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板弹簧的设计计算公式 |
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本节只重点介绍对称式半椭圆形板弹簧(这是汽车板弹簧的最广泛的典型结构)的设计与计算公式，至于其他结构的板弹簧，可将整个弹簧看成是两个不同长度的四分之一式弹簧，也可用同一方法进行计算。但在遇到叶片截面不同时，要采用不同的公式 在计算板弹簧时，一般是把它看成等强度梁。也就是说，当梁的自由端承受载荷时，在梁的各个截面中就产生与该截面到固定端的距离成比例的弯曲应力。实际上，由于结构与使用的要求，真实弹簧的性能与强度梁并不相同。为了简化计算，一般仍利用等强度梁中载荷与变形的关系，但采用了一些修正系数，以使计算更为精确 在设计板弹簧时，应着重考虑板弹簧的下述主要参数 1) 板弹簧的静挠度(即静载荷下的变形) 前后弹簧的静挠度值都直接影响到汽车的行驶性能。为了防止汽车在行驶过程中产生剧烈的颠簸(纵向角振动)，应力求使前后弹簧的静挠度比值接近于1。此外，适当地增大静挠度也可减低汽车的振动频率，以提高汽车的舒适性。但静挠度不能无限制地增加(一般不超过24cm)，因为挠度过大(也 就是说频率过低)也同样会使人感到不舒适，产生晕车的感觉。同时，从弹簧的必需理论重量 出，如果载荷与许用应力不变而过分增大静挠度，就会增加弹簧的重量，也就是增加材料的消耗。此外，在前轮为非独立悬挂的情况下，挠度过大还会使汽车的操纵性变坏。一般汽车弹簧的静挠度值通常在表1所列范围内 2) 板弹簧的伸直长度 适当地加长弹簧的长度不仅能改善转向系的工作和提高汽车的行驶性能，而且还提高了加厚主片的可能性(加厚主片就可以加强弹簧卷耳的强度，以便承受推力与刹车力等)。此外，在同样的变形下，对于加长后的弹簧，还可以减小应力的幅度，从而延长弹簧的使用寿命。但是，弹簧长度受到汽车总布置的限制，因为一般弹簧的伸直长度都与汽车的轴距有一定的关系。根据统计资料，弹簧伸直长度如表2所示 至于组合板弹簧中的副弹簧的伸直长度，一般约为轴距的25% |
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表1 静挠度fc mm |
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表2 板弹簧的伸直长度L |
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应用场合 |
前弹簧 |
后弹簧 |
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应用场合 |
前弹簧 |
后弹簧 |
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轻型汽车 |
60~90 |
90~115 |
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轻型汽车 |
33%轴距 |
45%轴距 |
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公共汽车 |
100~180 |
125~190 |
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载货汽车 |
25%~35%轴距 |
30%~40%轴距 |
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载货汽车 |
50~100 |
90~150 |
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