微型货车钢板弹簧的结构设计与校核【独家课程毕业设计含4张CAD图纸带任务书+开题报告+中期报告+答辩ppt+外文翻译】

微型货车钢板弹簧的结构设计与校核【独家课程毕业设计含4张CAD图纸带任务书+开题报告+中期报告+答辩ppt+外文翻译】微型货车钢板弹簧的结构设计与校核 摘要：本次设计中首先介绍了钢板弹簧的发展历程并且对其未来的发展趋势作出分析；然后分析了钢板弹簧对汽车造成的影响有哪些，比如平顺性和操作稳定性等方面；接着根据钢板弹簧各个结构的优缺点和具体车型的使用用途，对各主要零部件进行结构上的选型和计算；因为钢板弹簧相较于其它的弹簧有结构简单，维修方便等优点所以在载货汽车上有普遍的应用。同时它的缺点是也使得它无法应用在独立悬架的汽车上，明显的缺点有钢板弹簧悬架具有较大的重量，较为长的纵向尺寸，同时有较强的刚度，使得舒适性相对来说也是较差，并且钢板弹簧悬架在与车架进行连接的部位也容易在使用中产生磨损。在这次的设计中我们着重对微型货车的钢板弹簧进行结构设计，通过计算并绘制出图纸。    关键词：微型货车；钢板弹簧；结构设计；校核Structure design and check core of micro steel plate springAbstract：First, the paper introduces the development of leaf spring and analyzes its future development trend Then, it analyzes the influence of leaf spring on automobile, such as ride comfort and operation stability Then the detailed design steps and design requirements of leaf spring are described, and the structure selection and calculation of the main parts are made The arc height and curvature radius of the leaf spring are calculated, and the strength and stiffness of the material is checked and checked, and the steel spring is checked.Because the leaf spring has the advantages of simple structure and convenient maintenance compared to other springs, it has a common application in the truck. At the same time, its disadvantage is that it can not be applied on the automobileof the independent suspension, obvious disadvantage that the steel spring suspension has a larger weight, the longitudinal size of the radiation, and the stiffness is relatively poor, and the part of the steel spring suspension is easy to wear in use.In this design, we focus on the structure design of the leaf spring of micro, calculate and draw the drawings.Keywords：Micro； Sheet spring； Structural design； Check目  录摘要.IAbstract.II1绪论.11.1钢板弹簧的背景及意义.11.2国外的发展现状及发展趋势.11.3国内的发展现状及发展趋势.31.4研究意义和内容.41.5本章小结.62钢板弹簧悬架总体方案分析.72.1钢板弹簧概述.72.2钢板弹簧悬架的基本结构和工作原理.92.2.1钢板弹簧悬架基本结构.92.2.2钢板弹簧悬架工作原理.112.3钢板弹簧悬架系统总体结构方案确定.112.4钢板弹簧悬架系统各主要零部件选型.122.4.1叶片断面.122.4.2 叶片端头的形状.132.4.3 钢板弹簧与车架的连接形式的确定.142.4.4 吊耳及钢板弹簧销的结构.142.4.5 钢板弹簧卷耳和衬套.142.4.6 弹簧夹箍.142.4.7钢板弹簧中心螺栓.142.5技术经济分析.153钢板弹簧悬架系统主要性能参数的确定.163.1钢板弹簧悬架系统静挠度和动挠度的选择.163.2车型主要参数的确定.164钢板弹簧悬架的计算和校核.174.1初选参数.174.1.1主片长度.174.1.2断面尺寸及片数的确定.174.2各片长度的确定.194.3钢板弹簧各片预应力及弧高.204.4总成在自由状态下及装配后的弧高.214.4.1.弹簧总成自由弧高的确定.214.4.2钢板弹簧总成装配后的弧高.214.5钢板弹簧强制动时强度校核.224.6钢板弹簧刚度和应力校核.225结论.23参考文献.24致谢.25【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】t中心螺栓.dwg外文文献.docx微型货车钢板弹簧的结构设计与校核.docx微型货车钢板弹簧的结构设计与校核中期报告.doc微型货车钢板弹簧的结构设计与校核任务书.doc微型货车钢板弹簧的结构设计与校核开题报告.doc微型货车钢板弹簧的结构设计与校核答辩ppt.pptx文件清单.txt钢板弹簧总成.dwg钢板弹簧第一片.dwg钢板弹簧第二片.dwg 1 he of in of a of is a of is an a is to , to it is to of by of is to a of of (1) to of (2) a of it (3) to to to to to to to a is a of t at is a to of be by so a of in a of in by of of o to an s a is a on of of to to to in 2 an on a of a a to on a s as as to to on in an in to a of or a of a in of 000 a an to in up at of in a of is of in a to a t of is an is in to of a of to to a e a C. a a it t it of of to to 3 to a a C a of of a is is to of of of 1 is to to be at in to in to to 2is to to in to rr is to of of in is in of to of a to of of in a to is of 3a a or an as on in in of in to to to is to in up to 4 to in a In of a to to to an to of to is a of to in to of to at of to 1 in go up up a of 2 3 of of an of se to to of a up or in of of of in a in in in a of of 5 汽车悬架 现代汽车中的悬架有两种，一种是从动悬架，另一种是主动悬架。 从动悬架即传统式的悬架，是由弹簧、减振器（减振筒）、导向机构等组成，它的功能是减弱路面传给车身的冲击力，衰减由冲击力而引起的承载系统的振动。其中弹簧主要起减缓冲击力的作用，减振器的主要作用是衰减振动。由于这种悬架是由外力驱动而起作用的，所以称为从动悬架。 而主动悬架的控制环节中安装了能够产生抽动的装置，采用一种以力抑力的方式来抑制路面对 车身的冲击力及车身的倾斜力。由于这种悬架能够自行产生作用力，因此称为主动悬架。 主动悬架是近十几年发展起来的，由电脑控制的一种新型悬架，具备三个条件： （ 1）具有能够产生作用力的动力源； （ 2）执行元件能够传递这种作用力并能连续工作； （ 3）具有多种传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决定控制方式。因此，主动悬架汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。 例如装置了主动悬架的法国雪铁龙桑蒂雅，该车悬架系统的中枢是一个微电脑，悬架上有 5 种 传感器，分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度 等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较，选择相应的悬架状态。同时，微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过控制减振器内油压的变化产生抽动，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬架运动。因此，桑蒂雅桥车备有多种驾驶模式选择，驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮，轿车就会自动设置在最佳的悬架状态，以求最好的舒适性能。 另外，主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。例如德国奔驰 2000 款 跑车，当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度，电脑根据传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。 6 汽车主动悬架 液压和空气式 从控制力的角度划分，悬架可分为被动悬架，半主动悬架和主动悬架。目前，大多数汽车的悬架系统装有弹簧和减振器，悬架系统内无能源供给装置，其弹性和阻尼不能随外部工况变化，因此称这种悬架是被动悬架。 主动悬架有作为直接力发生器的动作器，可以根据输入与输出进行最优的反馈控制，使悬架有 最好的减震特性，以提高汽车的平顺性和操纵稳定性。它由弹性元件 C 和一个力发生器 成。 半主动悬架可看作由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统，虽然它不能随外界的输入进行最优的控制和调节，但它可按存储在计算机的各种条件下最优弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。它由弹性元件 C 和一个一个阻尼系数能在较大范围内调节的阻尼器组成。 电子技术控制汽车悬架系统主要由（车高、转向角、加速度、路况预测）传感器、电子控制 架控制的执行器等组成。系统的控制功能通常有以下三个： 1 车高调整 当汽车在起伏不平的路面行驶时，可以使车身抬高，以便于通过；在良好路面高速行驶时，可以降低车身，以减少空气助力，提高操纵稳定性。 2 阻尼力控制 用来提高汽车的操纵稳定性，在急转弯、急加速和紧急制动情况下，可以抑制车身姿态的变化。 3 弹簧刚度控制 改变弹簧刚度，使悬架满足运动或舒适的要求。采用主动式悬架后，汽车对侧倾、俯仰、横摆跳动和车身的控制都能更加迅速、精确，汽车高速行驶和转弯的稳定性提高，车身侧倾减少。制动时车身前俯小，启动和急加速可减少后仰。即使在坏路面，车身的跳 动也较少，轮胎对地面的附着力提高。 一 电子控制的主动式液压悬架能根据悬架的质量和加速度等，利用液压部件主动地控制汽车的振动。主动式液压悬架在轿车上的布置如图所示，在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元 据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作。 二 在电子控制的主动式空气悬架系统中，微机根据传感器送来的信 号和驾驶员给 7 予的控制模式经过运算分析后向悬架发出指令，悬架可以根据微机给出的指令改变悬架的刚度和阻尼系数，是车身在行驶过程中保持良好的稳定性能，并且将车身的振动响应控制在允许的范围内。一般说来，主动式空气悬架的控制内容包括车身高度、减振器衰减力、弹簧弹性系数等三项； 车高的控制；分标准、升高和只升高后轮三种工作状态； 减震器的衰减力控制分低、中、高三档； 空气弹簧的弹性系数分软、硬两档。 空气悬架电子控制系统的工作原理；用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送给弹簧和减震器的空气室中，以此来改变车辆的高度。在前轮和后轮的附近设有车高传感器，按车高传感器的输出信号，微机判断出车辆高度，再控制压缩机和排气阀，使弹簧压缩或伸长，从而控制车辆高度。 在减震器内设有电动机，电动机受微机的信号控制。利用电动机可以改变通气孔的大小，从而改变了衰减力的大小。 具体说来，在汽车仪表板上有空气悬架系统的开关，利用开关可以形成 6 种不同的工作方式。 I 微型货车钢板弹簧的结构设计与校核 摘要 ： 论文中首先 介绍了 钢板弹簧 的 发展历程并且对其未来的发展趋势作出分析 ； 然后分析了钢板弹簧 对汽车 造成的影响有哪些，比如平顺性和操作稳定性等方面 ； 接着根据钢板弹簧各个结构的优缺点和具体车型的使用用途 ， 对 各主要零部件进行结构上的选型和计算 ； 因为 钢板弹簧 相较于其它的弹簧有结构简单，维修方便等优点 所以 在载货汽车上有普遍的应用 。 同时它的 缺点是 也使得它无法应用在独立悬架的汽车上，明显的缺点有钢板弹簧悬架具有较大的重量，较为长的纵向尺寸，同时有较强的刚度，使得舒适性相对来说也是较差，并且钢板弹簧悬架在与车架进行连接的部位也容易在使用中产生磨损。 在这次的设计中我们着重对微型货车的钢板弹簧进行结构设计，通过计算并绘制出图纸。 关键词 ：微型货车；钢板弹簧；结构设计；校核 of of it of on as of of he of of is is of to it a in At is it be on of a of is of is to in In we on of of 录 摘要 . 绪论 .板弹簧的背景及意义 .外的发展现状及发展 趋势 .内的发展现状及发展趋势 .究意义和内容 .章小结 . 钢板弹簧悬架总体方案分析 .板弹簧概述 .板弹簧悬架的基本结构和工作原理 . 钢板弹簧悬架基本结构 . 钢板弹簧悬架工作原理 .板弹簧悬架系统总体结构方案确定 .板弹簧悬架系统各主要零部件选型 . 叶片断面 . 叶片端头 的 形状 . 钢板弹簧与车架的连接形式的确定 . 吊耳及钢板弹簧 销 的结构 . 钢板弹簧卷耳和衬套 . 弹簧夹箍 . 钢板弹簧中心螺栓 .术经济分析 .3 钢板弹簧悬架系统主要性能参数的确定 .板弹簧 悬架系统静挠度和动挠度的选择 .型主要参数的确定 . 钢板弹簧悬架的计算和校核 . 选参数 . 主片长度 . 断面尺寸及片数的确定 .片长度的确定 .板弹簧各片预应力及弧高 .成在自由状态下 及装配后 的弧高 . 钢板弹簧总成 装配后的 弧高 .板弹簧强制动时强度校核 .板弹簧刚度和应力校核 . 结论 .考文献 .谢 .录 1 1 绪论 板弹簧的背景及意义 钢板弹簧悬架是现代汽车尤其是载重汽车上不可或缺的一部分甚至在在某些越野车上都有广泛的应用。现在市场上的钢板弹簧主要有多片的等截面钢板弹簧和少片的变截面钢板弹簧，但是随着技术的不断发展和进步等截面的钢板弹簧正在不断地退出市场，而更为优秀的少片变截面钢板弹簧变为了如今钢板弹簧领域的主流产品。钢板弹簧作为非独立悬架在载重卡车上使用使得它的优点十分明显。比如钢板弹簧就具有结构简单，维修方便，生产过程成熟和方便，并且工作状态稳定可靠。但是同样的，钢板弹簧仍然具有一些显著地缺点，比如钢板弹簧相对于其他弹性元件来说就有簧 下质量比较大的缺点，这样使得汽车总质量明显增大，对油耗和载重有较大的影响。使用钢板弹簧作为弹性元件同样会使驾驶员在驾驶的过程中有较差的体验，舒适性和操作稳定性就会受到较大的影响，如何提高舒适性和操作稳定性同样是我们在设计钢板弹簧时需要考虑的一方面。 钢板弹簧作为非独立悬架在汽车上的作用是传递车身与车轮之间的各种力，并且对不平坦路面对车身造成的冲击进行有效的吸收，使得冲击减弱，提高驾驶的舒适性，保证汽车能更稳定的行驶。 在研究设计钢板弹簧的过程中我们要根据汽车的平顺性，稳定性，燃油经济性，通过性等多方面来综合 考虑，由此确定钢板弹簧的设计方式，结构类型，材料选择，工艺加工生产方式等。 因此， 目前为止，钢板弹簧仍然是载货汽车和部分客车的非独立悬架中主要采用的弹性元件 1,2。 外钢板弹簧的发展现状及发展趋势 钢板弹簧作为汽车中的一个总要组成部分，伴随着汽车工业的发展也经历了许多的重大改革和发展。众所周知的是汽车由国外首先发明并且伴随着战争和经济的发展在数十年的时间里已经有了许多的改变，伴随技术的不断更新，汽车上的各种部件也在不断地发展和进步，而对于本次的研究课题钢板弹簧同样是经历了漫长的发展和改变。 任何事物的发展都伴随着基础理论的奠基和完善，而国外的钢板弹簧发展史同样是 2 从基础理论的发现和发展一步步走过来的。最早是上个世纪六十年代由当时的军事大国前苏联专家 帕尔希洛夫斯基 3率先提出 的 传统经典方法 共同曲率法 。但是在后期的研究中发现这种方法对钢板弹簧的计算中存在巨大的错误，会使最后的几片钢板弹簧应力有巨大误差从而使得钢板弹簧的刚度也出现偏大的情况。之后这种情况的改善还是由于同样的前苏联专家提出了一种更完善的研究 方法 集中载荷法。 伴随着社会的发展，人们通过不断的研究，在更多国外的专家不懈努力之下，人们 发现两种方法都有其可取之处，从而直到上个世纪八十年代由前苏联专家 巴希洛夫斯基 最先 提出 了在钢板弹簧的 末尾两簧片采用集中载荷法，而 其它的几片钢板弹簧继续采 用共同曲率法的方法 。但是在后期的研究中发现任然有些问题无法通过科学的解释进行，他只有 直接引入了刚度修正系数来解决这个问题。 直到接下来有限元技术的不断发展并且在众多研究中的良好运用，才使得有限元法在许多的研究中可以更加广泛的运用。例如 是开创性的使用有限元法对钢板弹簧的接触问题进行了深入的分析和研究。 伴随着现代社会的发展，计算机技术的不断发展，各种 建模方式的建立，三维模拟真实场景的发展使得专家学者对钢板弹簧的分析与理解更加的方便更加直观。 对 这款重型载货汽车钢板弹簧 模型进行了 刚度 仿真验证，结果表明模型 和实车的钢板弹簧 刚度 完全 吻合。 第二年 在 通过 建立了由 二十 个离散刚体 共同组合而 成的钢板弹簧模型 中， 仿真 模拟 分析 研究 了模型中前卷耳与车架连接处 ， 后卷耳与吊耳连接处 及吊耳连接处衬套 的载荷情况 。 通过分析国外钢板弹簧的发展过程我们可以了解到国外的发展情况，并且可以通过对汽车各种性能的了解想到未来国外钢板弹簧的发展趋势，必然是向少片的变截面钢板弹簧发展。在这个发展过程中逐步淘汰多片等截面钢板弹簧，使用并且研发更新型的材料来满足钢板弹簧的性能要求，降低钢板弹簧的总成质量的同时提高钢板弹簧的整体性能。从而改善汽车使用钢板弹簧带来的舒适性，稳定性，操作性差的情况。通过对钢板弹簧结构的从新设计满足不同路况的使用情况。 内的发展现状及发展趋势 钢板弹簧作为汽车中的一部分，必然是伴随着汽车工业的发展而发展 ，而我国因为历史原因汽车工业起步较迟，基础工业十分薄弱，因此不光是整车的发展，各种零部件的生产和研发相较于国外都是落后的，而钢板弹簧的发展同样是这样的。 截止目前为止我国的钢板弹簧产业发展较为迅猛，钢板弹簧生产厂家遍布全国各 3 省。就目前的产能而言，年产量在八千吨的生产厂有八十多家，占全国钢板弹簧生产厂的一半左右。但是就生产能力和生产水平来讲，这些企业仅仅达到了国外厂家上世纪九十年代的水平。同时就国内的这些厂家来讲，它们伴随着种种的问题，比如大部分厂家的生产规模较小，工人生产加工技术水平低下，工人生产缺乏良好的 自检互检习惯，质量把控随意，加工设备落后质量差，良品率低下，没有形成完善的质量监控体系，生产车间设备和物品混乱，缺乏规范、科学、合理的整理和布置，生产车间脏乱差，管理和生产方式更趋向与家庭式手工作坊，任人唯亲。缺乏有效有用的科学的技术和质检人员。在这些工厂里研发能力趋近于零，仅仅只能根据图纸来生产简单的钢板弹簧，并没有改良和改善的能力。而这些工厂的质检员在生产上并没有一票否决的权利，如此就有许多的产品在本身质量有缺陷的情况下继续出库，而造成这种情况的原因往往是因为老板为了抓紧出库发货才允许的。造成这种行为的 原因还是和工厂本身密切相关，生产工艺本身较为简单，缺乏核心竞争力，同时生产成本居高不下，这使得这些工厂大多安于现状。而我国的高端钢板弹簧产业发展同样对于国外来说也有差距，但是差距并不是不能拉近。我国的第一汽车制造厂的钢板弹簧厂，原第二汽车厂的东风汽车厂的钢板弹簧厂，重汽红岩的钢板弹簧厂，山东的汽车钢板弹簧厂这四家钢板弹簧厂是我国目前生产能力和技术最强的企业，它们在生产上都具有 多种叠片簧、渐变刚度 的 弹簧、少片变截面钢板弹簧 、 双曲率半径及平直段钢板弹簧的能力 。 我国钢板弹簧的生产相较于之前的完全照搬生产到现在的 可以自主研发，历经了六十多年的发展，但是我们同样面临着许多的压力，我们的技术相对来说还是落后，技术储备和基础工业薄弱，并且自主品牌严重缺乏还要面临国外市场的联合对抗抵制带来的压力。 所以为了我国的钢板弹簧可以良好稳定的生产，并且成为世界尖端的产品，自主研发和设计就显得尤为重要，只有这样才能推动我国钢板弹簧产业的发展，为民族品牌的发展做贡献。 究意义和内容 而由于路面情况的特点不同，驾驶车辆型号载重使用情况的区别，我们应该对钢板弹簧进行从新的研究分析，使得钢板弹簧悬架适应我们的汽车，提高车辆的驾驶平顺 性，操作稳定性，燃油经济性和舒适性等多个方面。在此，钢板弹簧的结构设计和性能参数要求就是我们研究并且分析的关键，同样的，这些方面也是我们国家未来钢板弹簧行业 4 发展的必然趋势。 通过对钢板弹簧行业的国内外分析了解，并且伴随着我们对汽车知识的学习和不断深入了解，让我们明白唯有自己动手研究和学习才能更好的懂得和了解钢板弹簧整体的工艺和制造过程。在设计过程中我们详细的了解了钢板弹簧的生产过程，并且通过计算，设计出适合的钢板弹簧结构，选择恰当的钢板弹簧材料。进一步的建立数学模型，不断地改善钢板弹簧的刚度和强度条件，在设 计性能达到要求的同时，进一步的尝试减少钢板弹簧的片数或者使用新型的钢板弹簧材料，是设计更加的优化，有效的减轻钢板弹簧的质量，从而减轻整车的质量。 伴随着社会的发展，资源和环境保护问题使我们必须考虑的重点问题，资源总量是有限的，我们不断的使用必然会伴随着以后的资源不足等问题，对环境也会造成巨大的破坏，并且对环境的自我调节和恢复也是有重大影响。因此我们需要设计并且改善钢板弹簧的结构和材料使用情况，加大对钢板弹簧生产的热加工热成型工艺分析，从而自主开发研究钢板弹簧。这是我们国家可以自主发展钢板弹簧的必然趋势，并且 是可以持续发展的重中之重，顺应国情符合国策。不断的推动我国钢板弹簧行业的发展，产品结构的升级，技术的革新，创造出我们中国人自己的名族品牌，而完成这一切的重点就是对钢板弹簧悬架的结构设计和刚度计算。 我们对钢板弹簧悬架的研究主要是为了提高钢板弹簧悬架在汽车行驶过程当中地稳定性和平顺性，并且在可以达到使用要求的前提下减轻钢板弹簧悬架的质量，提高载货汽车的运载能力，从而提高汽车在使用过程中的经济效应和钢板弹簧悬架质量对整车行驶过程中的燃油经济性。 因此，我们在本课题的研究中将会重点对钢板弹簧悬架的两个方面进行研究 和分析。一是钢板弹簧悬架对汽车在行驶过程中的操纵稳定性，而另外一个方面就是对钢板弹簧悬架对汽车在行驶过程中的平顺性进行研究。 我们对钢板弹簧悬架在汽车行驶过程中的操纵稳定性研究，在这个方面的研究主要是针对钢板弹簧悬架的导向机构，当车辆的轮胎和车身整体发生相对的运动时汽车的钢板弹簧悬架导向机构就会起到引导和约束轮胎运动的作用，并且对转向运动产生影响，而在此过程中就会有一些钢板弹簧悬架的运动学特征 前一部分主要是对悬架的弹性元件和阻尼元件特性展开工作，主要是将路面、轮胎、非簧载质量、悬架、簧载质量作为一个整体进行研究与设计，由于它主要研究的是在路面的反作用力的激励下，影响汽车 5 平顺性的弹性元件以及阻尼元件的力学特性，因此可以称之为悬架系统动力学研究。这一部分的研究称为悬架的运动学研究。这样悬架系统的运动学研究就包括了悬架运动学和弹性运动学两个方面的内容。 课题研究内容是微型货车钢板弹簧结构设计与分析，主要针对的方向是钢板弹簧的结构设计和校核计算，所以我们的研究课题主要内容是 ： (1)了解并分析 国内外 钢板 弹簧悬架的发展现状 、发展趋势、 发展的背景和意义 等情况， 分析不同结构形式钢板弹簧 悬架的优缺点、结构 上的 特点、 所占市场份额 ； (2)分析汽车 钢板弹簧 悬架的设计要求和国家 对钢板弹簧悬架技术标准的要求 ， 根据课题给定的条件和数据，从而 确定 钢板弹簧 的结构； (3)对钢板弹簧 悬架 中 主要 的 性能参数 进行 计算； (4)钢板弹簧 悬架 中各个 零部件的 结构设计和计算 ； (5)钢板弹簧 悬架 中 弹性元件 的 曲率 计算 ； 钢板弹簧悬架在使用中会遇到的各种工况下的 强度，刚度的 计算和校核 ； (6)悬架 系统装配图及其零部件 工程图纸的绘制 。 章小结 本章介绍了汽车 钢板弹簧 悬架的 发展 现状 、 发展趋势 、研究的背景和内容。 由于 现在社会发展迅速技术更新快产品研发生产水平提高，世界汽车行业发展迅速，同时伴随着国内人民生活水平提高，加大了对汽车的需求，促进了国内汽车产业的发展，中国汽车工业整车和零部件的技术升级和生产管理方式提高。同时伴随着国内人民生活水平提高，更多的人们因为生活或者工作的原因，对汽车的需求量和性能有更多的要求，汽车平顺性和操纵稳定性也是人们选车参考的重点 ， 这样就使得 新型 钢板弹簧 悬架的设计 和研发会 更快的 发展 并且不断地完善。因为各种各样的原因 ， 我国的钢板弹簧 悬架 在 制造上一般都使用普通材料 ，结构 上的 设计 相对国外来说 简单 ，技术含量低 ，加工 生产过程工艺也 较为 落后 ，钢板弹簧 悬架 在整车的装配过程中 调校技术 与外国 差距较大， 这些原因就 导致 了 整车 在行驶过程中 的平顺性和 操作稳定性 不足。 6 2 钢板弹簧悬架总体方案分析 板弹簧概述 在 汽车行业中乃至其它的机械行业 工程 问题的实际生产过程 中 往往 存在 着 这样 的情况， 假设 某种构件在 达到 强度 和硬度 要求的 情况下 ， 可以 产生的弹性位移 较大 ， 我们最常见到的构件就是弹簧 ， 弹簧就 是使用对 发生形变时由强度足够的材料制造的 弹性元 7 件。弹簧 在使用过程中我们不仅仅 是利用 到材料 的弹性变形， 我们还通过它具备弹性的特点来储存和吸收能量 ， 因此我们也可以说 弹簧就是一个能量 的 储存器。 现在汽车上的钢板弹簧起到的主要作用是专递力的作用，并且当汽车行驶在不平整的路面上和轮胎一起吸收和缓和各种冲击和震动。因为钢板弹簧具有弹性形变的能力，所以在钢板弹簧工作或者不工作的过程中将各种冲击和震动吸收和释放，以此提高汽车行驶时的稳定性。根据我们对于本课题的了解和研究，大部分的载货汽车上一般情况是非独立钢板弹簧悬架，独立悬架一般使用在轿车上，当然也有部分越野车的后悬架采用的是非独立悬架，例如钢板弹簧悬架。 图 悬架结构形式 的简图 a）非独立悬架 b)独立悬架 而钢板弹簧悬架 在使用的过程中 不仅起着 传递力 的作用， 还另外 起着 导向机构的作用。 这样 的设计方式 可 以 直接省去导向装置和减振器 的设计和安装 ， 从而 使得 汽车 悬架结构 整体的设计更为 简化 简单。这样做优点明显，可以使 它具有 更高的 可靠 性，后期的保养和维修都更加的简单方便， 制造成本 更加低廉 ， 所以它的使用情况更加的广泛 。 在社会发展进步的现在钢板弹簧也在不断的改进，从结构上，材料上，加工的工艺上不断地提高改善进步。从这些方面来看钢板弹簧的改善能够更好的满足汽车的设计要求，例如汽车的整体性能，使用年限和轻量化的要求 。 钢板弹簧是汽车中比较重要的部 件，如果在钢板弹簧上存在一些问题或者故障的话，会对汽车造成直接的影响，妨碍汽车的正常行驶。通常情况下钢板弹簧主要运用在货车和客车这种车辆的车轴上，另外在较少数的轿车上也有使用，但是限于钢板弹簧的纵向距离较大，一般的只能使用在汽车的后轴悬架上。 通常这种弹簧的拱度、中心骑马螺栓、夹箍、衬套、叶片、吊耳等对弹簧和安装部分的连接状况有密切的关系，影响整个悬架系统的弹簧特性。 通过这样的方式，钢板弹簧悬架便将车桥与车身连接在了一起， 8 可以更方便的实现缓冲，减震，传到各种力的作用。 钢板弹簧 的组成情况是由隔片簧叠放在一起组成的，目前市场上常见的钢板弹簧类型有四种，分别是多 片等截面式、少片变截面式、主副簧复合式、渐变刚度式这四种，其中 前两种钢板弹簧悬架 属于等刚度弹簧， 后两种钢板弹簧悬架 属于变刚度弹簧， 下列是各钢板弹簧示意图。 图 2多片等截面式钢板弹簧 图 2主副簧复合式钢板弹簧 图 2渐变刚度式钢板弹簧 9 图 2片变截面式钢板弹簧 板弹簧悬架的基本结构和工作原理 板弹簧悬架的基本结构 钢板弹簧 悬架在设计中可以 承受 各个方向上的力，例如 垂向、侧向、纵向 这些方向上 力， 同时还对车辆制动和起步时的扭矩起到承受的作用 。 还有关于钢板弹簧悬架的优缺点我们在前面已经介绍过，在此我们就简单的介绍一下钢板弹簧的基本结构。 钢板弹簧 悬架总成在组装好的时候我们可以看到它是由好几片钢板弹簧组成的，通常 第一片 钢板弹簧我们 称 之 为主片， 在它的 两端 有 卷耳， 卷耳中通常装有衬套，衬套的材质一般是 塑料、 青铜、 橡胶、粉末冶金制成的， 这样的设计可以使钢板弹簧通过吊耳与车架连接在一起。 钢板弹簧中部一般用 U 形螺栓固定在车桥上。 钢板弹簧在装配的过程中通过液压将钢板弹簧的各片压紧，再通过各个钢板的中心孔由螺栓连接在一起，这样保证装配过程中各片的相对位置。 图 2板弹簧式非独立悬架 钢板弹簧 悬架在整车装配中，通常钢板弹簧的 中部通过 U 型螺栓和 盖 板固定在车桥上， 钢板弹簧的各个 片间通过 中心螺栓和 弹簧夹夹紧， 其两端 分别通过卷耳和吊耳与车架 连接 ， 结构示意图 ，如图 2示 。 10 螺栓及盖板 图 2 板弹簧悬架的工作原理 在钢板弹簧悬架的使用过程中我们根据受力分析以及对钢板弹簧使用后的测量，我们会明显的发现在钢板弹簧的主片卷耳处有磨损，在工作过程中卷耳受力严重。因此，为了排除后期可能出现的安全事故，从而我们决定通过将钢板弹簧第二片的末端改成包耳，包耳即将钢板弹簧末端稍弯，包在卷耳的外面 。 这些钢板弹簧通常是将两端 插入厚壁的支承垫 当 中， 这些支撑垫一般是由橡胶制成，在工作中通过 橡胶 产生的形变来 保证钢板弹簧 弹簧变形时两端的相 对 移动。 其它的力则是 直接由橡胶支承垫传 到车架上 ， 在这种结构的使用中，主片一般不会损坏，也不需要润滑液，同时橡胶的采用也会有效的消除噪音。 在钢板弹簧的总成装配中我们可以发现起到连接各个簧片之间作用的不仅仅是中心螺栓，同样还会有弹簧夹。弹簧夹在钢板弹簧悬架中的作用 是当钢板弹簧 收到反向的力发生 反向变形时， 不会使钢板弹簧的各个簧片相互分开，从而使得只有主片受力 。弹簧夹 是通过冲床将之用 铆钉铆接在与之相连的最下面弹簧片的 上部 。弹簧夹 在装配过程中是由螺栓连接，并且在螺栓上套套管，防止弹簧夹两边受力太大，将钢板弹簧夹的太紧。而螺栓上套管和钢板弹簧簧片之间同样要存在距离，这样可以确保钢板弹簧在工作是各个片还是可以发生相对滑动 。 由于 钢板弹簧在 收到冲击载荷的情况下为了减缓冲击，会发生形变，钢板弹簧的各片之间会发生相对的滑动，在中心螺栓和弹簧夹的作用下，各片之间会发生摩擦。这种摩擦会降低钢板弹簧悬架吸收和释放冲击的能力，降低汽车的稳定性和并顺性，并且钢 11 板弹簧在不断地工作过程中会加大对各片的摩擦，恶性循环，降低使用寿命和使用情况。因此，我们在进行 钢板弹簧总成装配的时候要在每片钢板弹簧上涂抹石墨润滑脂 ， 并且在使用的过程中定期进行保养和清洁。 在钢板弹簧的装配中我们有时还会在各个簧片之间加入宽度相等长度不等的垫片 ，这些垫片的作用是保证钢板弹簧在工作过程中产生定值摩擦力并且起到消除或者是减弱噪声的作用。 板弹簧悬架系统总体结构方案确定 而两者之间的对比也是优缺点尤为明显，前者相对后者来说质量更轻，更节省材料，伴随着整车的燃油经济性和成本的下降。并以其众多优点，逐渐得到广泛的应用，成为我国钢板弹簧行业的主流产品。 但 相对来说，新技术的开发和使 用还是有许多其它的问题，制造工艺相较之前来说就相对复杂，对机器的要求也比较高。 板弹簧 悬架系统各主要零部件选型 片断面 钢板弹簧悬架的断面一般为矩形断面 。 而 为了提高 簧片 的疲劳强度， 改善各个簧片间的润滑效果 ， 我们 通常 将板簧 制成两 面有圆 弧或 者是 两面 具 有较大的 凹槽 的矩形 ， 如图 2 其中 单面带抛物线的断面（如图 2-7(c)）和单面带槽的断面（如图 2-7(b)、 (d)）都采 取改进后的断面设计 。 这种设计的 共同特点是使断面的几何形状在垂直方向（厚度方向）不对称， 在发生形变时使得中心 轴 向上移动 ， 簧片 上表面 的 拉力减少，下面的压力增加 ，因为大多数材料的 抗压 拉 强度 低 于抗 压 强度， 这样的设计使钢板弹簧的疲劳强度显著增加 ，疲劳寿命提高了 大约百分之三十 ， 并且会节约百分之十到十四的材料，达到轻量化的设计。 因为 矩形断面 在 计算 上相对简单 简单， 加工生产难度低 。所以 我们在设计中 采用矩形断面。 12 （ a） 标准型； (b) 单面单槽； (c) 抛物线侧边； (d)单面双槽 图 2钢板弹簧的截面形状 片端头 的 形状 叶片端头 的 形状有直角形、梯形、椭圆形 这三种 。如图 2 (a)直角片端 (b)梯形片端 (c)椭圆形片端 图 2叶片端头形状 13 根据叶片端头的形状不同，优缺点也是较为明显。叶片端头是 直角形的 钢板弹簧在制造 上较为简单 ， 广泛的应用在载货汽车上 ，但是 它的缺点是 叶片端部刚度 较 大，压应力 容易 集中， 从 而 使 了叶片的磨损 程度 和摩擦 力增大 ， 并且在 设计成与等强度 梁相似 的结构 是较难的 ， 同时钢板 弹簧的质量也 比较 大。 第二种叶片也就是 梯形 片端在制造中可以制成与等强度较为相似的结构 。 本课题研究的是微型货车钢板弹簧 ， 并且 考虑到制造工艺和 成本等问题 ， 所以选择采取 直角形端头形状。 板弹簧与车架的连接形式的确定 在承受载荷方面 铰链连接可承受垂直 和水平方向上的载荷 ， 而 滑动连接只能 传递 垂直 方向的 载荷，橡胶块连接 则是在减震方面较为突出，但是因为材质问题容易老化 。 综合以上的三种连接方式，在 本设计 中则 选用铰链连接。 耳及钢板弹簧销的结构 摆动吊耳 在 结构 上有 形 和 分体式。 弹簧销的 螺纹式 支撑 好处在于可同时承受垂向及侧向载荷， 钢板弹簧的 侧面不 需要 加工，螺纹 可以 储存润滑剂 并且 防尘。自润滑式 大 多用于轿车 和 轻 微 型载货汽车， 不需要加润滑脂，噪声小 。 而在 重卡上 大 多 采用的是 滑动轴承式， 在材质上一般选择 铜合金或 者 粉末冶金衬套 ， 本文采用一端采用固定卷耳，另一端采用摆动吊耳。摆动吊耳结构采用分体自润滑式。 板弹簧卷耳和衬套 卷耳主要是为了 钢板弹簧 可以更方便的与吊耳或托架连接。我们通常见到 的卷耳型式有上卷耳、平卷耳、下卷耳、锻造卷耳等， 其中 上卷耳 的制造和 应用 相对 多。 因此 本课题在 钢板弹簧 两 端 上选择 上卷耳式。 由于本课题研究的是微型货车所以我们在钢板弹簧的设计中并没有选择包耳的设计。 在 衬套 的使用上我们通常会选择 金属、橡胶或塑料 这 三种材料。 而塑料衬套 具有耐磨，耐腐蚀、减振 性好 、不 需 润 滑、 质 量轻的优点 在国内外广泛使用 。 一般使用 的塑料衬套为尼龙 1010，聚甲醛。 簧夹箍 针对本课题的设计，由于 不经常 拆装钢板弹簧 ， 选择了 不可拆式夹箍，这种夹箍 由冲床直接将夹箍通过铆钉安装在对应簧片的上部。使用这种夹箍，在安装中简单便捷， 14 生产成本低，制造容易。广泛的 用于轿车和轻型载货汽车上。 板弹簧中心螺栓 对于微型载货汽车 中心螺栓 的材料 一般用 15械性能等级为 螺母为8级 。 下表是中心螺栓尺寸的选择推荐。 表 2中心螺栓直径尺寸 中心螺栓直径 8 10 12 14 16 簧片厚 7 7 9 9 11 11 13 13 16 中心孔直径 本课题车型 为 微型货车，并且是变 刚度 钢板弹簧。 所以由表 2出 ， 中心螺栓直径先初步确定为 8心孔直径为 螺栓 的材料选择 15 术经济分析 本课题在钢板弹簧结构上选用变刚度等截面钢板弹簧，叶片断面为矩形断面标准型，叶片端头为直角形，钢板弹簧与车架的连接方式为铰链连接，吊耳设计上一端采用卷耳，另一端采用分体自润滑式摆动吊耳，衬套的材质选择塑料。 选择上述方式的钢板弹簧结构形式和设计方法制造工艺简单，成本低，并且可以提供较为良好的平顺性和稳定性 15 3 钢板弹簧 悬架系统主要性能参数的确 定 架静挠度和动挠度的选择 根据本课题任务书给定的参数，悬架的静挠度 5 动挠度5 本课题的车型选择为成功 距 850 整备质量 1100 满载质量 1775 额定功率 3 16 4 钢板弹簧悬架的计算 在确定了钢板弹簧悬架的整体结构和车辆的主要参数后，我们首先进行主片长度的计算。 根据公式 ， 轴距 。 我们选用 由此得 ： 主片长度： 0 52 8 5 由于钢板 板簧可 以看成 是由等厚 度的簧片 组成的等应力梁， 在开始的设计中这种方式可以较为简单的确定参数。 首先确定簧 片 的 厚度 为 h ， 簧 片 的 宽度 为 b 。 由于钢板弹簧悬架总成是一个梯形的结构 。 我们 可 以 按 照 等截面简支梁的计算公式 来计算，但是需要引 进一个修正系数加以修正，既挠性增大系数 。对实际钢板弹簧： 。可按 如下公式 计算： )式（ 0取0n=5。 4中 期 报 告 系名 专业 学生姓名 班级 学号 论文（设计）题目： 微型货车钢板弹簧的结构设计与校核 本人在该论文（设计）中具体 应完成的工作： 1. 查阅关于 微型货车钢板弹簧 的资料，理解并消化； 2. 分析工作原理； 3. 学会使用 件 ； 4. 完成毕业设计的大概流程； 5. 完成毕业设计初稿 ； 纸一套 。 学习使用 软件的二维图，查阅相关资料；上网查阅钢板弹簧的设计原理，购买相关书籍辅导本设计的进 行；根据要求完成页面的设计，后期根据需求进一步优化。 中 期 报 告 一步的主要研究任务，具体设想与安排（要详细内容） 由于之前对于 不掌握，需要一定时间学习 制图方法，导致没有跟上进度；相关资料不够丰富，还需多查阅资料。一定会克服困难，多请教学习。 目前一切都在按计划进行中，按照原计划完全可以毕业设计，具体方法是参阅更多的相关研究文章，尤其是研究较为完善的系统书籍深度提取其成果，结合本设计的研究方向与思路来引用。 中 期 报 告 该学生前期研究工作的评价（是否同意继续研究工作） 指导教师 亲笔签字 ： 年 月 日 备注： 1、本表由学 生填写，指导教师亲笔签署意见。 2、以上各项句间距可以根据实际内容需要调整。 任 务 书 1毕业设计的任务和要求： 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外，还兼起导向作用，而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便， 所以广泛用于非独立悬架上 。 缺点是只能用于非独立悬架，重量较重，刚度大，舒适性差，纵向尺寸较长，不利于缩短汽车的前悬和后悬，与车架连接处的钢板弹簧销容易磨损等。为了改进板簧的性能，减轻重量，提高寿命，出现了变截面板簧、单片弹簧等。 因此需要根据有关数据，设计出合适的钢板弹簧， 是应用已学到的理论知识来解决实际工程问题的一次训练 。 2毕业设计的具体工作内容： 根据所选择的具体车型及有关数据，确定原始计算参数，如簧上质量、静挠度、动挠度及簧尺寸等。 静挠度 5挠度 5 轴距 L=2850 整备质量 2045 满载质量 5100定功率 P=120术要求： 1、 由已知参数确定 钢板弹簧 的其他主要参数 ，如 钢板弹簧断面尺寸和主片长度，钢板弹簧各片长度，钢板弹簧各片预应力及弧高，钢板弹簧总成自由弧高及总成装配后弧高。 2、校核计算，如钢板弹簧钢板弹簧强制动时强度校核，钢板弹 簧刚度和应力。 3、包含设计和校核两部分，可以分步进行也可交叉进行；绘制各片弹簧及装配图。 工作要求： 1、查阅相关文献 15 篇以上，其中至少有 3 篇以上相关外文文献，准备资料，进行开题，并将其中一篇不少于 2000 词的外文资料翻译成汉语； 2、完成毕业设计任务要求； 任 务 书 3对毕业设计成果的要求： 毕业设计应提交设计图纸 一套 和相关的说明书 一份 。图纸须规范 、 完整 、 清晰 、 正确，格式符合国家标准的要求；说明书须规范 、 详实，应包括：目录、任务书、开题报告、正文（摘要、正文内容，结语，参考文献）、附录等 ； 并附 有关英文文献翻译一份。 4毕业设计工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2017 年 2月 13 日 2 月 23 日 2 月 14 日 3 月 3 日 3 月 4 日 5 月 30 日 5 月 1 日 5 月 19 日 搜集、整理与毕业论文有关的资料 提交开题报告 完成毕业设计或论文的初稿，交老师 设计图纸、说明书、毕业论文的修改完善，并提交给指导老师 论文答辩 学生所在系审查意见： 系主任： 年 月 日