第5章 后悬架系统设计
Cza=2554N/cm
与设计值ca=2390N/cm 相差不大,基本满足副簧刚度要求。
5.5钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算
5.5.1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) 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。
下面分别计算主簧和副簧总成在自由状态下的弧高H0： 主簧：
由：fcm?102.8mm fa?15mm ?f?S(3L?S)(fa?fcm)2=????200?3?1650?200102.8?15/2?1650?20.6mm 22LS(3L?S)(fa?fc)；S为U型螺栓的中心距。L为钢板弹簧主22L??则H0?(fcm?fa??f)=102.8+15+20.6=138.4mm 副簧：
?f?S(3L?S)(fa?fca)200??3?1180?200???32.7?15??11.4mm =222?11802L H0?(fca?fa??f)=32.7+15+11.4=59.1mm
5.5.2钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径的确定
16502主簧总成在自由状态下的曲率半径：R0?L/8H0==2459mm.
8?138.4211802?2945mm 副簧总成在自由状态下的曲率半径：R0?L/8H0=
8?59.1''2' 26
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5.5.3钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定
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?
式中，Ri为第i片弹簧自由状态下的曲率半径（mm），R0为钢板弹簧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，即：
?Mi?0
i?1n或 ??0iWi?0
i?1n 下面分别计算主簧和副簧的各片在自由状态下曲率半径的确定： 主簧：
表5-3各片的预应力 i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.5 10 2 ?0i -5.6 -4.6 -3.6 -2.6 -1.6 0 0.5 1 R0?2459mm E=2.1?105 N/mm2 hi=12mm 然后用上述公式计算主簧各片在自由状态下曲率半径，结果见表5-4：
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第5章 后悬架系统设计
表5-4 主簧各片在自由状态下曲率半径
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ri(mm) 2954.5 2948.2 2945 2941.8 2938.5 2935 2929.6 2926 2923.5 2921 同理计算主簧各片在满载状态下曲率半径结果如下表： i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ri(mm) 1157.4 1121.4 1087.6 1055.7 1040.5 1025 1018 1011.3 997.3 986.6 副簧如表5-5：
表5-5 副簧各片的预应力 i 1 -2 2 -1 3 0 4 1 5 2 ?0i R0?2945mm E=2.1?105 N/mm2 hi=10mm 然后用上述公式计算副簧各片在自由状态下曲率半径，结果见表5-6： 表5-6 副簧各片在自由状态下曲率半径 i 1 2668 2 2252.3 3 2238.5 4 2226.8 5 2212.3 ''Ri(mm) ' 同理计算副簧各片在满载状态下曲率半径结果如下表： i 1 1157.4 2 1124.4 3 1087.6 4 1055.7 5 1040.5 Ri(mm) ' 5.5.4主簧总成和副簧总成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 主簧：
将各片长度和曲率半径代入上式，得主簧总成各片在自由状态下弧高如表5-7：
表5-7 主簧总成各片在自由状态下弧高
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i 1 2 3 4 5 6 28 7 18 8 9 10 Hi(mm) 120 110.3 80 59.5 423 12.4 8.3 4.3 同理可得主簧总成各片在满载状态下弧高如表5-8： 表5-8 主簧总成各片在满载状态下弧高
i 1 2 3 4 5 6 7.8 7 6.9 8 6.2 9 10 Hi(mm) 19.6 18.7 14.5 11.2 8.4 5.3 3.7 重复上面的过程，得副簧总成各片在自由状态下弧高 表5-9 副簧总成各片在自由状态下弧高 i 1 2 41.1 3 26.4 4 14.9 5 6.7 'Hi(mm) 58.9 同理可得副簧总成各片在满载状态下弧高如表： i 1 2 5.3 3 3.5 4 1.8 5 0.6 'Hi(mm) 7.5 5.5.5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：
1/R0=?(Li/Ri)/?Li
i?1i?1nn式中，Li为钢板弹簧第i片长度。
钢板弹簧的总成弧高为 H?L2/8R0
上式计算的结果应与H0?(fc?fa??f)计算的设计结果相近。如果相差太多，可重新选择各片预应力再行核算。 先对主簧的总成弧高核算
将主簧各片的长度和曲率半径代入上述公式可得：
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第5章 后悬架系统设计
R0?2478mm
16502?137.3mm。 然后再代入H?L/8R0=
8?24782原设计值为H0=138.4mm，相差不大，符合要求。 再对副簧的总成弧高核算
将副簧各片的长度和曲率半径代入公式：1/R0=?(Li/Ri)/?Li可得：
'''i?1i?1n'n R0=2940mm
11802?59.2mm 副簧总成弧高H?L/8R0=
8?2940'2''原设计值为H0=59.1mm，相差不大，符合要求。
5.6钢板弹簧强度验算
当货车牵引驱动时，货车的后钢板弹簧承受的载荷最大，在它的前半段出现的最大应力?max用下式计算
'?max=G2m2'l2(l1??c)/?(l1?l2)w0?+G2m2?/bh1
??式中，G2为作用在后轮上的垂直静载荷，m2为制动时后轴负荷转移系数；轿车：
m2=1.25~1.30；货车：m2=1.1~1.2；?为道路附着系数；b为钢板弹簧片宽；h1'''为钢板弹簧主片厚度。许用应力???取为1000N/mm2。
对于具有副簧的悬架，验算强度时应按主、副簧所受的实际载荷计算，主、
副簧的参数应取验算后的实际值，刚度应取夹紧刚度。
满载静止时有：
G2?Fk?Czaf?Czmf
G2?Fk36040?19257.5f???3.11cm Cza?Czm2554?2844F主?Fk?Czmf?19257.5?2844?3.11?28102N F副?Czaf?2554?3.11?7943N 由上式验算主簧强度：
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