燕山大学车辆与能源学院钢板弹簧课程设计说明书

燕山大学课程设计说明书题目：BJ1040后悬架设计燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：成绩：指导教师：年月日答辩小组评语：成绩：评阅人：年月日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年月日燕山大学课程设计说明书目录1、参数计算....................................................................................................................-1-1．1选择悬架主要参数：nc、fc、Cs、.n0、f0................................................-1-1.2确定板簧总长L，满载静止弧高Ha，上、下跳动挠度fd下、fd上..........-2-1.3选择板簧片数及断面参数................................................................................-3-1.4板簧的应力校核................................................................................................-4-1.5各片长度的确定................................................................................................-5-1.6板簧的刚度验算................................................................................................-6-1.7各片应力计算..................................................................................................-10-1.8预应力及其选择..............................................................................................-10-1.9板簧总成自由状态下的弧高及曲率半径计算...............................................-13-1.10各片在自由状态下的曲率半径及弧高计算.................................................-14-1.11板簧的动应力和最大应力.............................................................................-17-1.12板簧的强度验算............................................................................................-19-2附件选取....................................................................................................................-21-2.1减震器..............................................................................................................-21-2.2U形螺栓...........................................................................................................-22-2.3U型螺栓上的螺母...........................................................................................-22-2.4中心螺栓..........................................................................................................-22-2.5弹簧卡处的铆钉和螺栓..................................................................................-22-2.6卷耳处的销及油杯..........................................................................................-23-2.7滑动轴承..........................................................................................................-23-3参考文献....................................................................................................................-24-燕山大学课程设计说明书-1-1、参数计算1．1选择悬架主要参数：nc、fc、Cs、.n0、f0⑴满载偏频nc偏频为评判整车平顺性能的一个重要参数，在设计悬架初期就要先定义偏频的范围。根据书中要求，货车满载时，后悬架满载偏频要求在1.70~2.17Hz，但货车对于平顺性的要求比较低，暂取nc=2.0Hz。⑵满载静挠度fc悬架的静挠度fc会直接影响到车身振动的满载偏频cn，因此，要想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。而且前悬架的静挠度要比后悬架的静挠度大些，这有利于防止车身产生较大的纵向角振动。在选定偏频后可以依据下面的公式计算后悬架的静挠度满载静挠度25.62252522ccnfcm⑶板簧线刚度Cs悬架的线刚度指的是车轮保持在地面上而车厢做垂直运动时，单位车厢位移下，悬架系统给车厢的总弹簧恢复力。钢板弹簧作为悬架中的弹性元件，它自身的线刚度会影响到悬架的线刚度，从而影响车厢的位移量，这里用如下的公式计算板簧的线刚度。满载时单个板簧上的垂直载荷KNQ118.112/)32235.02.1425.0655.010008.93880(cmKNfQCcs779.125.6118.11⑷空载时的偏频n0及挠度f0计算出满载时的偏频nc和静挠度fc后，还需要通过空载情况下的静载荷求出此时的偏频及挠度。空载时单个板簧上的垂直载荷nc=2.0Hzfc=6.25cmQ=11.118KNCs=1.779KN/cmQ0=3.272KN燕山大学课程设计说明书-2-KNQ272.32/)32235.02.1425.05.010008.91880(0空载挠度cmCQfs839.1779.1/272.300空载偏频n0=5/0f=5/839.1=3.687Hz1.2确定板簧总长L，满载静止弧高Ha，上、下跳动挠度fd下、fd上⑴板簧总长板簧的长度为弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。一般由设计人员确定，确定板簧的总长时要从以下几方面考虑。a）增加钢板弹簧的长度能明显降低弹簧应力，提高使用寿命；b）板簧长度增加能降低弹簧刚度，改善汽车行驶的平顺性；c）在垂直刚度给定的条件下，板簧长度增加又能明显增加钢板弹簧的纵向角刚度。因此，原则上，在总布置可能的条件下，应尽可能将钢板弹簧取长些。对于货车的后悬架推荐在如下的范围内选择:L=(0.35~0.45)轴距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。代入数据得L=(0.35~0.45)×2800=1120~1540mm，最后选择的钢板弹簧f0=1.839cmn0=3.687HzL=1325mm燕山大学课程设计说明书-3-的长度为1325mm。⑵满载静止弧高Ha满载静止弧高是装配到汽车上之后的板簧弧高，一般后悬架为Har=20~30mm，考虑到钢板弹簧安装好后有足够的上跳动挠度，将满载静止弧高取20mm。⑶上、下跳动挠度fd上、fd下悬架弹簧的动挠度fd与其限位行程有关，二者应适当配合，否则会增加行驶中撞击限位的概率，使平顺性变坏。上跳动挠度一般取为(0.7～1.0)fc，过大则板簧的最大应力增大，过小则容易碰撞限位块。带入相关数据得出这里设计的后悬架的上跳动挠度范围(4.375~6.25)cm，考虑到悬架弹簧的动挠度与其限位行程很好的配合，将上跳动挠度定为5.313cm。下跳动挠度略小于，定为3.313cm。1.3选择板簧片数及断面参数⑴板簧片数初选总片数n和主片数n1，建议后簧取n=10-14，n1=2或3。片数少些有利于制造和装配，并可以降低片之间的干摩擦，改善汽车行驶平顺性。综合考虑汽车的行驶平顺性与静载荷，将板簧总片数n定为14，主片n1定为3。⑵断面宽度与高度在研究钢板弹簧时，常将其抽象成简支梁。因此可利用简支梁的挠度公式计算板簧的总惯性矩J∑4348)(mmECSKLJSδ：挠度系数，S：骑马螺栓距离；K：非工作长度系数，表征骑马螺栓的夹紧程度；K=0.5为刚性夹紧，K=0为挠性夹紧；查国标GB1222—84选取簧片的断面参数，即宽度b，厚Ha=20mmfd上=5.313cmfd下=3.313cmn=14n1=3燕山大学课程设计说明书-4-度h，若为矩形截面，则惯性矩为：413112mmhbJJniiinii·若选用双槽钢，材料手册上都给出了J和中性层的位置，其惯性矩为：niiJJ1比较二者的结果，应大致相等，否则调整片数或断面参数，直至满意为止（相对误差小于5%）。其中各参数选取如下：η=n1/n=3/14=0.214δ=1.5/[1.04(1+0.5η)]=1.5/[1.04(1+0.5×0.214)]=1.303K=0.5S=100mmb=80mmh主=8mmh辅=8mm将这些参数值代入公式531006.248779.1)1005.01325(303.1J=48577.087mm4141312880iJ=47787mm4相对误差017.047787)47787087.48577()(JJJ符合要求。1.4板簧的应力校核(1)平均应力抽象成简支梁的板簧在承受载荷Q、变形为fc时，根部应η=0.214δ=1.303K=0.5S=100mmb=80mmh主=8mmh辅=8mmJ48577.087mm4J47787mm4相对误差=1.7％燕山大学课程设计说明书-5-力为：σc=12)(6SKLEhfc≤[σc][σc]为许用静应力，经应力喷丸处理的弹簧钢：后簧：[σc]=450—550MPa代入相关数据可得paMpac450M819.291)1005.01325(25.681006.26303.1125满足要求。(2)最大应力最大应力即板簧产生最大变形dcfff时的应力：Mpa1000~900≤)()(62m