XX大学2010届毕业设计说明书
对于60Si2Mn弹簧钢，表面经喷丸处理后，推荐许用静应力[?c]在下列范围内
22350~450N/mm450~550N/mm取值：前弹簧和平衡悬架弹簧为；后主簧为；后
副簧为220~250N/mm。
（1）主簧：
取 [?c]?500N/mm2
2pw?pc?pk2?25627?111492?20052.5N
得
W0?.32mm3 取W0= 1578120052.5?(1640?0.5?132)?15781.32mm3
4?500（2）副簧：
取[?c']?240N/mm2
pw'?pk2?111492?5574.5N
得
W0'?5574.5?(1200?0.5?132)?6584.88mm3
4?240.88mm3 W0'= 65842.3.7 钢板弹簧平均厚度的计算
计算公式：
hp?2Jo/Wo （式2.8）
（1）主簧：
.44mm4 W0= 15781.32mm3 J0?83246 hp?2?83246.4415781.32?10.55mm
（2）副簧：
.05mm4 W0'= 6642.95mm3 J0'?41567 hp'?2?41567.056642.95?12.62mm
2.3.8 验算在最大动行程时的最大应力
计算公式：
第 16 页 共 38 页
XX大学2010届毕业设计说明书
6E(fc?fd) ?max? ?1000MPa （式2.9）2?(L?ks)（1）主簧：
E?2.1?105MPa hp?10.55mm fc?pwcm
fd?65mm ??1.346 代入公式计算得：
?max6?2.1?105?10.55?(20052.5?159.87?65)??759.10MPa?1000MPa 21.346?(1640?0.5?132)（2）副簧：
E?2.1?105MPa、hp'?12.62mm、fc'?pw'cm'、fd'?65mm、?'?1.357
代入公式计算得：
?max6?2.1?105?12.62?(5574.5?206.23?65)??838.60MPa?1000MPa 21.357?(1200?0.5?132)主、副簧都符合要求，能够满足钢板弹簧对疲劳寿命的要求。 2.3.9 钢板弹簧叶片断面形状及尺寸的选择
（1）叶片宽度b
推荐片宽与片厚的比值b/hp在6～10范围内选取。 主簧：b?(63.3mm~105.5mm) 副簧：b?(75.72mm~126.2mm) （2）叶片厚度h
当钢板弹簧长度受限不能加长时，为了加强主片，常将主片的厚度加厚，这是在主片中可能引起较大的应力，为了减小主片应力，钢板弹簧其余叶片通常选取较小的厚度，且给较大的曲率，以使它们承受较大的负荷来减轻主片的负荷。整幅弹簧的各片虽可用不等厚度，但不能超过三组，为使叶片寿命相差不多，最厚片与最薄片厚度之比应小于1.5。
参考叶片宽度范围和弹簧钢片断面扁钢的尺寸规格（GB/T 1222-1984），最终确定叶片厚度和宽度：
主簧叶片断面尺寸(mm)：1～4片 取b?h?100?12，
5～14片 取b?h?100?11；
第 17 页 共 38 页
XX大学2010届毕业设计说明书
副簧叶片断面尺寸(mm)：b'?h'?100?12。
表2.2 扁刚尺寸规格
厚5 度宽 度 45 50 55 60 (63) 65 70 75 (76) 80 90 100 120 140 160 6 (6.5) 7 8 9 (9.5) 10 11 12 (13) 14 16 18 20 25 30 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × （3）叶片断面形状选择 叶片断面除普遍应用的矩形断面(图2.1a)外，为了提高钢板弹簧耐疲劳强度和减轻重量，采用了特殊形状的断面，常见的是单面带抛物线边缘的（图2.1c）和单面带槽的（图2.1b、d）。
图2.1所示为目前采用的常见断面形状。
图2.1 钢板弹簧叶片的断面形状
a)矩形断面 b) 单面有单槽的断面
c)单面有抛物线边缘的断面 d)单面有双槽的断面
第 18 页 共 38 页
XX大学2010届毕业设计说明书
矩形断面的中性线位于断面中央，叶片的上下表面的拉、压应力的绝对值相等。使用经验表明，钢板弹簧叶片的疲劳裂纹往往是从受拉的一面开始，特别是在断面棱角处有较大的应力集中。因此矩形断的叶片呈受拉应力的一面易破坏。
目前广泛采用的矩形断面大致有两种，一种是两边带圆弧的平扁钢，另一种是具有一定的凹度的双凹扁钢。实践证明，双凹扁钢的叶片在弯曲变形时，整个断面的两边都略向上翘曲，下表面趋于平面，上表面则使原有的凹度大大增加，则各片间只有两棱边接触。棱边产生较大的接触应力和应力集中,成为早期疲劳破坏的起点。改成平扁钢后，钢板弹簧的疲劳寿命有大幅提高。可见改进叶片断面形状是提高弹簧疲劳寿命的一条重要途径，因此近年来出现了一些特殊断面的叶片[14]。
矩形断面是最常见的最简单的断面形式。在此我们选取矩形断面钢板弹簧为此次设计的弹簧类型。
前面初选的主、副簧总片数：
主簧：n1?2 n?14；副簧：n1'?1 n'?8。 2.4 钢板弹簧的设计及校核 2.4.1 钢板弹簧各片长度的确定
为了尽量降低弹簧钢材的消耗，减轻钢板弹簧自重，在选择各叶片长度时，应使沿弹簧长度变化的应力均匀分布，以保证各片有相同的疲劳强度（各片具有大致相同的使用寿命）。
确定钢板弹簧叶片各片长度的方法，有计算法和作图法两种。目前大多数采用简单而实用的作图法。该法是基于实际钢板弹簧各叶片的展开图接近梯形梁形状这一原则来做图的，其具体做法如下：
如图2.2所示，先将各叶片厚度hi的立方值hi3按同一比例尺沿纵坐标绘出，再沿横坐标绘出主片长度的一半L/2和U型螺栓中心距的一半S/2，得A、B两点。连接A、B两点就得到三角形的钢板弹簧展开图。AB线与各叶片上侧边的交点即决定了各片长度。
如果如为了加强主片而将第二片、第三片做的与主片等长时，存在与主片等长的重叠片，就从B点到最后一个重叠片的上侧边端点连一直线，此直线与各片上侧边的交点即决定了各片长度。各片实际长度尺寸需经圆整后确定[15]。
第 19 页 共 38 页
XX大学2010届毕业设计说明书
图2.2 确定钢板弹簧各片长度的作图法
1）后主簧各叶片长度的确定
根据作图法要求绘制出相关图形，见图2.3。
图2.3 主簧长度计算-作图法
各片长度确定见下表：
表2.3 作图法确定的主簧各片长度
第k片 h /mm h3 /mm3 长度 /mm 第 20 页 共 38 页