高应力少片钢板弹簧结构分析及实验研究

发布时间：2020-10-22 17:34

　　 钢板弹簧是汽车的重要部件。相比较与传统多片簧,少片变截面钢板弹簧在满足基本要求的基础上,质量轻、平顺性更好,而逐渐地被应用于载货汽车。对少片钢板弹簧进行结构优化设计,提高其可靠性,有利于减少资源的使用,符合轻量化发展趋势。基于此,本文对高应力少片变截面钢板弹簧进行结构优化设计、仿真分析、试验验证与实验研究,主要研究内容有:(1)以质量最优化为目标,基于约束条件,使用MATLAB软件进行优化计算,得到最优设计结构尺寸参数;对几种建模方法比较,提出简便精确的建模方法-预压式建模方法,并结合装配完成后各片簧两端部紧密贴合的要求,对自由状态的各片簧端部进行合理设计。(2)基于CAE分析软件,对设计的少片簧进行强度、刚度分析,并与后续的试验对比验证,验证所设计板簧满足其强度、刚度要求。(3)建立板簧柔性体模型,求解板簧动刚度,验证所设计板簧动刚度满足设计要求,并分析加载频率对板簧动力学特性的影响。在主片簧卷耳处添加摩擦,调节摩擦接触参数,分析卷耳处干摩擦对板簧动力学的影响,为后续分析卷耳处干摩擦对单片簧疲劳寿命的影响做铺垫。(4)对板簧疲劳特性进行分析,并结合加工工艺影响,对仿真寿命进行修正,与试验进行对比,验证所设计板簧疲劳寿命满足要求。(5)在验证所设计板簧满足强度、动静刚度、疲劳特性要求的基础上,使用第五章疲劳分析方法,分析卷耳处干摩擦对单片簧疲劳寿命的影响,并通过使用滚花销轴的方式改变摩擦系数,与单片簧装配后进行疲劳实验验证。在总结分析变截面单片簧实验失败的基础上,对实验进行修正完善,实验结果基本验证了主片簧疲劳寿命随卷耳处摩擦系数增大而减小的结论,随后基于试验结果并根据板簧实际加工过程对该实验的可靠性与稳定性进行了探讨分析。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.33
【部分图文】：

以传统方法对少片变截面钢板弹簧进行设计时，首先根据自己以往经验对尺寸参数预估计，然后把其带入公式反复验算，直到设计的尺寸参数同时满设定的强度、刚度等要求。显然这种方法需要很多的时间进行慢慢调试，耗且精度不高难以获得理想的设计方案，也难以获得最优的三维模型。为克服缺点与问题，故采用最优化数学方法结合 MATLAB 数值分析软件进行最优化。本文结合少片簧的理论基础，运用 MATLAB 软件对该少片簧进行优化设计对其三维模型的建模方法进行了对比探究，经对比选用较为精确地建模方法少片变截面钢板弹簧进行建模。.1 数学模型根据材料力学知识，想要最大化地节约材料应该使用等应力梁形式[48].下面物线形式和梯形变截面式两种少片簧进行分析，为简便起见取 1/2 模型。.1.1 按抛物线形变化抛物线形板簧简图如图 2.1 所示。

12321bhJ （mm）；b 为钢板宽；321k 1 (h/h)。如果计算加紧刚度只需使用有效长度 Le2-2）中的 L 值即可，有效长度 Le即工作时钢板弹簧变形的有效长度，与有关。抛物线变截面钢板弹簧在抛物线区段任意截面处的应力相等，其值为：221 6 Pl/bh（虽然抛物线形变截面钢板弹簧材料利用率极高，但是该板簧端部不能承，而且板簧在实际加工过程中由于工艺的限制和其他一些实际限制导致板弹簧厚度变化不能严格按照理想抛物线形状变化，故大多数情况下，面钢板弹簧的设计多采用梯形变截面式。 按线性变化梯形变截面簧简图如图 2.2 所示。

合肥工业大学硕士学位论文插入-高级-骨架折弯；设置骨架线；选择建模要选取的实体或面组；绘制骨架线；确定折弯骨架线的起始位置与最终位置；生成最终变截面模型法只适用于折弯前模型是平直状态，而该板簧第一面处需要设计打弯，第一片需要向上打弯，第三片
【参考文献】

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本文编号：2851896