汽车钢板弹簧设计
1、结构优缺点分析，决定设计的结构方案。
2、确定钢板弹簧材料许应力，根据静挠度fc用《材料力学》简支梁挠度公式，初步确定钢板截面尺寸、、形状、惯性矩、片数。
3、根据已知的板簧支点距离，U型螺栓距离、片数，用作图法求得各片钢板弦长，作图比例1:1，长度单位cm，或根据作图法的几何关系算出各片弦长。
4、验证钢板弹簧总成挠度和刚度，分两种状态验算。
A.钢板弹簧总成在U型螺栓夹紧时的挠度、刚度、频率是否满足设计要求，若不满足则重新决定钢板弹的尺寸和片数后再来验算。
B.前一状态满足后，就计算钢板弹簧总成没有用U型螺栓夹紧时，即钢板弹簧总成在自由状态下的挠度，作为总成出厂检验用，应在图纸上标明。
以上两种状态计算方法，均按【汽车设计】表9-4进行。
5、钢板弹簧各片强度计算，可按【汽车设计】表9-6进行
6、确定各片的预应力，钢板弹簧在未受到外载荷作用时，钢板弹簧的任何截面中，各片预应力所造成的弯矩之代数和等于0.
7、钢板弹簧总成在U型螺栓夹紧下，空载时的弧高计算和钢板弹簧总成在自由状态下弧高计算。
8、计算钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径R0.
9、计算各片钢板在自由状态下的曲率半径Ri，直至接近为止。
10、计算各片钢板弧长（各片钢板在支承点之间的实际长度）。
11、绘图：在各片钢板处于伸直状态下绘制总成图。制图符合常规要求外，图上还需要列表注明各片钢板实际长度、曲率半径、总成检验弧高。
12、钢板弹簧总成在极限工况下的长度验算。
13、钢板弹簧卷耳和销轴的验算。
14、卷耳衬套的设计和验算。
I0:根部惯性矩
I0=
W0:根部断面系数
W0=
C=*
汽车多片钢板弹簧主要设计算计式与参数表
对称钢板弹簧
不对称钢板弹簧
参数许用值（推荐）
刚度
Cj=48EI0/[(L-S/2)3δ]
S：平直段长度
Cj=3EL2I0[L12(L2-S/4)2+L22(L1-S/4)2]δ
弹性模量
E=2.058*105N/mm2
弹性极限
σe=90kg/mm2=882N/mm2
屈服极限
σs=120-125kg/mm2
=1176-1225N/mm2
抗拉强度
σb=125-130kg/mm2
=1225-1274N/mm2
σs和σB详见弹簧钢标准
比应力：
前后簧
δ=4.41-5.39N/mm2/mm
副簧
δ=7.35-8.33N/mm2/mm
平衡簧
δ=6.37-7.84N/mm2/mm
静挠度
Fj=pm(L-S/2)3δ/(48EI0)
Fj=【L12(L2-s/4)2+L汽车弹簧22(L1-S/4)2】δpm/(3EL2I0)
静应力
σ=
比应力
=12EI0/[(L-S/2)2δ
各片厚度相同时I0/W0=a
形状系数
δ=【-2η+η2（-lnη）】
各片厚度相同时
δ=1.5/1.04【1+1/（2η）】
静应力：
前簧σ=343-441N/mm2
后簧σ=441-539N/mm2
副簧σ=196-245N/mm2
平衡簧σ=343-441N/mm2
卷耳应力：
σ≤35kg/mm2=343N/mm2
静挠度阻力系数：
满载负荷
Pm=Cjσm/δ
验证负荷
Pe=Cjσe/δ
预压负荷
Ps=Cjσs/δ
各片长度
Li=(Lz/2-Ld/2)h3/等厚度时LI=(Lz/2-Ld/2)/n
Lz/Ld…作用长/短片长n…小于Lz的片数：
满载自振频率：
Nm=300/Fj1/2(次/分，Fj-cm)
前簧Nm=100-110（次/分）
(FJ=74.5-90mm)
后簧Nmm=110-125mm
（Fj=57.5-74.5mm）
根部极限应力：
σmax=δ(Fj+Fd)
一般簧
σmax≤882-980N/mm2
平衡簧
σmax≤σb≤1323N/m
动挠度Fd
Fd=dFj1/2
城市用车辆d=2-2.5
公路用车辆d=2.5-3.5
越野车辆d＞3.5
曲率半径
弧长计算：1、根据H/L查表..Q值—R=L/Q
2、R=L2/(8H)（近似计算）
弦长计算：R=[H2+（L/2）2]/（2H）H=R-(R2-L2/4)1/2
知各弧高求总弧高
知总弧高求单弧高
片间间隙
D=【（Rn+Sn-Hn+1）2+2Hn+1(Rn+Sn-Rn+1)】1/2-(Rn+Sn-Hn+1)
Rn…曲率半径Sn…片厚Hn+1下片弧高
等截面板簧的设计要点与思路
一、钢板弹簧设计的已知条件
1、总成类型：a前簧、后簧、副簧或平衡簧；b等截面簧、变截面簧或复合簧。
2、性能参数：轴空载负荷、轴满载负荷、轴非簧载负荷（一般不考虑），静挠度Fj(一般先给一个范围)，
动挠度Fa，满载弧高H0,弹簧固定点至路面距离c，满载时汽车总重量。满载负荷Pm=(轴满载负荷-轴非簧载负荷)/2.
3、装车尺寸：作用长度.前半段长度.钢板弹簧宽度B.装车结构及尺寸（主片/末片）.骑马螺栓夹紧距离s.
4其它要求：材料及截面形状.配套件.油漆及颜.标识。
二、钢板弹簧的设计计算公式
参数名称
对称钢板弹簧
不对称钢板弹簧
刚度
Cj=48EI0/[(L-s/2)3δ]
或=Pm/Fj
Cj=3EL2I0/[(L12(L2-S/4)3+L22(L1-S/4)3)δ]
或=Pm/Fj
静挠度
Fj=δPm(L-S/2)3/(48EI0)
或=σm/δ
Fj=[L12(L2-S/4)3+L22(L1-S/4)3]δpm/（3EL2I0）
或=σm/δ
根部静应力
σm=Pm(L-S/2)/(4W0)
σm=PmL1(L2-S/2)/(LW0)
或=PmL2(L1-S/2)/(LW0)
P1=PL2/(L1+L2)P2=PL1/(L1+L2)
Pm=P1+P2
Cj=(L1C1+L2C2)/(L1+L2)
比应力
=12EI0/[(L-S/2)2δW0]
各片厚度相同时I0/W0=a或=σm/Fj
?=σm/Fj
最大应力
σmax=6Eh(Fj+Fd)/[(L-S/2)2δ]
σm=PmL1(L2-S/2)h1/(2I0L)
或=PmL2(L1-S/2)h1/(2I0L)
h1最厚片厚度
形状系数
δ=3/（1-η）3【1/2-2η+η2（3/2-lnη）】
各片厚度相同时δ=1.5/1.04【1+1/（2η）】
满载负荷
Pm=Cjσm/δ
验证负荷
Pe=Cjσe/δ
预压负荷
Ps=Cjσs/δ
各片长度
Li=（LZ/2-Ld/2）h3/
等厚度时Li=（Lz/2-Ld/2）/n
Lz/Ld…作用长/短片长
n…小于Lz的片数
利用左面公式，分别计算前、后半段的长度
主片厚度
h=(L-S/2)2δ[σ]/6EFj)
H=2δ(L1-S/4)(L2-S/4)[σ]/(3EFj)
片宽度
6＜B/h＜12
惯性矩
厚度相同时：
I0=（L-S/2）3δPm/(48EFJ)
厚度相同时：
I0=(L1-S/4)2(L2-S/4)δPm/[3E(L-S/2)Fj]
厚度不同，利用求和公式计算
厚度不同，利用求和公式计算
片数
曲率半径
弧长计算：1、根据H/L查表….Q值R=L/Q2、R=L2/(8H)(近似计算)
弦长计算：R=【H2+(L/2)2】/(2H)H=R-(R2-L2/4)1/2
知单片弧高求总成弧高
厚度相同：H=L2*/
厚度不同时：H=(L2/8)*/
知总成弧高求单片弧高
Hi=（Li2/8）(1/R0+2σ0i/Ehi)
R0…总成自由曲率半径。σ0i…第i片装配预应力
片间间隙
D=[(Ri+Si-Hi+1)+2Hi+1(Ri+Si-Ri+1)]1/2-(Ri+Si-Hi+1)R…曲率半径Si…片厚Hi+1…下片弧高
三、钢板弹簧的设计步骤与设计计算