(完整版)钢板弹簧悬架系统设计规范--完整版

1 范围

本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。

2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。

QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件

QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件

QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件

GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法

3 符号、代号、术语及其定义

GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义

GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码

GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸

QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件

GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义

GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件

GB 13094-2017 客车结构安全要求

QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法

QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值

GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法

GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值

GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车

JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。

4 悬架系统设计对整车性能的影响

悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济性、通过性等多种整车性能有影响。

悬架是整车的承载系统之一，其钢板弹簧设计能力的大小,直接关系到整车的承载能力。设计中保证一定的使用寿命，重量轻，安全可靠。

汽车平顺性（乘坐舒适性）是汽车设计开发中的重要性能指标。悬架是影响整车行驶平顺性的主要系统。悬架弹性特性、系统阻尼和非簧载质量是影响汽车平顺性的主要因素。在悬架设计中,力求保持整车承载载荷范围内，固有频率变化尽可能小，具有适当的阻尼衰减振动,减小非簧载质量避免高频共振。

悬架结构形式对汽车行驶稳定性有一定影响。悬架的布置要使整车具有不足转向特性，导向机构与转向拉杆运动协调，前悬架的布置与刚度设计要考虑主销后倾角，避免前钢板弹簧在制动力作用下产生S变形。同时尽量提高前后悬架的侧倾角刚度，降低侧倾中心高度，以利于提高汽车行驶稳定性。

5 悬架设计流程概述

设计输入→整车设计目标→物理边界确定→主要部件性能指标确定→结构设计

6 悬架的评价指标

客车行驶平顺性的评价指标：用测点位置垂直振动的等效均值来评价。

公式中：为等效均值（dB）;为一定测量时间内的加权加速度均方根（m/s2）。

评价指标限值如表1所示：

表1 QC/T 474-2011 客车平顺性等效均值限值（单位：分贝）

试验车速	城市客车		其他客车
试验车速	空气悬架	其他悬架	空气悬架	其他悬架
30km/h	≤106.0	≤115.0	——	——
60km/h	——	——	≤110.0	≤112.5
90km/h	——	——	≤113.0	≤115.0
注：悬架为驾驶员同侧后桥（驱动桥）正上方悬架。

7 设计输入

表2 设计输入表

序号	名称	代号	依赖性（可无○ 必有●）	备注
1	市场分析报告		○
2	项目建议书		●
3	产品概念报告		○
4	技术方案分析报告		●
5	产品信函		●
6	项目描述书		●

主要获取信息：

a) 产品市场定位及用户目标，使用区域，平原/山区

b) 产品承载能力范围，整备质量、满载质量、超载质量

c) 耐久性要求（可靠性里程）

d) 平顺性及操稳性要求

e) 标杆车型及悬架

表3 输入信息表

序号	名称		内容及描述
1	产品市场定位及用户目标
2	使用区域（平原/山区）
3	承载能力	整备质量（Kg）
4		满载质量（Kg）
5		超载质量（Kg）
6	耐久性要求		电动拖布
7	平顺性及操稳性要求		是否特殊说明

表4 标杆样车公告参数表

品牌：		车型代号：		VIN；
		公告型号1（●）	公告型号2（○）	公告型号3（○）
承载能力	整备质量（Kg）
	满载质量（Kg）
	超载质量（Kg）
板数	前板簧
板数	后板簧

表5 标杆样车性能参数表（性能试验表——平顺、操稳、转向）

品牌：	车型代号：	VIN；

	拟态计算机

表6 标杆样车结构参数表（检测后获得）

品牌：			车型代号：	VIN；
前悬架：（主要结构形式描述）
序号	名称	项目		备注
1	前钢板弹簧总成	片数		传统结构/少片簧/渐变刚度
		结构	长宽高
		刚度	自由/夹紧（S）	S为夹紧距电梯井防护门
		弧高	自由/夹紧（S）
		安装	倾角及方式
2	减振器	结构	单筒/双筒
		尺寸	缸径、最大/最小尺寸，工作行程
		阻尼	速度特性
		安装	倾角及方式
3	缓冲块	尺寸	总高/骨架，安装尺寸
3	缓冲块	动行程	空车/满载

8 悬架系统设计目标

a) 承载性目标

b) 平顺性目标

c) 安全性目标

d) 成本目标

e) 总成重量目标

f) 整车姿态目标

g) 整车动行程目标

表7 悬架系统设计目标

序号	项目	目标值	备注
1	承载性	整备：满载：超载：
2	平顺性	前悬架偏频（空载/满载）：（静挠度/板簧刚度）后悬架偏频（空载/满载）：（静挠度/板簧刚度）
3	安全性	前簧应力（满载/超载）：后簧应力（满载/超载）：副簧应力（满载/超载）：
4	整车姿态	整车倾角（空载）整车倾角（满载）
5	整车动行程	前悬架动行程
6	总成重量
7	成本

9 悬架系统结构参数的确定

a) 前、后悬架系统结构形式（主要部件构成明细）

b) 安装尺寸的确定

c) 前后钢板弹簧最大工作空间确定(静挠度+动行程)

d) 减振器工作行程范围确定

e) 车架结构与悬架元件的物理接口

f) 前后桥与悬架元件的物理接口

g) 整车动行程确定(发动机油底壳与工字梁,前软垫与车架、后软垫与车架)

h) 其他

附件：典型前悬架结构——附图1

典型后悬架结构——附图2

表8 前悬架安装尺寸的确定

刻字笔

序号	名称	项目		备注
1	前钢板弹簧总成	结构形式	少片簧/普通多片簧
		结构尺寸	长*宽
		安装倾角
		前桥下沉量
		前板簧夹紧距
		板簧前固定支架高度
		前轮中心到车架上平面距离
		吊耳尺寸
2	减振器	结构
		尺寸	缸径、最大/最小尺寸，工作行程
		安装	倾角及方式
3	缓冲块	尺寸	总高/骨架，安装尺寸
3	缓冲块	动行程	空车/满载
4	骑马螺栓	直径
5	板簧销	直径

表9 后悬架安装尺寸的确定

凯膜过滤技术

序号	名称	项目		备注
1	后钢板弹簧总成	结构形式	少片簧/渐变刚度簧/普通多片簧	吊耳式 / 滑板式
		结构尺寸	长*宽
		安装倾角
		后板簧夹紧距
		板簧前固定支架高度
		后轮中心到车架上平面距离
		吊耳尺寸
2	后钢板弹簧总成	副簧支点距	长度
3	减振器	结构
		尺寸	缸径、最大/最小尺寸，工作行程
		安装	倾角及方式
4	缓冲块	尺寸	总高/骨架，安装尺寸
4	缓冲块	动行程	空车/满载
5	骑马螺栓	直径
6	板簧销	直径

10 钢板弹簧设计

10.1 前板簧：

从上面的设计目标与安装尺寸中已得知质量参数、安装尺寸、板簧刚度，下面需进行板簧具体结构设计。首先根据使用状况确定采用哪种板簧（少片簧、渐变刚度簧、多片簧），确定后用现有板簧设计软件进行初步设计计算，结果如下表：

表10 前悬架钢板弹簧计算

输入内容：
	项目			数值	项目			数值
	满载前轮轴荷Yjc( kg )				卷耳内径d( mm )
	满载簧上载荷Fw( N )				弹簧销直径d1( mm )			工业洗水机
	满载弧高fa( mm )				U 型螺栓中心距 S( mm )
	钢板弹簧总片数N				弹簧固定点至路面距离hc( mm )
	与主片等长的片数(含主片)				非工作长度系数k
	板簧宽度b( mm )				钢板弹簧截面修正系数δ
	路面附着系数φ				材料弹性模量E(MPa)
输出内容：
	检验刚度Cj(N/mm)				挠度系数
	装配刚度Cz(N/mm)				静应力(MPa)
	悬架静挠度fc(mm)				比应力(MPa/mm)
	偏频f(Hz)				极限挠度下的最大应力(MPa)
					钢板弹簧卷耳根部应力(MPa)
					弹簧销挤压应力(MPa)
前钢板弹簧：
片序	长度	宽度	厚度	预应力(MPa)		固定端应力(MPa)	接触点处应力(MPa)
1
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