汽车钢板弹簧悬架设计
汽车钢板弹簧悬架设计
（1）、钢板弹簧种类
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，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。
①通多片钢板弹簧，如图1-a 所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-a 所不，呈线性特性。
变形
载荷
变形
载荷
变形
载荷
图1 图2
②少片变截面钢板弹簧，如图1-b 所不，为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-a 。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。
③两级变刚度复式钢板弹簧，如图1-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2-b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。
④渐变刚度钢板弹簧，如图1-d 所示，这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下，副簧随汽车载荷变化逐渐起作用，弹簧特性呈非线性特性，如图2-c 所示。
多片钢板弹簧
钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能（频率）要求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。
3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷
通常新车设计时，根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴，车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1/4弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度
根据不同车型要求，由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下，尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。
①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比，因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。
②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说，主销后倾角变化小，有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅，从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数，并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3)悬架静挠度
汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求，应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时，希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ，并且两值最好接近，一般推荐：
12)9.0~7.0(c c δδ= （3.1） 为防止汽车在不平路面行驶时经常撞击缓冲块，悬架设计时必须给出足够的动挠度值d δ。悬架动挠度值与汽车使用情况和静挠度值 c δ 有关，一般推荐：
c d δαδ= （3.2）
城市公用车辆 5.2~2=α ，公路用车辆 5.3~5.2=α，越野车辆α＞3.5。 4)弹簧满载弧高
由于车身高度、悬架动行程及钢板弹簧导向特性等都与汽车满载弧高有关，因此弹簧满载弧高值0δ应根据整车和悬架性能要求给出适当值，一般取 mm 30~100=δ。有的车辆为得到良好的操纵稳定性，满载弧高取负值。
3.2钢板弹簧刚度和应力
关于钢板弹簧刚度和应力计算，基于不同的假设计算方法而异。在弹簧计算中有两种典型的而又截然相反的假设，即共同曲率法和集中载荷法。实际钢板弹簧往往不完全符合这两种假设中的任一种，因此有些学者提出折衷方法，同时兼用上述的两种假设，这种计算分析方法有一定的实用性。这里仅对多年来一直采用的上述两种假设计算方法进行讨论。 3.1.1 共同曲率法
共同曲率法是假设钢板弹簧在任何负荷下，弹簧各片彼此沿整个长度无间隙接触，在同一截面上各簧片具有共同的曲率半径。如果将多片弹簧各片展开，将展成一个平面，组成一个新的单片弹簧（图3.1、图3.2）。这个变宽度的单片弹簧力学特性和用共同曲率法假定的多片钢板弹簧是一样的，这样就可以用单片弹簧计算方法来计算多片钢板弹簧。
单片弹簧计算按其几何形状不同可以有两种计算方法。一种是梯形单片弹簧（图3.1），另一种是按多片弹簧各片长度展开成的阶梯形单片弹簧（图3.5）。 3.2.1.1梯形单片弹簧
计算梯形单片弹簧变形和应力，可以利用材料力学求小挠度梁方法计算。
1) 梯形单片弹簧变形
图3.1
图 3.1 所示的梯形单片弹簧可以看成是一个由几个相同的片宽 b 和厚度 h 的簧片组成，如果弹簧伸直长度为l 2 ，弹簧中部作用的负荷为 p 2，计算弹簧变形时，可以近似的认为用整个长度 l 2计算出的值与长度是l 端部作用负荷是 p 的板簧变形是相同的，这样，整个的梯形单片弹簧的计算可以用一端固定，另一端受力的梯形悬臂梁来代替。
下面用单位载荷法（莫尔定理）计算板簧在负荷作用点的变形δ：
x x
P l d EI M M 1
?=δ （3.3） 式中： p M ：距端点x 处的力矩，x P M P ?= 1M ：单位力距端点x 处的力矩，x M =1 x I ：梯形单片弹簧距端点x 处的惯性矩
])1[(1203l
x I h b I x x ββ+-== （3.4）
x b ：梯形单片弹簧距端点x 处的宽度 0I ：梯形单片弹簧在根部的惯性矩
12
3
0nbh I =
β：钢板弹簧形状系数 n
n '1-
=β b ：梯形单片弹簧各片宽度
h ：梯形单片弹簧各片厚度
l ：梯形单片弹簧主片伸直长度之半，2/L l = n ：总片数 'n ：等长的主片数
E ：材料拉伸弹性模数，取24/101.2mm kgf E ?=
（3.3）式积分后，经整理：
103
3k EI Pl =δ （3.5）
)]1ln()11
(123[321ββ
ββ----=
k （3.6） 式中：
1k ：挠度增大系数。
梯形单片簧的变形可以看成厚度是h ，宽度是nb 的矩形板簧变形乘以挠度增大系数1k 。
需要说明一点的是，上面计算公式只适用于等厚多片弹簧，对于各片厚度或惯性矩不等的多片弹簧，应按等效惯性矩方法来确定各片的展开宽度，再按上式计算。
图3.2是钢板弹簧形状系数β与挠度增大系数1k 关系曲线。
如果钢板弹簧形状系数1=β时，由（3.6）式，挠度增大系数5.11=k ，此时弹簧变形由（3.5）式得：
mm EI Pl 0
3
2=
δ （3.7）
该式为三角形等截面梁在力P 作用下的变形表达式（图3.3）。
图3.3 三角形钢板弹簧
当0=β时，挠度增大系数1k 值为：
首先把（3.6）式中)1ln(β-一项展开成β的幂级数，求0=β时的极限。
1)]32()11(123[3lim 322
0=++-+-→βββββββ
当0=β时，11=k ，由（3.5）式，弹簧变形
mm EI Pl 0
3
3=
δ （3.8）
该式是矩形板簧在力P 作用下的变形表达式（图3.4）。
图3.4 矩形钢板弹簧
梯形单片板簧的形状系数0＜β＜1。
为计算方便，有的文献推荐用下式计算挠度增大系数。 )
2'1(4423
.12n
n k +=
（3.9） 表3.1是用（3.6）式和（3.9）式计算出的板簧挠度增大系数1k ，2k 。
表3.1
2)梯形单片弹簧刚度 弹簧刚度K ： 230482k L EI P
K =
=
δ
或 1
30
48k L EI K = mm kgf / (3.10) 由于弹簧变形δ和负荷P 之间是线性关系（图5.1直线1），故弹簧刚度是一常数。 3)钢板弹簧应力
梯形单片弹簧在根部（或中心螺栓处）应力σ： 0
4W QL
=
σ 2/mm kgf (3.11) 弹簧比应力（单位变形应力）_
σ：
0210_
12W L k EI ==δσσ 或 02
20_12W L k EI =σ mm mm kgf //2
(3.12) 式中： 0W ： 梯形单片弹簧在根部的断面系数
32
06
mm n bh W =
按（3.11），（3.12）式，计算出应力和比应力是平均应力和平均比应力，它不能反映各片的确实受力情况。
对于片厚不等的弹簧，用下面方法计算各片弹簧应力。
根据共同曲率假设，任意负荷时同一截面上各片曲率半径相等条件，弹簧各片所承受的弯矩应正比于其惯性矩。由力矩平衡可求出作用在各片弹簧上的力矩。 mm kgf I QLI M K
K ?=
4 （3.13）
式中 K M —作用在第K 簧片上的力矩，mm kgf ? K I —第K 片弹簧惯性矩，4m m 0I —弹簧各片惯性矩之和，4m m
∑∑====n
K K n K K n bh
I I 13
1012
K h —第K 片弹簧片厚，mm
第K 片弹簧在根部的应力K σ和比应力_
K σ为： 20/4mm kgf W I QLI W M K
K
K K K ==
σ （3.14）
mm mm kgf K K //2_
δ
σσ=
（3.15）
式中 K W —第K 片弹簧断面系数，3mm 3.2.1.2阶梯形单片弹簧
1) 阶梯形单片弹簧变形
图3.5
阶梯形单片弹簧变形计算和梯形单片弹簧一样，不同之处是这种弹簧的断面惯性矩沿长度变化不能用一个连续函数表示，因此为了求得梁的变形，只能采用分段积分求出。
用单位载荷法求负荷P 作用点处弹簧变形δ（图3.6）。
P
图3.6
?=1
2
l X
dx EI Px δ ???
----+++=)()(22
2
)
(0
1231211121l l l l l l l n l l n dx E
Y Px dx E Y Px dx E Y Px ）（ δ
上式经整理后得：
mm Y Y a E P n K K K K ∑=++-=1
113
3）（δ
（3.16）
式中：
111++-=K K l l a
1l ：阶梯形单片弹簧主片长度之半，2/1L l =； 1+K l ：阶梯形单片弹簧第1+K 片长度之半； x I ：阶梯形单片弹簧距端点x 处的惯性矩； K Y ：第1片至第K 片弹簧惯性矩之和的倒数 41
/11
m m I
Y K
i i
K ∑==
i I ：阶梯形单片弹簧第i 片惯性矩
4312
mm bh I i i =
i h ：阶梯形单片弹簧第i 片厚度，mm b ：阶梯形单片弹簧各片宽度，mm
1+K Y ：第1片至第1+K 片弹簧惯性矩之和的倒数
41
1
1/11
m m I
Y K i i
K ∑+=+=
用上式计算时，由于01=+n l （总片数n ），故11l a n =+，而01=+n Y 。 2)阶梯形单片弹簧刚度 弹簧刚度K ： m m kgf Y Y E
P
K n
K K K K a /621
13
1
ξ
δ
?-=
=
∑=++）（ （3.17）
式中：
ξ—弹簧刚度修正系数，取95.0~9.0=ξ。
利用（3.17）式计算出的弹簧刚度值，要比实际测得的刚度要大，这主要是由于计算中认为弹簧片端部承受了弯矩，这一假设与实际情况不符。由于实际弹簧的侧边轧制成圆角，弹簧断面惯性矩比理论值小，因此用（3.17）式计算弹簧刚度时，引用了一个刚度修正系数ξ。一般弹簧片数多时取ξ值下限，片数少时取上限。 3)阶梯形单片弹簧应力
阶梯形单片弹簧应力与比应力计算可按（3.11），（3.12）或（3.14），（3.15）式计算。
3.2.2集中载荷法
与共同曲率法假设相反，集中载荷法是假设各弹簧片在片端接触，因此弹簧片间力的传递仅在弹簧片端进行，这对于弹簧片之间有镶块或衬片的钢板弹簧是比较合适的。图（3.7）是按这一假设建立的钢板弹簧示意图，弹簧片一端固定，另一片通过滚柱与上一片弹簧接触。
现在讨论第K 片弹簧端点S 的变形。由于第1-K l 片在S 点变形等于第K l 片弹簧在端点处变形，如果弹簧各片端部压延（表3.2），那么可以得到下面等式：
K
K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K EI l l l X EI l X EI l l l X EI l X l l l EI X 2)(33])([3)62(12
113113131332111++++++--------+=--η 计算第K 片弹簧端点S 的变形时，仅是第K 片弹簧的压延或倒角与变形有关。表3.2中的弹簧片端部形状系数η的计算，是假设端部压延长度或端部切角长度等于相邻两弹簧长度差，显然当簧片端部为矩形时，0=η。
表3.2 单片弹簧变形基本公式
上式经整理后得：
0)13()(5.0])(1[)13(5.011313
311111=-+-++--++++----K K K K K K K K K K K K K K K K X l l l l X l l l I I X l l I I η （3.18）
n K 4,3,2=，而P X =1
对最后一片弹簧，令n K =，而01=+n l ，此时（3.18）式写成：
0)1()13(5
.01
111=+------n n n n n n n n X I I
X l l I I （3.19）
令 ????
?
????
-=-++-=-=+++---)
13()(5.0])(1[)13(5
.01
313
3
1111K K K K K K K K K K K K
K K K K l l
l l C l l l I I B l l
I I A η （3.20）
当弹簧各片片端为矩形时K B ：
)1(1
++
-=K K
K I I B （3.21） 由（3.18），（3.19），（3.20），（3.21）式，得出计算各片端部负荷的方程组：
????
?
????=+=++=++=++-0000154443443332332222n n n n X B X A X C X B X A X C X B X A X C X B P A
（3.22）
方程组（3.22）是 )1(-n 次线性方程组，计算各片端部负荷时，从最后一个方程式开始，把 n X 值用 1-n X 表示，并代入前面一个方程组，依次代入第一个方程式中，得到只有 2X 和P 的关系式，由此求出作用在各片端部负荷2X 、3X …n X 值。
2)弹簧刚度
由于弹簧总成在卷耳孔处变形δ等于主片在该点处变形δ1，因此如果能知道主
3
2
22212311
32122l X l l X Pl EPI P
K +-=
=
δ
mm kgf / （3.24） 主片是等长二片弹簧：
mm kgf l x P EPI P
K /)(623
121-=
=
δ
式中 1I —主片断面惯性矩， 4m m 。 3） 弹簧应力
当知道各片弹簧受力情况下，就能很容易求出各片应力。 弹簧各片根部应力计算公式为：
?????
??????=-=-=
n
n
n n W l X W l X l X W l X Pl σσσ 23
32
221
2
211 2
/mm kgf (3.25) 相邻两弹簧片接触点处应力 '
K σ为：
?????
??????-=-=-=
----1
11'
1
23
22'
21
21'1)()()
(n n n n n W l l X W l l X W l l P σσσ
2
/mm kgf (3.26) 无论采用共同曲率法还是集中载荷法，由于采用的假设与实际的多片弹簧不一样，因此计算结果都有一定误差。一般说，用共同曲率法计算出的弹簧刚度值要比用集中载荷法大，而弹簧应力除了末片之外，用共同曲率法计算的应力值与实测值比较接近。 3.2.3 U 形螺栓夹紧时弹簧刚度和应力确定
钢板弹簧用U 形螺栓夹紧后，部分弹簧长度将不起弹性作用，称之无效长度。这部分长度除了与 U 形螺栓夹紧距有关外，还与下列因素有关。
a ．弹簧底座和盖板的长度和刚度；
b ．弹簧与底座或盖板之间是否有软垫；
c ．U 形螺栓夹紧力矩和U 形螺栓强度。
弹簧无效长度S L 一般取 S L S ?=α，弹簧有效长度e L 为：
S L L L L S e ?-=-=α （mm ） （3.27）
式中 α—无效长度系数，一般取 6.0~4.0=α；
S —U 形螺栓夹紧距，mm 。
按式（3.10）、（3.17）、（3.24）计算弹簧刚度时，用伸直长度L 值计算出的刚度是自由刚度，用有效长度L e 值计算出的刚度是夹紧刚度。自由刚度用于检测弹簧特性是否能满足设计要求，而夹紧刚度是用于计算悬架频率和新弹簧设计时选择弹簧尺寸参数。
计算弹簧夹紧刚度时，也可以采用下面简化公式计算。 K L L K e
3
)(
)(= mm kgf / （3.28） 式中 K —弹簧自由刚度，mm kgf /； )(K —弹簧夹紧刚度，mm kgf /。
计算弹簧在夹紧状态时应力和比应力时，式（3.11）、（3.12）、（3.14）、（3.15）中的L 值应用有效长度 e L 值。 3.2.4 弹簧许用应力
对于 SiMnA 55或 MnA Si 260等材料，表面经应力喷丸处理后，推荐弹簧应力值在下列范围内：
1） 弹簧满载静应力 m σ
前弹簧 2/4500~3500cm kgf m =σ 后主弹簧2/5500~4500cm kgf m =σ 后副弹簧2/2500~2000cm kgf m =σ 平衡悬架弹簧2/4500~3500cm kgf m =σ 2） 弹簧比应力
载货汽车前、后弹簧 cm cm kgf //550~4502_
=σ 载货汽车后悬架副弹簧cm cm kgf //850~7502_=σ 越野车平衡悬架弹簧cm cm kgf //800~6502_
=σ 3） 弹簧极限应力max σ
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2m ax /10000~9000cm kgf ≤σ 平衡悬架弹簧2m ax /13500cm kgf ≤σ
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。
图3.9是美国汽车工程师学会（SAE ）和原苏联李哈乔夫汽车厂推荐的弹簧许用应力曲线图。
其中SAE 推荐的许用应力范围是两条直线形成的区间，这两条直线可用下式表示。
B A c m +=δσ][ 2/cm kgf （3.29） 式中 8147±=A ；
3502800±=B 。
许用比应力为：
c
B
A δσ+
=][ cm cm kgf //2 （3.30）
苏联李哈乔夫汽车厂推荐的许用应力范围是几组抛物线，可用下式表示。
c m δσ=][ 2/cm kgf （3.31）
不同的车型， m 不同，在图3.9中，m 取值如下。
a ） 组曲线适用于公共汽车前、后弹簧及工作条件差的载货汽车前弹簧，
501250±=m ；
b ） 组曲线适用于载货汽车前弹簧、后副弹簧及轿车后弹簧，501350±=m ；
c ） 组曲线适用于载货汽车后主弹簧，601500±=m ；
d ） 组曲线适用于越野汽车平衡悬架弹簧，701850±=m ； 许用比应力为： c
m
δσ=
_
cm cm kgf //2 （3.32）
从图3.9可看出，无论是SAE 曲线还是李哈乔夫汽车厂都是推荐静挠度大的弹簧，
选用大的许用应力，而比应力可选小些。但SAE 曲线推荐的许用应力没有考虑不同车型的使用条件，这是它的不足。
计算示例3-1
弹簧几何尺寸列于表3.3，满载时簧上负荷kgf Q 385=，弹簧U 形螺栓夹紧距mm S 91=，计算弹簧刚度和应力。
1)按共同曲率法计算：
由表3.3计算得：弹簧总惯性矩409.8009mm I =，弹簧总断面系数305.2464mm W =，弹簧各片断面系数39.492mm W K =。
表3.3 弹簧几何尺寸
下面分别用梯形单片弹簧和阶梯形单片弹簧方法进行计算： ①将弹簧展开成梯形单片弹簧
由(3.9)式计算得挠度增大系数202.12=k ，用式（3.10）计算得弹簧自由刚度
mm kgf K /4166.4=。
弹簧无效长度系数α取0.5，用（3.28）式计算得弹簧夹紧刚度mm kgf K /98.4)(=。 弹簧在U 形螺栓夹紧处应力σ和比应力_
σ由（3.11）、（3.12）式，2/13.43mm kgf =σ，
mm mm kgf //558.02=-
σ。
②将弹簧展开成阶梯形单片弹簧
用式（3.17）计算弹簧自由刚度K 时，为计算方便将公式列成3.4表格进行计算。
表3.4 弹簧自由刚度列表计算 mm
mm kgf K /31.492.026899
101.264
=???=
由式（3.17）用有效长度e L 计算弹簧夹紧刚度：mm kgf K /79.4)(=。 2)按集中载荷法计算：
首先计算弹簧各片端部载荷，由式（3.20）求出，K A 、K B 、K C 值（表3.5），由于弹簧端部不压延，0=K η。
表3.5 K A 、K B 、K C 值
由式（3.22）：
006617232=+-X X P 05662.02447.1432=+-X X X 03976.02637.1543=+-X X X 02121.254=-X X
解方程组得 450605.1X X =； 34037.1X X =；
23024.1X X =； 23222.1X P =；
将 kgf Q P 5.1922==代入上面各式得：
kgf X 6.1452=； kgf X 1.1493=； kgf X 6.1544=； kgf X 1645=；
用式（3.24）计算弹簧自由刚度K ：
mm kgf K /358.4575
)6.1455.192(1602
101.25.19263
4=?-????= 用式（3.28）计算弹簧夹紧刚度mm kgf K /92.4= 用式（3.25）计算U 形螺栓夹紧处各片应力（图3.10）。 第1片应力21/5.529
.4922
.5526.1452.5525.192mm kgf =?-?=σ
第2片应力22/369
.49225.4201.1492.5526.145mm kgf =?-?=σ
第3片应力23/71.369
.49225.2886.15425.4201.149mm kgf =?-?=σ
第4片应力24/77.389
.4922.15516425.2886.154mm kgf =?-?=σ
第5片应力25
/63.519
.4922.155164mm kgf =?=σ
用式（3.26）计算相邻两簧片接触点应力：
第2片与第3片：()2'
2/399
.49225.4202.5526.145mm kgf =-?=
σ
第3片与第4片：()2'
3/93.399
.49225.28825.4201.149mm kgf =-?=
σ 第4片与第5片：()2'
4/75.419
.49225.15525.2886.154mm kgf =-?=
σ
钢板弹簧悬架系统设计规范--完整版
钢板弹簧悬架系统设计规范 1范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参 数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005客车装载质量计算方法 GB 1589-2016道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置 （减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的 振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济性、通过性等多种
QCC-JT---汽车钢板弹簧技术条件
QCC-JT---汽车钢板弹簧技术条件
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Q/CC x x汽车股份有限公司企业标准 Q/CC JT018—2008 代替Q/CC JT018—2006 汽车钢板弹簧技术条件 Technical Requirements of Leaf Spring Used on Vehicle 2008-09-06发布2008-12-01实施xx汽车股份有限公司发布
目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 技术要求 (1) 5 检验和试验方法 (3) 6 检验规则 (3) 7 标志、包装、贮存 (4) 8 质量保证 (4) 附录A （规范性附录）汽车用钢板弹簧台架试验方法 (5)
前言 本标准是对Q/CC JT018—2006《汽车钢板弹簧技术条件》的修订。本标准在修订过程中主要参考了GB/T 19844-2005《钢板弹簧》。本标准与Q/CC JT018—2006相比，主要变化如下： ——增加了“3术语和定义”； ——增加了“附录A（规范性附录）”； ——增加了“4.4热处理”中洛氏硬度的数值要求； ——修订了“5 检验和试验方法”细化了具体方法； ——对相关条款进行调换和规范； ——删除了旧版中有关产品“断裂数据”方面的内容。 本标准自实施之日起代替Q/CC JT018—2006。 本标准由xx汽车股份有限公司技术研究院提出。 本标准由xx汽车股份有限公司技术研究院标准化科归口。 本标准由xx汽车股份有限公司技术研究院K-底盘部负责起草。 本标准主要起草人：纪国锋、宗召波。
1钢板弹簧悬架设计规范
钢板弹簧悬架设计规范(提纲) 一、钢板弹簧钢断面参数(R=h/2, R=h, R=3h/4) 1．单面双槽钢 （1）断面积 （2）中性层位置 （3）惯性矩 （4）断面系数 （5）拉、压应力比 2．矩形断面钢 （1）断面积 （2）惯性矩 （3）断面系数 *主要（常用）规格列表，给出数值，供查用。 二、钢板弹簧总成基本特征参数 1．刚度（自由刚度，夹紧刚度） （1）多片簧 （2）少片簧 2．比应力 （1）多片簧（根部应力） （2）少片簧（a.根部应力；b.最大应力点应力）3．弧高 （1）夹紧弧高 （2）自由弧高 三、有关整车性能参数的校核 1．悬架固有频率 （1）静挠度 （2）固有频率（推荐值） （3）两级刚度复式板簧的挠度和频率2．侧倾校核 （1）侧倾角刚度（a.板簧，b.稳定杆） （2）侧倾力臂 （3）侧倾角（推荐值） 3．杆系的运动学校核 （1）板簧运动当量杆的计算 a.基线角
b.圆心位置 c.当量杆长度（半径） d.相关点的平移 （2）纵拉杆与板簧运动干涉量计算（推荐限值） （3）传动轴伸缩量与万向节夹角校核 4．制动时的纵扭干涉 （1）板簧纵扭特性 a.纵扭瞬心位置 b.纵扭角 （2）纯纵扭干涉引起的跑偏量 （3）纵扭与“点头”同时干涉的跑偏量5．轴转向效应 （1）当量杆斜度 （2）轴转向效应系数 四、强度校核 1．设计载荷下的平均静应力（推荐值） （1）等比应力 （2）不等比应力 a.多片簧各片不等厚 b.少片簧 2．最大行程下的极限应力（推荐值） （1）等比应力 （2）不等比应力 3．纵扭时应力校核（推荐值） （1）制动 a.前簧 b.后簧（倒车） （2）驱动后簧 4．卷耳应力校核（推荐值） （1）制动 （2）驱动 五、钢板弹簧各单片的设计 1．多片簧各单片长度的确定 2．各单片弧高的确定 （1）总成弧高的选定 a.装车后满载弧高
钢板弹簧课程设计46546
目录 1.汽车钢板弹簧结构选择 (4) 2.钢板弹簧结构设计计算 (5) 3.初定片数、截面尺寸 (7) 4.按作图法求各片弦长 (8) 5.挠度计算 (8) 6.钢板弹簧各片应力计算 (8) 7.加预紧力 (9) 8.钢板弹簧各片实际弦长的计算 (13) 9.在自由状态下各片的曲率半径计算 (14) 10.钢板在极限工作下的强度验算 (16) 11.卷耳和销的计算 (17) 12.参考文献 (18) 13.附表1 14.附图
汽车设计课程设计题目 设计题目：汽车钢板弹簧设计 主要技术和性能参数（第二组） 前轴轴负荷（N）空载15144 满载19344 前轴非簧载质量（kg）420 钢板弹簧作用距离L（mm）1300 两个”U”型螺栓中心距S（mm）110 静绕度f c（mm）（满载） 80-90 动绕度f a(mm) 56 钢板弹簧满载时弧高F 28 钢板弹簧卷耳固定点至路面距离C 550
汽车钢板弹簧简介 钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种元件。它是由若干片等宽但不等长（厚度可以相等，也可不等），曲率半径不等的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹簧梁。钢板弹簧的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳，内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶金制成的村套，以便用弹簧销与固定在车架上的之家或吊耳作铰链连接。钢板弹簧主要由主片、副片、弹簧夹、螺栓、套管、螺母等组成。钢板弹簧的中部一般用U形螺栓固定在车桥上。汽车钢板弹簧的材料一般用60Si2Mn、55SiMnVB。
一、汽车钢板弹簧结构选择 1.选择断面形状 有矩形，T形，单面有抛物线边缘，单面有双槽等断面形式 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。 因为矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面的堆成位置上。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值相等。故选择矩形断面形式。 2.长度圆整 圆整为“0”“5”尾数 3.叶片端部形状 选用矩形： 4.卷耳、吊耳的结构方案 ①吊耳②卷耳③包耳
钢板弹簧悬架系统设计规范--完整版
1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的
汽车设计(课程设计)钢板弹簧(DOC)
汽车设计——钢板弹簧课程设计 专业：车辆工程 教师：R老师 姓名：XXXXXX 学号：200XYYYY 2012 年7 月3 日
课程设计任务书 一、课程设计的性质、目的、题目和任务 本课程设计是我们在完成基础课、技术基础课和大部分专业课学习后的一个教学环节，是培养我们应用已学到的理论知识来解决实际工程问题的一次训练，并为毕业设计奠定基础。 1、课程设计的目的是： （1）进一步熟悉汽车设计理论教学内容； （2）培养我们理论联系实际的能力； （3）训练我们综合运用知识的能力以及分析问题、解决问题的能力。 2、设计题目: 设计载货汽车的纵置钢板弹簧 材料选用60Si2MnA ,弹性模量取E=2.1×10MPa 3、课程设计的任务： （1）由已知参数确定汽车悬架的其他主要参数； （2）计算悬架总成中主要零件的参数； （3）绘制悬架总成装配图。 二、课程设计的内容及工作量 根据所学的机械设计、汽车构造、汽车理论、汽车设计以及金属力学性能等课程，完成下述涉及内容： 1．学习汽车悬架设计的基本内容 2．选择、确定汽车悬架的主要参数 3．确定汽车悬架的结构 4．计算悬架总成中主要零件的参数 5．撰写设计说明书 6．绘制悬架总成装配图、零部件图共计1张A0。 设计要求： 1. 设计说明书 设计说明书是存档文件，是设计的理论计算依据。说明书的格式如下： （1）统一稿纸，正规书写； （2) 竖订横写，每页右侧画一竖线，留出25mm空白，在此空白内标出该页中所计算的主要数据； （3) 附图要清晰注上必要的符号和文字说明，不得潦草； 2. 说明书的内容及计算说明项目 (1)封面；（2）目录；（3）原始数据及资料；（4）对设计课题的分析；（5）汽车纵置钢板弹簧简图；（6）设计计算；（7）设计小结（设计特点及补充说明，鉴别比较分析，个人体会等）；（8）参考文献。 3. 设计图纸 1）装配总图、零件图一张（0＃）；
后钢板弹簧悬架的结构设计
1 引言 1.1 汽车工业的发展 几千年来人们一直生活在马车时代。马拖着车厢在乡村田埂上颠簸行驶，在城市的大街小巷中踢踏的慢跑。人们的生活节奏缓慢，既沉重又舒展。18世纪，瓦特打破了这种平静，蒸汽机的发明掀起了工业革命的浪潮。随后，法国人尼克.卡歌楼特将蒸汽机装在马车上，第一辆“动力车”诞生了。1885年德国人卡尔.奔驰将汽油机装在车上，就出现了“汽车”。在19世纪末到20世纪初，蒸汽车、电动车、汽油车相互竞争，形成三足鼎立之势。汽油机不干净而且危险，于是电动汽车的销量占据上风，但是在以后的20年间，电动汽车由于速度慢、行程短等缺点，渐渐的被淘汰。而汽油机慢慢的变成了最可靠和最方便的发动机，这样汽车才成为主导的交通工具。 自1886年世界上第一辆汽车诞生以来，汽车已经历了120多年的发展来历程。随着科学技术日益发展，汽车的各项性能也日臻完善。现代汽车已经成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的交通运输工具。 在汽车发展的短短一百多年的历史中，出现了三次革命。第一次革命是19世纪末发生在欧洲的汽车手工制作革命。随着蒸汽机、汽油机、柴油机等动力机械的出现，人们开始将这些机械装在马车上，就诞生了各种各样的汽车。那时的汽车都是一件一件的用手工制作，在一个作坊里或一个小车间里，就可以生产一部汽车。这种单一的生产模式使得汽车生产成本昂贵，所以汽车只是富豪们的享受品。即便在汽车制造完全机械化的今天，欧洲人还保留着这种生产模式，并生产出像“劳斯莱斯”这样的超豪华车。 汽车的第二次工业革命是汽车的大规模生产。1914年，亨利.福特发明了生产线，流水线大大地降低了汽车的安装时间和成本。福特汽车公司生产出价廉物美的T型车，这是汽车走向大众的起点。流水线的发明不仅是汽车历史上的一次革命，也给人类带来了工业历史上的一次革命。 汽车的第三次革命是20世纪70年代发生在日本的精益生产。20世纪60年代，日本实现了经济腾飞，汽车行业也随之发展。到70年代，日本一下子自成为世界上第二汽车生产大国。80年代，其产量还一度超过美国。 汽车是国民经济的支柱产业。汽车带动着很多行业的发展，如加油站、公路等。汽车发展到今天，已经不再是简单的交通运输工具，而且成为一种时尚。公路上奔驰着各种各样的汽车，
汽车钢板弹簧悬架设计方案
汽车钢板弹簧悬架设计 （１）、钢板弹簧种类 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，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧,如图1-ａ所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-ａ所不,呈线性特性。 变形 载荷变形 载荷变形载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧，如图1-ｂ所不,为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-ａ。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧，如图１-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2－b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧,如图1-d 所示,这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下,副簧随汽车载荷变化逐渐起作用,弹簧特性呈非线性特性,如图2-c 所示。
多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下,根据汽车对悬架性能(频率)要求,确定弹簧刚度,求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时,根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴,车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1／４弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求,由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下,尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比,因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说,主销后倾角变化小,有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅,从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数,并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求,应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时,希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ,并且两值最好接近,一般推荐：
钢板弹簧悬架设计
专业课程设计说明书题目：商用汽车后悬架设计 学院机械与汽车学院 专业班级 10车辆工程一班 学生姓名 学生学号 201030081360 指导教师 提交日期 2013 年 7 月 12 日 1
一．设计任务：商用汽车后悬架设计 二．基本参数：协助同组总体设计同学完成车辆性能计算后确定 额定装载质量5000KG 最大总质量8700KG 轴荷分配 空载前：后52:48 满载前：后32:68 满载校核后前：后33：:67 质心位置： 高度：空载793mm 满载1070mm 至前轴距离：空载2040mm 满载2890mm 三．设计内容 主要进行悬架设计，设计的内容包括： 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩，驱动轮类型与规格，汽车总质量和使用工况，前后轴荷，前后簧上质量，轴距，制动时前轴轴荷转移系数，驱动时后轴轴荷转移系数)，选择悬架的布置方案及零部件方案，设计出一套完整的后悬架，设计过程中要进行必要的计算。 3．悬架结构设计和主要技术参数的确定 （1）后悬架主要性能参数的确定 （2）钢板弹簧主要参数的确定 （3）钢板弹簧刚度与强度验算 2
（4）减振器主要参数的确定 4．绘制钢板弹簧总成装配图及主要零部件的零件图 5．负责整车质心高度和轴荷的计算和校核。 *6．计算20m/s车速下，B级路面下整车平顺性(参见<汽车理论>P278 题6.5之第1问)。 四．设计要求 1．钢板弹簧总成的装配图，1号图纸一张。 装配图要求表达清楚各部件之间的装配关系，标注出总体尺寸，配合关系及其它需要标注的尺寸，在技术要求部分应写出总成的调整方法和装配要求。 2．主要零部件的零件图，3号图纸4张。 要求零件形状表达清楚、尺寸标注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技术要求应标明对零件毛胚的要求，材料的热处理方法、标明处理方法及其它特殊要求。 3．编写设计说明书。 五．设计进度与时间安排 本课程设计为2周 １．明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周。 ２．设计计算0.5周 ３．绘图0.5周 ４．编写说明书、答辩0.5周 3
解放牌汽车后钢板弹簧吊耳课程设计.doc
目录 目录 (1) (一)零件的分析 一、零件的分析 (2) 二、零件的工艺分析 (3) （二）机械加工工艺规程制订 一、确定生产类型 (4) 二、确定毛坯制造形式 (5) 三、选择定位基准 (6) 四、选择加工方法 (7) 五、制定工艺路线 (9) 六、确定加工余量及毛坯尺寸 (10) 七、确定工序尺寸 (13) 八、选择加工设备与工艺装备 (14) 九、确定切削用量和基本时间 (15) 十、本章小结 (21) （三）后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计 一、接受任务、明确加工要求 (22) 二、确定定位方案、选择定位元件 (23) 三、定位误差分析 (24) 四、铣削力与夹紧力计算 (24) 五、定向键与对刀装置设计 (25) 六、塞尺尺寸 (27) 七、夹紧装置及夹具体设计 (28) 八、夹具设计及操作的简要说明 (28) 九、本章小结 (31) 参考文献 (32)
(一)零件分析： 一、零件的作用： 题目所给定的零件是CA10B解放牌汽车后钢板弹簧吊耳。后钢板弹簧吊耳的主要作用是载重后，使钢板能够得到延伸和伸展，能够起到正 常的缓冲作用。因此骑车后钢板弹簧吊耳零件的加工质量会影响骑车的 工作精度、使用性能和寿命。汽车后钢板弹簧吊耳的主要作用是减震功 能、阻尼缓冲和导向功能。 二、零件的工艺分析： 后钢板弹簧吊耳有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下： 1.以Φ60mm两外圆面为加工中心的加工面 2.以Φ30 0+0.045mm孔为中心的加工表面
由以上分析可知：该零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于该零件 来说，加工过程中的主要问题是保证平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度 及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 该类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工零件的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。后钢板弹簧吊耳的加 工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保 定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可 以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对 刀及调整，也有利于保护刀具。 后钢板弹簧吊耳零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。 对该零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。 (二)机械加工工艺规程制订 一、确定生产类型 1)零件年生产纲领 N=Qn(1+α%+β%) =4000×(1+8%+1%)=4360件 2)确定生产类型 查《机械制造工艺学》表1-5，确定该批零件为中批生产类型 二、确定毛坯制造形式 考虑零件在工作过程中要承受交变载荷压力（冲击压力），为增强其强度和冲击韧性，故考虑选用锻件（材料为35号钢，硬度HBS149-187），
汽车钢板弹簧悬架设计(doc41页).doc
汽车钢板弹簧悬架设计 (1)、钢板弹簧种类 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，长期以来钢板弹 簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ① 通多片钢板弹簧，如图1-a 所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上， 弹簧弹性特性如图2-a 所不，呈线性特性。 图1 图2 ② 少片变截面钢板弹簧，如图1-b 所不，为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向 制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-a 。这种弹簧主要用于 轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③ 两级变刚度复式钢板弹簧，如图1-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽 车后悬架。弹性特性如图2-b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载 荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④ 渐变刚度钢板弹簧，如图1-d 所示，这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车 后悬架。副簧放在主簧之下，副簧随汽车载荷变化逐渐起作用，弹簧特性呈非线性特 性，如图2-c 所示。 多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能（频率）要 求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹 簧的强度要求。 荷 载 V ：
3.1钢板弹簧设计的已知参数 1）弹簧负荷 通常新车设计时，根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量, 得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴，车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1/4弹簧质量为非簧载质量。 2）弹簧伸直长度 根据不同车型要求，由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下，尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比，因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说，主销后倾角变化小，有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅，从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数，并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求，应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c。选取悬架静挠度值时，希望后悬架静挠度值c2小于前悬架静挠度值ci，并且两值最好接近，一般推荐:
空气悬架汽车钢板弹簧技术条件
汽车钢板弹簧技术条件 1 主题内容与适用范围 本标准规定了汽车钢板弹簧的材料、尺寸精度、性能要求、试验方法和检验规则等。 本标准适用于各类汽车及挂车的钢板弹簧。 2 引用标准 GB 1222 弹簧钢 JB 3782 汽车钢板弹簧金相检验标准 ZB T06 001 汽车钢板弹簧喷丸处理规程 JB 3383 汽车钢板弹簧台架试验方法 3 一般要求 3．1 汽车钢板弹簧总成应符合本标准的要求，并按照经规定程序批准的图样和技术文件制造，有特殊要求的汽车钢板弹簧，应与制造单位另订协议，并在产品图样中注明。 3．2 汽车钢板弹簧片不应有对使用有害的过热过烧等缺陷。 3．3 汽车钢板弹簧片，应在拉伸表面按ZB T06 001规定进行喷丸处理。 3．4 汽车钢板弹簧片的摩擦面上装配前应涂以石墨润滑脂（片间有垫片的除外）。 3．5 汽车钢板弹簧总成应涂漆。但卷耳衬套（装橡胶衬套的除外），不得涂漆，该处应采取其他防锈措施。 4 材料 4．1 汽车钢板弹簧片所用的材料为热轧弹簧钢，按GB 1222的规定选用。 4．2 汽车钢板弹簧片经热处理后，硬度为HB 375～444。
4．3 汽车钢板弹簧片的金相组织应符合JB 3782中的有关规定。 4．4 汽车钢板弹簧片，每边总的脱碳层（铁素体＋过渡层）深度不得超过表1的规定。 表 1 片厚，mm 脱碳层深度与片厚的百分比 ≤8 3 ＞8 5 尺寸精度 5．1 汽车钢板弹簧卷耳装入衬套后，卷耳轴线的倾斜（如图1的两个方向上）的偏差不大于1％。 5．2 汽车钢板弹簧总成夹紧后，在U型螺栓夹紧距离及支架滑动范围内的总成宽度应符合表2的规定。 表 2 mm 总成宽度宽度偏差 ≤100+ ＞100 + 5．3 汽车钢板弹簧总成（平直时）两卷耳轴心距的偏差不大于±3mm，一端卷耳至弹簧片中心孔（或定位凸包）的偏差，不大于±1.5mm。 5．4 汽车钢板弹簧总成，在静负荷下的弧高偏差不大于±6mm，重型汽车不大于±8mm。
汽车钢板弹簧的性能、计算和试验
汽车钢板弹簧的性能、计算和试验 东风汽车公司技术中心陈耀明 1983年3月初稿 2005年1月再稿
目录 前言（2） 一．钢板弹簧的基本功能和特性（3） 1.汽车振动系统的组成（3） 2.悬架系统的组成和各元件的功能（6） 3.钢板弹簧的弹性特性（7） 4.钢板弹簧的阻尼特性（12） 5.钢板弹簧的导向特性（14） 二．钢板弹簧的设计计算方法（17） 1.单片和少片变断面弹簧的计算方法（17） 2.多片钢板弹簧的刚度和工作应力计算（24） 3.多片弹簧各单片长度的确定（32） 4.多片弹簧的弧高计算（36） 5.钢板弹簧计算中的几个具体问题（43）三．钢板弹簧的试验（46） 1.钢板弹簧的静刚度测定（46） 2.钢板弹簧的动刚度测定（50） 3.钢板弹簧的应力测定（52） 4.钢板弹簧单片疲劳试验（53） 5.钢板弹簧总成疲劳试验（54）
前言 本文是为汽车工程学会悬架专业学组所办的“减振器短训班”撰写的讲义，目的是让汽车减振器的专业人员对钢板弹簧拥有一些基本知识，以利于本身的工作。内容分为三部分：钢板弹簧的基本功能和特性，设计计算方法，以及试验等。因为这部分内容非本次短训班的重点，所以要求尽量简单扼要，也许有许多不全面的地方，只供学习者参考。有关钢板弹簧较详细的论述，可参考本学组所编的“汽车悬架资料”。
一．钢板弹簧的基本功能和特性 1.汽车振动系统的组成 汽车在道路上行驶，由于路面存在不平度以及其它各种原因，必然引起车体产生振动。从动态系统的观点来看，汽车是一个多自由度的振动系统。其振源主要来自路面不平度的随机性质的激振，此外还有发动机、传动系统以及空气流动所引起的振动等等。 为改善汽车的平顺性，也就是为减小汽车的振动，关键的问题是研究如何对路面不平度的振源采取隔振措施，这就是设计悬架系统的根本目的。换言之，就是在一定的道路不平度输入情况下，通过悬架系统的传递特性，使车体的振动输出达到最小。 当研究对象仅限于悬架系统时，人们往往把车体当为一个刚体来看待。即使这样，汽车仍然是一个很复杂的多自由度系统，见图1。如果不涉及汽车的横向振动和角振动，可以将左右悬架合并，使汽车振动系统进一步简化，见图2。在一定条件下，也就是当质量分配系数等于1，即前后悬架的输出与输入各自的相干特性达到最大值时，就可以将前、后悬架分开，单独看成一个两自由度振动系统。这时，组成每一个振动系统的元素就是质量（簧载质量与非簧载质量），弹性元件（悬架弹簧和轮胎）和阻尼元件（悬架阻尼元件和轮胎阻尼），见图3。
汽车钢板弹簧的应用及其发展趋势
１ 车用钢板弹簧概述 车用钢板弹簧又称为叶片弹簧，它是汽车悬架中应用广泛的一种弹性元件。它由若干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起，组成一根近似等强度的弹性梁。钢板弹簧的断面形状除采用对称断面外，还有采用上下对称的特殊断面。这样可改善弹簧的受力状况，不仅提高了其疲劳强度，还节约了金属材料。 钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可使车架的振动衰减。各片之间处于干摩擦，同时还要将车轮所受冲击力传递给车架，因此增大了各片的磨损。所以在装合时，各片之间要涂上较稠的石墨润滑脂进行润滑，并应定期维护。钢板弹簧本身还起导向装置的作用，可不必单设导向装置，使结构简化。有些高级轿车的后悬架也采用钢板弹簧作弹性元件。目前一些汽车上采用变厚度的单片或２～３片的钢板弹簧，可以减小片与片之间的干摩擦，同时减轻了重量。 ２ 钢板弹簧的功能结构 在采用传统弹簧的吸震式悬架设计上，弹簧起支持车身以及吸收不平路面和其他施力对轮胎所造成的冲击的作用，而这里所谓的其他施力包含加速、减速、制动、转弯等对弹簧造成的施力。更重要的是在消除振动的过程中要保持轮胎与路面的持续接触，维持车辆的循迹性。如果弹簧很软，则很容易出现“坐底”的情况，即将悬架的行程用尽。假如在转弯时发生坐底情况，则 可视为弹簧的弹力系数变成无限大 （已无压缩的空间），车身会立即产 生质量转移，使循迹性丧失。如果 这辆车有着很长的避振行程，那么 或许可以避免“坐底”，但相对的车 身也会变得很高，而很高的车身意 味着很高的车身重心，车身重心的 高低对操控表现有决定性的影响， 所以，太软的弹簧会导致操控上的 障碍。 如果路面的崎岖度较大，那就 需要比较软的弹簧才能确保轮胎与 路面接触，同时弹簧的行程也必须 增加。弹簧的硬度选择要由路面的 崎岖程度来决定，越崎岖要越软的 弹簧，但要多软则是个关键的问题， 通常这需要经验的累积。一般来说， 软的弹簧可以提供较佳的舒适性以 及行经较崎岖的路面时可保持比较 好的循迹性；但是，在行经一般路 面时，却会造成悬架系统较大的上 下摆动，影响操控。而在配备有良 好空气动力学组件的车辆上，软的 弹簧在速度提高时会使车高发生变 化，造成低速和高速时不同的操控 特性。一般载货汽车均采用钢板弹 簧作为弹性元件的非独立悬架，因 钢板弹簧既有缓冲、减振的功能，又 起传力和导向的作用，使得悬架结 构大为简化。 为了充分利用材料，钢板弹簧 做成接近于应力粱的形式，分为２种 类型：一种是等厚度，宽度呈现两 端狭，中间宽，即多片钢板弹簧，传 统的钢板弹簧就是这一类型。这种 钢板弹簧由多片长度不等、宽度一 样的钢片迭成，现在多数大客车、货 车都使用这种钢板弹簧。另一种是 等宽度、两端薄、中间厚的。常见 的少片钢板弹簧就是这一类型，多 用于轻中型汽车。 多片钢板弹簧的各片钢板叠加 成倒三角形状，钢板的片数与支承 汽车的质量和减振效果相关，钢板 越多越厚越短，弹簧刚性就越大；但 是，当钢板弹簧挠曲时，各片之间 就会互相滑动摩擦产生噪声，摩擦 还会引起弹簧变形，造成行驶不平 顺，因此，在承载量不是很大的汽 车上，就出现了少片钢板弹簧，以 消除多片钢板弹簧的缺陷。少片钢 板弹簧的钢板截面变化大，从中间 到两端的截面是逐渐不同，因此轧 制工艺比较复杂。为了减轻质量和 轧制工艺难度，目前出现了一种纤 维增强塑料（ＦＲＰ）代替钢板，质量 可减少１／２以上。 钢板弹簧的中部一般固定在车 桥上。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（亦称包耳）。为了使 得在弹簧变形时各片有相对滑动的 可能，在主片卷耳与第二片包耳之 间留有较大的空隙。有些悬架中的 钢板弹簧两端不做成卷耳，而采用 其他的支承连接方式（如非独立悬 架）。中心螺栓用来连接各种弹簧 片，并保证各片装配时的相对位置。 中心螺栓到两端卷耳中心的距离可 以相等，也可不相等者。 钢板弹簧端部有三种结构型 式：端部为矩形的钢板，其制造简 单，广泛应用在载货汽车上；端部 为梯形的钢板，其质量小、节省钢 材，较多的用在载货汽车上；端部 为椭圆形的钢板，这种结构改善了 汽车钢板弹簧的应用及其发展趋势 肖 军
钢板弹簧悬架系统设计规范--完整版
钢板弹簧悬架系统设计规范 1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的
汽车板弹簧材料的选择
汽车板弹簧材料的选择 汽车钢板弹簧在汽车行驶过程中承受各种应力的作用，其中以反复弯曲应力为主，绝大多数是疲劳破坏。所以要求弹簧钢应有高的弹性极限以及弹性减退抗力好，较高的屈强比，为防止在交变应力下发生疲劳和断裂，弹簧应具有高的疲劳强度和耐蚀等性能。其性能要求：σ0.2≥1160MPa；σb≥1280MPa；δ10≥5％；ψ≥25％，而且，同样材料处理是否正确，其寿命相差也很大。 图（1）板弹簧实物图 一、板簧材料的选择及分析 备选材料钢号有：20Cr、40CrNiMn、60Si2Mn、65Mn。下面比较一下这四种材料的性能及用途。 1、20Cr 该钢是我国目前产量最大的几个合金结构钢之一，用途广泛。硬度较高。且此钢比相同含碳量的碳素钢具有较好的淬透性、强度和韧度。为了提高该模具钢的耐磨性，常进行渗碳处理（注意：渗碳时钢的晶粒有长大倾向），然后进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有很高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧度。 常用于制造截面小于30mm的、形状简单的、转速较高的渗碳件或氰化件，如活塞销、小轴等；也可以用于调制钢零件。 2、40CrNiMn 高淬透性的调质钢，有高的强度、韧度和良好的淬透性和抗过热的稳定性，但白点敏感性高，有回火脆性。焊接性较差，焊前需经高温预热，焊后需消除应力，经调质后使用。 应用：一般制作强度高、塑性好的重要零部件，氮化处理后制作特殊性能要求的重要零件，如轴类、齿轮、紧固件等；在低温回火或等温回火后可作超高强度钢使用。 3、60Si2Mn
由于硅含量高，其强度和弹性极限均比55Si2Mn高抗回火稳定性好，淬透性不高，易脱碳和石墨化。主要用作汽车拖拉机上的板弹簧、螺旋弹簧等。也用于制造承受交变载荷及高应力下工作的重要弹簧、抗磨损簧等。 4、65Mn 钢中加入锰为0.8%~1.2%，使淬透性和综合性能有所提高，脱碳倾向减小，但有过热倾向及回火脆性，易出现淬火裂纹。且锰钢价格便宜，资源丰富。 应用：（1）可用于普通模具弹簧；（2）冷冲模具凸模；（3）弹簧环、汽门簧。 通过以上比较，我们发现60Si2Mn淬透性号、弹性极限、屈强比和疲劳极限均较高，能符合汽车板簧的性能要求。因此我们选择60Si2Mn作为所需材料。 二、60Si2Mn的各项指标 1、化学成分 硅锰弹簧钢（60Si2Mn）是同时加入硅、锰，能显著强化基体铁素体，大为提高了钢的弹性极限，屈强比可达到0.8~0.9，而且疲劳强度也显著提高。硅锰元素的共同作用提高了钢的淬透性，硅还有效地提高了回火稳定性，锰提高了耐磨性。但硅促进脱碳倾向，锰增大了钢过热敏感性，但是两者复合加入后，硅锰钢的脱碳和过热敏感性较硅钢、锰钢为小，但还是会因过热敏感性产生淬火裂纹，因脱碳对工件耐磨性、疲劳强度产生显著影响。 2、临界点 3、60Si2Mn的拉伸性能 三、板弹簧加工工艺 加工工艺路线：下料→校直→钻孔→卷耳→淬火+中温回火→喷丸→装配→预压缩。 1、热处理工艺
汽车钢板弹簧悬架设计
汽车钢板弹簧悬架设计 （1）、钢板弹簧种类 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，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧，如图1-a 所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-a 所不，呈线性特性。 变形 载荷 变形 载荷 变形 载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧，如图1-b 所不，为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-a 。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧，如图1-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2-b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧，如图1-d 所示，这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下，副簧随汽车载荷变化逐渐起作用，弹簧特性呈非线性特性，如图2-c 所示。
多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能（频率）要求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时，根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴，车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1/4弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求，由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下，尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比，因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说，主销后倾角变化小，有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅，从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数，并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3)悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求，应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时，希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ，并且两值最好接近，一般推荐：
板簧计算
汽车平衡悬架钢板弹簧设 计 东风德纳车桥有限公司 2005年9月15日
一、 钢板弹簧作用和特点 a. 结构简单，制造、维修方便； b. 弹性元件作用； c. 导向作用； d. 传递侧向、纵向力和力矩的作用； e. 多片弹簧片间摩擦还起系统阻尼作用； f. 在车架或车身上两点支承，受力合理； g. 可实现变刚度特性； h. 相比螺旋弹簧和扭杆弹簧而言，单位质量的储能量较小，在同样的使用条件下，钢板弹簧要重一些。 二、 钢板弹簧的种类、材料热处理及弹簧表面强化 1. 目前，汽车上使用的钢板弹簧常见的有以下几种： 1) 普通多片钢板弹簧； 2) 少片变截面钢板弹簧； 3) 两级变刚度复式钢板弹簧； 4) 渐变刚度钢板弹簧 2. 钢板弹簧材料的一般要求 钢板弹簧与其它弹性元件一样，弹簧使用寿命与材料及制造工艺有很大关系，因此选用弹簧材料时应考虑以下几个方面因素 1) 弹性极限 弹簧在弹性极限范围内变形时，希望弹簧储存的弹性变形能要大，而弹簧在单位中单位体积内储存的弹性变形能是与材料的弹性极限平方成正比，而与弹性模量与反比，因此从提高材料贮存的弹性变形能角度看，希望提高材料的弹性极限。一般说材料抗拉强度高，弹性极限也高。弹性极限与材料的化学成分和金相组织有较大关系，在弹簧钢中如果提高碳、硅、锰元素含量，可以提高材料弹性极限。弹簧采用中温回火处理，能够得到具有较高弹性极限的回火屈氏体组织。 2) 弹性模量 弹性模量有两种，即拉伸弹性模量E 和剪切弹性模量G 。材料弹性模量愈小，材料变形和贮存的弹性变形能愈大。从这个角度看，国外采用了弹性模量较低的增强树脂材料弹簧（FRP 弹簧）。 3) 疲劳强度 由于弹簧多在交变载荷下工作，所以要求材料应有较高的疲劳极限，疲劳强度与材料抗拉强度b 和屈服强度s σ成正比，因此为了提高弹簧的疲劳强度，应设法提高材料的抗拉强度b σ和屈服强度与抗拉强度之比（b s σσ）。 4) 淬透性 对于断面较厚的或变截面钢板弹簧，希望用淬透性较好的材料。材料如不能淬透，淬火组织中将含有较多的非马氏体组织，使淬火后硬度降低。虽然可以通过降低回火温度来达到所需要的硬度，但其机械性能较差。为保证材料在整个截面内具有相同的机械性能，要求淬火时不仅表面而且心部也能淬透，且淬火后表面硬度和心部硬度相差不能太大。 综上所述，汽车钢板弹簧材料应具有较高的抗拉强度、屈服极限、疲劳强度及一定冲击韧性。此外要求材料具有良好的淬透性，热处理不易脱碳等性能。 3. 钢板弹簧材料 目前国内使用最多的弹簧钢板材料是钢Mn Si -，如Mn Si 260和MnA Si 260该钢种