XX大学2010届毕业设计说明书
叶 片 hi Li Ji mm 4Ri JiLi ?10 mm 236.160 236.160 216.000 195.84 135.319 123.118 110.917 98.710 86.515 74.314 63.223 51.022 38.821 26.620 1692.739 55JiLiRi ?10 41 R0?10?4 R0 H 序 mm mm 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ∑ 12 12 12 12 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 1640 1640 1500 1360 mm mm 0.405 0.442 0.473 0.507 0.406 0.380 0.342 4mm mm mm?1 14400 14400 14400 14400 5830.84 5338.34 4566.86 3863.89 1220 11091.7 3335.83 1110 11091.7 3241.14 1000 890 780 670 570 460 350 240 3241.14 11091.7 11091.7 3151.67 11091.7 3151.67 11091.7 3069.66 11091.7 3069.66 11091.7 2989.29 11091.7 2989.29 11091.7 2989.29 -- 2.588 3863.99 87.00 0.313 0.275 0.242 0.206 0.171 0.130 0.089 4.381 -- 2）副簧总成弧高校核： 计算见下表：
表2.12 副簧总成弧高计算
叶 片 序 号 hi' Li' Ri' mm mm mm Li'Ri' 1 R0'?10?4 R0' H' mm mm mm?1 第 31 页 共 38 页
XX大学2010届毕业设计说明书
1 2 3 4 5 6 7 8 ∑ 12 12 12 12 12 12 12 12 -- 1200 1070 930 800 670 530 400 270 5870 2255.84 2093.05 1917.35 1745.21 1718.94 1718.94 1668.70 1668.70 -- 0.532 0.511 0.485 0.458 5.257 0.390 0.308 0.240 0.162 3.086 -- 1902.23 94.63 以上所计算出的实际弧高与按式2.12所得的弧高比较接近，所以弹簧各片所选的预应力值合适。 2.6 叶片端部形状的选择
常见的叶片端部形状有三种：矩形、梯形、椭圆形（图2.7）。
图2.7 钢板弹簧叶片端部形状
叶片端部为矩形的钢板弹簧（图2.7a），由于制造简单，广泛地用在货车上。但是这种端部形状会引起压应力的集中，因而增加了片间的摩擦和磨损，且端部刚性大，很难使弹簧接近等应力梁。所以它的实际重量比理论上所需的大。 叶片端部切去两角呈梯形状（图2.7b）的钢板弹簧比较接近等应力梁，在某种程度上克服了端部为矩形的缺点。
图2.7c所示为椭圆形的端部形状，并且将叶片端部压延成沿长度方向逐渐减薄的变断面，改善了应力延弹簧长度的分布，使其更接近等应力梁。增加了端部的弹
第 32 页 共 38 页
XX大学2010届毕业设计说明书
性，减小了片间的摩擦，同时也减轻了重量。实践证明，叶片端部压延的钢板弹簧叫端部未压延的可减轻重量约30%。这种端部形状的弹簧在国外已广泛采用。
为了减小钢板弹簧叶片端部的摩擦和接触疲劳，以便延长弹簧的使用寿命和消除噪声，有时在叶片端部装有衬垫和镶快（其材料是摩擦系数很小的青铜、塑料等）。有的采用钢板弹簧套将钢板弹簧装在护套内，以保护叶片之间的润滑剂。还有将叶片端部带尖角的一边向下或将端部向下卷弯，以减少片间的局部压力和减轻片间的磨损[18]。
综合考虑,在此选取矩形作为钢板弹簧端部形状。 2.7 钢板弹簧两端与车架的连接
目前用钢板弹簧与车架连接的结构形式主要有三种：吊耳支撑式、滑板支撑式及橡胶块支撑式。吊耳支撑式即用铰链和吊耳将钢板弹簧两端固定在车架上的结构形式，这种连接方式广泛的应用在汽车上。目前有些汽车采用滑板结构来代替吊耳的连接方法，其主要优点是结构简单、重量轻、制造工艺简单、拆卸方便，减少了润滑点及减小了主片附加应力，延长了弹簧寿命。橡胶块支撑弹簧两端装在橡胶座内，通过橡胶座将力传给传给车架。这种连接形式改善了主片的受力情况，提高了主片的强度；由于橡胶块具有较大挠性，可以减小主片的扭曲应力。同时减少了润滑点和噪声。它的缺点是消耗优质橡胶多，相较易老化，寿命较吊耳及滑板结构短[19]。
选取吊耳支撑式为本次设计的钢板弹簧支撑方式。 2.8 钢板弹簧弹簧销和卷耳的设计
钢板弹簧主片端部制成卷耳以便安装弹簧销和用以与托架或吊耳连接。常见的卷耳根据卷耳轴线相对于主簧的位置分为：平卷耳、上卷耳。平卷耳其优点是可以减小卷耳内的应力，但制造工艺性较差。上卷耳是目前广泛采用的结构形式，制造工艺性好，但卷耳内的应力较平卷耳大。
在汽车载荷较大或使用条件恶劣的情况下，钢板弹簧主片卷耳需要得到加强，将第二、三叶片端部制成加强卷耳(即包耳)或采用锻造的卷耳。为使叶片变形时不发生干涉，卷耳与包耳之间要有一定的间隙或带包耳的叶片做成中间断开的。锻造的卷耳可用螺栓固定或焊接在主片上。这种卷耳强度高、耐用，但制造成本高，采用的较少。
第 33 页 共 38 页
XX大学2010届毕业设计说明书
钢板弹簧卷耳内的衬套，通常用金属、橡胶或塑料三种材料制造。目前国内外汽车上广泛地采用塑料衬套,因为它具有耐磨、耐蚀、减摩、不需润滑、重量轻等优点。常用的塑料衬套材料为尼龙1010，聚甲醛等。
综合考虑，选取上卷耳为卷耳形式，并且将主簧第二片制作成包耳，以加强卷耳强度。因货车载重相对较大，在弹簧销与衬套间设置金属套筒，同时将MC尼龙作为衬套的制作材料。 2.8.1 弹簧销的设计
对钢板弹簧销，当钢板弹簧承受静载荷时它受到挤压应力：
?z?Fs/(bd) （式2.22） 其中，Fs为满载静止时钢板弹簧端部的载荷；b为卷耳处叶片宽度；d为钢板弹簧销直径。
用30或40钢经液体碳氮共渗处理时，弹簧销挤压应力[?z]取为3~4MPa；用
20钢或20Cr钢经渗碳处理或用45钢经高频淬火后，许用应力[?z]?7~9MPa。则
d?Fs25627??32.034mm b[?]100?8对数据进行圆整，取d?32mm。 2.8.2 卷耳尺寸的确定
卷耳处所受应力如图2.8所示，其所受应力?是由弯曲应力和拉压合成的应力，
图2.8 钢板弹簧主片卷耳受力图
??[3Fx(D?h1)](bh1)?Fx(bh1) （式2.23）
2[[?]?Fx(bh1)](bh1)则： D? ?h1 （式2.24）
3Fx Px?Fb?m2G?? （式2.25）
第 34 页 共 38 页
2XX大学2010届毕业设计说明书
式中，Fx为沿弹簧纵向作用在卷耳中心线上的力；D为卷耳内经；b为钢板弹簧宽度；h1为主片厚度。许用应力[?]取为350MPa。
式中，Fb为制动时地面对后轴车轮的道路阻力；G?为作用在车轮上的载荷；?为道路附着系数，计算时通常取??0.8；m2为后轴对于后轴驱动的的汽车，一般制动时重量重新分配系数。其具体数值，可按总体布置参数在附着系数为?的道路上制动而计算得出的，一般m2?1.1~1.2。 得：
Px?Fb?1.15?25627?0.8?23576.84N
[350?23576.84(100?12)](100?122)D??12?55.256mm
3?23576.84对数据进行圆整，取D?55mm。 2.8.3 钢板弹簧衬套的设计
钢板弹簧卷耳并非直接与弹簧销直接连接，二者之间填充有钢板弹簧衬套。参考其它车型衬套的设计经验，衬套与卷耳之间采用过盈配合，以免二者之间发生摩擦，使钢板弹簧因磨损报废；衬套与弹簧销之间采用间隙配合，保证钢板弹簧工作时能绕弹簧销转动。参照机械设计手册，取衬套外径尺寸为?55?0.25，取衬套内径尺
?0.10寸为?32?0.50。
?0.352.9 弹簧夹的设计
多片式钢板弹簧,在钢板的前2~4片使用弹簧夹固定，其目的在于使每片钢板弹簧受力均匀，及防止钢板弹簧在反弹时造成离位现象。同时防止各片钢板产生错位和相对滑动。
钢板弹簧夹一般为U型，其下端中央采用铆接的形式与钢板连接，上端开口处采用螺栓连接，其两端及上部与钢板间留有一定间隙，这种弹簧夹有称为螺栓型夹箍。另外，有一种弹簧夹其下端与钢板弹簧的连接方式相同，上边则没有采用螺栓将上端的开口封闭，而是留有一定的开口，通过弹簧夹自身尺寸及弹性将各片钢板夹紧，称为铆钉型夹箍。
在本次设计中，选用铆钉型夹箍对钢板弹簧进行夹紧。对于主簧前4片设置第一个弹簧夹，前8片设置第二个弹簧夹。对于副簧，综合考虑，仅对副簧的前四片
第 35 页 共 38 页