)向的可能。要求在側(cè)向力等于0.4倍車重時，轎車車身側(cè)傾角在2.54度，貨車車身側(cè)傾角不超過67度49。此外，還有汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，在0.4g的側(cè)向加速度作用下，前后輪側(cè)偏角之差應當在13度范圍內(nèi)。而前后懸架側(cè)傾剛度的分配會影響到前后輪的側(cè)偏角大小，從而影響轉(zhuǎn)向特性，所以設(shè)計時，還應考慮懸架側(cè)傾剛度在前后軸上的分配。為滿足汽車稍有不足轉(zhuǎn)向特性的要求，應使汽車前軸的輪胎側(cè)偏角略大于后軸的輪胎側(cè)偏角。為此，應使前懸架具有的側(cè)傾角剛度要略大于后懸架的側(cè)傾角剛度。對轎車，比值一般在1.42

15、.6。2懸架系統(tǒng)各主要零部件選型2.1葉片斷面 最常用的板簧材料為熱軋彈簧扁鋼。矩形斷面，為了提高斷面葉片的疲勞強度，改善葉片間潤滑的情況，通常其制成兩頭帶圓弧或兩面有較大的凹陷弧度的矩形（如圖2.1 (a)）。單面帶拋物線的斷面（如圖2.1(b)）和單面帶槽的斷面（如圖2.1 (c)、(d)）都采用改進后的特殊矩形斷面。其共同特點是使斷面的幾何形狀在垂直方向（厚度方向）不對稱，變形時的中性軸上移，葉片的上表面拉力減少，下面的壓力增加（一般材料的抗壓強度高于抗拉強度），提高了鋼板彈簧的疲勞強度，使疲勞壽命約提高了30，同時可節(jié)約1014的材料。由于矩形斷面設(shè)計計算簡單，制造加工方便。所以本設(shè)計

16、采用矩形斷面。(a) 標準型；(b) 單面單槽；(c) 拋物線側(cè)邊；(d)單面雙槽 圖2.1 鋼板彈簧的截面形狀2.2 葉片的端頭形狀 葉片的端頭形狀有直角形、梯形、橢圓形幾種。如圖2.2所示：(a)直角片端(b)梯形片端(c)橢圓形片端圖2.2 葉片端頭形狀直角形的制造容易，在載貨汽車上應用比較廣泛，但是這種形狀的葉片端部剛度大，易引起壓應力集中，因而增加了葉片的磨損和摩擦，很難設(shè)計成與等強度梁近似的結(jié)構(gòu)，此外，彈簧的質(zhì)量也很大。梯形的能制成比較接近等強度的結(jié)構(gòu)，克服了直角形的某些缺點。橢圓形的葉片末端壓延成所需要的變截面形狀，以得到等強度梁，并可增加葉片端部的彈性，減少片間的摩擦，改善應力

17、沿葉片長度方向的分布，從而使彈簧的質(zhì)量減小，這種端頭形狀的葉片在國外已日趨廣泛采用，在國內(nèi)因制造困難，故目前還比較少應用。由于本次設(shè)計是輕型載貨汽車的后懸架，考慮到制造工藝和經(jīng)濟性的要求，采用直角形端頭形狀。2.3鋼板彈簧與車架的連接形式的確定鋼板彈簧與車架的連接形式目前常見的有鉸鏈連接、滑動連接、橡膠塊連接等。鉸鏈連接可承受垂直載荷和水平載荷，滑動連接只能傳遞垂直載荷橡膠塊連接可有很好的減振作用，但橡膠塊易老化。本設(shè)計選用鉸鏈連接。2.4 吊耳及鋼板彈簧銷的結(jié)構(gòu)大多數(shù)板簧的支撐方式為一端采用固定卷耳，另一端采用擺動吊耳。擺動吊耳的結(jié)構(gòu)可以用C形、叉形以及分體式等。彈簧銷的支承、潤滑則可用螺紋

18、式，自潤滑式。滑動軸承，橡膠支承，或者將板簧支承在橡膠座內(nèi)。螺紋式的好處在于可同時承受垂向及側(cè)向載荷，板簧側(cè)面不必加工，螺紋可起儲存潤滑劑和防塵的作用。螺紋表面滲碳以達到一定的硬度，一般其擠壓應力為7Mpa。自潤滑式多用于轎車及輕型載貨汽車，具有不必加潤滑脂及噪聲小的特點。重卡上多使用滑動軸承式，一般采用銅合金或粉末冶金襯套，工作擠壓應力約為3.57Mpa，這種結(jié)構(gòu)中，板簧卷耳兩側(cè)必須加工至規(guī)定寬度以便與支架或吊耳配合傳遞側(cè)向力。在采用橡膠支承時必須充分考慮其對懸架特性的影響。本文采用一端采用固定卷耳，另一端采用擺動吊耳。擺動吊耳結(jié)構(gòu)采用分體式自潤滑式。2.5 鋼板彈簧卷耳和襯套 鋼板彈簧主片

19、端部制成以便安裝彈簧銷和用以與托架或吊耳連接。常用的卷耳型式有上卷耳、平卷耳、下卷耳、鍛造卷耳等，上卷耳應用比較多。采用下卷耳主要是因為有時需要用來保證彈簧運動軌跡與轉(zhuǎn)向機構(gòu)協(xié)調(diào)，但是它在載荷作用下容易張開。車身高度受限時，采用下卷耳。平卷耳可以減少卷耳的應力，應縱向力作用方向和彈簧主片斷面的中心線重合，但制造復雜。鍛造卷耳，強度較高，它與彈簧主片分開為兩個零件，用螺栓連接起來，但由于制造成本比較高，目前應用較少。本設(shè)計鋼板彈簧前端采用上卷耳式，后端采用吊耳式。在汽車載荷較大或使用條件惡劣的情況下，鋼板彈簧主處需要得到加強，將第二、三片端部制成加強卷耳的包耳。由于本設(shè)計是越野貨車，只將第二片設(shè)

20、計成包耳。鋼板彈簧卷耳內(nèi)的襯套，通常用金屬、橡膠或塑料三種材料制造。目前國內(nèi)外汽車上已經(jīng)廣泛采用塑料襯套。因它具有耐磨，耐腐蝕、減振、不需要潤滑、重量輕的優(yōu)點。常用的塑料襯套材料為尼龍1010，聚甲醛等。2.6 彈簧夾箍彈簧夾箍除了防止彈簧各片橫向錯位之外，還能在彈簧回彈時，將力傳遞給其他簧片，減少主片應力。彈簧夾箍結(jié)構(gòu)如下圖所示。目前使用最多的是可拆式夾箍。為了防止彈簧橫向扭曲時在簧片上產(chǎn)生過大的應力，在夾箍和彈簧片表面之間會留有一定的間隙，一般不小于1.5mm，夾箍與彈簧片側(cè)面間隙為0.51mm。對于不經(jīng)常拆裝換片的彈簧，大都采用了不可拆式夾箍，這種夾箍結(jié)構(gòu)簡單，減少制造費用，而且彈簧裝配

21、方便，多用于轎車和輕型載貨汽車上。此車采用不可拆式夾箍，結(jié)構(gòu)簡單，費用低。2.7鋼板彈簧中心螺栓中心螺栓的作用，除了夾緊各片彈簧外，又是安裝鋼板彈簧的定位銷。中心螺栓在U形螺栓松動時易剪斷，因此應有一定的強度。由于中心螺栓直徑大小將影響彈簧斷面強度，因此其直徑不宜做的過大，一般與簧片厚度相等。下表是推薦的中心螺栓直徑尺寸。中心螺栓一般用15MnVB材料作成，機械性能等級為8.8級。對于重型載貨汽車，中心螺栓多用40Cr或40MnB制成。表2.1 中心螺栓直徑尺寸中心螺栓直徑810121416簧片厚度77991111131316中心孔直徑8.510.512.514.516.5本車類型為輕卡，但為

22、漸變剛度板簧，所以，因此由表2.2得出中心螺栓直徑先初步確定為12mm，由此得中心孔直徑為12.5，螺栓由材料15MnVB做成。3鋼板彈簧懸架的計算3.1初選參數(shù)3.1.1主片長度在鋼板彈簧總成的基本結(jié)構(gòu)形式確定以后，就要對其進行設(shè)計計算了。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務書所要求的尺寸，前后懸架作用長度分別為1408/1492mm，選定所設(shè)計車型的軸距L=3600mm；對于貨車前懸架鋼板彈簧主片長度，。本設(shè)計選用0.3倍軸距。因此有：主片長度：汽車非簧載質(zhì)量（非懸掛質(zhì)量）對汽車的平順性和操作穩(wěn)定性都有影響。它的選擇參照下表3.1。 表3.1 懸架的非懸掛質(zhì)量與懸掛質(zhì)量的比例關(guān)系懸架類型非懸掛質(zhì)量/總質(zhì)量非懸

23、掛質(zhì)量/懸掛質(zhì)量整體剛性橋，鋼板彈簧2635.1本設(shè)計選非懸掛質(zhì)量/總質(zhì)量=26。非懸掛質(zhì)量/總質(zhì)量= 取前軸非懸掛質(zhì)量本設(shè)計的基本參數(shù)匯總在表3.2。3.1.2斷面尺寸及片數(shù)的確定 以上我們確定了汽車滿載時的靜撓度，鋼板彈簧的主片長度，以及后懸架的非簧載質(zhì)量，下面我們將利用這些數(shù)據(jù)計算并確定彈簧的尺寸幾片數(shù)。板簧可近似地看作是由等厚葉片所組成的等應力梁，這種近似在做大致估算時具有足夠的精度，可用于初選板簧的葉片厚度，葉片寬度。但在實際結(jié)構(gòu)中，由于鋼板彈簧主片兩端不能制成三角形，所以它的展開面的一半不是三角形，而是梯形。它介于等應力梁和等截面梁之間，因此可按等截面簡支梁的計算公式并引進一個修正

24、系數(shù)加以修正，既撓性增大系數(shù)，它主要與彈簧兩端的結(jié)構(gòu)有關(guān)。對實際鋼板彈簧：。可按下式計算： 式（3.1）式中與主片等長的重疊片數(shù)，本設(shè)計中為2； 彈簧預計總片數(shù)，取=9。多片簧的垂直剛度： 式（3.2）式中 作用在板簧中間的支承載荷板簧撓度支承載荷為一個板簧的簧載質(zhì)量，計算如下：代入式3.2得： 表3.2 本設(shè)計的基本參數(shù)參 數(shù)數(shù) 值滿載質(zhì)量8510kg空載質(zhì)量5810kg軸 距3600mm滿載偏頻1.8Hz空載偏頻2.0HzU型螺栓中心距130mm鋼板彈簧數(shù)9鋼板彈簧材料60Si2Mn鋼板彈簧應力極限值450MPa主片長度L1260mm前懸架非簧載質(zhì)量mu前510kg軸荷分配空載前軸2610

25、kg后軸3200kg滿載前軸3860kg后軸4650kg鋼板彈簧的總截面慣性矩為： 式（3.3）式中 sU形螺栓中心距（mm）；K考慮U形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)（剛性夾緊：取k=0.5，撓性夾緊：取k=0）本設(shè)計為剛性夾緊； E材料的楊氏彈性模量，取。鋼板彈簧總截面系數(shù)用式（2.4）計算 式（3.4）式中許用彎曲應力對于彈簧鋼，經(jīng)表面噴丸處理后，推薦對前板簧取350450；對后主簧取450550；對后副簧取220250。取=450 本設(shè)計取鋼板彈簧厚度h=9mm。矩形斷面等厚鋼板彈簧總慣性矩用式（3.5）計算 式（3.5）又因為已知，可由式(3.5)計算并轉(zhuǎn)化得到，根據(jù)汽車設(shè)計推薦的，可

26、取n=9，b=81，所以本設(shè)計選定板簧尺寸為：。3.2 各片長度的確定在選擇各葉片長度時，應盡量使應力在片間和沿片長的分布合理，以達到各片壽命接近并節(jié)省材料、減小板簧質(zhì)量的目的。用作圖法來確定各葉片長度，此法是基于實際鋼板彈簧各葉片的展開圖接近梯形梁形狀這一原則來做圖的。先將各葉片厚度的立方值按同一比例尺沿坐標軸繪出，再沿橫坐標繪出主片長度之半（即）和U形螺栓中心距之半（即），得A，B兩點。連接這兩點就得到三角形的鋼板彈簧展開圖。AB線與各葉片上側(cè)邊的交點即決定了各邊的長度。當有與主片等長的重疊片時，可將B點與最下一個重疊片的上側(cè)端點相連，如圖2.1所示50。 圖3.1 確定鋼板彈簧各葉片長度

27、的作圖法主片鋼板長度為L1，其他各片鋼板長度依次為L2、L3、L4、等L2=L1=1260經(jīng)過圓整確定板簧各葉片長度見表3.3：表3.3 各葉片長度3.3鋼板彈簧的剛度驗算在各片的長度和斷面尺寸確定后就可以用精確的剛度計算公式對剛度進行進一步的計算。一般可以用共同曲率法或集中載荷法進行計算，本設(shè)計采用共同曲率法。共同曲率法由前蘇聯(lián)的帕爾斯基提出，該方法的基本假設(shè)前提是板簧受載后各葉片在任一截面上都具有相同的曲率。主要優(yōu)點是計算方便，其缺點是由此式計算出的剛度略有偏大，可以使用經(jīng)驗修正系數(shù)修正，其誤差不超過。共同曲率法剛度計算公式為式(3.6)： 式（3.6）式中 第片及以上各片截面慣性距之和的

28、倒數(shù)，即 第片鋼板彈簧的慣性距； 第片鋼板彈簧的半長； 經(jīng)驗修正系數(shù)，轎車取上限，載貨車取下限，本設(shè)計取0.83。 在計算鋼板彈簧剛度時，數(shù)據(jù)如表3.4：表3.4 主簧作用時剛度計算中的參數(shù)值123401102003102.19x10-41.09x10-47.31x10-55.48x10-556784155456608104.39x10-53.66x10-52.87x10-52.07x10-5代入上式(3.6)得：3.4總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算3.4.1.彈簧總成自由弧高的確定彈簧總成在自由狀態(tài)下弧高是由滿載弧高、滿載靜變形及彈簧總成在U形螺栓夾緊后引起弧高變化三部分組成的。 式（

29、3.7）式中靜撓度；滿載弧高，為了使板簧滿載時在對稱位置工作，一般希望它等于零。但考慮到使用中的塑性變形，也為了不使動撓度過小，需用給予補償，的值在1030之間，本處取20。鋼板彈簧在預壓縮時產(chǎn)生的塑性變形計算如式(3.8)： 式（3.8）以上數(shù)值代入式(4.7)得： 3.4.2各片彈簧自由狀態(tài)下曲率半徑的確定鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下曲率半徑： 式（3.9）因各片鋼板在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預應力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能更好的貼緊，減少主片工作應力，使各片壽命更接近。彈簧各片預應力的選擇

30、，原則上應考慮以下三個原則：(1)彈簧各片未裝配前，各片間隙不要相差太大，各片裝配后，應使各片能很好配合。(2)由于主片受力復雜，為保證主片及長片有較長使用壽命，希望適當降低主片及長片應力。(3) 預應力選取原則：主片取負值，絕對值遞減；副片取正值，絕對值遞增，最末二片再減少?；谏鲜鲈?，選擇各片預應力時，片厚相等的鋼板彈簧，各片預應力值不宜過大。對片厚不等的彈簧，厚片預應力大一些。一般推薦主片在根部的工作應力與預應力疊加后的合成應力約為300350Nmm。在確定各片預應力時，理論上應滿足各片彈簧在根部出的預應力所造成的彎矩之代數(shù)和等于零。即 或 式(3.10)因為此鋼板彈簧設(shè)計的各片的斷面

31、尺寸相同，故應力之和要為零。取值見表3.5：表3.5 鋼板彈簧各片預應力矩形斷面鋼板彈簧自由狀態(tài)下曲率半徑可由式3.11確定 式（3.11）式中 第片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑第片板簧厚度得第片自由曲率見表3.6：表3.6 各片自由曲率3.5鋼板彈簧總成弧高的核算由于鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑是經(jīng)選取預應力后用式(3.11)計算，受其影響，裝配后鋼板彈簧總成自由狀態(tài)下的弧高與用計算結(jié)果會不同。因此，需要核算鋼板彈簧總成的弧高14。根據(jù)最小勢能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的為 式（3.12）式中，為鋼板彈簧第片的長度鋼板彈簧總成的弧高為 式

32、（3.13）=110.47用式(3.13)與用式(3.11)求得的鋼板彈簧總成弧高結(jié)果相近，所以選用的預應力合理。4技術(shù)經(jīng)濟分析鋼板彈簧懸架主要由鋼板彈簧前后支架、若干片板簧、板簧蓋板、U型螺栓、中心螺栓、吊耳、板簧銷、緩沖塊、減振器等組成。它有加工工藝簡單，可靠耐用，結(jié)構(gòu)簡單成本低等優(yōu)點。本設(shè)計為等截面漸變剛度鋼板彈簧懸架，二級主副簧結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.1所示。圖4.1 變剛度板簧的結(jié)構(gòu)示意圖彈性元件選用二級厚度鋼板彈簧，本設(shè)計采用矩形斷面，設(shè)計計算簡單，制造加工方便。選用最常用的板簧材料熱軋彈簧扁鋼。選用直角形的端頭，制造容易，在載貨汽車上應用比較廣泛，成本低。但是這種形狀的葉片端部剛

33、度大，易引起壓應力集中，因而增加了葉片的磨損和摩擦，很難設(shè)計成與等強度梁近似的結(jié)構(gòu)，此外，彈簧的質(zhì)量也很大。懸架與車架采用鉸鏈連接。一端采用固定卷耳，另一端采用擺動吊耳。擺動吊耳結(jié)構(gòu)采用分體式自潤滑式，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。鋼板彈簧前端采用上卷耳式。在汽車載荷較大或使用條件惡劣的情況下，鋼板彈簧主處需要得到加強，將第二、三片端部制成加強卷耳的包耳。由于本設(shè)計是越野貨車，只將第二片設(shè)計成包耳。鋼板彈簧卷耳內(nèi)的襯套，通常用金屬、橡膠或塑料三種材料制造。目前國內(nèi)外汽車上已經(jīng)廣泛采用塑料襯套。因它具有耐磨，耐腐蝕、減振、不需要潤滑、重量輕的優(yōu)點。常用的塑料襯套材料為尼龍1010，聚甲醛等。本文選用橡膠材料，經(jīng)濟實用。采用不可拆式夾箍，結(jié)構(gòu)簡