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（毕业设计全套）挂车前桥与悬架设计（打包下载）

度可用下式表示。.式中为重力加速度，取和为前后悬架的刚度为前后悬架的簧上质量。静挠度与偏频的关系为，由分析可知悬挂的静挠度直接影响车身振动的偏频。因此，欲保证挂车有良好的行使平顺性，必须正确选取悬挂的静挠度。在选取前后悬架的静挠度值和时，应当使之接近，并希望后悬架的静挠度比前悬架的静挠度小些，这有利于防止车身产生较大的纵向角振动。理论分析证明若汽车以较高车速驶过单个路障，时的车身纵向角振动要比时小，考虑到挂车承载货物的平顺性，取前悬架的静挠度值大于后悬架的静挠度值，推荐。根据平顺性要求，后悬架期望满载固有频率取为。所以，前悬架满载固有频率取为。悬架动挠度悬架的动挠度是指从满载静平衡位置开始悬挂压缩到结构允许的最大变形通常指缓冲块压缩到其自由高度的或时，车轮中心相对车架或车身的垂直位移。要求悬架应有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行使时经常碰撞缓冲块。对货车取。悬架弹性特性悬架受到的垂直外力与由此所引起的车轮中心相对于车身位移即悬挂的变形的关系曲线，称为悬架的弹性特性，其切线的斜率是悬架的刚度。悬架的弹性特性有线性弹性特性和非线性弹性特性两种。当悬架变形与所受垂直外力之间成固定的比例变化时，弹性特性为直线，称为线性弹性特性。对于空载与满载时簧上质量变化大的货车和客车，为了减少振动频率和车身高度的变化，应当选用刚度可变的非线性悬架。本挂车前后悬架采用主副簧钢板弹簧，为刚度可变的非线性弹性特性。悬架主副簧刚度的分配为保证挂车有良好的平顺性，要求固有频率变化小。是整个负荷变化范围内频率的变化应最小二是副钢板弹簧接触支架前后的频率变化不能太大。这两方面的要求是矛盾的。从前者考虑，导出了两点等频率法，从后者考虑，导出了点等频率法。本设计采用两点等频率法，既使副簧开始起作用时的悬挂挠度等于汽车空载时悬挂的挠度，而使副簧开始起作用前瞬间的挠度等于满载时悬挂的挠度。于是，可求得.式中分别为满载时钢板弹簧主簧副簧的挠度为空载时主簧的挠度。副簧开始参加工作的载荷.式中和分别为空载与满载时的悬架载荷。副簧主簧的刚度比为.式中为副簧刚度为主簧刚度副簧主簧的刚度比，。主副簧的总刚度为.式中为副簧刚度为主簧刚度副簧主簧的刚度比，挂车满载时的固有频率。钢板弹簧的结构叶片的截面形状最常用的板簧材料为热轧弹簧扁钢，其截面形状为上下表面平坦允许稍向内凹。两侧为圆边，半径为厚度的倍。由于板簧的疲劳破坏总是始于受拉伸的上表面，故下表面常采用如图所示，的抛物线侧边或单面单槽单面双槽形状以使截面的中性轴向上移动，减小拉伸应力。通常认为许用压应力可大于许用拉应力，其比值达.经验表明，采用图截面的板簧与采用传统图截面的板簧相比可节约的钢材，疲劳寿命约可提高。标准型抛物线侧边单面单槽单面双槽叶片的端部结构图.叶片截面形状叶片的端部可以按其形状和加工方式分为矩形梯形片端切角椭圆形片端压延和片端压延切断四种，分别如图所示。其中矩形为制造成本最低的种由于对片端不做任何加工，但同时也是效果最差的种。与压延过的片端相比，再片端得接触区域内，传递的压力更大也更集中，导致片间摩擦和磨损加剧。同时也是板簧的作用机理与“应力方式”去甚远，导致了板簧质量的增大。梯形片端切角结构比矩形有所改善，制造成本略有增加。片段压延的椭圆形端部更接近于理想的“应力形状”，并且在接触区内压力分布更均匀，片端片间摩擦磨损都有所减少，但需要专门的延压设备。延压后在切断的端部结构制造成本最高，效果也最好。图.叶片端部结构钢板弹簧端部的支撑形式以板簧端部的支撑形式而言，可以大致分为卷耳和滑板见图两大类。滑板型式多见于两级式主副簧悬架中副簧的支撑和平衡悬架中板弹簧的支撑。卷耳根据其相对簧上平面的位置可以分为上卷耳平卷耳和下卷耳三类，分别如图所示。其中平卷耳的纵向作用力可以直接传递给主片，减少了附加的对主片的卷曲力矩，下卷耳可用于对板簧的安装位置或角度有特殊要求的情况比如使轴转向趋于不足转向但采用下卷方式时无法像上卷耳和平卷耳那样可以在必要的时候用第二片加强卷耳，加强结构多用于军用车辆或重型载货汽车，其主要目的是为了在竹片断裂时起支撑作用，还可以在悬架反弹时与主片共同担负非簧载部分的重力。为了方便采用非各向同性的橡胶支撑以减缓悬架所受的水平冲击。图.卷耳形式.悬架的基本参数的计算该载货汽车前后悬架的总负荷空载时，该载货汽车前悬架空载时总负荷该载货汽车后悬架空载时的总负荷。满载时，得。求总刚度。按两点等频率法求刚度分配及接触点挠度。根据和比关系求得。式中分别为满载时钢板弹簧主簧副簧承受的载荷。钢板弹簧主要参数的确定钢板弹簧长度的确定钢板弹簧长度是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。增加钢板弹簧长度能显著降低弹簧应力，提高使用寿命降低弹簧刚度，改善汽车行驶的平顺性在垂直刚度给定的条件下，又能明显增加钢板弹簧的纵向角刚度。钢板弹簧的纵向角刚度，是指钢板弹簧产生单位纵向转角时，作用到钢板弹簧上的纵向力矩值。增大钢板弹簧纵向角刚度的同时，能减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形选用长些的钢板弹簧，会在汽车布置上时产生困难。原则上，在总布置可能的条件下，应尽可能将钢板弹簧取长些。推荐挂车悬架前钢板弹簧主簧长度轴距，后悬架轴距取，副簧后钢板弹簧主簧，副簧。钢板断面尺寸及片数的确定平均厚度.式中考虑形螺栓夹紧板簧后的无效长度系数刚性夹紧时.，挠性夹紧时形螺栓中心距，取为挠度增大系数先确定与主片等长的重叠片数，再估计个总片数，求的η，然后用初定材料的弹性模量，许用弯曲应力，采用的材料，表面经喷丸处理后，推荐的后主簧为，后副簧为。前钢板弹簧主簧副簧。后钢板弹簧主簧副簧。片宽推荐片宽与片厚的比值在范围内选取，取前后钢板弹簧主副簧。钢板断面形状前后主副弹簧均采用矩形断面形状，其中性轴在钢板断面的对称位置上，工作时，面受拉应力另面受压应力作用，并且应力绝对值相等。钢板弹簧片数根据挂车的总质量及结构形式，选取前后主簧的片数为片，副簧的片数为片。钢板弹簧各片长度的确定钢板弹簧各片长度就是基于实际钢板各片展开图接近梯形梁的形状这原则来作图确定的，具体进行步骤如下先将各片厚度的立方值按同比例尺沿纵坐标绘制在图上，再沿横坐标量出主片长度的半和形螺栓中心距的半，得到两点，连接既得到三角形的钢板弹簧展开图。线与各叶片的上侧边交点既为各片长度。各片实际长度尺寸需经过圆整后确定。图.确定钢板弹簧各片长度得作图法由上述方法得到前钢板弹簧主簧各片长度副簧各片长度，后钢板弹簧主簧各片长度副簧各片长度。钢板总成在自由状态下的弧高及曲率半径的计算钢板弹簧总成在自由状态下的弧高钢板弹簧各片装配后，在预压缩和形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端不包括卷耳孔半径连线间的最大高度差如图，称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高用公式计算.式中为静挠度为满载弧高为钢板弹簧总成用形螺栓夹紧后引起的弧高变化。.式中为形螺栓中心距为钢板弹簧主片长度为静挠度为满载弧高。钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径.图.钢板弹簧各片自由状态下的曲率半径前钢板弹簧主簧.副簧后钢板弹簧主簧副簧钢板弹簧各片自由状态下的曲率半径的确定因钢板弹簧各片在自由状态下和装配后的曲率半径不同，装配后各片产生预应力，其值确定了自由状态下的曲率半径。各片自由状态下做成不同曲率半径的目的是使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地紧贴，减少主片工作应力，使各片寿命接近。矩形断面钢板弹簧装配前各片曲率半径由下式确定.式中为第片弹簧自由状态下的曲率半径为钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径为各片弹簧预应力为材料弹性模量，取为第片的弹簧厚度。在已知钢板弹簧总成自由状态下曲率半径和各片弹簧预加应力的条件下，可以用公式.计算各片弹簧自由状态下的曲率半径。选取各片弹簧预应力时，要求做到装配前各片弹簧片间的间隙相差不大，且装配后各片能很好地贴和为保证主片及其相邻的长片有足够的使用寿命，应适当降低主片及与其相邻的长片的应力。为此，选取各片预应力时，对于片厚相同的钢板弹簧，各片预应力值不宜选取过大。预应力从长片到短片由负值逐渐递增至正值。如果第片的片长为，则第片弹簧的弧高为悬架的强度校核计算钢板弹簧的刚度验算在此之前，有关挠度增大系数惯性矩片长和叶片端部形状等的确定都不够准确，所以有必要验算刚度。用共同曲率法计算刚度的前提是，假定同截面上各片曲率变化值相同，各片所承受的弯矩正比于其惯性矩，同时该截面上各片的弯矩和等于外力所引起的弯矩。刚度验算公式为.其中。式中经验修正系数，材料弹性模量主片和第片的半长度。代入已知数据可得。钢板弹簧总截面系数.满载平均静应力.比应力.前钢板主簧。前钢板副簧。后钢板主簧。后钢板副簧。从实际规格尺寸及应力规范修正设计参数前后主副钢板弹簧比应力稍低于许用值下限，取主副弹簧的极限应力之比极限动行程系数取则极限动行程为代入得。前钢板橡胶垫块高度为，压缩量为.，所以极限动行程计算值应取为.。后钢板橡胶垫块高度为，压缩量为.，极限动行程计算值应取为.。修正后的副钢板弹簧接触点挠度为.于是可得。主副钢板弹簧负荷分配和应力核算满载主簧挠度.满载极限应力.于是可得。同理可得钢板弹簧采用的是材料，表面经喷丸处理后，推荐的后主簧为，后副簧为范围内，范围内，在范围内。由上述计算结果可知，满载平均静应力和极限应力都在许用值范围内，故满足使用条件。.本章小结本章对钢板弹簧进行了系统严谨的计算，从钢板弹簧的叶片形状到钢板弹簧的几何尺寸都进行了严格的选取和计算，钢板弹簧是本次设计比较重要的部分，所以本章对其研究和探讨的也相当深入，对每片钢板弹簧都进行了严格的计算和把关，以保证其质量。由于本设计是主副簧共同参与工作，所以本章也对副簧参加工作的条件，以及祝福簧的工作分配进行了计算。结论本次毕业设计是以挂车的前桥和悬架为研究对象，分成车桥和悬架两部分，所设计的挂车是全挂车，汽车列车在运输作业过程中，挂车的全部载荷有挂车承载，挂车的前支撑位轮轴形式，所以挂车的前桥主要有传递车架或承载式车身与车轮之间的铅垂力纵向力横向力及其力矩的作用。挂车悬架是将挂车车架与车轴相连的全套装置的总称，其功用是传递作用在车轮和车架之间的各种载荷，并减少或消除由不平路面通过车轴传给车架的冲击和振动，以改善挂车行驶的平顺性。所设计的挂车悬架是主副簧共同工作的形式，当装载质量不大只有主簧工作，当挂车满载或装载质