钢板弹簧设计说明书

目录一、确定断面尺寸及片数 ------------------------------------------------------------------------ 2二、确定各片钢板弹簧的长度 ------------------------------------------------------------------ 3三、钢板弹簧的刚度验算 ------------------------------------------------------------------------ 5四、钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算。

------------------------------- 6H ------------------------------------------------------------------------------------ 61.钢板弹簧总成在自由状态下的弧高02.钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 -------------------------------------------------------------------------------- 7五、钢板弹簧总成弧高的核算 ------------------------------------------------------------------ 9六、钢板弹簧的强度验算 ---------------------------------------------------------------------- 10二、（修改）确定各片弹簧长度--------------------------------------------------------------- 11三、（修改）钢板弹簧的刚度验算 ------------------------------------------------------------ 13四、（修改）钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 --------------------- 14五、（修改）钢板弹簧总成弧高的核算 ------------------------------------------------------ 15六（修改）钢板弹簧的强度验算 ------------------------------------------------------------- 16七、钢板弹簧各片应力计算 ------------------------------------------------------------------- 17八，设计结果 ------------------------------------------------------------------------------------- 18九、参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------- 19二、确定各片钢板弹簧的长度 ---------------------------------------------------------------- 20计算过程与步骤条件参数：总重=13100 N 自重=6950 N 空车轴载荷=4250 N =2700 N 满载轴载荷=5750 N =7350 N 非簧载质量=690 N=2010 N钢板弹簧长度L=1000~1100nn 满载时偏颇 n=1.5-1.7Hz 弹性模量 E=2.06N/S=8-15%L叶片端部形状：压延一、确定断面尺寸及片数有关钢板弹簧 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0J 。

对于对称钢板弹簧：()()3048J L ks c E σ⎡⎤=-⎣⎦[1]式中，s 为U 形螺栓中心距（mm ）；k 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 ），/w c c F f =；δ为挠度增大系数（先确定与主片等长的重叠片数1n ，再估计一个总片数0n ,求得10n n η=，然后用()1.51.0410.5ση=+⎡⎤⎣⎦初定δ）E 为材料的弹性模量。

， 其中，)]85.01(04.1[5.11n ⨯++=δ ， 取11=n ，则105.15.1=δ， 去L=1050mm 取k=0.5，取满载偏颇n=1.6HZ 且 =()/2=2670N, =97.66mm ，则/w c c F f ==27.34N/mm将其代入求得205.3725mm N J •=；])[4/()('0W W ks L F W σ-==66.1331)5004/()1055.01050(2670=⨯⨯-⨯MPa mm N ；初取mm W J h p 59.566.13315.3725/200≈==，取b=9p h =50.13mm.片宽b 对汽车性能的影响：1）.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。

2）.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弹簧的总厚3）.推荐片宽与片厚的比值b/p h 在6~10范围内选取。

4）.推荐h 在（1+0.1）范围左右取，取h=6mm 。

查表：b 和h 应符合国产型材规格尺寸，选取b=65mm ，h=6mm 。

二、确定各片钢板弹簧的长度有作图法如图1.得出：且.单位：mm图1. 各片弹簧长度应尽可能将钢板弹簧取长些,原因如下：1,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。

2,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。

3,刚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。

4,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。

各片弹簧长度,如表1.序列号单边L/2 取整圆整双边L1 525 525 525 10502 525 525 525 10503 457.2 458 460 9204 389.2 390 390 7805 322.9 323 325 6506 254.6 255 255 5107 187.5 188 190 380 8120.0120120240三、钢板弹簧的刚度验算在此之前，有关挠度增大系数δ、总惯性矩0J 、片长和叶片端部形状等的确定都不够准确，所以有必要验算刚度。

用共同曲率法计算刚度的前提是，假定同一截面上各片曲率变化值相同，各片所承受的弯矩正比于其惯性矩，同时该截面上各片的弯矩和等于外力所引起的弯矩。

刚度验算公式为∑=++-=nk k k k Y Y aEc 1131)(6α [1]其中，)(111++-=k k l l a ；∑==ki ik JY 11；∑+=+=1111k i ik JY 。

式中，α为经验修正系数，α＝0.90～0.94；E 为材料弹性模量；1l 、1+k l 为主片和第(1+k )片的一半长度。

则当, k=1， ==0k=2， ==525-460=65mm k=3， ==525-390=135mm k=4， ==525-325=200mm k=5， ==525-255=270mm k=6， ==525-190=335mm k=7,==525-120=409mmk=8, ==525-0=525mm其中： k Y -1+k Y =∑=ki iJ11∑+=111k i iJ当k=1， = k=2，k=3， = k=4， = k=5， k=6， k=7， = k=8， =代入数据可得：)(1131+=+-∑k k nk k Y Y a=18355.7取α=0.93 因此，mm N mm N Y Y aEc nk k k k /135.30/6.62)(61131>=-=∑=++α （符合）四、钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算。

1.钢板弹簧总成在自由状态下的弧高0H钢板弹簧各片装配后，在预压缩和U 形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端(不包括卷耳孔半径)连线间的最大高度差（图2），称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高0H ，用下式计算)(0f f f H a c ∆++= [1]式中，c f 为静挠度；a f 为满载弧高；f ∆为钢板弹簧总成用U 形螺栓夹紧后引起的弧高变化，22))(3(L f f s L s f c a +-=∆；s 为U 形螺栓中心距；L 为钢板弹簧主片长度。

钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径0208/H L R =。

取a f =20mm ， 则22))(3(L f f s L s f c a +-=∆15.6mm)(0f f f H a c ∆++==97.66+20+15.6=133.26mm 因此， 0208/H L R ==1034.16mm 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(图4—7)，装配后各片产生预应力，其值确定了自由状态下的曲率半径i R 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2 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 )2(1000R Eh R R i ii σ+=(4-1) [1]式中，i R 为第i 片弹簧自由状态下的曲率半径(mm)；0R 为钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径(mm)；i 0σ为各片弹簧的预应力(N ／2mm )；正为材料弹性模量(N ／2mm)。

在已知钢板弹簧总成自由状态下曲率半径R和各片弹簧预加应力i 0σ的条件下，可以用式(4—1)计算出各片弹簧自由状态下的曲率半径iR。

选取各片弹簧预应力时，要求做到：装配前各片弹簧片间间隙相差不大，且装配后各片能很好贴和；为保证主片及与其相邻的长片有足够的使用寿命，应适当降低主片及与其相邻的长片的应力。

为此，选取各片预应力时，可分为下列两种情况：对于片厚相同的钢板弹簧，各片预应力值不宜选取过大。

推荐主片在根部的工作应力与预应力叠加后的合成应力在300～350N／2mm 内选取。

1～4片长片叠加负的预应力，短片叠加正的预应力。

预应力从长片到短片由负值逐渐递增至正值。