輕型貨車前懸架設(shè)計(jì)說明書

1、汽車專業(yè)課程設(shè)計(jì)題目：輕型貨車鋼板彈簧總成設(shè)計(jì) 學(xué) 院 ： 燕山大學(xué)里仁學(xué)院 專 業(yè) ： 車輛工程 班 級(jí) ： 車輛工程2班 姓 名 ： 高緣 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)老師： 裴永生2016年1月8日目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1二、設(shè)計(jì)方案3三、設(shè)計(jì)計(jì)算說明331前懸架靜撓度fc1，前懸架鋼板彈簧剛度c1332前懸架的動(dòng)撓度fd1確定。333貨車前懸架鋼板彈簧的主要參數(shù)的確定4331鋼板彈簧長(zhǎng)度L4332前懸架鋼撓度增大系數(shù)4333.鋼板彈簧片總慣性矩4334鋼板彈簧片的厚度和寬度的計(jì)算434鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定535鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算536鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)弧高及曲率半徑的核算6361鋼板彈簧總成在

2、自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑6362鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的曲率半徑7363鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下的弧高737鋼板彈簧總成弧高及的核算838鋼板彈簧的強(qiáng)度的核算8四設(shè)計(jì)小結(jié)10 2、設(shè)計(jì)方案鋼板彈簧設(shè)計(jì)是在已知彈簧負(fù)荷情況下，根據(jù)汽車對(duì)懸架性能要求，確定彈簧剛度，求出彈簧長(zhǎng)度、片寬、片厚、片數(shù)。并要求彈簧尺寸規(guī)格滿足彈簧的強(qiáng)度要求。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，一起設(shè)計(jì)了前懸架。按著以下的順序完成了總體的設(shè)計(jì)。（一）、前懸架靜撓度fc1，前懸架鋼板彈簧剛度c1 （2） 、前懸架的動(dòng)撓度fd1確定（3） 、貨車前懸架鋼板彈簧的主要參數(shù)的確定（4） 、鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定（5） （五）、鋼板彈簧的剛度驗(yàn)算

3、（6） 、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)弧高及曲率半徑的核算（7） 、鋼板彈簧總成弧高及的核算（八）、鋼板彈簧的強(qiáng)度的核算。汽車滿載總質(zhì)量Q=2420kg 額定載荷為1030kg (g取10N/ kg)滿載時(shí)前軸負(fù)荷占35%，后軸占65%故滿載時(shí)前軸載荷為242010 35%=8470N 后軸載荷為242010 65%=15730N空載時(shí)前軸負(fù)荷占50%，后軸占50%設(shè)空載時(shí)質(zhì)量為1390kg故空載時(shí)前軸載荷為13901050%=6950N 后軸載荷為13901050%=6950N取載荷最大者（計(jì)算依據(jù)）則前軸載荷為=8470N 后軸載荷為=15730N 1. 根據(jù)車軸載荷，求出車軸簧下質(zhì)量 懸架靜載

4、荷指的是車輛水平靜置時(shí)單個(gè)懸架承受的垂直載荷，又叫懸掛質(zhì)量或簧上質(zhì)量。懸架靜載荷要分別計(jì)算空載和滿載兩種工況，下面是計(jì)算方法：懸架靜載荷=（軸載荷簧下載荷）*1/2其中：簧下質(zhì)量為總量的20%25%M1=Q21% =242021%=508kg2. 根據(jù)貨車軸負(fù)荷求出簧上質(zhì)量M2=Q0.79=24200.79 =1912kg前懸架單個(gè)簧上質(zhì)量m=M2*0.35/2=1912/2=669kg （1）.貨車前軸負(fù)荷G1=15730N，則單個(gè)鋼板彈簧的載荷： Fw1=mg/2=3345N (g取10N/ kg)3.滿載偏頻nc 偏頻為評(píng)判整車平順性能的一個(gè)重要參數(shù)，在設(shè)計(jì)懸架初期就要先定義偏頻的范圍。

5、卡車滿載偏頻的范圍nc =1.21.8 HZ = 72108 cycle/min，考慮到乘員乘坐舒適性的要求，一般客車前懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。所以針對(duì)自己所設(shè)計(jì)的輕型貨車，貨車滿載時(shí)，前懸架偏頻要求在1.502.10Hz，取滿載偏頻n1=1.70Hz。根據(jù)滿載偏頻n，按式（3）求出滿載靜撓度fc（mm）n=5/-（3）得fc =則fc1 = fc1 =86mm故符合要求。4.根據(jù)彈簧載荷G和靜撓度fc，按式（4）求出予期夾緊剛度Ko懸架的線剛度指的是車輪保持在地面上而車廂做垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位車廂位移下，懸架系統(tǒng)給車廂的總彈簧恢復(fù)力。鋼板彈簧作為懸架中的彈性元件，它自身的線剛度會(huì)影響到懸架的

6、線剛度，從而影響車廂的位移量，這里用如下的公式計(jì)算板簧的線剛度。懸架鋼板彈簧剛度Ko(單位N/mm)靜撓度fc= Fw/Ko-（4）得前懸架鋼板彈簧剛度Ko = Fw/ fc Ko1= Fw1/ fc1=39N/mm 1相關(guān)資料查得，fd1為6090mm。取fd1=90mm。1 由總體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可得，貨車的軸距為2515mm。貨車前懸架鋼板彈簧，L1=（0.260.35）軸距。則取L1 =2515*0.3=755mm2 貨車架鋼板彈簧撓度增大系數(shù)。根據(jù)n1（與主片等長(zhǎng)的片數(shù)）n（總片數(shù)）按式（5）算出。=1.5/1.04（1+）-（5）（1）前懸架鋼板彈簧撓度增大系數(shù)取U形螺栓中心距s=86mm

7、。取U行螺栓夾緊彈簧后的無效長(zhǎng)度系數(shù)（剛性夾緊）k=0.5。初選總片數(shù)n和主片數(shù)n1，建議前簧取n = 68，n1=1或2。片數(shù)少些有利于制造和裝配，并可以降低片之間的干摩擦，改善汽車行駛平順性。但片數(shù)少了將使鋼板彈簧與等強(qiáng)度梁的差別增大，材料利用率變壞。綜合考慮此客車的行駛平順性與靜載荷，將板簧總片數(shù)n定為8，主片數(shù)n1定為2。取n0=8，n1=2。彈性模量E=2.06N/撓度增大系數(shù)：=1.5/1.04（1+） =1.283.根據(jù)予期夾緊剛度Ko，初步確定彈簧各片斷面尺寸b、h和片數(shù)n根據(jù)Ko= K 得K=Ko/kSU型螺栓夾緊距一般取80-130（mm）K彈簧自由剛度再根據(jù)K=（48 E

8、 Jo）/（L3）得Jo=KL3/48 EE鋼材彈性模量，取E=2.06X105，N/mm2經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，取0.9Jo總慣性矩由上述公式計(jì)算前懸架鋼板彈簧自由剛度和總慣性矩。K1=Ko1/其中k取0.5, S取90mm計(jì)算得K1 =32N/ mmJo1= K1 L1 3/48 EJo1=321.28755 3 /48 2.060.9Jo1= 1981mm44.根據(jù)式（6）計(jì)算出鋼板彈簧片的厚度和寬度Jo= bh3n/12（單位：mm4）-（6）b各片寬度（mm）h各片厚度（mm）n總片數(shù)(前懸片數(shù)為8)因?yàn)橥扑]片寬與片厚的比值b/h在610范圍內(nèi)選取，則取b/h=9。則b=9hJo=9h48/

9、12h=（1）.由上述公式計(jì)算前懸架鋼板彈簧的厚度和寬度。 h1= =4.26 mm根據(jù)國標(biāo)GB1222-84得，取h1 為5 mmb1=9h1取b1 為45mm1. 貨車前懸架鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定由前面計(jì)算得彈簧主片L1=755mm由于各片等厚，可按比例計(jì)算出其他各片的長(zhǎng)度：第一片長(zhǎng) L1= 755mm第二片長(zhǎng) L2= 672m第三片長(zhǎng) L3= 589mm第四片長(zhǎng) L4= 506mm第五片長(zhǎng) L5= 423mm第六片長(zhǎng) L6= 339mm第七片長(zhǎng) L7= 256mm第八片長(zhǎng) L8= 173mm經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，取。1.前懸鋼板彈簧剛度：則，a2=42mm a 3=83mma4=125mma5=

10、166mma6=208mma7=250mma8=291mm因?yàn)榈群?，等寬，所以每片的截面慣性矩相等。則每片的截面慣性矩為，J=bh3/12=312.5Y1=1/J=0.0032Y2=0.0016Y3=0.0011Y4=0.0008Y5=0.00064Y6=0.00053Y7=0.000457Y8=0.0004219N/mm>39N/mm符合要求。1.鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑鋼板彈簧總成自由弧高H0由滿載弧高fa、靜撓度fc及U型螺栓夾緊后引起的弧高變化f三部分組成。滿載時(shí)，弧高fa（不包括卷耳半徑）一般取1030.。(1)前懸架鋼板彈簧弧高：取fa1 =10mm且 =16.48

11、=112mm前懸鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑636mm鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑2.鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑：(1) .前懸架鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑R1=769mmR2=769mmR3=769mmR4=769mmR5=585mmR6=585mmR7=585mmR8=585mm2. 鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下弧高：如果第i片的片長(zhǎng)為L(zhǎng)i ，則第i片弧高為Hi /（8Ri ）前懸架鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下弧高H1=92.7mmH2=73.4mmH3=56.4mmH4=41.6mmH5=38.2mmH6=24.6mmH7=14mmH8=6.4mm鋼板彈簧總成的弧高為H0/（8R

12、0 ）（1）由上述公式可計(jì)算出前懸架鋼板彈簧總成的弧高為代入數(shù)據(jù)得 H1/（8R01 ）H1 102mm所計(jì)算的結(jié)果與用所計(jì)算的結(jié)果H0=112mm相近，所以符合要求。1.鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算 ，卷耳處所受應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)力合成的應(yīng)力，即式中Fx 為沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力；D為卷耳內(nèi)徑；b為鋼板彈簧寬度； h1 主片厚度。對(duì)于鋼板彈簧銷，要驗(yàn)算鋼板彈簧受靜載荷時(shí)它受到的擠壓應(yīng)力，b卷耳處葉片寬；d為鋼板彈簧銷直徑，彈簧銷許用應(yīng)力MPa。（1） 前懸架鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算。卷耳內(nèi)徑D1 =20mm. Fx1 = Fw1 /2代入數(shù)值計(jì)算的，=178MPa

13、<=450MPa符合要求，合格Fs/(bd)設(shè)彈簧銷直徑d1 =20mm. 代入數(shù)值計(jì)算的，1.45 MPa符合要求，合格4設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過以上的計(jì)算得出了前懸架鋼板彈簧彈簧片寬為60mm、片厚為8mm、片數(shù)為10，以及各片長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1=755mm，L2=672mm，L3=589mm，L4=506mm，L5=423mm，L6=339mm,L7=256mm,L8=173mm.前軸懸架間距離為2515mm.整體鋼板彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，造價(jià)便宜。 總結(jié)近五周的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，通過這段日子的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，自己的專業(yè)知識(shí)和獨(dú)立思考問題的能力有了很大的提高，對(duì)我走向社會(huì)從事本專業(yè)工作有著深遠(yuǎn)的影響?，F(xiàn)在就此談?wù)剬?duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。首先，我學(xué)會(huì)了查閱資料和獨(dú)立思考。我的課題是懸架的設(shè)計(jì)。其次，認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的重要性。這次設(shè)計(jì)我做了很多重復(fù)工作、無用功，但是這些重復(fù)工作和無用功積累了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)的過程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，就是沒有深入分析，不能根據(jù)實(shí)際的情況來作合適、客觀地修改，難免有些缺點(diǎn)和不足，由于諸多原因，本次設(shè)計(jì)存在一些不足和有待改善的地方，希望老師能夠看待。致謝 本論文是在尊敬的裴老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在本文選題、課題研究以及論文撰寫過程中，裴老師都時(shí)常督促我，裴老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、博大的胸懷和高度負(fù)