板簧设计教材解析
汽车钢板弹簧设计第一节悬架的定义、功能及其组成悬架是现代汽车上的主要总成之一，它能够把车架（车身）与车轴（车轮）弹性的连接起来，其主要任务是传递作用在与车架和车轮之间的一切力和力矩，并且缓和由于路面不平而传给车身的冲击载荷，衰减由于冲击载荷引起的承载系统的振动，保证汽车的正常行驶。
悬架通常由弹性元件、导向机构及减振装置组成。
弹性元件主要有：钢板弹簧，螺旋弹簧，橡胶弹簧，空气弹簧及油气弹簧等。
在长期的发展过程中，由于钢板弹簧具有结构简单，制造成本较低，占用空间小，维修方便等一系列特点，因此目前在世界各国仍都在大量的采用钢板弹簧。
第二节．钢板弹簧的种类一、按力学性能特点分：分为等刚度、两极刚度复式钢板弹簧、渐变刚度钢板弹簧。
二、按截面形状分：分为等截面板簧和变截面板簧第三节．钢板弹簧的截面形状目前国内钢板弹簧的截面形状有：a矩形截面b单面双槽截面c带凸肋的截面弹簧在设计成不对称形状，目的是把断面的中性轴移近受拉表面，减少弹簧的拉应力。
此种材料也存在缺点（1）槽内容易储存泥沙加剧表面腐蚀。
（2）轧制后在沟槽的对应拉面上，表面质量较差，双槽的比单槽的更严重。
这种表面缺陷成为疲劳起源点。
注：在钢板弹簧的设计过程中应优先选择GB1222-84《弹簧钢》所规定的规格。
第四节．钢板弹簧的主要元件结构一、第一片卷耳形式钢板弹簧的卷耳形式一般有3种结构，上卷耳、下卷耳和平卷耳（柏林耳）。
上卷耳使用的比较多，采用下卷耳主要是为了协调钢板弹簧与转向系的运动，下卷耳在载荷作用下容易张开。
平卷耳可以减少卷耳的应力，因为纵向力作用方向和弹簧主片断面的中心线重合，对于不能增加主片厚度但又要保证主片卷耳强度的弹簧多采用平卷耳。
但是平卷耳制造上比上述两种卷耳复杂，一般轿车多采用平卷耳或下卷耳。
二、第二片包耳汽车在使用条件恶劣的情况下，需要采用加强卷耳的措施。
常见的是将第二片作成包耳形式以保护主片。
轻型车与箱式客车多采用1/4包耳，而大型载货汽车和大型客车多采用3/4包耳或装配式包耳。
三、钢板弹簧的中心螺栓中心螺栓的作用除了夹紧各片弹簧外又是安装钢板弹簧的定位销。
中心螺栓在U型螺栓松动时易被剪断，因此应有一定的强度。
由于中心螺栓直径大小将影响弹簧断面强度，因此直径不宜选的过大，一般与簧片厚度相等。
下表是推荐中心螺栓尺寸。
四、板簧夹箍板簧夹箍除了防止弹簧各片横向错位之外，还能在弹簧回弹时将力传递给其它片，减少主片应力。
五、板簧衬套钢板弹簧衬套分为金属与非金属，金属衬套一般为钢铜合金、粉末冶金与60号钢，金属衬套要有良好的润滑，否则磨损加剧甚至烧结。
使用后往往伴有弹簧销的磨损，以至两种零件都要更换。
有些军用车采用螺纹结构衬套，即用螺栓式的弹簧销和螺孔式的衬套相配，这种结构能传递侧向力，使卷耳不必与支架接触，消除这部分的磨损，而且可以在侧面采用密封装置保证良好的润滑状态，避免泥水渗入。
非金属衬套分为塑料和橡胶两类。
塑料衬套有自润滑性质，对润滑的要求较低，而且对保护弹簧销有利。
在正常使用条件下不会引起磨损。
我国目前多使用聚甲醛或尼龙衬套。
橡胶衬套不存在磨损，无须润滑保养且有吸收高频振动的功能。
橡胶衬套必须有足够的厚度，才不会在扭转时产生过大剪切应力，这样使卷耳孔径过大降低卷耳的强度。
其次橡胶的老化、开裂与脱胶引起磨损加快。
由于以上原因只在小型客车和小型载重汽车上使用。
第五节．板簧对汽车行驶平顺性影响较好的行驶平顺性，不仅能保证驾乘人员的舒适和保证运载货物的稳定，而且还能提高汽车的运输速度，减少燃料消耗，延长零件使用寿命和提高零件的工作可靠性。
汽车行驶平顺性的评价法，通常根据人体对振动的生理反映及对保持货物完整性的影响来确定。
通常用表征振动的物理量，如频率，振幅，加速度及加速度变化率等做为行驶平顺性的评价指标。
目前常用汽车车身的振动固有频率和振动加速度两个主要指标评价汽车的行驶平顺性。
根据试验得出结论：车身振动的固有频率为人体所习惯的步行时身体上下运动的频率，平顺性较好，约为60～85次/分（1H Z~1.6H Z）振动加速度的极限允许值为（0.3～0.4）g。
从货物的稳定性而言，当振动加速度达到1g时，则在车箱内未固定的货就会离开车箱，因此振动加速度不应超出（0.6～0.7）g。
正确的选择前后悬架的频率，可减轻车身的纵向角振动。
在选择前后悬架的振动频率时，应使前后悬架的振动频率尽量接近，或使后悬架的振动频率略高于前悬架的振动频率。
第六节．钢板弹簧设计钢板弹簧设计的根本任务是，根据整车布置或悬架系统的要求和给定的参数，正确的设计出钢板弹簧的规格尺寸（最好能采用标准所规定的常用材料规格）,并计算出有关参数指标。
一．确定设计的原始依据：根据整车总布置及悬架系统设计要求，首先要给钢板弹簧设计者提供以下几方面的数据作为其设计依据。
1．轴荷整车总布置设计师根据整车的自重、承载能力及各轴的载荷分布情况提供轴荷。
2．非簧载重量在整车布置时根据各有关总成的实际重量或估算重量来计算。
A.车轮、车轿总成的全部重量均算为非簧载重量B.传动轴、纵拉杆、推力杆等总成的一半算为非簧载重量。
C.钢板弹簧总成本身如果装配方式是正置的（主片在上方），则其四分之三的重量算为非簧载重量，如果其装配方式是倒置的（主片在下方），则其四分之一算为非簧载重量。
钢板弹簧的静载荷：（轴荷—非簧载重量）/2＝钢板弹簧的静载荷3. 轴距轴距涉及到板簧长度的确定，有时会影响到板簧力学性能的设计，会出现无法满足总布置设计要求，因而这时就需要由板簧设计者同总布置共同协商解决。
4、重心高度在汽车的总布置设计时往往只给出了空载时重心高度，所以还要根据汽车的使用特点及货物的重心位置，进一步确定出满载时整车的重心高度。
5.钢板弹簧的长度和宽度的控制范围对具体车型的设计，结合轴荷和车型布置（前悬、转向机位置，左右弹簧的中心距，前轮的最大转角，车架外宽等），往往对钢板弹簧的设计，限定一定的长度和宽度范围。
所以从系列化出发，应以尽量少的弹簧长度和宽度来满足各车型的需要，才有利于许多附件的通用化。
6.车架上平面至车轮中心的距离根据整车布置的满载时前、后轴位置上车架离地高度，按轮胎静力半径算出车架上平面至车轮中心的距离。
再结合车架和车轴、车轿的形状，做为钢板弹簧布置的基本空间。
7.重量指标在满足性能和寿命要求的前提下，力争使钢板弹簧的自重不大于设计任务书给定的指标。
计算非簧载重量时，也可参照此值进行估算。
二．钢板弹簧各基本参数和规格的确定设计钢板弹簧时，不象分析整车振动那样复杂，它可以将前后悬架独立开，并作为一个简单的单自由度无阻尼线性系统来计算。
即不考虑前后悬架的关联不计入轮胎弹性，而且不考虑减振器的阻尼影响。
1.刚度的确定（1）根据给定车轮的平顺性要求，初步确定期望的自振频率或其范围，按下式计算出期望的满载静挠度，再从已知的负荷算出期望的刚度。
f m=（300N m）2C=Qf m C=48EI0δL3式中：N m————满载自振频率f m———满载静挠度（单位cm）Q ——满载负荷C ——夹紧刚度δ——形状系数按公式C= 48EI0δL3计算的刚度是板簧大概刚度值，当板簧的片数和尺寸确定后，就可以精确计算出挠度和刚度。
钢板弹簧的精确计算要通过表格计算法获得，计算格式如下表：检验刚度的计算已知：板簧规格10*76 共8片各片长度分别为：L1＝L2＝1300mm L3＝1140mm L4＝970mm L5＝794mmL6＝644mm L7＝504mm L8＝364mm式中C=0.87x6x21000/6332.41=17.31 Kg/mm0.87为刚度修正系数一般取0.83~0.87之间。
一般片多与片厚取下限，片少与片薄取上限。
计算刚度时的固有频率的选择还同使用条件有关，一般对于不同类型的汽车按如下推荐值选取：A.重汽推荐值轿车：n＝60～90c/min轻型客车：n＝70～100c/min载货类汽车：n＝80～170c/min城市客车：n≯111c/min长途客车：n≯99c/min旅游客车：：n≯80c/min矿用汽车或越野汽车：n＝100～130c/min，在满足强度条件时，也可以取的低一点，有时也可以达到85～125 c/min。
B.二汽产品设计处对于非独立悬架的载重汽车和越野车，一般满载时，前悬架取N1＝100～110 后悬架N2＝110～120满载时前后频率的比值N1/N2＝0.85～1.0 2、材料规格与片数的确定钢板弹簧的作用长度系指在伸直状态下两卷耳中心之间的长度，对滑板式板簧的作用长就是作用板簧上的两个支架间的距离，因而也就是支点距。
根据总部置给定的材料宽度与初定的板簧作用长度与无效长度确定板簧的片厚与片数。
C= 48EI0δL3δ＝3（1-η3）[12-2η+η2（32-l nη）]η＝I 1I 0式中： I 1—端部惯性距I 0—根部惯性距 I o =bh 312 .nE ：材料弹性模量（2.1x104Kgf/mm 2）（对于单面双槽的材料I o =0.067nbh 3/12）在上式中当L 、s 确定后，C 就由I o 决定，根据I o 选定由上式我们可以看到I o 与h 3成正比，只要稍稍增加h 就能大大地增加I o 从而减少叶片的数量。
一般情况下建议B 和h 的比最好在4.5＜B H ＜10之间为宜。
如性能和结构上不能采用等厚片时，总的种类在一组弹簧中也应超过三组，且最厚片与最薄片的厚度比不小于1.5。
叶片的总数一般在6～14片之间。
个别情况也有较多的。
3、比应力的计算比应力对钢板弹簧的疲劳寿命有明显的影响，在确定的形状系数、有效长度、以及各片的断面参数带如公式可求出比应力：σ= 12EI 0 δL 2W 0比应力建议选取下列范围：一般载重汽车前、后簧：450~550kgf/cm 2/cm越野车平衡悬架弹簧：650~800kgf/cm 2/cm载重车后悬架副簧： 750~850kgf/cm 2/cm如果所得的比应力值不合适，就应修改片厚和片数，修改后应使根部总惯性矩尽量少变化，即刚度无明显变化。
最后修改值再重算一次刚度。
4、各片长度的确定正确的选择各片长度的目的，是尽可能使应力在片间和片长的分布合理，以达到各片等寿命的要求。
在总成长度与片数确定以后来确定各片的长度。
一般采用展开作图法，这种方法是建筑在共同曲率及单片梁的假设基础上的。
具体画法是从U形螺栓跨距之半（下侧边）到主片端点（上侧边）连一直线，此直线与各叶片的上侧边的交点即为各片长度。
如果前几片为等长片则以最下面一片连线作图。
根据美国SAE设计手册规定，不对称板簧的前后长度比为1：1.3，或更小。
5、总成弧高的确定根据悬架布置的要求（车架至轮心的距离、车架轮廓、车轴尺寸、弹簧总厚度、限位块尺寸、支架尺寸和位置以及最大动行程等），以及对导向特性的要求，确定满载弧高H p按公式计算无载夹紧弧高，然后计算不夹紧自由弧高。
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 ------------------------------------------------------------------ 4三、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。
------------------------------- 7H ------------------------------------------------------------------------------------ 71.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 -------------------------------------------------------------------------------- 8五、钢板弹簧总成弧高的核算 ---------------------------------------------------------------- 10六、钢板弹簧的强度验算 ---------------------------------------------------------------------- 11二、（修改）确定各片弹簧长度--------------------------------------------------------------- 12三、（修改）钢板弹簧的刚度验算 ------------------------------------------------------------ 14四、（修改）钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 --------------------- 15五、（修改）钢板弹簧总成弧高的核算 ------------------------------------------------------ 17六（修改）钢板弹簧的强度验算 ------------------------------------------------------------- 18七、钢板弹簧各片应力计算 ------------------------------------------------------------------- 18八，设计结果 ------------------------------------------------------------------------------------- 20九、参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------- 21十、附总成图 ----------------------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
钢板弹簧的设计(抹布)1
W0≥[FW（L-k s）]/4[σW]
(2)
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； 后副簧为220-250MPa。
●由式(1)、(2) 代入下式计算钢板弹簧平均厚度hp
③钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算 ●主片卷耳 钢板弹簧主片卷耳受力如右图所示。 卷耳所受应力σ是由弯曲应力和拉(压)应力 合成的应力 σ=[3Fx（D+h1）]/bh12+Fx/bh1
图7.8
式中， Fx 为沿弹簧纵向作用在卷耳中心线上的力； D为卷耳内径； b为钢板弹簧宽度； h1为主片厚度。 许用应力[σ]取为 350 N/mm2。 ●钢板弹簧销 要验算钢板弹簧受静载荷时,钢板弹簧销受到挤压应力 σz=Fs / bd 其中，Fs为满载静止时钢板弹簧端部的载荷； b为卷耳处叶片宽； d为钢板弹簧销直径。
①钢板弹簧总成在自由状态下的弧高H0
定义：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（如上图），称 为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高H0。
用下式计算： H0=（fc+fa+△f） 式中，fc 为静挠度； fa 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。 s(3L s)( f a f c ) f 2 L2 式中， 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 R0=L2/8H0 。
(5) 各片弹簧预应力的选取 ①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。 两种预应力选取情况： ▲对于片厚相同的钢板弹簧，各片预应力值不宜选取过大； ▲对于片厚不相同的钢板弹簧，厚片预应力可取大些。
钢板弹簧设计
7 钢板弹簧强度验算 (1)紧急制动时，前钢板弹簧承受的载荷最大，在它的后半段出现的
最大应力 σmax 用下 式计算 m G a 1 m x 1 'l 2 l 1 cl 1 l 2 W 0 (6-17) 式中，G1 为作用在前轮上的垂直静负荷；m1' 为制动时前轴负荷
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；对于片厚不相同
的钢板弹簧，厚片预应力可取大些。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 300～350MPa内选取。在确定各片预
入，求得的刚度值为 钢板弹簧总成自由刚度 cj ；如果用有效长度，
即
代入式(6—9)，求得的刚 度值是钢板弹簧总成的夹
l1' l1c0z.5ks 紧刚度 。
5 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 H0
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 6—11)，
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 3.钢板弹簧各片长度的确定 4.钢板弹簧刚度的验算 5.钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 6.钢板弹簧总成弧高的核算 7.钢板弹簧的强度验算 8.少片弹簧
1.钢板弹簧的布置方案
• 钢板弹簧在汽车上可以纵置或者横置。 后者因为要传递纵向力， 必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂、质量加大，所以 只在少数轻、微型车上应用。纵置钢板弹簧能传递各 种力和力 矩，并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。
钢板弹簧设计
2.钢板弹簧主要参数的确定
• 在进行钢板弹簧计算之前，应当知道下列初始条件：满载静止时 汽车前、后轴(桥)负荷G1 、 G2 和 簧 下 部 分 荷 重 Gu1 、 Gu2 ， 并据此计算出单个钢板弹簧的载荷： Fw1 = (G1 − Gu1 ) / 2 和 Fw2 = (G2 − Gu2 ) / 2 ，悬架的静挠度 fc 和 动挠度 fd ，汽车的轴距等。 1.满载弧高 fa
• (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 钢板弹簧各片自由率半径由下式确定
经重新选用各片预应力 再行核算。
7 钢板弹簧强度验算
• (1)紧急制动时，前钢板弹簧承受的载荷最大，在它的后半段出现
的最大应力 σmax 用下 式计算
max G1m1'l2 l1 c l1 l2 W0
(6-17)
式中，G1 为作用在前轮上的垂直静负荷；m1' 为制动时前轴负荷 转移系数， 轿车：m1' ＝1.2～ 1.4，货车： m1' ＝1.4～1.6； l1 、 l 2 为钢板弹簧前、后段长度； ϕ 为道路附着系数，取 0.8；W0 为钢板弹簧总截面系数；c 为弹簧固定点到路面的距离(图 6－
3 .钢板弹簧各片长度的确定
• 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
(两个三角形)。将由两 个三角形钢板组成的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、 叠放到一起，
就形成接近实用价值的钢板弹簧。实际上的钢板弹簧不可能是三
板簧设计教材(200802)
板簧设计教材(200802)汽车钢板弹簧设计第一节悬架的定义、功能及其组成悬架是现代汽车上的主要总成之一，它能够把车架（车身）与车轴（车轮）弹性的连接起来，其主要任务是传递作用在与车架和车轮之间的一切力和力矩，并且缓和由于路面不平而传给车身的冲击载荷，衰减由于冲击载荷引起的承载系统的振动，保证汽车的正常行驶。
悬架通常由弹性元件、导向机构及减振装置组成。
弹性元件主要有：钢板弹簧，螺旋弹簧，橡胶弹簧，空气弹簧及油气弹簧等。
在长期的发展过程中，由于钢板弹簧具有结构简单，制造成本较低，占用空间小，维修方便等一系列特点，因此目前在世界各国仍都在大量的采用钢板弹簧。
第二节．钢板弹簧的种类一、按力学性能特点分：分为等刚度、两极刚度复式钢板弹簧、渐变刚度钢板弹簧。
二、按截面形状分：分为等截面板簧和变截面板簧第三节．钢板弹簧的截面形状目前国内钢板弹簧的截面形状有：a矩形截面b单面双槽截面c带凸肋的截面弹簧在设计成不对称形状，目的是把断面的中性轴移近受拉表面，减少弹簧的拉应力。
此种材料也存在缺点（1）槽内容易储存泥沙加剧表面腐蚀。
（2）轧制后在沟槽的对应拉面上，表面质量较差，双槽的比单槽的更严重。
这种表面缺陷成为疲劳起源点。
注：在钢板弹簧的设计过程中应优先选择GB1222-84《弹簧钢》所规定的规格。
第四节．钢板弹簧的主要元件结构一、第一片卷耳形式钢板弹簧的卷耳形式一般有3种结构，上卷耳、下卷耳和平卷耳（柏林耳）。
上卷耳使用的比较多，采用下卷耳主要是为了协调钢板弹簧与转向系的运动，下卷耳在载荷作用下容易张开。
平卷耳可以减少卷耳的应力，因为纵向力作用方向和弹簧主片断面的中心线重合，对于不能增加主片厚度但又要保证主片卷耳强度的弹簧多采用平卷耳。
但是平卷耳制造上比上述两种卷耳复杂，一般轿车多采用平卷耳或下卷耳。
二、第二片包耳汽车在使用条件恶劣的情况下，需要采用加强卷耳的措施。
常见的是将第二片作成包耳形式以保护主片。
轻型车与箱式客车多采用1/4包耳，而大型载货汽车和大型客车多采用3/4包耳或装配式包耳。
汽车板簧 (2)
汽车板簧失效分析1.汽车板簧的材质选择板簧是汽车悬架系统中的重要部件，工作环境恶劣，是汽车的易损部件，所以对其力学性能具有严格的要求。
汽车在行驶过程中，汽车板簧除了要承受车厢及载物的重量，即静载荷外，还要承受因路面不平等原因引起的冲击载荷，并因此造成单向循环弯曲应力。
板簧的主要失效方式是疲劳断裂和永久性塑性变形。
因此，板簧的材料应具有高的强度和硬度，高的弹性极限，弹性减退抗力要好，有较高的屈强比，为防止在交变应力下发生疲劳和断裂，板簧还要具有较高的疲劳的强度和耐蚀性能。
低碳钢为碳含量低于0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，又称软钢。
它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。
低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。
综上所述，低碳钢不符合板簧材料高强度和高硬度的要求。
铝合金种类较多，通过加入合金元素以及对热处理工艺的控制，可以得到具有优良性能的铝合金。
铝合金有很多种类，1000系列铝合金含铝量高，往往适用于对强度和硬度要求不高的场合；2000系列铝合金的特点为硬度高，但此系列属于航空铝材，在常规工业中并不常用；3000系列铝合金的主要特点为防锈功能较好；4000系铝合金属于建筑材料，机械零件锻造用材，焊接材料；5000系列铝合金又称镁铝合金，性能优良，缺点是不能做热处理强化；6000系列铝合金适用于对抗腐蚀性，抗氧化性要求较高的场合；7000系铝合金为航空铝材。
综上所述，铝合金不适用于制造汽车板簧。
65Mn弹簧钢，含有0.90%—1.2%的Mn元素，提高了材料的淬透性，φ12mm的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。
常用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。
钢板弹簧说明书资料
燕山大学课程设计说明书题目：长安单排微货SC1011后悬架设计学院（系）：车辆与能源学院年级专业： 11级车辆工程(3)班学号： 110110050021学生姓名：张贺帅指导教师：梁晨唐先智教师职称：副教授燕山大学课程设计评审意见表目录摘要 .................................................................................................................................. - 2 - 1、钢板弹簧主要参数确定 ............................................................................................ - 2 -1.1长安单排微货SC1011设计技术参数................................. 错误！未定义书签。
1.2选择悬架主要参数：nc 、fc、Cs、.n0、f0 ...................... 错误！未定义书签。
1.3确定板簧总长L，满载静止弧高Ha，动挠度fd .............. 错误！未定义书签。
1.4选择板簧片数及断面参数 ................................................... 错误！未定义书签。
1.5板簧的应力校核 ................................................................... 错误！未定义书签。
1.6各片长度的确定 ................................................................... 错误！未定义书签。
1.7板簧的刚度验算 ................................................................... 错误！未定义书签。
钢板弹簧课程设计
钢板弹簧 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解钢板弹簧的定义、构造及其在汽车工程中的作用；2. 学生能够掌握钢板弹簧的弹性特性、力学原理以及影响其性能的因素；3. 学生能够了解钢板弹簧在汽车悬挂系统中的配置方式及其对汽车行驶性能的影响。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析钢板弹簧的弹性变形和应力分布情况；2. 学生能够设计简单的钢板弹簧悬挂系统，并进行性能评估；3. 学生能够运用相关工具和设备进行钢板弹簧的检测和维护。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对汽车工程技术的兴趣，提高对机械制造和创新的热情；2. 学生能够认识到钢板弹簧在汽车安全和舒适性能方面的重要性，增强安全意识；3. 学生能够通过团队合作，培养沟通协调能力和解决问题的能力。
课程性质：本课程为汽车工程学科基础知识课程，结合实际应用，注重理论联系实际。
学生特点：学生为高中二年级学生，具备一定的物理和数学基础，对汽车工程有一定了解，但专业知识有限。
教学要求：教师应采用直观、生动的教学方法，引导学生主动参与，注重培养学生的动手能力和实践操作技能。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体学习成果。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 钢板弹簧概述- 定义、分类及在汽车悬挂系统中的应用- 悬挂系统的基本原理2. 钢板弹簧的构造与性能- 弹性特性、力学原理- 影响钢板弹簧性能的因素- 钢板弹簧的材料及工艺3. 钢板弹簧的设计与评估- 设计原则与步骤- 性能评估方法- 悬挂系统配置方式4. 钢板弹簧的检测与维护- 检测方法与工具- 维护技巧与注意事项- 故障分析与排除5. 实践操作- 钢板弹簧悬挂系统设计实例分析- 模拟实验与性能测试- 实际操作与技能训练教学内容按照以上五个部分进行组织，共计10课时。
具体安排如下：1-2课时：钢板弹簧概述及悬挂系统基本原理3-4课时：钢板弹簧的构造与性能5-6课时：钢板弹簧的设计与评估7-8课时：钢板弹簧的检测与维护9-10课时：实践操作教学内容与教材紧密关联，确保科学性和系统性。
钢板弹簧悬架的设计讲解
轻型载货汽车后悬架钢板弹簧设计摘要悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。
悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，并缓和汽车行驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车行驶的平顺性。
本文讨论了汽车悬架的发展现状，对悬架的结构形式进行简单介绍，对影响悬架运动的各种因素进行分析，本文通过传统的设计计算方法和计算机技术相结合，以依维柯欧霸轻卡为原型车，详细设计计算了渐变刚度钢板弹簧后悬架。
文中首先介绍了悬架系统领域的研究与设计及其发展现状和趋势；其次详细概述了悬架系统对汽车平顺性和操纵稳定性的影响；再次着重阐述了钢板弹簧悬架设计的详细步骤和设计要求，各主要零部件结构的选型及计算；板簧弧高及曲率半径的计算，材料强度、刚度的验算、校核；减振器的选取。
关键词：轻型载货汽车，后悬架，钢板弹簧悬架，减震器DESIGN OF LIGHT 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 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 carrying 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 traditional design calculation method and computer technology, combiningwith IVECO Light 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; 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 curvature, material strength, stiffness checking and checking, shock absorber selection and installation Angle calculation.KEY WORDS：Light truck, rear suspension, leaf spring suspension, shock absorber目录摘要 (1)ABSTRACT (1)第一章研究背景 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国外研究概况 (1)1.3 国内研究概况 (3)1.4 本课题的研究意义和研究内容 (6)1.4.1 研究意义 (6)1.4.2研究内容 (7)1.4.3研究方法 (8)1.5本章小结 (9)第二章钢板弹簧悬架结构分析 (10)2.1钢板弹簧概述 (10)2.2钢板弹簧悬架的基本结构和工作原理 (13)2.2.1钢板弹簧悬架的基本结构 (13)2.2.2钢板弹簧悬架的工作原理 (14)2.3本文设计采用的结构形式 (15)2.3.1板簧悬架 (15)2.3.2空气悬架 (16)2.3.3橡胶悬架 (16)2.3.4总结 (16)2.4悬架系统各主要零部件选型 (17)2.4.1叶片断面 (17)2.4.2 叶片的端头形状 (18)2.4.3 钢板弹簧与车架的连接形式的确定 (19)2.4.4 吊耳及钢板弹簧销的结构 (19)2.4.5 钢板弹簧卷耳和衬套 (19)2.4.6 弹簧夹箍 (20)2.4.7钢板弹簧中心螺栓 (20)2.5技术经济分析 (20)第三章悬架系统主要性能参数的确 (23)3.1悬架静挠度和动挠度的选择 (23)3.2悬架弹性特性 (24)3.3后悬架主、副簧刚度的分配关系 (25)3.4悬架侧倾刚度及其在前、后轴的分配 (26)第四章钢板弹簧悬架的计算 (28)4.1初选参数 (28)4.1.1主片长度 (28)4.1.2断面尺寸及片数的确定 (28)4.2 各片长度的确定 (31)4.3钢板弹簧的刚度验算 (32)4.4总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 (33)4.4.1.弹簧总成自由弧高的确定 (33)4.4.2．各片副簧自由状态下曲率半径的确定 (34)4.5钢板弹簧总成弧高的核算 (35)第五章设计图纸 (37)第六章结论 (42)参考文献 (43)致谢 (47)第一章研究背景1.1 课题研究背景悬架系统是现代汽车上的重要总成之一，它是汽车车架与车轴之间一切传力连接装置的总称，能保证他们之间的弹性连接。
钢板弹簧
4.2 后桥钢板弹簧的设计计算一般载货汽车的后悬架。
由于空、满载时负荷相差很大， 希望采用非线性特性的弹性元件，以获得较好的等频性。
通常采用由主、副簧并联组合的两级刚度复式钢板弹簧，其弹性特性多为一折线。
设计这种弹簧时， 既要考虑满足平顺性的要求，即使悬架从空载到满载的各种载荷的状态下， 固有频率变化尽量小 ，又要考虑到使主、副簧分别满足静强度和疲劳寿命的要求。
4.2.1 按平顺性要求选择主副簧刚度【15】设主、副簧的弹性特性都是线性的,刚度分别为C1、C2副簧与支架开始接触 时 主 簧的静挠度为k f 。
汽车空载时仅主簧工作，这时固有频率为：10300C P N =（4-20）式中 P 0——空载时后悬架负荷。
汽车满载时主副簧都参加工作，这时固有频率为21300C C P N m m +=（4—21）式中 P m ——满载时主、副簧总负荷,P m =P 1+P 2（P 1、P 2分别为满载时主、副簧的负荷。
）；当副簧刚刚接触支架时，如果用线性方法来计算悬架的固有频率，其值会产生突变。
复合前、后的频率值N 1、N 2为11300C P N k=（4——22）212300C C P N k +=（4——23）式中k P ——副簧接触支架时的负荷，1C f P k k =。
平顺性方面要求的固有频率变化小包含两方面要求，一是在整个负荷变化范围内频率的变化应最小，二是在副簧接触支架前、后的频率突变不要太大。
而这两方面要求是互相矛盾的，从前者考虑，导出了所谓的比例中项法（亦称两点等频率法），从后者考虑,导出了所谓的平均负荷法（亦称一点等频率法）。
采用比例中项法。
用这种方法确定1C 、2C 及k f 值，可使空、满载时的固有频率差值较小，但副簧接触支架前、后的频率突变较大。
对于运输部门使用的载货汽车，因其半载运输状态较少，采用这种方法计算较合适，并能获得较好的空车平顺性。
112-=λC C （4—24）m k P P P 0=（4—25）10C P P f m k =（4—26）λ——汽车满空载时板簧负荷比。