钢板弹簧设计3

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《汽车设计》课程设计任务书48
学生姓名 王光湖 学号 071268106 班级 07车辆
一、设计题目：钢板弹簧设计3
二、设计内容
跃进牌货车悬架前钢板弹簧设计
三、设计要求：任选一款跃进牌货车
1）列出其主要参数
2）参考有关车型，选择合理的钢板弹簧结构方案（长度、片数等）
3）设计计算（各片长度，断面尺寸和片数，核算刚度）
4）完成装配图设计：绘制装配图（标注尺寸、配合、技术要求、零件
明细表和标题栏等）
5）完成弹簧销零件图设计
6）编写设计说明书一份
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目录
1设计前言………………………………………………………………………………3
2设计内容及汽车参数…………………………………………………………………3
3钢板弹簧基本参数确定………………………………………………………………3
3.1单个钢板弹簧载荷………………………………………………………………3
3.2悬架静挠度………………………………………………………………………3
3.3钢板弹簧满载弧高………………………………………………………………4
3.4钢板弹簧断面形状………………………………………………………………4
3.5钢板弹簧主片长度计算…………………………………………………………4
3.6钢板弹簧片厚计算………………………………………………………………4
3.7钢板弹簧宽度计算………………………………………………………………4
3.8弹簧片数计算……………………………………………………………………5
3.9钢板弹簧各片长度计算…………………………………………………………5
4设计总结………………………………………………………………………………7
5参考文献………………………………………………………………………………8
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课程设计说明书
一、 设计前言
现在随着人们生活水平的提高以及汽车行业的快速发展，人们对对于汽车的舒适性的
要求也是越来越高，而对于汽车舒适性影响较大的就是前钢板弹簧，因为前钢板弹簧
直接影响轻型卡车的前桥跳动，前桥的跳动造成车架的颠簸冲击强度增大，降低了卡
车的行驶平顺性，所以设计轻型卡车的前钢板弹簧时的钢板弹簧参数的选定尤为重
要。
二、 设计内容：跃进牌ＮＪ１３０型载重汽车
汽车主要参数如下：
载重量：
在良好平坦的硬实路面 在土路上
２５００ｋｇ ２０００ｋｇ
轴距：３３００ｍｍ
轮距：
前轮 后轮
１５８９ｍｍ １６５０ｍｍ
外形尺寸：
长 宽 高
５５３８ｍｍ ２３４４ｍｍ ２１６５ｍｍ
接近角 离去角 纵向通过半径
４０° ３２° ２．７ｍ
前轴荷：
空载时 满载时
１３００ｋｇ １５３０ｋｇ
后轴荷：
空载时 满载时
１４１０ｋｇ ３８３０ｋｇ

最大爬坡度 最大车速 拖挂总质量
３０％ ８０ｋｍ／ｈ ３５００ｋｇ
三、 钢板弹簧基本参数的确定
本设计方案中，采用纵置式对称前钢板弹簧。
１．１单个钢板弹簧的载荷
已知汽车满载静止时汽车前轴载荷为G1=1530kg，簧下质量负荷Gu1=230kg，轴距
3300mm
单个钢板弹簧的载荷：Fw1=（G1-Gu1）/2=(1530-230)/2*9.8N=6370N
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2．悬架的静挠度
悬架的静挠度直接影响车身振动的偏频n。因此，欲保证汽车有良好的行驶平顺性，
必须正确选取悬架的静挠度。用途不同的汽车，对平顺性要求亦有不同。以运送人为
主的乘用车，对平顺性的要求最高，客车次之，货车更次之。原则上，货车满载时，
前悬架偏频要求在1.5-2.1ＨＺ。现选取前悬架偏频为ｎ１＝２HZ
前悬架静挠度fc1=（5/n1）2=25/4cm=62.5mm

3.钢板弹簧的满载弧高fa
考虑到使用期间钢板弹簧塑性变形的影响和为了在车架高度已限定时能得到足够的静挠度值，常
取fa=10-20mm 取
fa=15mm
4.钢板弹簧的断面形状
钢板弹簧断面采用矩形断面，因为该类型断面易于加工可以降低生产成本
5.钢板弹簧主片长度的确定
增加钢板弹簧长度L能够显著降低弹簧应力，提高使用寿命，降低弹簧刚度，改善汽
车行驶平顺性，在垂直刚度c给定的条件下，又能够明显增加钢板弹簧的纵向角刚度。
在尽可能条件下，应尽量把弹簧取长一些。货车前悬架，L=（0.26-0.35）轴距 取
L=0.3*3300mm=990mm
6.钢板弹簧片厚的计算

矩形断面等厚度的钢板弹簧的总惯性矩J0用以下式子计算：
J0=nbh3/12 ，（1）
由以上式子可以看出改变片数n，片厚h，片宽b三者之一，都影响到总惯性矩J0的变化，又J
0

可以表示为下式
J0=【（L-ks）3cδ】/(48E), （2）

由上式可知，总惯性矩的变化又会影响到钢板弹簧垂直刚度的变化，也就是影响汽车
的平顺性。其中，片厚h的变化对钢板弹簧总惯性矩的影响最大。增大片厚，可减少
片数。
钢板的弹簧各片可能有两种选择方案：等片厚和不等片厚两种。本设计中选择钢板弹
簧厚度相等
钢板弹簧总截面系数W0用下式计算

W0=【Fw（L-ks）/(4[σw])】, (3)
采用挠性夹紧k=0，通过方程（1）（2）（3）得到下式
h=L2δ[σw]/(6Efc) ，（4） 取[σw]=400Mpa ，E=200Gpa
本设计中与主片等长的重叠片数n1=0，因此η=n1/n0=0
所以
δ=1.5/[1.04(1+0.5η)]=1.44

带入（4）
h=（9902*1.44*400）/（6*62.5*200*1000）mm=7.52mm
圆整
h=8mm，
取U型螺栓中心距s=76mm

7.钢板弹簧宽度的计算
选择了h以后，在选择钢板的片宽b。增大片宽，能增加卷耳强度，但当车身受侧向
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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。一般b/h=6-10，

现取b/h=8，b=64mm，按国家标准取
b=65mm
8.弹簧片数的计算
片数n少些有利于制造和转配，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片间选取，

根据总惯性矩相等，联合式子（1），（2）带入以上已知结果，可以求得
n=6
9.钢板弹簧各片长度的计算
片厚不变宽度连续变化的单片钢板弹簧是等强度梁，形状为菱形。将由两个三角形钢
板弹簧分割成宽度相同的若干片，然后按照长度大小不同依次排列、叠放在一起，就
形成了接近实用价值的钢板弹簧。实际上的钢板弹簧不可能是三角形，因为为了将钢
板弹簧中部固定到车桥上和使卷耳处能可靠地传递力，必须使他们有一定的宽度。因
此，应该用中部为矩形的双梯形钢板弹簧代替三角形钢板弹簧才有真正实用意义。这
种钢板弹簧各片具有相同的宽度，但长度不同。钢板弹簧各片长度就是基于实际钢板
各片展开图接近梯形梁的形状这一原则来作图的，如下图所示

△ 6=L/2-s/2=990/2-76/2=457mm
△ 1=△6/6=76.2mm
△ 2=△6/3=152.3mm
△ 3=△6/2=228.5mm
△ 4=2△6/3=304.7mm
△ 5=5△6/6=380.8mm
L6/2=s/2+△1=38+76.2=114.2mm
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圆整L6/2=115mm L6=230mm
L5/2=s/2+△2=38+152.3=190.3mm
圆整L5/2=190mm L5=380mm
L4/2=s/2+△3=38+228.5=266.5mm
圆整L4/2=267mm L4=534mm
L3/2=s/2+△4=39+304.7=343.7mm
圆整L3/2=344mm L3=688mm
L2/2=s/2+△5=38+380.8=418.8mm
圆整L2/2=419mm L2=838mm
板号
项目名称
1 2 3 4 5 6

长度（mm）
495 419 344 267 190 115

a
k+1
(mm)

76 151 228 305 380 495

∑Ji(mm4)
2730.7 5461.4 8192.1 10922.8 13653.5 16384.2

Yk(mm-4)
0.000366 0.000183 0.000122 0.0000916 0.0000732 0.0000610
Yk-Yk+1 (mm-4) 0.000183 0.000061 0.0000304 0.0000184 0.0000122 0.0000610

ak+13(mm3)
438976 3442951 11852352 28372625 54872000 121287375
ak+13(Yk-Yk+1)
(mm
-1)

80.33 210.02 360.31 522.05 669.43 7898.53

求和80.33+210.02+360.31+522.05+669.43+7898.53=9270.67
Cj=6αE/【∑ak+13(Yk-Yk+1)】=6*0.92*200*1000/9270.67N/mm=119.12N/mm

C=fw1/fc=(6370/62.5)N/mm=101.92N/mm
偏频n1=(c/m)½/2π=(119080/650)½/2π=2.1HZ
该设计偏频于设计是所选的偏频误差为（2.1-2）/2*100%=5%
因此上面的设计符合设计要求，次设计为合格