带有限位保护的车用减振板簧机构设计

饶俊良 黄琼

摘  要：为了避免矿用工程车悬架中的钢板弹簧过载时易反向弯曲或者断裂的弊端，设计了一种带有限位保护的车用减振板簧机构。该机构主要由固定端支座、板簧销轴、钢板弹簧、限位保护装置、活动端支座、半圆压块、板簧压板、U形螺栓组件、驱动桥组成。该机构中的限位保护装置可以限定钢板弹簧的变形行程，经过测试，该设计达到了预期目标。车辆通过配置这套带有限位保护的车用减振板簧机构，可以大大提高悬架系统的安全性。

关键词：工程车辆;限位保护;减振机构;钢板弹簧

中图分类号：D402 文献标志码：A         文章编号：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

车用钢板弹簧又称为叶片弹簧，它是汽车悬架中应用广泛的一种弹性元件。工程车也常有应用。它由若干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起，组成一根近似等强度的弹性梁。

钢板弹簧在工程车悬架中非常重要，不仅起到减振的作用，还连接驱动桥和车架，承载整个车辆的重量。钢板弹簧承受的载荷主要在垂直方向上，当所承受的垂直载荷为正向时，各弹簧钢片都会发生应力变化和变形，会有向上拱弯的趋势，形状逐渐由弯曲变向平直。

1 存在的问题与设计思路

矿用工程车在运载过程中，加速、减速、转向都会给悬架施加作用力。矿用工程车的悬架形式为钢板弹簧减振，这种类似于传统弹簧形式的吸振式悬架设计，钢板弹簧起到支撑整个车辆及吸收与减少轮胎受到路面颠簸起伏和冲击时传递给车辆振动的作用。

一般情况下，如果路面的颠簸起伏较大，矿用工程车悬架就需要仔细设计校核，如果用刚度较大的钢板弹簧，虽然刚性足够，能保证悬架的行程不容易用盡，但是刚度较大的钢板弹簧往往也比较硬，减振效果稍差，带给乘员不太好的乘坐体验。如果用刚度较小的钢板弹簧，虽然减振性能较好，具有较好的舒适性，但在矿用路面行驶时，路面的坑洼起伏经常使得弹簧变形到极限位置，在承受载荷过量时，钢板弹簧很可能会反向弯曲或者断裂，对行车安全造成极大的隐患。如果加大钢板弹簧的减振行程，又可能造成悬架高度增加，使得车辆的整体高度增加，重心也有所增高，降低了车辆的通过性和稳定性。

为了解决上述技术问题，设计一种带有限位保护的车用减振板簧机构。这种机构在原有钢板弹簧减振悬架上增加了限位保护，避免钢板弹簧承载过量发生断裂。具体结构如图1所示。

限位保护板簧减震机构主要由：固定端支座、板簧销轴、钢板弹簧、限位保护装置、限位支座、限位块安装螺栓、限位垫片、限位块、活动端支座、半圆压块、板簧压板、U形螺栓组件、驱动桥组成。

驱动桥通过U形螺栓组件分别将板簧压板、钢板弹簧、驱动桥安装在一起。

目前钢板弹簧的连接形式大多都是铰接和吊耳将板簧两端固定在车架上，钢板弹簧一端通过板簧销轴铰接连接在固定端支座上，另外一端通过吊耳连接在活动端支座上，在活动端支座里，有一个半圆压块压住钢板弹簧的活动端。

在钢板弹簧的上部，还有一个限位保护装置焊接在车架上。限位保护装置由限位支座、限位块安装螺栓、限位垫片、限位块组成，限位支座、限位块中间有螺纹，限位块安装螺栓从中间穿过将上述两者固定。在限位支座、限位块之间还有限位垫片。

在活动端支座的上端有螺纹孔，螺纹孔里安装有半圆压块位置的调整螺栓，该螺栓一端固定在活动端支座的螺纹孔中，前端抵住半圆压块。可以通过调整螺栓来调整半圆压块压住板簧压板的间隙和力度。

半圆压块中间开有螺纹通孔，上端安装一个黄油嘴，在活动端支座顶部开有一个圆孔，方便给黄油嘴添加润滑油脂。润滑油脂通过黄油嘴和半圆压块中间的通孔到达半圆压块和钢板弹簧的接触面，保证两者之间的润滑。

2 设计原理

固定端支座和活动端支座一般焊接在矿用工程车辆的车架上。当钢板弹簧承受载荷时，固定端没有相对位移，活动端的板簧吊耳会向前伸出，在载荷的作用下由弯变直，随着载荷大小的不同程度不同。在这个过程中，板簧压板和限位保护装置的距离也会发生变化。当载荷达到设定的极限时，板簧压板靠上限位保护装置，限定钢板弹簧被限位不再变形，避免钢板弹簧过载之后损坏。

半圆压块可以压紧钢板弹簧的活动端，半圆压块与钢板弹簧压紧的一面为圆面，保证钢板弹簧活动端变形移动时能一直与半圆压块相接触。

限位垫片可以用来调整限位保护装置和板簧压板之间的距离间隙，起到调整限位行程的作用。可以通过调整限位垫片的厚度和数量来控制钢板弹簧设定的承载极限限位位置。

限位块设计成可拆卸的形式，保证了限位保护装置在多次撞击和挤压之后发生变形时可以方便的更换限位块。

3 结束语

文中针对矿用工程车钢板弹簧悬架中存在的问题进行了分析，提出了一种带有限位保护的车用减振板簧机构。设计完成之后，经过试制，并在产品上进行了测试，结果表明，该设计达到了预期目标，有效的避免了现有产品板簧很可能会反向弯曲或者断裂的弊端，提高了车辆的舒适性和安全性。

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