某輕卡副簧下置式少片簧的開發及應用

趙鵬飛 張珂 李惠斌 郇浪浪 陳英宏

摘 要：以某輕卡后板簧的設計開發為例，介紹副簧下置式少片簧結構特點，進行主副簧剛度分配、載荷分配及少片簧剛度、應力計算。經過臺架疲勞試驗及整車搭載可靠性試驗，副簧下置式少片簧滿足使用要求。

關鍵詞：副簧下置；少片簧；剛度；應力；疲勞試驗

中圖分類號：U467 文獻標識碼：B 文章編號：1671-7988（2018）12-29-03

Abstract： Take the design of a light truck after leaf spring as an example， this paper introduces the structure and characters of the secondary spring under-set little leaf srping， the load distribution， calculation of the stiffness and stress are calculated. After the fatigue test of the platform and the reliability test of the whole vehicle， the secondary spring under-set is used to meet the requirement of use.

Keywords： the secondary spring under_set； little leaf spring； stiffness； stress； fatigue test

CLC NO.： U467 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）12-29-03

前言

載貨車由于空滿載負荷變化大，因此常采用主副簧結構，以獲得近似的等頻性。常規的主副簧結構由于副簧作用長度短、板簧片數多，使得板簧剛度大、比應力大，造成平順性差、板簧重量大等問題。

隨著整車輕量化及平順性的發展要求，副簧下置式少片簧開始出現在部分車型上，如輕型客車后板簧，奔馳輕卡后板簧。該類板簧結構是將副簧置于主簧下面，取消了副簧支架，降低了重量。由于副簧作用長度增大，比應力及剛度得以降低，可以獲得更長的疲勞壽命及更好的平順性。

1 副簧下置式少片簧結構

如圖1所示為副簧下置式少片簧結構，主簧采用兩片少片簧，副簧在主簧下方。輕載或空載時，僅主簧工作，當到達一定載荷時，副簧開始接觸，與主簧共同作用。副簧兩端加橡膠墊能保證接觸柔和，在接觸時減少沖擊及噪聲。

2 副簧下置式少片簧設計計算

以某輕卡后懸架為例，進行副簧下置式少片簧的設計計算。板簧設計載荷參數如表1所示。

2.1 主副簧剛度分配

2.3 線性變截面少片簧設計計算

如圖2所示的是縱截面為線性變化的少片變截面鋼板彈簧四分之一橢圓的幾何形狀，簧片根部AB段和端部CD段都是等厚區間段，厚度分別用w2和w1表示，簧片BC段是變截面區間段。

根據整車布置要求，取板簧作用長度為1300mm，板簧寬度為75mm。將上述公式編輯于excel中，經過反復計算，最終確定板簧參數如表2。

3 副簧下置式少片簧與普通少片簧性能重量對比

同樣載荷下，按普通主副簧少片簧方案進行了計算。表4是采用副簧下置少片簧與普通主副簧少片簧對比參數。

普通少片簧副簧由于作用長度只有850mm，只能選擇片厚較小，片數較多形式，最終確定為3片副簧結構。同樣載荷小，普通副簧結構的剛度、滿載應力、比應力、極限應力均大于副簧下置式結構。在重量方面，普通副簧結構單側板簧重4kg，副簧支架重6kg，整個后懸架重20kg。

4 臺架試驗及整車搭載可靠性試驗

在設計完成后，制作了2套樣。第一套搭載整車，按照汽車耐久性試驗標準，進行5000km高強度可靠性試驗，試驗結果板簧無裂紋，副簧橡膠墊塊完好。第二套按GB/T19844- 2005中要求進行剛度試驗。剛度試驗結果如表3，主簧剛度誤差為4.1%，副簧剛度誤差為5.3%，誤差在10%要求范圍之內。

做完剛度試驗后，按GB/T19844-2005中要求進行了臺架試驗，臺架疲勞試驗進行到15萬次未斷裂，遠遠大于國標8萬次要求。

5 結論

副簧下置式少片簧由于取消了副簧支架，相對于普通副簧上置式少片簧結構，懸架系統重量更輕。副簧作用長度增大，比應力降低，極限應力小，使得疲勞壽命得以提高，且較長的作用長度可以選用更少的板簧片數，使板簧重量降低。

將其應用于輕卡，對于降重及提高懸架壽命有著重要影響。

參考文獻

[1] 王霄鋒.汽車底盤設計.清華大學出版社.2010.

[2] 楊銀輝，馬生平，張偉，任娜.兩級剛度少片鋼板彈簧在重型汽車上的應用及設計.汽車實用技術.2014（11）.