轻型货车前悬架设计说明书.docx
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轻型货车前悬架设计说明书
汽车专业课程设计
题目：
轻型货车钢板弹簧总成设计
学院：
燕山大学里仁学院
专业：
车辆工程
班级：
车辆工程2班
姓名：
高缘
学号：
指导老师：
裴永生
2016年1月8日
、设计任务书1
二、设计方案3
三、设计计算说明3
3.1前悬架静挠度fci，前悬架钢板弹簧刚度ci3
3.2前悬架的动挠度fdi确定。
3
3.3货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定.4
3.3.1.钢板弹簧长度L4
3.3.2.前悬架钢挠度增大系数.4
3.3.3.钢板弹簧片总惯性矩.4
3.3.4钢板弹簧片的厚度和宽度的计算4
3.4钢板弹簧各片长度的确定.5
3.5钢板弹簧的刚度验算.5
3.6钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算.6
3.6.1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径6
3.6.2钢板弹簧各片在自由状态下的曲率半径7
3.6.3钢板弹簧各片在自由状态下的弧高7
3.7钢板弹簧总成弧高及的核算.8
3.8钢板弹簧的强度的核算.8
四.设计小结.10
、设计方案
钢板弹簧设计是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能要求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。
并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。
在整个设计过程中，一起设计了前悬架。
按着以下的顺序完成了总体的设计。
（一）、前悬架静挠度fcl，前悬架钢板弹簧刚度C1
（二）、前悬架的动挠度fd1确定
（三）、货车前悬架钢板弹簧的主要参数的确定
（四）、钢板弹簧各片长度的确定
（五）（五）、钢板弹簧的刚度验算
（六）、钢板弹簧总成在自由状态弧高及曲率半径的核算
（七）、钢板弹簧总成弧高及的核算
（八）、钢板弹簧的强度的核算。
汽车满载总质量Q=2420kg
额定载荷为1030kg（g取10N/kg）
空载时前轴负荷占50%，后轴占50%
设空载时质量为1390kg故空载时前轴载荷为%=6950N后轴载荷为%=6950N取载荷最大者（计算依据）则前轴载荷为G1=8470N
后轴载荷为G2=15730N
1.根据车轴载荷，求出车轴簧下质量
悬架静载荷指的是车辆水平静置时单个悬架承受的垂直载荷，又叫悬挂质量
或簧上质量。
悬架静载荷要分别计算空载和满载两种工况，下面是计算方法：
悬架静载荷=（轴载荷一簧下载荷）*1/2其中：
簧下质量为总量的20%~25%
M仁Q21%=242021%=508kg
2.根据货车轴负荷求出簧上质量M2===1912kg
前悬架单个簧上质量m=M2*2=1912/2=66kg
（1）.货车前轴负荷G=15730N则单个钢板弹簧的载荷:
Fw1=mg/2=3345N（g取10N/kg）
3.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。
卡车满载偏频的范围nc=~HZ=72~108cycle/min，考虑到乘员乘坐舒适性的要求，一般客车前悬架的偏频低于前悬架的偏频。
所以针对自己所设计的轻型货车，货车满载时，前悬架偏频要求在~，取满载偏频m=。
根据满载偏频n，按式（3）求出满载静挠度fc（mrh
得fc=（5/n）2
则fc1=（5/n1）2
fc1=86mm故符合要求。
4.根据弹簧载荷G和静挠度fc,按式（4）求出予期夹紧刚度Ko
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。
悬架钢板弹簧刚度Ko（单位N/mm）
静挠度fc=Fw/Ko（4）
得前悬架钢板弹簧刚度Ko=Fw/fc
Ko1=Fwi/fci
=39N/mm
1•相关资料查得，fdi为60~90mm
取fdi=90mm
1•由总体设计数据可得，货车的轴距为2515mm货车前悬架钢板弹簧，Li=（~）
轴距。
则取L1=2515*=755mm
2•货车架钢板弹簧挠度增大系数。
根据n1（与主片等长的片数）n（总片数）
按式（5）算出。
=[（1+n1..2n0）]-----（5）
（1）前悬架钢板弹簧挠度增大系数1
取U形螺栓中心距s=86mm取U行螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数（刚性夹紧）k=。
初选总片数n和主片数n1,建议前簧取n=6〜8,m=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。
但片
数少了将使钢板弹簧与等强度梁的差别增大，材料利用率变坏。
综合考虑此客车
的行驶平顺性与静载荷，将板簧总片数n定为8，主片数m定为2。
取n°=8，n1=2。
弹性模量E=105mm2
挠度增大系数：
1=[（1+n1,2n°）]
3.根据予期夹紧刚度初步确定弹簧各片断面尺寸b、h和片数n
3
根据2（L）K得
L-kS
3
K=K/（L）
‘L-kS，
k――无效长度系数，一般取一一U型螺栓夹紧距一般取80-130（mm
K――弹簧自由刚度
再根据K=（48EJoa）/（SL）
得Jo=KSL3/48Ea
E――钢材弹性模量，取E=，N/mm
a――经验修正系数，取
Jo――总惯性矩由上述公式计算前悬架钢板弹簧自由刚度和总惯性矩。
3
Ki=K0i/（L1）
L1-kS
其中k取,S取90mm计算得Ki=32N/mm
Li3/48Ea
（LKS）3Csj一K
J01=K1
48E
354
Joi=/481051981mm
4.根据式（6）计算出钢板弹簧片的厚度和宽度
Jo=bh3n/12（单位:
mm（6）
b各片宽度（mr）i
h――各片厚度（mm
n——总片数（前悬片数为8）
b/h=9。
因为推荐片宽与片厚的比值b/h在6~10范围内选取，则取则b=9h
Jo=9h48/12
h=J0/4
（1）.由上述公式计算前悬架钢板弹簧的厚度和宽度
h1=■.J01/4
=mm
根据国标GB1222-84得，
取h1为5mm
b1=9h1
取b1为45mm
1.货车前悬架钢板弹簧各片长度的确定
由前面计算得弹簧主片L1=755mm
由于各片等厚，可按比例计算出其他各片的长度:
第一片长L1=755mm
第二片长L2=672m
第三片长L3=589mm
第四片长L4=506mm
第五片长L5=423mm第六片长L6=339mm第七片长L7=256mm第八片长L8=173mm
经验修正系数0.900:
.94，取0.93
1.前悬钢板弹簧刚度：
n
c16E/ak31（YkYk1）
k1
k
1/Ji,Yk1
i1
则，
a2=42mma3=83mma4=125mma5=166mma6=208mma7=250mma8=291mm
因为等厚，等宽，所以每片的截面惯性矩相等。
则每片的截面惯性矩为，J=bh3/12=
Y1=1/J=
Y2=
Y3=
Y4=
Y5=
Y6=
Y7=
Y8=
n
3
c16E/ak31（YkYk1）
k1
=219N/mm>39N/mm
符合要求。
1.钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径
钢板弹簧总成自由弧高H）由满载弧高fa、静挠度fc及U型螺栓夹紧后引起的弧高变化△f三部分组成。
满载时，弧高fa（不包括卷耳半径）一般取10〜30mm.。
（1）前悬架钢板弹簧弧高：
取fai=10mm
=112mm
前悬钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径R01L2/（8H01）=636mm
钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径
2.钢板弹簧各片自由状态下曲率半径：
QRR。
/1（200R）/（EhJ
（1）.前悬架钢板弹簧各片自由状态下曲率半径
RiR01/1（20°R1）/（Eh1）
R1=769mm
R2=769mm
R3=769mm
R4=769mm
R5=585mm
R6=585mm
R7=585mm
R8=585mm2.钢板弹簧各片自由状态下弧高：
如果第i片的片长为Li，则第i片弧高为
HLi2/（8R）
前悬架钢板弹簧各片自由状态下弧高
H1=
H2=
H3=
H4=
H5=
H6=
H7=14mm
H8=
钢板弹簧总成的弧高为
H0L2/（8R0）
（1）由上述公式可计算出前悬架钢板弹簧总成的弧高为nn
1/R01（L1i/R1i）/L1i
i1i1
代入数据得
2
H1L1/（8R01）
H=102mm
所计算的结果与用H。
fafcf所计算的结果H0=112m相近，所以符合要求。
1.钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算，卷耳处所受应力是由弯曲应力和拉（压）应力合成的应力，即
3Fx（Dh1）/（bhF2）x/（）bh1
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主片厚度。
对于钢板弹簧销，要验算钢板弹簧受静载荷时它受到的挤压应力ZFx/（bd），b卷耳处叶片宽；d为钢板弹簧销直径，弹簧销许用应力[z]3:
4MPa。
（1）前悬架钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算。
卷耳内径D1=20mm.Fx1=Fw1/2
13Fx1（D1h11）/（b1h1F1）x1/（）bh11
代入数值计算的，
1=178MPa
1<[]=450MPa符合要求，合格
Z1Fs/（bd）设弹簧销直径d1=20mm.代入数值计算的，
Z1[Z]符合要求，合格
4．设计小结
经过以上的计算得出了前悬架钢板弹簧弹簧片宽为60mm片厚为8mm片数为10，以及各片长度分别为L1=755mm，L2=672mm，L3=589mm，L4=506mm，L5=423mm，L6=339mm,L7=256mm,L8=173n前轴悬架间距离为2515mm.
整体钢板弹簧结构简单，便于加工，造价便宜。
总结
近五周的毕业设计终于结束了，通过这段日子的设计学习，自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高，对我走向社会从事本专业工作有着深远的影响。
现在就此谈谈对本次毕业设计过程中的认识和体会。
首先，我学会了查阅资料和独立思考。
我的课题是悬架的设计。
其次，认识到实践的重要性。
这次设计我做了很多重复工作、无用功，但是这些重复工作和无用功积累了设计经验。
在设计的过程中，也出现了一些客观不足的问题，就是没有深入分析，不能根据实际的情况来作合适、客观地修改，难免有些缺点和不足，由于诸多原因，本次设计存在一些不足和有待改善的地方，希望老师能够看待。
致谢
本论文是在尊敬的裴老师的悉心指导下完成的，在本文选题、课题研究以及论文撰写过程中，裴老师都时常督促我，裴老师严谨的治学态度、渊博的学识、博大的胸怀和高度负责的为人风范，都令我收益匪浅。
老师在学术上给予我极大的支持，时常让我汇报课题研究进程，由于我在准备研究生考试，课题研究时间很仓促，故而存在很多缺点，裴老师包都给以极大的包涵，在此，谨向裴老师致以衷心的感谢。
高缘
2015年1月
参考文献
[1]余志生主编.汽车理论第四版.2006年清华大学
[2]陈家瑞.汽车构造第二版.2005年机械工业出版社
[3]王望予主编.汽车设计第四版.2006年北京机械工业出版社
[4]孙恒主编.机械原理.高等教育出版社
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