帶有限位保護的車用減振板簧機構設計

饒俊良 黃瓊

摘? 要：為了避免礦用工程車懸架中的鋼板彈簧過載時易反向彎曲或者斷裂的弊端，設計了一種帶有限位保護的車用減振板簧機構。該機構主要由固定端支座、板簧銷軸、鋼板彈簧、限位保護裝置、活動端支座、半圓壓塊、板簧壓板、U形螺栓組件、驅動橋組成。該機構中的限位保護裝置可以限定鋼板彈簧的變形行程，經過測試，該設計達到了預期目標。車輛通過配置這套帶有限位保護的車用減振板簧機構，可以大大提高懸架系統(tǒng)的安全性。

關鍵詞：工程車輛;限位保護;減振機構;鋼板彈簧

中圖分類號：D402 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）30-0035-02

Abstract： In order to avoid the reverse bending or fracture of the leaf spring in the suspension of mining engineering vehicle when it is overloaded， a damping leaf spring mechanism with limit protection is designed in this paper. The mechanism is mainly composed of fixed end support， leaf spring pin shaft， leaf spring， limit protection device， movable end support， semicircle pressing block， leaf spring pressing plate， U-bolt assembly and drive axle. The limit protection device in the mechanism can limit the deformation stroke of leaf spring. The design has been tested and achieved the expected goal. The safety of vehicle suspension system can be greatly improved by the configuration of this set of damping leaf spring mechanism with limit protection.

Keywords： engineering vehicle; limit protection; damping mechanism; leaf spring

引言

車用鋼板彈簧又稱為葉片彈簧，它是汽車懸架中應用廣泛的一種彈性元件。工程車也常有應用。它由若干片長度不等、曲率半徑不同、厚度相等或不等的彈簧鋼片疊合在一起，組成一根近似等強度的彈性梁。

鋼板彈簧在工程車懸架中非常重要，不僅起到減振的作用，還連接驅動橋和車架，承載整個車輛的重量。鋼板彈簧承受的載荷主要在垂直方向上，當所承受的垂直載荷為正向時，各彈簧鋼片都會發(fā)生應力變化和變形，會有向上拱彎的趨勢，形狀逐漸由彎曲變向平直。

1 存在的問題與設計思路

礦用工程車在運載過程中，加速、減速、轉向都會給懸架施加作用力。礦用工程車的懸架形式為鋼板彈簧減振，這種類似于傳統(tǒng)彈簧形式的吸振式懸架設計，鋼板彈簧起到支撐整個車輛及吸收與減少輪胎受到路面顛簸起伏和沖擊時傳遞給車輛振動的作用。

一般情況下，如果路面的顛簸起伏較大，礦用工程車懸架就需要仔細設計校核，如果用剛度較大的鋼板彈簧，雖然剛性足夠，能保證懸架的行程不容易用盡，但是剛度較大的鋼板彈簧往往也比較硬，減振效果稍差，帶給乘員不太好的乘坐體驗。如果用剛度較小的鋼板彈簧，雖然減振性能較好，具有較好的舒適性，但在礦用路面行駛時，路面的坑洼起伏經常使得彈簧變形到極限位置，在承受載荷過量時，鋼板彈簧很可能會反向彎曲或者斷裂，對行車安全造成極大的隱患。如果加大鋼板彈簧的減振行程，又可能造成懸架高度增加，使得車輛的整體高度增加，重心也有所增高，降低了車輛的通過性和穩(wěn)定性。

為了解決上述技術問題，設計一種帶有限位保護的車用減振板簧機構。這種機構在原有鋼板彈簧減振懸架上增加了限位保護，避免鋼板彈簧承載過量發(fā)生斷裂。具體結構如圖1所示。

限位保護板簧減震機構主要由：固定端支座、板簧銷軸、鋼板彈簧、限位保護裝置、限位支座、限位塊安裝螺栓、限位墊片、限位塊、活動端支座、半圓壓塊、板簧壓板、U形螺栓組件、驅動橋組成。

驅動橋通過U形螺栓組件分別將板簧壓板、鋼板彈簧、驅動橋安裝在一起。

目前鋼板彈簧的連接形式大多都是鉸接和吊耳將板簧兩端固定在車架上，鋼板彈簧一端通過板簧銷軸鉸接連接在固定端支座上，另外一端通過吊耳連接在活動端支座上，在活動端支座里，有一個半圓壓塊壓住鋼板彈簧的活動端。

在鋼板彈簧的上部，還有一個限位保護裝置焊接在車架上。限位保護裝置由限位支座、限位塊安裝螺栓、限位墊片、限位塊組成，限位支座、限位塊中間有螺紋，限位塊安裝螺栓從中間穿過將上述兩者固定。在限位支座、限位塊之間還有限位墊片。

在活動端支座的上端有螺紋孔，螺紋孔里安裝有半圓壓塊位置的調整螺栓，該螺栓一端固定在活動端支座的螺紋孔中，前端抵住半圓壓塊?？梢酝ㄟ^調整螺栓來調整半圓壓塊壓住板簧壓板的間隙和力度。

半圓壓塊中間開有螺紋通孔，上端安裝一個黃油嘴，在活動端支座頂部開有一個圓孔，方便給黃油嘴添加潤滑油脂。潤滑油脂通過黃油嘴和半圓壓塊中間的通孔到達半圓壓塊和鋼板彈簧的接觸面，保證兩者之間的潤滑。

2 設計原理

固定端支座和活動端支座一般焊接在礦用工程車輛的車架上。當鋼板彈簧承受載荷時，固定端沒有相對位移，活動端的板簧吊耳會向前伸出，在載荷的作用下由彎變直，隨著載荷大小的不同程度不同。在這個過程中，板簧壓板和限位保護裝置的距離也會發(fā)生變化。當載荷達到設定的極限時，板簧壓板靠上限位保護裝置，限定鋼板彈簧被限位不再變形，避免鋼板彈簧過載之后損壞。

半圓壓塊可以壓緊鋼板彈簧的活動端，半圓壓塊與鋼板彈簧壓緊的一面為圓面，保證鋼板彈簧活動端變形移動時能一直與半圓壓塊相接觸。

限位墊片可以用來調整限位保護裝置和板簧壓板之間的距離間隙，起到調整限位行程的作用?？梢酝ㄟ^調整限位墊片的厚度和數(shù)量來控制鋼板彈簧設定的承載極限限位位置。

限位塊設計成可拆卸的形式，保證了限位保護裝置在多次撞擊和擠壓之后發(fā)生變形時可以方便的更換限位塊。

3 結束語

文中針對礦用工程車鋼板彈簧懸架中存在的問題進行了分析，提出了一種帶有限位保護的車用減振板簧機構。設計完成之后，經過試制，并在產品上進行了測試，結果表明，該設計達到了預期目標，有效的避免了現(xiàn)有產品板簧很可能會反向彎曲或者斷裂的弊端，提高了車輛的舒適性和安全性。

參考文獻：

[1]肖軍.汽車鋼板彈簧的應用及其發(fā)展趨勢[J].城市車輛，2007（11）：54-57.

[2]陳天武，黃昌文，黃喬.輕量化技術背景下汽車板簧發(fā)展趨勢淺析[J].鍛壓裝備與制造技術，2019，54（04）：91-93.

[3]劉亦美.客車板簧懸架的總體設計[J].客車技術與研究，2003（05）：8-10.

[4]張營，齊蘭，張勝強，等.非獨立懸架鋼板彈簧的運動軌跡分析[J].汽車實用技術，2018（04）：76-79.

[5]劉道春.彈性元件在汽車懸架上的應用[J].汽車工程師，2009（04）：52-54.

[6]張偉，金鋒.客車板簧懸架的設計[J].合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2009，32（S1）：156-159.

[7]郭延輝，張偉.SX6112E公交車底盤板簧懸架設計[J].汽車實用技術，2011（02）：1-3.

[8]李海林，高蕊，梁曉明，等.客車懸架系統(tǒng)設計[J].重型汽車，2013（04）：22-23.

[9]孔德琨.皮卡板簧懸架設計[J].汽車實用技術，2015（08）：14-16.