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少片簧的结构设计

    变截面少片弹簧在汽车上采用的主要有两种结构：叶片宽度不变和宽度向两端逐渐变宽。目前使用比较多的是叶片宽度不变的梯形变厚断面弹簧，主要形状和尺寸如图1所示。                   

    少片簧的结构设计主要有以下几个步骤：

    1.板簧的片数的确定

    少片弹簧的片数一般少于或等于4片。6×2轻量化牵引车考虑前簧取3片，后簧采用主副簧结构为4+3型式，主簧4片，副簧3片，同时应确保与公告参数一致。

    2.板簧基本尺寸的确定

    (1)板簧长度2L的影响

    由于双前桥的缘故，前桥的轴距一定，前板簧的长度不能太长，否则一桥板簧后支架和二桥板簧前支架很容易互相干涉。而板簧的长度过短又会影响平稳性和导向性。在其它尺寸相同的情况下，板簧长度与刚度成反比。从轻量化考虑那么同一辆车在刚度确定的情况下，板簧越长，片厚就越厚，板簧也就越重，不利于轻量化。

    (2)板簧片宽度b的影响

    在其它参数相同的情况下，板簧宽度对刚度的影响不大，而对应力的影响较大。例如：重卡常用的板簧片宽度是75mm和90mm，在其它参数相同的情况下，75mm宽和90mm宽的板簧刚度差不多大，而75mm宽的应力却比90mm宽的应力大很多。

    (3)少片簧根部尺寸

    其它尺寸确定以后，少片簧根部厚度h和根部长度2L1直接决定了少片簧的刚度，而且该尺寸也是对板簧刚度影响最大的因素。根部平直段长度主要与U型螺栓间距有关。根部的厚度通常选择弹簧扁钢里面有的尺寸(可查阅GB/T1222-2007 弹簧钢)。

    (4)少片簧端部尺寸

    端部厚度d通常由以下公式确定(对计算结果进行圆整，或根据需要适当变化)：

    根据6×2轻量化牵引车空、满载时的载荷分配情况及平顺性要求，初步确定前簧刚度在350N/mm左右，后簧刚度取：主簧560N/mm，副簧635N/mm。前簧长度根据轴距及布置情况选取1350mm和1650mm两种，后簧长度1700mm，下面针对以上参数选取几种方案进行重量及应力对比分析，最终确定选择哪种方案：

    由表1可以看出，降重效果最好的是方案1，但是应力过大。应力效果比较好的是方案3，基本与多片簧差不多，但是降重效果不明显。综合考虑后，方案2比较合适，所以前钢板弹簧的长度2L=1350mm，板簧宽度b=90mm，根部厚度h=20mm，端部厚度和d=12mm，考虑到卷耳处受力比较大，所以将第一片端部厚度加厚，取15mm。U型螺栓夹紧距为110mm,因此取中间平直段长度为2L1=140mm。6×2轻量化牵引车前簧的结构尺寸已基本确定。

    后簧采用相同的方法确定了板簧的结构参数如下：  

    通过以上步骤，6×2轻量化牵引车前后板簧的结构尺寸已基本确定，另外还有一个参数就是总成自由弧高的确定，主要是根据满载载荷和满载车身高度的要求确定满载弧高Hf，计算出无载夹紧弧高及无载不夹紧弧高，方法与多片簧的确定方法一致。

少片簧在重卡悬架系统中应用的意义

    由表1和表2可以看出，6×2轻量化牵引车的前后悬架使用少片簧后，每辆车重量减轻了239.2kg(139.2+100=239.2)，重量与多片簧相比降了31%，可见轻量化效果很明显。

    因为少片簧带来较好的平顺性和舒适性，少片簧起初在国内主要是应用在轿车和客车上，而在重型载货车上应用很少。

    虽然悬架轻量化也可以考虑采用空气悬架、橡胶悬架等结构。不仅可以降重，而且还提高了悬架的性能，但是成本也随之大幅提高，所以少片簧的应用就很好的解决了这个问题。

    总体来说少片簧在重卡悬架系统中应用的优势归纳如下：

    1.重量轻：少片簧与多片簧相比重量和降低20%~40%。

    2.平顺性好：少片簧跟多片簧相比，片间摩擦阻力小，有利于弹簧保持良好的振动特性 。

    3.振动噪声小：少片簧片间摩擦力稳定，振动平稳，噪声明显比多片簧小。   

小结

    钢板弹簧在悬架系统中同时扮演了两个角色：弹性元件和导向元件，而且钢板弹簧的制造成本低，维修保养方便，所以目前还是国内重型卡车悬架系统的主选。

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