kd3200型自卸车车悬架设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

kd3200型自卸车车悬架设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

— 道路总截面系数； C—— 为弹簧固定点到路面的距离。 解得   M P aM P a 1 0 0 1 3m a x   ； 所设计的钢板弹簧合理。 故前桥钢板弹簧参数为： 长宽高 — 总片数 (主 片数 )=1348 75 11— 11（ 2） 167。 钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算。 前钢板弹簧设计还应校核强制动时的弹簧强度，以免在弹簧 U 形螺栓夹紧处产生纵扭塑变或卷耳损坏。 这对重心较高、长度较短的前簧更有必要作强度校核。 1)钢板弹簧卷耳的强度核算 钢板弹簧卷耳主片卷耳受力 如图 42 所示。 卷耳处所受应力σ是所受弯曲应力和啦（压）应力合成的应力，即 作用在前后钢板弹簧座上的水平力 fH 和 rH 分别为： 图 42 汽车制动时钢板弹簧受力图 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 16 k gfll hlGGHrfrff 59 91 37 01 99 0 9 37 022    （ 4— 16） k gfll hlGGHrffrr 013 7019 90 99 9022    (4— 17) 式中： G—— 汽车总重 ； φ —— 道路附着系数，取 ； fl 、 rl —— 汽车质心至前后轴的距离， mm； h —— 汽车质心高度 ； 卷耳处所受应力  为：  12113 bhFbh hDF xx  （ 4— 18） xF —— 沿弹簧纵 向作用在卷耳中心线上的力，即 xF = fH ； D—— 卷耳内径； b—— 钢板弹簧宽度； 1h —— 主片厚度。 许用应力 [σ ] 取 350MPa 故 由（ 4— 18）式可知：     1213 bhFbh hDF xx 所以    350770 2    D 得 D16 由计算可知卷耳的直径大于 16mm即可 本设计取 40mm。 钢板弹簧销及衬套的挤压应力可按下式计算 2/mmk gfbdP (4— 19) 式中 P—— 满载静止时钢板弹簧端部负荷， kgf ； d —— 弹簧销轴直径， mm。 材料为 30 号或 40 号钢，经氰化处理的弹簧销许用挤压应力一般为车辆与动力工程学院毕业设计说明书 17 2/40~30][ mmk gf。 材料为 20 号钢或 20Cr 钢经渗碳处理或 45 号钢高频淬火后许用应力 2/90~70][ mmk gf。 【 14】 根据上面式子进行计算有前簧水平力： fH Kgf； 卷耳直径 D＜ 16 mm； 弹簧销直径 D＞ 12 mm； 故弹簧销直径取 D=16mm。 167。 后桥钢板弹簧的设计计算 一般中型自卸 汽车的后悬架。 由于该车是三个轴，所以采用等臂式平衡悬架。 钢板弹簧的两端自由支撑在中后桥半轴套管上的滑板式支架内。 这样钢板弹簧便相当于一根等臂平衡杆，它以悬架心 轴为支撑点转动，从而保证汽车在不平道路上行驶时各轮都能着地，且使中后桥的垂直载荷平均分配。 167。 初选参数 选择钢板弹簧长度时应考虑到在整车上布置的方便性，因此要与总布置共同协商确定。 一般情况下，轿车后簧长度为轴矩的 40％ — 55％，载货汽车前后簧长度分别为轴距的 26％ — 35％和 35％ — 45％。 【 11】 故前钢板弹簧长度范围： L=1566— 2020 mm 取 L=1790 mm 目前国内货车所用的钢板弹簧材料多为 MnSi 钢，如 60Si2Mn 、60SiMnA 、 55SiMnVB 这些材料有较高的弹性极限、屈强比及疲劳强度，而且价格便宜。 60Si2Mn 、 60SiMnA 弹簧钢适用于厚度在 12 mm 以下的钢板弹簧，对于较厚的钢板弹簧可采用淬透性较好的 55SiMnVB 弹簧钢。 本车型选用的板簧单片厚度小 于 12 mm，材料为 60Si2Mn。 为了提高钢板弹簧疲劳寿命，对单片进行喷丸处理，对总成进行塑性预压缩处理。 钢板弹簧经强化处理后，受拉表面产生残余压应力层，弹簧受载时，降低了受拉表面的拉应力。 经塑性预压缩处理车辆与动力工程学院毕业设计说明书 18 后的弹簧，使用中不易再产生塑性变形。 选用的钢板弹簧材料 60Si2Mn 表面经应力喷丸处理后，弹簧满载静应力σm：前弹簧 350～ 450 2/mmN ，后弹簧 450～ 550 2/mmN ；弹簧比应力  ： 前、后弹簧比应力 415～ 515 3/mmN。 【 12】 可按等截面简支梁的计算公式并引进一个修正系数加以修正，这时弹簧的挠度系数 f 为 f =0348EIQL= 334EnbhQL （ 4— 1） 式中： δ —— 挠度系数。 δ =～ 可按式：δ =∕ [ (1+∕ n ) ]选取，其中 n1 为与主片等长的重叠片数 N—— 总片数 B—— 板簧宽度； Q—— 支承载荷； L—— 板簧长度； E—— 材料的杨氏弹性模量，取  ； I0—— 总截面惯性矩 【 13】 ， I0= 123nbh。 设计时希望： 6＜ b／ h＜ 10 刚度 334LEnb hfQC S  （ 4— 2） 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 19 钢板弹簧总截面系数6 20 nbhW  比应力 : 2332 64LEhE n b hQLn b hQLf   （ 4— 3）  =～ 试取后 钢板弹簧：长宽高 — 总片数 (主片数 )=1790 100 15— 11（ 2）； 由上面公式可得： 8 挠度系数：  ； 9 弯曲应力： MPa438 ∈ [350 450]； 10 比应力： 3/ mmN ∈ [ ]； 11 静挠度： f = mm∈ [50 110]； 12 钢板弹簧截面系数 : 30 41250mmW  ； 13 刚度： mmNC s / ； 14 总截面惯性矩 : 40 309375mmI 。 167。 钢板弹簧各片长度的确定 考虑 到弹簧安装的 夹紧修正后的钢板弹簧所需的惯性矩和应满足的强度要求分别为：  E CksLI S48 3  （ 4— 4） 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 20     04WksLQ （ 4— 5） 式中： s—— U型螺栓中心距， mm； k—— 考虑 U 型螺栓夹紧板簧后的无效长度系数，刚性夹紧时 k=；挠性夹紧时 k=0； W0—— 钢板弹簧纵截面系数； [σ ]—— 许用弯曲应力，对前板簧取 [σ ]=350—— 450MPa；对后主簧取[σ ]=450—— 550MPa；对后副簧取 220—— 550MPa。 计算得： s∈ [0 405] 取 s=140mm； 40 309375mmI  ； 确定各片长度可用展开作图法或者计算法，目前常用展开作图法，此法是基于实际钢板弹簧各片展开图接近梯形梁的形状这一原则来做图的。 由作图法可求得前钢板弹簧各片长度（圆整后）为：单位 mm。 第一片 1790 第二片 1790 第三片 1590 第四片 1521 第五片 1175 第六片 962 第七片 760 第八片 540 第九片 339 第十片 287 第 十一片 186 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 H0；用下式表示： fffH ac 0 （ 4— 6）； 式中， cf —— 静挠度； af —— 满载弧高； f —— 钢板弹簧总成用 U 形螺栓夹紧后引起的弧高变化； 22 ))(3( L ffsLsf ca  （ 4— 7）； s—— U型螺栓中心距； L 为钢板弹簧主片长度。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 21 钢板弹簧总成在自由状态 下的曲率半径 020 8HLR  (4— 8)； cf —— 静挠度； 11  CQfc mm； af —— 满载弧高； af ∈ [10 20] mm 取 af =15 mm； 把数据带入公式有：      mmL ffSLsf ca )15( 5 6 . 6 51401790314023 22  ； mmfffH ac  ； 在确定各 片预应力时，理论上应满足各片弹簧在根部处预应力所造成的弯矩Mi之代数和为零，即 01 ni iM （ 4— 8）； 或  ni iiW1 0 0 （ 4— 9）； 设计时可取第一片、第二片预应力为 80 ～ 150，最后几片的预应力为 20～60MPa。 对于片厚相同的钢板弹簧，各片预应力值不宜选举过大。 预应力从长片到短片由负值逐渐递增至正值。 初取各片钢板弹簧 的预应力值分别为：（单位 :MPa ） 第一片 80；第二片 60；第三片 40；第四片 20；第五片 10；第六片 0；第七片 5；第八片 10；第九片 20；第十片 25；十一片 30 由公式：预应力  00112 RREhIii （ 4— 10）； 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 22 可得iiii EhR REhR 0002 （ 4— 11）； 式中 ih —— 第 i 片钢板弹簧的高度； 0i —— 第 i 片钢板弹簧 的预应力； 0R —— 叶片装配后的曲率半径，可近视地看成与总成自由状态下的曲率半径； iR —— 钢板弹簧第 i 片在自由状态下的曲率半径； E—— 材料的杨氏弹性模量，取  ； 由计算可得出钢板弹簧第 i 片在自由状态下的曲率半径为：（单位： mm） 第一片： 5201；第二片： 3450；第三片： 1865；第四片 1620； 第五片： 1458；第六片： 1240；第七片： 1238；第八片： 1179； 第九片： 1168；第十片： 1210；十一片： 1233 如果第 i 片的片长为 iL ，则第 i 片弹簧的弧高为： iii RLH 82 （ 4— 12）； 计算可求出第 i 片钢板弹簧的弧高为：（单位： mm） 第一片： 77；第二片： 77；第三片： 70；第四片 64 第五片： 57；第六片： 48；第七片： 37； 第八片 29： 第九片： 17 第十片： 14；十一片： 6； 167。 钢板弹簧总成弧高的核算 根据最小势能原理，钢板弹簧总成的稳态平衡状态是各片势能综合最小状车辆与动力工程学院毕业设计说明书 23 态，由此可求得等厚叶片弹簧的 0R 为：     ni ni iii LRLR 1 10 /1 （ 4— 13）； 式中 iL 为第 i 片钢板弹簧的长度。 钢板弹簧总成的弧高为 028RLH （ 4— 14）； 由计算可求得： mmR  H= mm 因为 0  fffHH ac 所以所选弹簧参数合理。 167。 钢板弹簧强度核算 紧急制动时，前钢板弹簧承受的载荷最大，在它后半段出现的最大应力 max为：      02112ˊ11m a x WllcllmG    （ 4— 15）； 式中 G1—— 作用在前轮上的垂直静负荷； 1m —— 制动时前轴负荷转移系数，货车： 1m =～ ； 1l 、 2l —— 钢板弹簧前后段长度；  —— 道路附着系数，取 ； 0W —— 道路总截面系数； 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 24 C—— 为弹簧固定点到路面的距离。 解得   M P aM P a 1 0 0 1 3m a x   ； 所设计的钢板弹簧合理。 故前桥钢板弹簧参数 为： 长宽高 — 总片数 (主片数 )=1790 100 15— 11（ 2） 167。 钢板弹簧卷耳和弹簧销的强度核算。 前钢板弹簧设计还应校核强制动时的弹簧强度，以免在弹簧 U 形螺栓夹紧处产生纵扭塑变或卷耳损坏。 这对重心较高、长度较短的前簧更有必要作强度校核。 1)钢板弹簧卷耳的强度核算 钢板弹簧卷耳主片卷耳受力如图 42 所示。 卷耳处所受应力σ是所受弯曲应力和啦（压）应力合成的应力，即 作用在前后钢板弹簧座上的水平力 fH 和 rH 分别为： k gfll hlGGHrfrff 59 91 37 01 99 0 9 37 022    （ 4— 16） k gfll hlGGHrffrr 013 7019 90 99 90。