汽车钢板弹簧设计计算1

汽车钢板弹簧设计题号4.3(等厚矩形截面钢板弹簧)一.初定片数,截面尺寸1.主片数n0(1-3)总片数n(6-14)2.计算钢板弹簧平均厚度h11)转动惯量J0=δ(L-KS)↑3C/(48E)(mm↑4)弹性模量E=2.1*10↑5N/mm↑2(N/mm↑2)210000(N/mm↑2)系数η=n0/n#DIV/0!2)挠度增大系数δ=1.5/［1.04(1+0.5η)］#DIV/0!3)刚度C=FW/fc4)Fw=(轴荷-非簧载）/2N满载轴荷（N）13312非簧载（N）=mg(m：kg)2959.6Fw=(轴荷-非簧载）/2（N）5176.2满载静挠度fc（mm）60刚度C(N/mm)=16/fc↑0.586.275）无效长度系数K（弹性联接：0.5，刚性联接：0）0.56）钢板弹簧的静应力σc=FW（L-KS）/（4W0）(N/mm↑2)许用应力［σc］=（1.39~1.55）fc+（245~315）398.4338328.4408一般［σc］选取大一些,使W0小；h1大，以满足制动时σmax的要求。钢板弹簧总截面系数W0=Fw（L-KS）/（4［σc］）(mm↑3)钢板弹簧作用距离L（mm）1100两个U型螺栓中心距S（mm）122W0(mm↑3)3374.7943977.864094.153295.387J0(mm↑4)#DIV/0!L-KS1039（L-KS）↑21079521平均厚度h1=2J0/W0=δ（L-KS）↑2［σc］/（6Efc）#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!7）计算比应力σ比=6Eh1/（δ（L-KS）↑2）#DIV/0!#############DIV/0!（≤4.5~5.5）(N/mm↑2)。如不满足，需重选n0，n8）计算最大应力σmax=σ比（fc+fd）≤900~1000（N/mm↑2）动挠度fd(mm)47最大应力σmax(N/mm↑2)#DIV/0!3.计算片宽b,片厚h（计算公式：J0=nbh↑3/12）1)片厚h=1.1h1#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!圆整h(mm)#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!2)片宽b=12J0/h↑3/n(矩形断面)#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!圆整b(mm)#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!按型材GB1222-84选取453)校核:6≤b/h≤10（如不满足要求，需重选n0，n，b）#DIV/0!#############DIV/0!4)粗校固有频率N=16/fc↑0.5(Hz)2.065591J0=nbh↑3/12#DIV/0!C=J0*48E/［δ(L-KS)↑3］#DIV/0!fc=Fw/C#DIV/0!N（Hz）#DIV/0!二.按作图法确定各片的弦长1.h↑3#DIV/0!2.(n0-1)h↑3#DIV/0!3.nh↑3#DIV/0!4.A(L/2,(n0-1)h↑3),B(S/2,nh↑3)两点直线方程：（x-x1）/（x1-x2）=（y-y1）/（y1-y2）即：x=ay+bx1=L/2550x2=S/261a=（x1-x2）/（y1-y2）#DIV/0!b=x1-（x1-x2）*y1/（y1-y2）#DIV/0!5.求各片的弦长Li(xi)圆整为尾数为0,5(单边)双边(该栏Li自己输入,不存在的Li=0)1)最短片L1#DIV/0!#DIV/0!140280L2(单边)#DIV/0!#DIV/0!225450L3#DIV/0!#DIV/0!305610L4#DIV/0!#DIV/0!390780L5#DIV/0!#DIV/0!470940L6#DIV/0!#DIV/0!5501100L7#DIV/0!#DIV/0!00L8#DIV/0!#DIV/0!00L9#DIV/0!#DIV/0!00L10#DIV/0!#DIV/0!00L11#DIV/0!#DIV/0!00L12#DIV/0!#DIV/0!00L13#DIV/0!#DIV/0!00L14#DIV/0!#DIV/0!00L15#DIV/0!#DIV/0!00n=6,Ln=L6550三.挠度验算1.钢板弹簧刚度的计算(列表计算)叶片序号I(逆顺序)1(最短片)2345671)li（单边弦长）14022530539047055002)μi-1=li-1/li01.607141.3555561.278691.205131.17021303)Ii=bh↑3（惯性矩）#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!4)φi-1=Ii-1/Ii0#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!5)Ai-1=(ζ-μi-1)/(2μi-1)0-0.1889-0.13115#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!6)φi-1Ai-14)*5)0#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!7)ξi-116)011#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!8)φi-1+ξi-14)+7)0#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!9)αi-I6)/8)0#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!10)Ci-1=(ξ-μi-1)μi-1↑2/20-0.7841-0.32667#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!11)αi-1Ci-19)*10)0#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!12)Ki端部形状系数000000013)(1-μi-1)↑31-0.22381-0.04495-0.0216-0.0086-0.00493114)(1-μi-1)↑3Ki12)*13)000000015)Bi14)[phone])ξi=Bi-αi-2*Ci-211#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!n=6,ξn=ξ6#DIV/0!2.钢板弹簧总成刚度C=6EIn/ln↑3/ξn(N/mm)#DIV/0!1)刚度差(C实-C理)/C实*100(%)#DIV/0!2)钢板弹簧总成挠度fc=2*Pn/C(mm)#DIV/0!2Pn=Fw3)钢板弹簧的固有频率N(Hz)=16/fc↑0.5（1.3~2.3Hz）#DIV/0!四.钢板弹簧各片应力的计算(列表计算,接三.1)叶片序号I(逆顺序)16(主片)1514131217)单边弦长li(按三.1.1)li输入,83行)0000018)μi-1=li-1/li#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!19)αi-1(α15~α1)(三.1,9)逆顺序,自己输入)α15α14α13α12α11不存在的片数及主片取αi=1(I≥片数n)1111120)∏αi(i=1~n-1)1α15α15α14α15α14α13α15…α12即连乘αn-1…α2α1（第一主片为：1）∏αi1111121)弯矩截面系数Wi=bhh/6(矩形截面)#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!22)载荷P=Fw/2(N,悬臂梁)2588.1P(主片)2588.12588.12588.12588.12588.123)P/WiP/Wi#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!24)Pli/Wi17)*23)Pli/Wi#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!25)(Pli/Wi)∏αi24)*20)#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!26)αi-1μi-118)*19)#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!27)1-αi-1μi-11-26)#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!28)1-μi-11-18)0#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!29)固定断应力(σi)0N/mm↑225)*27)拉应力#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!30)各片接触应力(σi)cN/mm↑225)*28)压应力#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!五.加预应力（根据片数自己输入）:主要征对σi0来考虑1.主片(一.二片)加负的预应力σ0i:-(80~150)N/mm↑2σ01σ02σ03σ042.其它各片加正的预应力σ0i:+(20~60)N/mm↑2,基本相等,且寿命相当。-1002020203.要求任一截面中预应力造成的弯矩代数和等于零。∑σ0iW0=0六.钢板弹簧各片实际长度的计算(生产;制造钢板弹簧用,即计算弧长的各片曲率半径Rmi)叶片序号I(正)主片1234561.满载时弧高fai=fa+(i-1)h(mm)8#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!2.曲率半径Rm1)各片弦长Li(对照J63~J77输入)11009407706104502802)各片计算弦长L1i=(Li-KS)/2519.5439.5354.5274.5194.5109.53)各片曲率半径Rmi=L1i↑2/2/fai+fai/216871.5#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!4)各片夹角θi=arcsin(L1i/Rmi)0.0308#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!3.弧长Li1=2θiRmi1039.16#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!4.实际弧长Li2=Li1+KS1100.16#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!#DIV/0!5.主片11)卷耳内径D352)卷耳长度L卷=π(D+h)7/8#DIV/0!3)滑板外延伸长度L延(47~50mm)506.主片21)包耳长度L包=(27.5+h)3/2π+12#DIV/0!(注：包耳半径R27.5=D/2+包耳偏心e（e=4）+间隙2~4）2)倒钩弯曲半径R153)倒钩长度L倒=π(R+h/2)/2+25#DIV/0!4）各片总成伸直长度Li伸=各片弦长Li+L卷#DIV/0!940770610450+L延（或L包+L倒）+滑板吊耳宽度（40mm）七.钢板弹簧总成在自由状态（未装车）下各片的曲率半径R0i1.未夹紧“U”型螺栓时的空载弧高F=fc+fa+△1）动挠度fd472）预压缩（制造预压缩，热处理）产生的塑性变形△△=（0.055~0.075）（fc+fd）（（8~13mm）5.8858.0253）F#DIV/0!#DIV/0!4）U型螺栓夹紧时对弧高的影响△H11.83735#DIV/0!△H=S/2/L↑2*［（3L-S）（fc+fa+△）］2.求自由状态(已装配成弹簧总成，即空载)下的总成弧高F0F0=F+△H(图上标注空载弧高)#DIV/0!#DIV/0!3.求主片的曲率半径R01(用二分法，)公式F(R)=1-F0/R01-COS(L12/2R01)=0:二分法如下:F(R)=0（计算到小数点后五位）(C：F(Rxi)≥0,D：F(Rxi)≤0)1)设Rx1=1500,Rx2=2000150020002)F(Rx1)≥0#DIV/0!#DIV/0!≤03)令Rx3=(Rx1+Rx2)/217504)F(Rx3)#DIV/0!≤05)令Rx4=(Rx1+Rx3)/216256)F(Rx4)≥0#DIV/0!7)令Rx5=(Rx3+Rx4)/21687.58)F(Rx5)#DIV/0!≤09)令Rx6=(Rx4+Rx5)/21656.2510)F(R