CA1092汽車后懸掛鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度分析

s 1 1 2 2 3— 3 4 5 6 7 8 8 9—— 9 — 2.5.1鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高............................222.5.2鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑........................232.5.3鋼板彈簧葉片在自由狀態(tài)下曲率半徑的計(jì)算....................23—2.5.4鋼板彈簧各葉片在自由狀態(tài)下的曲率半徑和弧高的計(jì)算.....—2.5.5鋼板彈簧總成弧高的校核....................................272.6葉片端部形狀的選擇..........................................292.7鋼板彈簧兩端與車架的連接....................................302.8鋼板彈簧彈簧銷和卷耳的設(shè)計(jì)..................................312.8.1彈簧銷的設(shè)計(jì)..............................................312.8.2卷耳尺寸的確定............................................322.8.3鋼板彈簧襯套的設(shè)計(jì)........................................322.9彈簧夾的設(shè)計(jì)................................................332.10中心螺栓的選取.............................................333結(jié)論..........................................................33參考文獻(xiàn).........................................................35致謝.............................................................36特打破了這種平靜，蒸汽機(jī)的發(fā)明掀起了工業(yè)革命的浪潮。隨后，法國人尼克.卡在汽車發(fā)展的短短一百多年的歷史中，出現(xiàn)了三發(fā)動(dòng)機(jī)的作用是使輸進(jìn)氣缸的燃料燃燒而發(fā)出動(dòng)力?，F(xiàn)代汽車廣泛應(yīng)用往復(fù)么車輛穩(wěn)定性就會(huì)降低。所以懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就懸架系統(tǒng)只要求具備上述各個(gè)功能，在結(jié)構(gòu)上并置。例如CA1092所采用的鋼板彈簧，除了作為彈性元件起緩沖作用外，它在汽車根據(jù)汽車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不同懸架可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)）；）；之一,它把車架(或承載式車身)與車軸(或與車輪)彈性的連接起來.其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪與車架(或承載式車身)之間的一切力和力矩,并且緩和不平路面?zhèn)鹘o車架(或承載式車身)的沖擊載荷,衰減由沖擊載荷引起的承載系統(tǒng)的震動(dòng),以保證汽車的正常行駛。車懸架往往被列為重要部件編入轎車的技術(shù)規(guī)格表，作為衡量汽車質(zhì)量的指標(biāo)之一。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)懸架的性能提出了更高的要求,因此懸架的發(fā)展成為一種必然受到人們的重視,本課題即在對(duì)懸架知識(shí)的了解墨潤(rùn)滑脂，以減小各片彈簧之間的干摩擦和減小噪聲。地彈簧后端與車架的連接通常采用了以下幾種結(jié)構(gòu)型式：便，不須潤(rùn)滑，廣泛應(yīng)用于貨車。貨車后懸架所受載荷因汽車裝載量不同在很大范圍內(nèi)變化，要求懸架剛度可2汽車后懸架鋼板彈簧的設(shè)計(jì)及分析2.1鋼板彈簧的布置方案及材料選擇根據(jù)鋼板彈簧的工作情況和GB/T1222-1984，選擇60Si2Mn作為鋼板彈簧的材我們此次研究的CA1092載貨汽車后懸掛系統(tǒng)鋼板彈簧擬采用縱置對(duì)稱式鋼板2.2設(shè)計(jì)已知參數(shù)2.3鋼板彈簧主要參數(shù)的確定懸架的設(shè)計(jì)和主要參數(shù)的選擇首先取決于整車的一系列總布置參數(shù)，以及它們表2.1汽車懸架的偏頻、靜撓度和動(dòng)撓度滿載時(shí)偏頻滿載時(shí)偏頻n/Hz前懸架后懸架1.02~1.441.18~1.580.91~1.120.98~1.291.51~2.041.67~2.23前懸架后懸架前懸架后懸架7~156~13載貨汽車越野汽車滿載靜撓度f/㎝滿載動(dòng)撓度f/㎝靜撓度f比前懸架的f小一些，以減少車身縱向角振動(dòng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般取f=(0.7~0.9)f。貨車后懸架的動(dòng)撓度的變化范圍是：6～9cm,滿載動(dòng)撓度選取df=8.75cm。后懸架系統(tǒng)，選取靜撓度f=0.8xf2.3.2鋼板彈簧滿載弧高的選擇滿載弧高f是指鋼板彈簧裝到車軸上，汽車滿載時(shí)鋼板彈簧主片上表面與兩端a(不包括卷耳孔半徑)連線間的最大高度差?；「遞用來保證汽車具有給定的高度。a慮到彈簧在使用中會(huì)產(chǎn)生塑性變形要，由f給予補(bǔ)償。有時(shí)為了車架具有一定高度，a而又不使動(dòng)撓度值過小，也許給予一定f的值進(jìn)行補(bǔ)償。通常取f=10~20mm。在此我們選取f=15mm。a2.3.3鋼板彈簧長(zhǎng)度的確定副簧長(zhǎng)度為：1200mm。2.3.4懸架主、副鋼板彈簧的剛度分配設(shè)副簧開始作用時(shí)的懸架撓度f等于汽車空載時(shí)懸架的撓度f；副簧即將起作用時(shí)的撓度f等于滿載時(shí)的懸架撓度f，由此可到以下等式，即；f=pk；f=pk；f=pccc根據(jù)上述假設(shè)，即f=f，f=f。則pppp ppppaxpcxpc其中 cm（式2.3）（式2.4）c分配范圍為：前軸為50%～59%；后軸為41%～50%。所以，空載時(shí)懸架載荷p0 cmm,不難得到主、副彈簧的a0KC2.3.5鋼板彈簧所需的總慣性矩的計(jì)算o0式中11E—彈簧材料彈性模量，取E=2.1x105MPa,材料為601則4（2）副簧：1則2.3.6根據(jù)強(qiáng)度要求計(jì)算鋼板彈簧總截面系數(shù)應(yīng)力σ和最大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ出現(xiàn)于離彎曲中性軸線和扭轉(zhuǎn)中性點(diǎn)垂直距離最遠(yuǎn)的面或點(diǎn)上。σ和τ的數(shù)值為Jxx和J分別圍繞中性軸線XX和中性點(diǎn)O的截面慣性00即對(duì)于60Si2Mn彈簧鋼，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦許用靜應(yīng)力[σc]在下列范圍內(nèi)2。2c得30（2）副簧：2c得302.3.7鋼板彈簧平均厚度的計(jì)算計(jì)算公式：3p4030p2.3.8驗(yàn)算在最大動(dòng)行程時(shí)的最大應(yīng)力2pd22.3.9鋼板彈簧葉片斷面形狀及尺寸的選擇（1）葉片寬度bp（2）葉片厚度h參考葉片寬度范圍和彈簧鋼片斷面扁鋼的尺寸規(guī)格（GB/T1222-1984最終表2.2扁剛尺寸規(guī)格度××××××××××××××厚657圖2.1鋼板彈簧葉片的斷面形狀a)矩形斷面b)單面有單槽的斷面c)單面有拋物線邊緣的斷面d)單面有雙槽的斷面使用經(jīng)驗(yàn)表明，鋼板彈簧葉片的疲勞裂紋往往是從受拉的一面開，別是在斷面棱角處有較大的應(yīng)力集中。因此矩形斷的葉片呈受拉應(yīng)力的一面易破壞。間只有兩棱邊接觸。棱邊產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力和應(yīng)力集中,成為早期疲勞破壞的起112.4鋼板彈簧的設(shè)計(jì)及校核iiB兩點(diǎn)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(diǎn)即決定了各片邊的交點(diǎn)即決定了各片長(zhǎng)度。各片實(shí)際長(zhǎng)度尺寸需經(jīng)圓整后圖2.2確定鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的作圖法圖2.3主簧長(zhǎng)度計(jì)算-作圖法表2.3作圖法確定的主簧各片長(zhǎng)度12345678912圖2.4副簧長(zhǎng)度計(jì)算-作圖法表2.4作圖法確定的副簧各片長(zhǎng)度122345678ΣkkΣJiYiii表2.5主簧相關(guān)計(jì)算葉葉片序1號(hào)k027.44092.6102053.7902810.1143430.0005513.680025.93162.75490.1263269.612432009087640123456789k44kΣJliΣ5Σ副簧剛度計(jì)算：(YY)部分計(jì)算見下表：表2.6副簧相關(guān)計(jì)算葉片序號(hào)klkΣJi4Yk44a33119.534224.60428.46734320080.0046.320464.575587.221686400640.000782160.000Σ5Σ2.5鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高和曲率半徑計(jì)算2.5.1鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U行螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端(不包括卷耳孔半徑)連線間的最大高度差，稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高o因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)k使各片壽命接近[17]。圖2.5鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高ooca彈簧滿載時(shí)處于對(duì)稱位置工作，但考慮到彈簧在使用中會(huì)產(chǎn)生塑性變aΔf—由于U形螺栓夾緊后引起的鋼板彈簧總成弧高的變化量，a=ac2o2）后副簧在自由狀態(tài)下的總成弧高2o2.5.2鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑根據(jù)上邊算得的彈簧總成弧高H,就可按幾何關(guān)系近似計(jì)算出鋼板彈簧在自o0L201）后主簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑002）后副簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑2.5.3鋼板彈簧葉片在自由狀態(tài)下曲率半徑的計(jì)算些，使主片壽命與其他各片大致相同。對(duì)于這種葉片厚度不同的鋼板彈簧,各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑,是根據(jù)由這些曲率半徑所引起的預(yù)應(yīng)力應(yīng)保證各片應(yīng)有相同的疲勞強(qiáng)度來確定的。降低主片及與其相鄰的長(zhǎng)片的應(yīng)力。iΣM=Σi0ii式中ii6σ—鋼板彈簧第i片的預(yù)應(yīng)力；0i主簧預(yù)應(yīng)力確定：各葉片預(yù)應(yīng)力值確定如下表：表2.7主簧各片預(yù)應(yīng)力序號(hào)i預(yù)應(yīng)力σ0iΣM=Σni0ii66所選預(yù)應(yīng)力符合要求。副簧預(yù)應(yīng)力確定：各片預(yù)應(yīng)力值確定如下表：表2.8副簧各片預(yù)應(yīng)力葉片序號(hào)葉片序號(hào)k預(yù)應(yīng)力σ'-1203265784iΣM'=Σni0ii所選預(yù)應(yīng)力符合要求。2.5.4鋼板彈簧各葉片在自由狀態(tài)下的曲率半徑和弧高的計(jì)算因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同(圖2.6)，裝配產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑R。各片自由狀態(tài)下做成不同曲k率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好地貼，少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。圖2.6鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下的曲率半徑鋼板彈簧各片的預(yù)應(yīng)力確定之后，可用下式計(jì)算0iiRii（式2.16）o各片弧高Hi為L(zhǎng)2H=iii式中L—第i片彈簧長(zhǎng)度。i列表計(jì)算彈簧各葉片在自由狀態(tài)下的曲率半徑和弧高：表2.9主簧各葉片自由狀態(tài)下的R和Hiih為第i片的i（式2.17）弧高計(jì)算弧高計(jì)算hi0iMPa0i0i0i0iRiLiHi1-140-9.910-0.3932-120-8.494-0.33762.9783-5.663-0.2254566.8661.5854-2.124-0.08450．061647.51878924.1304.2472989.298.8484.2472989.294.2472989.29表2.10副簧各片自由狀態(tài)下的R'和H'ii弧高計(jì)算弧高計(jì)算葉i'0iMPa0i0i0i0iiL'iH'i片序號(hào)10Σ0Σ2212-2.924-0.1272093.053-1.096-0.047445.845678由于鋼板彈簧葉片在自由狀態(tài)下的曲率半徑R是經(jīng)選取預(yù)應(yīng)力σ后用式i0iRiR=0計(jì)算的，受其影響，裝配后鋼板彈簧總成的弧高與用式R=L2(8H)計(jì)算的結(jié)果會(huì)不同。因此，需要校核鋼板彈簧總成的弧高。根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能總和最小狀態(tài)，可得計(jì)算公式：ΣΣ(JL)ii=i=1iiJLi對(duì)于葉片厚度相等的彈簧，則ΣLiiiΣLiii鋼板彈簧總成弧高為：0（式2.18）（式2.19）（式2.20）按上式求出的弧高值應(yīng)與按.13所得的弧高相接近。如相各片預(yù)應(yīng)力重新進(jìn)行計(jì)算。1）主簧總成弧高校核：計(jì)算見下表：表2.11主簧總成弧高核算片序JLi片序JLii5JLiiiJLH010H010iii01044444號(hào)12345671234567894.3814566.862989.292989.292989.29236.160216.0002.5883863.9987.0086.51563.22326.620iL'i表2.12副簧總成弧高計(jì)算1iii10410H'1122255.8422093.05345678∑2.6葉片端部形狀的選擇圖2.7鋼板彈簧葉片端部形狀——二S片端部帶尖角的一邊向下或?qū)⒍瞬肯蛳戮韽澮裕瑴p少片間的局部壓力和減輕片間的磨損[18]。綜合考慮,在此選取矩形作為鋼板彈簧端部形狀。2.7鋼板彈簧兩端與車架的連接2.8鋼板彈簧彈簧銷和卷耳的設(shè)計(jì)szzF25627卷耳處所受應(yīng)力如圖2.8所示，其所受應(yīng)力σ是由彎曲應(yīng)力和拉壓合成的