3、钢板弹簧的结构设计
结构设计的任务：由选型设计已知的规格尺寸及总成弧高，进行具体的零件结构和尺寸的设计，并计算有关的参数。
结构设计的内容：
（1）选择各单片的长度，求各单片的弧高、曲率半径（首先求出总成的曲率半径）。
（2）设计全部零件的结构、尺寸、参数。
（3）完成全部零件的工作图。
（一）、各片长度的确定：
（1）确定长度的目的：尽可能使应力在片间和片长方向的分布合理，使寿命可能的提高。
（2）确定长度的方法：
①展开作图法
②计算法（共同曲率法）
（3）片长的修正
① 主片的修正：
a. 若两端是滑板结构（载重车的付簧、平衡悬架后簧）要增加足够的滑动长度。
b. 有时还将端部制成与主片曲率不同的特殊曲率，以满足主片与滑板接触点的变化要求。
c. 若主片前端是卷耳，后端是滑板结构，那末第二片前端应是包耳结构，后端的第二片或第三片最好要制成弯钩，防止弹簧从滑板支架溜出，弯钩的位置及尺寸取决于反跳限位行程。
d. 主片两端为卷耳结构，为了加强主片和保护卷耳，第二片前端常采用包耳结构，以防止卷耳折断后发生事故，第二片后端有时采用包1/4。
② 夹子片的修正：当总成作用长度比较小，片数较多时，可能出现夹子布置位置比较小，有干涉现象，这是长度应进行适当调整。
修正方法：a. 夹子片长度增加，夹子片下一片的长度减小。
b. 缩短铆钉孔至端部的距离（最小20mm）。
c. 控制公差。
③ 从应力测定或使用中发现应力分布不均匀，在使用中经常某片某处断裂，可适当的修正长度以调整应力分布。
（4）片端形状的确定：
在确定片长的同时，应根据要求，考虑片端所采用的形状。
①、端部为矩形：制造简单，在载重汽车上广泛使用。但是，这种簧片因压力集中，将引起各片应力分布不均，因而增加了它们之间的摩擦和磨损。并有噪音，另外，也增加了自重。
②、端部为梯形：与等应力梁较为近似，在某种程度上克服了矩形端的缺点，重量轻、端部接触比较柔和、摩擦磨损比较小、应力分布有所改善、噪音比矩形小。但在制造上增加了一边剪切工序，在载重汽车上也使用得较多。
③、端部轧扁成斜锥（或加衬垫）：是按等应力梁的原则压延其端部而得到必要的变截面形状。这样改善了应力分布情况，增加了片间的弹性，减少了片间的摩擦，降低了噪音，也减轻了自重，目前在我厂已较为广泛的采用。
（二）各片工作应力的计算：
（1）计算各片工作应力的目的：
① 检查片长的设计合理性。计算结果与应力测定进行比较。
② 为选取各单片，装配后的预应力σok提供参考尺度。
（2）各片工作应力的计算方法：
① 集中载荷法：
如果是为了选取预应力，采用此种方法比较合适，因短片的根部应力往往比较高，而用集中载荷法确定的各片σk，短片符合实际的情况。
② 共同曲率法：
如果是为了与应力测定值比较，进而评价弹簧的设计，不妨同时用集中载荷法与共同曲率法进行计算比较。
（三）各单片弧高的确定：
（1）确定的原则：
① 各单片装配成总成后，选取合适的预应力σok，以达到较高的使用寿命。
② 各单片组装成总成后，总成的自由弧高H。符合选型设计的要求。
（2）确定的方法：
① 由给定的总成自由弧高Ho，长度L确定总成曲率半径R。
②确定各单片组装成总成后的预应力σok。
③根据求出R。、σok确定各单片的自由弧高hK。
（四）确定总成自由状态的曲率半径R。：
（1）总成为两端都是卷耳结构的
已知：总成自由弧高δo（计入卷耳半径），第一片的伸直长度L卷耳孔半径r。
方法：
H。（不计卷耳半径）=δo（计入卷耳半径）-r
（2）总成两端都是滑板结构（假定为整圆弧）
已知：总成的自由弧高H。
总成作用弦长Lo，Lo=2b
方法：
（勾股弦定理）
（3）前端为卷耳，后端为滑板。
已知：总成自由弧高δo（计入卷耳半径）
总成作用弦长Lo，Lo=2b 卷耳半径r
方法：
（不计入卷耳半径）-
（五）确定各片预应力的分配
（1）确定各片预应力的目的：
① 总成中片厚不等，往往主片厚度大于小片（短片）厚度。
这时：
长片（主片）＞（短片）
那么：σ长片＞σ短片
结果：长片的寿命＜短片的寿命
因此就采用施加预应力的办法。
σok长片
+σ长片工作应力=σ合成应力
σok短片
+σ短片工作应力=σ合成应力
满足自平衡条件：
② 总成各片厚度相同
长片=（短片）
又因：主片、长片受力复杂，制动时、起步、侧滑时都有一个附加力。
主片寿命＜短片寿命
因此：σok 主片取负值 σok 短片取正值
满足自平衡条件：
最后保证：长片寿命＞短片寿命
为什么要要求主片寿命＞短片寿命
[1] 主片、长片成本高
[2] 主片受力复杂、易断、易发生事故
③ 使单片装入总成后，片间贴合良好，易保证在任何工作条件下，各片都参加工作。片间、片长应力分布均匀。
（2）确定各片预应力的方法：
用集中载荷法（列表计算）得到各片的根部力σ根k，作为比较尺度。
① 第1~4片预应力为负值，其绝对值
是递减的。
② 第5~最末片二片预应力为正值，绝对值是递增的最末二片要减一些。
③ 主片σ根主+σok主≈3000kg/cm2左右，末片σmax+σok
＜7500~8000kgf/ cm2。
满足自平衡条件：
六、各单片在自由状态下曲率半径Rk和弧高hk的计算
利用材料力学的公式：
式中：Rk——各单片在自由状态下的曲率半径
R0——总成曲率半径
ak——断面中性层到受拉面的距离
各片的弧高：
