汽车设计前悬架设计

CSU1070A货车总体设计及前悬架设计

式中： Fw——单个钢板弹簧的载荷；

n——悬架的振动频率，本设计n=1.8Hz。 满载静止时前轴负荷：G1?7330×35%×9.8=25142N

Fw=（G1-轮重-簧重-减震器重-前桥重）/2=10856N

10856?1.82 将数据代入上式得：c?=1406.9N/cm。

25 自由刚度和夹紧刚度值与设计值c=1406.9N/cm相差不大，基本满足弹簧刚度要求。

2.3.4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 a. 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高H0

钢板弹簧总成在自由状态下的弧高H0，用下式计算：

H0?(fc?fa??f) （2-8） 式中，fc为静挠度；fa为满载弧高；?f为钢板弹簧总成用U型螺栓夹紧后引起的弧高变化，?f?片长度。

fc=77.2mm fa=15mm ?f?S(3L?S)(fa?fc)=200（3×1140-200）（15+77.2）/（2×13302）=22.8mm 22LS(3L?S)(fa?fc)；S为U型螺栓的中心距。L为钢板弹簧主22L代入数据得：

H0?(fc?fa??f)=77.2+15+22.8=115mm

b. 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径

11402=1412.6mm。 R0?L/8H0=

8?1152c. 钢板弹簧各片自由状态下曲率半径

钢板弹簧各片在自由状态下的和装配后曲率半径不同，装配后各片产生预应力，其值确定了自由状态下的曲率半径Ri。各片自由状态下做成不同的曲率半

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径的目的是为了使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地贴在一起，减少主片的工作应力，使各片的寿命接近。

矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定：

Ri?R0/?1?(2?0iR0)/Ehi? （2-9） 式中，Ri为第i片弹簧自由状态下的曲率半径（mm），R0为钢板总成在自由状态下的曲率半径（mm）?0i为各片钢板弹簧预应力（N/mm2）；E为材料的弹性模量N/mm2，取E为2.1?105 N/mm2；hi为第i片的弹簧厚度（mm）。在已知

R0和各片弹簧的预应力?0i的条件下，可以用式Ri?R0/?1?(2?0iR0)/Ehi?计算出各片钢板弹簧自由状态下的曲率半径Ri。

对于片厚相同的钢板弹簧，各片弹簧的预应力值应不宜选取过大；推荐主片在根部的工作应力与预应力叠和后的合成应力应在300～350N/mm2内选取。1～4片长片叠加负的预应力，短片叠加正的预应力。预应力从长片由负值逐渐递增为正值。

在确定各片预应力时，理论上应满足各片弹簧在根部处的预应力所造成的弯矩Mi之代数和等于零：

或

?Mi?1nni?0 （2-10） Wi?0 （2-11）

??i?10i下面确定各片在自由状态下曲率半径，各片的预应力如表3-3：

表2-3 各片的预应力

i 1 -4.5 2 -3.5 3 -2.5 4 0 5 0.9 6 1.8 7 2.7 8 3.6 ?0i R0?1412.6mm E=2.1?105 N/mm2 hi=9mm

然后用上述公式计算弹簧各片在自由状态下曲率半径，结果见表2-4：

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表2-4 弹簧各片在自由状态下曲率半径

i 1 1422.2 2 1420.0 3 1417.9 4 1412.6 5 1410.7 6 1408.8 7 1406.9 8 1405.0 Ri(mm) d.钢板弹簧各片在自由状态下弧高的计算 如果第i片的片长为Li，则第i 片弹簧的弧高为：

Hi?Li/8Ri （2-12）

将各片长度和曲率半径代入式3-12，得钢板弹簧总成各片在自由状态下弧高如表2-5：

表2-5 主簧总成各片在自由状态下弧高

i 1 130.2 2 114.4 3 88.2 4 65.5 5 45.9 6 29.8 7 18.0 8 9.1 2Hi(mm) 2.3.5 钢板弹簧总成弧高的核算

根据最小势能原理，钢板弹簧总成的稳定平衡状态是各片势能总和最小状态，由此可求得等厚叶片弹簧的R0为：

nn1/R0=?(Li/Ri)/?Li （2-13）

i?1i?1式中，Li为钢板弹簧第i片长度。

钢板弹簧的总成弧高为：

H?Li/(8Ri) （2-14）

上式计算的结果应与H0?(fc?fa??f)计算的设计结果相近。符合要求。 将主簧各片的长度和曲率半径代入上述公式可得： R0?1409.8 mm

11402然后再代入H?L/8R0==115.23mm

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原设计值为H0=115.0mm，近似相等，符合要求。

2.3.6 钢板弹簧强度验算

当货车紧急制动时，前钢板弹簧承受的载荷最大，在它的后半段出现的最大应力?max为

?max=G1m1'l2(l1??c)/?(l1?l2)W0? （2-15）

'??式中，G1为作用在后轮上的垂直静载荷，m1为制动时前轴负荷转移系数；乘用车：m1=1.20~1.40；货车：m1=1.4~1.6（这里m1=1.5）；l1、l2为钢板弹簧前后段长度；?为道路附着系数，取0.8；W0为钢板弹簧总截面系数；c为弹簧固定点到路面的距离。许用应力???取为1000N/mm2。 前轮垂直静载荷：G1=Fw=12571N

c?rr?8hp?fa=445+8×8+15=524mm 由式2-15验算弹簧强度：

?max?[G1m1l2(l1??c)]/[(l1?l2)W0]

=[12571×1.5×570(570+0.8×524)]/(1140×29100) =319.8< ???

弹簧强度在许用应力范围内，符合强度要求。 验算汽车在不平路面上钢板弹簧的强度。

不平路面上时，应按钢板弹簧的极限变形即动挠度fd计算载荷。 钢板弹簧的极限载荷按下式计算： Fm?Czfd?1262.9×8=10103.2N ?m=Fmm1l2(l1??c)/?(l1?l2)W0?

'，'''??8?70?93 =[10103.2×1.5×570（570+0.8×524）]/[ 1140×]

12 =741.9Mp

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