通过查阅相关文件得出钢板切面宽度为b与h,便达到国家规定的长度。 (3)确定断截面的具体形状: 本次研究利用矩形截面。 (4)确定钢板弹簧使用数量:
汽车会将使用总片数控制在一定范围之内,对装配与制造都非常有利,还能够减少钢板片之间产生的摩擦,对汽车的稳定性具备改善作用。但是片数过于少也会影响钢板弹簧强度,让材料的使用性变低。通常6片到14片之间效率最好,大型的货车数量会偏多,可能高达20片,本次设计会选择1至4片。
依据国内外对货车载荷的相关文件规定,本论文选取14片为设计数据。
2.2.3 确定每一片钢板弹簧具备的长度
将计算得到弹簧片的厚度立方数hi按照比例在图纸上进行制作,取主弹簧片?处L/2与U型螺栓?处各点出一个点,标记为A、B点,连接两点后成为三角形,这个得到的三角形便是钢板弹簧的展示图。A点与B点连接线中与每一片相交的点便是每一片钢板弹簧各自的长度。假如重叠片长度与主片相等,就需要将B点往A点出最后一篇重叠片舍弃,才能再次得到每片个不相等的长度。每一片在制造中的实际长度需要圆整后才能确定。下图便是得到的每一片长度:
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图2.1每一片长度确定图
每一片钢板的长度如下列表1:
表2.1每一片长度确定图
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序号 长度(mm) 序号 长度(mm) 1 1100 10 484 2 1100 11 407 3 1023 12 330 4 946 13 253 5 869 14 176 6 792 7 715 8 638 9 561
2.2.4 钢板弹簧刚度的验算
以上得到的相关数据,不管是扰度变化较大的数值?,还是总惯性的矩J0,以及片端与片长的形状,均不为确定数据,所以,需要进行下一步的验算。使用共同曲率公式展开验算,可计算出刚度:
C=6aE÷{∑ak+13(Yk-Yk+1)}
公式里,ak+1=(l1,- lk?1); YK=1÷
?Ji?1ki ;YK+1=1÷
?Ji?1ki。
公式里的?作为修正验算数值,选择值为0.90至0.94,E是材料具备的弹性模值;l1, lk?1是弹簧片每片长度。
上列公式l1代表主弹簧片的二分之一,将两端卷耳中心点与螺栓中心点之间的距离数据带进公式中,计算结果便是弹簧处于自由情况中的总成刚度cj;此公式中带入的长度数据有效可得l1,等于(l1,-0.5kS),再带入上列公式之中,可得到刚度值为钢板弹簧的总成夹紧刚度cz。
K 1 0 8 53.8 2 7.7 9 61 3 15.4 10 69.2 4 23.1 11 76.9 5 30.8 12 84.6 6 38.5 13 92.3 7 46.2 ak?1?l1?lk?1 K ak?1?l1?lk?1
计算 YK=1÷
?Ji?1ki( mm4),得:
-4
Y1等于6.99×10Y4等于1.75×10
-4
Y2
等于3.49×10
-4
Y3
等于2.33×10
-4
Y5等于1.398×10 Y6等于1.165×10Y10等于7.77×10
-5
-4-4
Y7等于
8.73×10
-5
-5
Y11等于
6.99 ×10
7
-5
Y12等于
6.35×10 Y13
等于5.8 ×10
-5
Y14等于5.37×10
-5
将得到的数值带进公式计算,可得到总成自由的刚度值Cjm: Cjm 等于1211.6N/cm
带进有效的长度数值到公式,可表示为把上列得到数据带入有效长度的公式之中,得出l1,等于l1,-0.5kS,计算得到总成的夹紧度Czm Czm等于1570.8N/cm
得到的数值与上列我们计算出的设计数值差异非常小,达到设计需求。能
2.2.5 计算钢板弹簧总成处于自由情况中弧高与曲率的半径
(1)弹簧总成在不使用时产生的弧高用H0表示
H0=(?c+?a+?f)
算式里fc是静挠的度;fa是满载货品后的弧高;?f是弹簧总成被U型螺栓
?f等于S(3L-S)(?c+?a) ÷挤压后形成的弧高,2L2;其中S是螺栓中心点的距离,L是主弹簧长度。
得出:fc?110mm fa?10mm ?f?S(3L?S)(fa?fc)?29.51mm 22L得到:H0=(?c+?a+?f)就等于154.51mm (2)确定钢板弹簧总成在自由情况下曲率的半径长度: 公式为:R0=L2÷8H得到结果等于1165mm.
(3)确定钢板弹簧中每一片弹簧在自由情况下曲率的半径长度, 计算公式为:
R1=R0÷{1+(2σ01R0)÷Eh1}
算式中的Ri代表每一片弹簧的曲率半径(mm),R0为钢板弹簧总成的曲率
(N/mm2);E是弹簧具备的弹性量N/mm2,其中E半径,σ01是每一片的预应力
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的选值为2.1×105 (mm)。已知数据R0与(N/mm2);h1是每一片弹簧的厚度数据σ01后,R1=R0÷{1+(2σ01R0)÷Eh1} 公式可计算得出每一片弹簧具有的曲率半径值Rio。
弹簧片在厚度一致时,应当选择数值应当选择较小的;对主片的选择将根据工作应力和预应力相互结合后得到的应力值,通常是300~350N/mm2之间。其中预应力会从负数值逐渐变成正的数值。
在对每一片弹簧具备的预应力进行确定时,应当根据理论来进行确定,一般情况是要求根部处的预应力在弯曲中Mi之代数和等于零,即:
?Mi?1nni等于0
或是 ??0iWi等于0
i?1 下表为主片弹簧、副片弹簧中每一片弹簧曲率半径:
表2.2每一片的弹簧预应力
i 1 -5 2 -4 3 -3 4 -2 5 -1 6 0 7 1 8 2 9 3 10 11 12 4 5 6 13 7 14 8 ?0i
R0?1165mm E=2.1?105 N/mm2 hi等于5mm
利用上列相同公式计算每一片主弹簧的曲率半径,下表是计算得到的数据:
表每片主片弹簧的曲率半径
i 1 2 1175 12 3 4 5 6 7 8 9 10 1160 Ri 1177.2 i 11 1159 1172.8 1170.6 1186.4 1165 1163 1162 1161.7 13 14 Ri 1158.5 1157.5 1156.4 2.2.6 钢核算板弹簧总成弧高
依据最小的势能原理,钢板弹簧的总成稳定性是每一片弹簧势最低状态,可得厚度一致的叶片弹簧R0
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nn1÷R0等于?(Li/Ri)/?Li
i?1i?1其中的L1是每一片弹簧长度。 得出总成具备的弧高:
H约等于L2÷8R0
此计算结果和上列公式计算结果差异较小。假如两个算式中得到的结果差异较大,应当对叶片预应力从新选择并且计算。
先核算主片弹簧具备的总成弧高:
把每一片主片长度与曲率半径带入计算公式得到: R0?1197mm 然后将H约等于L2÷8R0等于150mm也带入公式中。 得到的结果与原来设计的值差异不太,达到要求。
2.2.7验算钢板弹簧强度
?max={G1m2l2(l1+Qc)}÷{(l1+l2)×w0)}=276.6 (2.10)
达到强度要求。
2.2.8核算钢板弹簧主片的强度
钢板弹簧的主片预应力σ,是主片弯曲力与拉力结合而成,公式为:
??3Fs(D+h1)÷bh12+Fs÷bh1
公式中 Fs?G1m1? 代表主片中心点上的沿弹簧纵向作用力;h1?2hpm 是卷耳自身厚度;D是卷耳内径;b是弹簧宽。[σ]的为应许力,选择数值为350MPa。将其带入计算公式中:再:
??21.34MPa?[?]
主片弹簧的强度达到了需求。
2.2.9对弹簧销具备的强度进行核算
对静止中的弹簧销负荷进行核算,此处的弹簧销值弹簧静止时承受的力度,
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