轿车悬架螺旋弹簧的设计.-全文可读.pptVIP

;1.前言

当今乘用车大多数悬架系统的弹性元件都采用螺旋弹簧。它具备结构简单、制造容易、成本低廉、可靠耐用等优点。

虽然在通用机械上的螺旋弹簧计算已相当成熟,但是,车辆用的螺旋弹簧因其恶劣的使用环境和路面随机的动载荷,使它在设计方法上和制造工艺上都有别于其他机械上的螺旋弹簧。

为此,本文将详尽介绍如下。;

图1;C型弹簧钢丝单端逐渐变粗（也有两端的）采取复杂的墩粗工艺来实现,其制造成本猛增,例如Audi100轿车前悬架弹簧便是如此。其目的在于提高端圈的刚度,避免端圈与邻圈接触后（在A点）增加额外的接触应力,引起应力集中,从而降低弹簧

的疲劳寿命,见图2。

端圈墩粗长度应大于πD0

D0弹簧中径mm;弹簧端部型式是个重要因素,汽车行驶时,弹簧端部相对支承产生转动,常会产生不愉快的噪音。

弹簧托盘的适当形状,可保证切成直角的弹簧端头相对支承不动,C类弹簧总成本最低,弹簧端并紧并磨削成平面是比较昂贵的结构型式（A型）,以A型为基准,定义它为100%,对其它结构型式进行成本?比较,见图3,4。A型弹簧具有制造简单的优点；

弹簧端面向内卷曲的结构（例如D）,它安装简单,价格便宜,外廓长度较小,但其缺点是不能将减震器或缓冲块装在弹簧内部,F结构型式是个折衷方

案。;

ABCDEF;

图4;2.已知参数

1)弹簧刚度KsN/mm

2)空载时,弹簧作用负荷GoN

3)满载时,弹簧作用负荷GmN

4)弹簧可能的中径Domm

5)满载时,车轮上跳动行程反应到弹簧上的挠

度frmm

3.在弹簧绕制过程中,钢丝将产生变形,内侧产生压缩（见图5A区）,由此产生最高的扭转应力τ,其大小取决于旋绕比值ξ=Do/d;

图5;设计弹簧时,往往将τ视为许用

应力上限值的函数。

Do越小则旋绕比越小δ值越

大。因此,弹簧能承受的应力

将降低,材料的利用性变坏,承载后,弹簧的稳定性变坏。因此,在允许的条件下,弹簧中径Do应尽可能地取值大一些是合理的。见图6;5.计算参数符号

k车轮处的悬架刚度,N/mm

ks弹簧刚??N/mm

d弹簧钢丝直径mm

Do弹簧中径mm

f1车轮压缩行程mm

f1s弹簧压缩行程mm

f2车轮拉伸行程mm

f2s弹簧复原行程mm

G剪切弹性模数（G=8×104MPa）

ix车轮与弹簧之间的行程传动比iy车轮与弹簧之间的力传动比;

io弹簧工作圈数

ig弹簧总圈数

δ钢丝弯曲时的应力降低系数

Lo弹簧自由长度mm

Lw预加载荷Fw下的弹簧长度mm

LB弹簧并圈时的长度mm

Ln最小工作长度mm

Su弹簧螺线之间的间隙之和mm

ξ=Do/d旋绕比

λ弹簧的稳定系数

τ考虑钢丝弯曲的允许剪切应力MPa;6.计算顺序

首先确定钢丝的公差,以便用最小的直径dmin进行计算。

因为直径在很窄的公差带内变动，就会导致弹簧刚度显著改变。例如直径为20mm的钢丝，若采用±0.2mm的公差

(即±1%)时，刚度变化可达±4%。公差制定过严将导致成本上升，根据经验数据推荐公差如下:;1)根据弹簧中径D0计算ξ=Do/d和系数δ:

先初步设定d值,求出ξ后根据图6查得系数δ。

2）查出弹簧所用材料的屈服极限σs和抗拉强度σbMPa

取弹簧钢的扭转屈服极限约为τ=0.63σs,为了能在

充分利用材料能力的条件下制造出轻量结构,应该选取强度贮备系数υ=1.05-1.10,则许用扭转应力为:

τ=0.63σsb0/υ;

15;则:

汽车悬架弹簧一