1、 1 / 31课 程 设 计 说 明 书题目： 庆铃 NKR77GLEACJAX 后悬架设计 学院（系）： 年级专业：学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页计 算 及 说 明一、参数计算1选择悬架主要参数：n c 、 fc、 Cs、 .n0、 f0 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 1.702.17Hz，但货车对于平顺性的要求比较低，暂取 nc =1.9Hz。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 ，因c
2、n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前悬架的静挠度满载静挠度 fc =25/ nc2=25/1.92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 KNQ 136.72)32.052.0518943(cmKNfCcs67空载时的偏频 n0
3、 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。nc =1.9Hzfc=6.925 cmQ=7.136KNCs=1.03KN/cm燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页空载时单个板簧上的垂直载荷 KNQ982.5)32.0 5.02017( 空载挠度 cmCQfs830空载偏频 n0 = 5/ =5/f2.确定板簧总长 L，满载静止弧高 Ha，上、下跳动挠度 fd下 、f d 上板簧总长 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
4、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。对于客车的后悬架推荐在如下的范围内选择:L=(0.260.35)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，
5、能减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形。代入数据得 L=(0.260.35)2700=718.9967.75，最后选择的钢板弹簧的长度为1020mm。满载静止弧高 Ha Q0=5.982KNf0 =5.805cmn0 =2.075HzL=1020mm燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页满载静止弧高 是装配到汽车上之后的板簧弧高，一般前悬架为 Haf=1020mm，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 12mm。上、下跳动挠度 fd 上 、f d 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
6、挠度一般取为(0.71.0) 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前悬架的上跳动挠度范围(4.8486.925)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 6.5cm。下跳动挠度 略小于 ，定为 6cm。3选择板簧片数及断面参数板簧片数初选总片数 n 和主片数 n1，建议前簧取 n = 6 、7 或8，n 1 =1 或 2。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 8，主片 n1 定为 2。断面宽度与高度在研究钢板弹簧时，常将其抽象
7、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 J4348)(mECSKLJ：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 GB122284 选取簧片的断面参数，即宽度 b，厚度 h，若为矩形截面，则惯性矩为： 41312mhbJniniHa=12mmfd 上 =6.5cmfd 下 =6.0cmn=8n1=2燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页若选用双槽钢，材料手册上都给出了 J 和中性层的位置，其惯性矩为：niJ1用（5）或（5）计算出的 J 与（4）计算的比较，应大致相等，否则
8、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：= n 1/n=2/8=1.5/1.04(1+0.5)=1.5/1.04(1+0.50.25)K=0.5S=68mmb=70mmh=6.5mm将这些参数值代入公式53106.248.)810(.J8137i相对误差 01.1286)3.0286()( J符合要求。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，根部应力为：c= c12)(6SKLEhfc=0.25=1.282K=0.5S=68mmb=70mmh=6.5mm12806.J38mm412816mm4相对误差=1燕 山
9、大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页c为许用静应力，经应力喷丸处理的弹簧钢：前簧： c=350450 MPa代入相关数据可得 c 381.46)685.012(92628.1 Mpa满足要求。（2）最大应力最大应力即板簧产生最大变形 时的应力：dcff Mpa109)(62maxSKLfEhdc代入相关数据可得： 354.86)65.012(8.0562max 1000MPa 满足要求。5.各片长度的确定簧片长度是指其各片的伸直长度。有两种设计方法，一是等差级数法，二是作图法。这里采用等差级数法：等差级数法是将板簧总长度与骑马螺栓 S 之间的差分成与片数相等的长度等差数列，相邻各片
10、的长度差是相等的。公差 )1(nLd代入相关数据得 m136)8(602则 m102mL8413758364 25L41601786.板簧的刚度验算对板簧刚度进行验算时，可以把板簧抽象成前述简支梁（载荷为 Q）,也可以抽象成悬臂梁。抽象成悬臂梁的模型其插入端在车轴处，其长度和载荷都是简支梁的 1/2。这两种模c=446.381Mpa=865.354maxMpaL1=1020mmL2=1020mmL3=884mmL4=758mmL5=612mmL6=476mmL7=340mmL8=204mm燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页型在力学特性上是等价的。进行刚度验算有两种方法：一
11、是共同曲率法，一是集中载荷法。此处用共同曲率法。该方法假设：（1）板簧各片之间密切接触，无间隙；（2）忽略片间摩擦力。这两个假设等价于：在板簧的任何截面上，各片的曲率（或曲率半径）及其变化都相等；各片承受的弯矩与其惯性矩成正比。如图 1。图 1 共同曲率法力学模型设在任意截面上，第一片（主片）曲率半径为 ，1R则第二片为 ，第 片为 （各片12hRhiRi)(1等厚） ，或者 ，由于厚度 ， 故可认为：0iji iini21当载荷变化，变形（挠度）增大后，有：， R1 R2ii即 ni 02说明板簧各片在任何载荷下都有相同的曲率半径和变化量。这样我们就可以把它重新组合成图 2 所示的单片阶梯型
12、梁：燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页图 共同曲率法的等效模型这是一个端部作用集中载荷 的变截面悬臂梁模2/QP型。设各截面的弯矩在长度方向的变化为 M（x） ，惯性矩为 （x） ，用能量积分法求出端部变形 :cfU = = cfp21dxEJl102)(PMflc102刚度： cfQCs整理可得如下公式：)(/6113inis YaE式中： 为修正系数，修正由于抽象成悬臂梁模型引起得误差，其值由经验确定。一般矩形截面簧片取 0.900.95，双槽钢取 0.830.87。i = 1、2、3n iila1为各不同板簧段的惯性矩和。JY/i如图 3：0 xil1l燕 山 大
13、学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页图 3 板簧各段的惯性矩在 AB 段 i = 1, 1Ji在 BC 段： i = 2, 在 CD 段： i = 3, 321i如果式中的主片长度取有效长度 ， 其KSLli余的各片 ，则计算出的刚度是板簧总成的刚度可2iLl用于检验钢板弹簧的产品刚度。 4932)685.01(21m43 mLl742Ll538677 10811a 212a33 944l855l5662717 3818499a由于各个板簧有相同的厚度与宽度，则各个段的惯性矩相同，即 。代入数据有123bhJ 97.601125703J411 .96Y 422 1037102JJ 41
14、33 8.29631Y l1=493mml2=493mml3=442mml4=374mml5=306mml6=238mml7=170mml8=102mma1=-17mma2=-17mma3=51mma4=119mma5=187mma6=255mma7=323mma8=391mma9=493mmY1=6.2410-4Y2=3.1210-4Y3=2.0810-4 Y4=1.5610-4Y5=1.2510-4Y6=1.0410-4ABCDEFG燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书共 页 第 页 4144 1056.9760141JJY 4155 2566 10.976011JJY 5177 285188 10.7960181JJY0996.0106.25)(/8113513 iiinis YaYaEC满足要求。4931sC7.各片应力计算上面用共同曲率法，根据假设，在悬臂梁模型根部，各片所承受的弯矩与其惯性矩成正比，即：i = 1n iiJM， 分别为根部的总弯矩和总惯性矩。且 = ，故有：i1lPiiii JJ根部应力： iiiigWlM1n21代入数据有 MpaJWlPiig45001.46 97.16085.67049326.72 满足要求。Y7=8.9210-5Y8=7.8010-5Y9=0=446.051igMpa
