少片簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    變截面少片彈簧在汽車上采用的主要有兩種結(jié)構(gòu)：葉片寬度不變和寬度向兩端逐漸變寬。目前使用比較多的是葉片寬度不變的梯形變厚斷面彈簧，主要形狀和尺寸如圖1所示。                   

    少片簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)步驟：

    1.板簧的片數(shù)的確定

    少片彈簧的片數(shù)一般少于或等于4片。6×2輕量化牽引車考慮前簧取3片，后簧采用主副簧結(jié)構(gòu)為4+3型式，主簧4片，副簧3片，同時(shí)應(yīng)確保與公告參數(shù)一致。

    2.板簧基本尺寸的確定

    (1)板簧長(zhǎng)度2L的影響

    由于雙前橋的緣故，前橋的軸距一定，前板簧的長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)，否則一橋板簧后支架和二橋板簧前支架很容易互相干涉。而板簧的長(zhǎng)度過(guò)短又會(huì)影響平穩(wěn)性和導(dǎo)向性。在其它尺寸相同的情況下，板簧長(zhǎng)度與剛度成反比。從輕量化考慮那么同一輛車在剛度確定的情況下，板簧越長(zhǎng)，片厚就越厚，板簧也就越重，不利于輕量化。

    (2)板簧片寬度b的影響

    在其它參數(shù)相同的情況下，板簧寬度對(duì)剛度的影響不大，而對(duì)應(yīng)力的影響較大。例如：重卡常用的板簧片寬度是75mm和90mm，在其它參數(shù)相同的情況下，75mm寬和90mm寬的板簧剛度差不多大，而75mm寬的應(yīng)力卻比90mm寬的應(yīng)力大很多。

    (3)少片簧根部尺寸

    其它尺寸確定以后，少片簧根部厚度h和根部長(zhǎng)度2L1直接決定了少片簧的剛度，而且該尺寸也是對(duì)板簧剛度影響最大的因素。根部平直段長(zhǎng)度主要與U型螺栓間距有關(guān)。根部的厚度通常選擇彈簧扁鋼里面有的尺寸(可查閱GB/T1222-2007 彈簧鋼)。

    (4)少片簧端部尺寸

    端部厚度d通常由以下公式確定(對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圓整，或根據(jù)需要適當(dāng)變化)：

    根據(jù)6×2輕量化牽引車空、滿載時(shí)的載荷分配情況及平順性要求，初步確定前簧剛度在350N/mm左右，后簧剛度取：主簧560N/mm，副簧635N/mm。前簧長(zhǎng)度根據(jù)軸距及布置情況選取1350mm和1650mm兩種，后簧長(zhǎng)度1700mm，下面針對(duì)以上參數(shù)選取幾種方案進(jìn)行重量及應(yīng)力對(duì)比分析，最終確定選擇哪種方案：

    由表1可以看出，降重效果最好的是方案1，但是應(yīng)力過(guò)大。應(yīng)力效果比較好的是方案3，基本與多片簧差不多，但是降重效果不明顯。綜合考慮后，方案2比較合適，所以前鋼板彈簧的長(zhǎng)度2L=1350mm，板簧寬度b=90mm，根部厚度h=20mm，端部厚度和d=12mm，考慮到卷耳處受力比較大，所以將第一片端部厚度加厚，取15mm。U型螺栓夾緊距為110mm,因此取中間平直段長(zhǎng)度為2L1=140mm。6×2輕量化牽引車前簧的結(jié)構(gòu)尺寸已基本確定。

    后簧采用相同的方法確定了板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：  

    通過(guò)以上步驟，6×2輕量化牽引車前后板簧的結(jié)構(gòu)尺寸已基本確定，另外還有一個(gè)參數(shù)就是總成自由弧高的確定，主要是根據(jù)滿載載荷和滿載車身高度的要求確定滿載弧高Hf，計(jì)算出無(wú)載夾緊弧高及無(wú)載不夾緊弧高，方法與多片簧的確定方法一致。

少片簧在重卡懸架系統(tǒng)中應(yīng)用的意義

    由表1和表2可以看出，6×2輕量化牽引車的前后懸架使用少片簧后，每輛車重量減輕了239.2kg(139.2+100=239.2)，重量與多片簧相比降了31%，可見輕量化效果很明顯。

    因?yàn)樯倨蓭?lái)較好的平順性和舒適性，少片簧起初在國(guó)內(nèi)主要是應(yīng)用在轎車和客車上，而在重型載貨車上應(yīng)用很少。

    雖然懸架輕量化也可以考慮采用空氣懸架、橡膠懸架等結(jié)構(gòu)。不僅可以降重，而且還提高了懸架的性能，但是成本也隨之大幅提高，所以少片簧的應(yīng)用就很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。

    總體來(lái)說(shuō)少片簧在重卡懸架系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)歸納如下：

    1.重量輕：少片簧與多片簧相比重量和降低20%~40%。

    2.平順性好：少片簧跟多片簧相比，片間摩擦阻力小，有利于彈簧保持良好的振動(dòng)特性 。

    3.振動(dòng)噪聲?。荷倨善g摩擦力穩(wěn)定，振動(dòng)平穩(wěn)，噪聲明顯比多片簧小。   

小結(jié)

    鋼板彈簧在懸架系統(tǒng)中同時(shí)扮演了兩個(gè)角色：彈性元件和導(dǎo)向元件，而且鋼板彈簧的制造成本低，維修保養(yǎng)方便，所以目前還是國(guó)內(nèi)重型卡車懸架系統(tǒng)的主選。

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