贵州大学机械工程学院
图1.2 图1.3
第2章 钢板弹簧的设计方案
2.1 汽车钢板弹簧的布置
钢板弹簧在汽车上可以纵置或者横置。后者因为要传递纵向力，必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂、质量加大，所以只有在极少数汽车上应用。纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。
纵置钢板弹簧有对称式和不对称式之分。钢板弹簧中部在车轴（桥）上的固定中心至钢板弹簧两端卷耳中心之间的距离若相等，则为对称式钢板弹簧；若不相等，则称为不对称式钢板弹簧。多数情况下，汽车采用对称式钢板弹簧。由于整车布置上的原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又要改变轴距或者通过变化轴距达到改善轴荷分配的目的时，采用不对称式钢板弹簧。
本设计中采用对称式钢板弹簧布置方案。 2.2 汽车钢板弹簧的结构选择 2.2.1钢板弹簧的断面形状
钢板弹簧的断面形状有矩形、T字形、梯形、单面有抛物线边缘和单面有双槽等断面形式。
因为矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面的对称位置上。工作时，一面受拉应力、另一面受压应力作用，而且上、下表面的名义拉应力和压应力的绝对
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值相等。并且矩形断面钢板弹簧加工成型比较简单、造价较低，所以选择钢板弹簧的断面形式为矩形断面。 2.2.2弹簧片端部形状
表2.1 钢板弹簧端部形状 端部名称 弹簧片端部形状 矩形簧片 三角形簧片 倒角簧片 压延簧片 上表为弹簧片端部常用的形状，由于端部为矩形的钢板弹簧成型简单，造价较低，所以选择钢板弹簧的端部形状为矩形。 2.2.3卷耳、吊耳的结构方案
主片两端弯成卷耳，内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶金制成的村套，以便用
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弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳作铰链连接。主片卷耳受力严重，是薄弱处。为改善主片卷耳的受力情况，常将第二片末端也弯成卷耳，包在主片卷耳的外面称为包儿。
① 吊耳 ② 卷耳 ③包耳
图2.1
2.2.4钢板弹簧的材料
汽车钢板弹簧的材料一般使用60Si2Mn、55SiMnVB等。为了提高疲劳强度，选用60Si2Mn材料即最常用的板簧材料为热轧弹簧扁钢。其弹性模量E=
2.1?105MPa。
1）弹簧满载静应力 ?m
前弹簧 ?m?3500~4500kgf/cm2 后主弹簧?m?4500~5500kgf/cm2 后副弹簧?m?2000~2500kgf/cm2 平衡悬架弹簧?m?3500~4500kgf/cm2 2）弹簧比应力
载货汽车前、后弹簧 ??450~550kgf/cm2/cm 载货汽车后悬架副弹簧??750~850kgf/cm2/cm 越野车平衡悬架弹簧??650~800kgf/cm2/cm 3）弹簧极限应力?max
钢板弹簧在极限动行程时的应力值称之极限应力，极限应力许用值为： 一般弹簧?max?9000~10000kgf/cm2 平衡悬架弹簧?max?13500kgf/cm2
弹簧许用应力与汽车使用条件、悬架结构及弹簧制造工艺有关，因此选取弹
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簧许用应力时，应根据具体情况而定，一般说静挠度大的弹簧，许用静应力可取上限，而比应力应取下限。 2.2.5等厚度钢板弹簧
钢板弹簧各片厚度可以相等也可以不相等。有时因主片工作条件恶劣，为了加强主片及卷耳，常将主片加厚，其余各片厚度稍薄。此时，要求一副钢板弹簧的厚度不宜超过三组。为使各片寿命接近有要求最厚片与最薄片厚度之比应小于1.5。
为使钢板弹簧结构简单以及各簧片寿命相等，本设计选用厚度相等的弹簧片组成钢板弹簧。
第3章 汽车钢板弹簧设计计算
3.1 初定片数、断面尺寸
1、初定主簧片数n0=2、总片数n=6（主片一般选取1～3片，总片数一般选取6～14片）。
2、计算钢板弹簧平均厚度：
转动惯量J0??(L?ks)C
348E5 弹性模量E=2.1x10(N/mm) 系数??n0?0.333 n21）挠度增大系数??1.5[1.04(1?0.5?)]?1.236
?F/f2）刚度Cwc
3）Fw=（满载轴荷—非簧载重量）/2 （N） 满载轴荷：15458N 非簧载：mg=360x9.8=3528N FW?(15458?3528)2? 5695N 满载静挠度取fc? 85 mm 刚度C?FWfc? 70.176 N/mm
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