某轻卡副簧下置式少片簧的开发及应用

以某轻卡后板簧的设计开发为例,介绍副簧下置式少片簧结构特点,进行主副簧刚度分配、载荷分配及少片簧刚度、应力计算。经过台架疲劳试验及整车搭载可靠性试验,副簧下置式少片簧满足使用要求。     

少片钢板弹簧在实际应用中的开发与设计

以轻型载货汽车为设计平台,从少片弹簧的理论计算、动力学模拟、台架试验和整车道路试验等方面,阐述了其产品研发设计过程.从试验结果分析来看,理论计算刚度与台架试验刚度误差值仅为3.6%,符合工程需要;钢板弹簧应力分布趋势与理论计算曲线相同;U型螺栓夹紧处试验平均应力为415 MPa,而理论计算值为410MPa,二者吻合良好.     

叶片曲率对少片变截面钢板弹簧力学特性的影响

为进一步提高少片变截面钢板弹簧的分析、设计精度,分析了叶片曲率对其力学特性的影响。根据实际结构特征建立了考虑叶片曲率影响的少片变截面钢板弹簧上、下表面曲线的构造方法,进而利用SolidWorks软件搭建了其三维仿真模型,并利用台架试验对该方法的正确性进行了验证,在此基础上探究了叶片曲率对少片变截面钢板弹簧力学特性的影响规律。结果表明:叶片向上弯曲时,随着曲率的增大,少片簧的刚度逐渐减小,应力逐渐增大;叶片向下弯曲时,随着曲率的增大,少片簧的刚度逐渐增大,应力逐渐减小。     

基于遗传算法的少片变截面钢板弹簧优化设计

为满足车辆轻量化设计要求,提出了某轻型客车钢板弹簧基于遗传算法的优化设计。在钢板弹簧最大通用化基础上,建立了少片变截面钢板弹簧优化设计的数学模型,应用遗传算法优化相关参数,然后利用CATIA的参数化功能建立少片变截面钢板弹簧总成自由状态模型,并通过有限元分析对模型进行应力校核,最后进行样件台架和道路试验。试验结果表明:少片变截面钢板弹簧刚度特性符合设计要求,板簧重量降低21.8%。     

重型牵引车复合材料板簧的设计及应用

研究了玻璃纤维增强塑料(FRP)板簧在重型牵引车上应用的可行性。采用正向设计方法设计等宽变厚板簧,卷耳采用变厚度弹性结构,卷耳与簧体采用螺栓机械连接,建立简化数学模型并辅助CAE分析。FRP板簧比变截面少片同静刚度钢板弹簧轻74%,动、静刚度比值为后者的3/5,摩擦力为后者的1/3。从台架试验结果看,FRP板簧寿命至少是少片钢板弹簧的2倍,分层断裂及簧体端部挤压-剪切撕裂是主要的失效模式。FRP板簧初期设计方法和台架验证方法可行,为后续改进工作奠定了基础。     

重型汽车少片变截面钢板弹簧新材料的研究与应用

针对重型汽车少片变截面钢板弹簧材料存在的问题,研制了少片簧用新材料50CrMnVA钢.介绍了50CrMnVA钢的试制过程及其性能,并对其进行了组织结构与强韧化机理分析.分析表明,该材料具有高强度、高塑性和优良的工艺性,可满足少片簧材料的各项性能要求.台架试验表明,50CrMnVA钢制少片簧的台架疲劳寿命是技术标准要求的数倍,最高达70万次以上;道路试验表明,50CrMnVA钢制少片簧可满足重型汽车使用要求.     

再探渐变刚度钢板弹簧的计算方法

通过引用线性钢板弹簧设计计算中的一些通用的研究成果，建立了共同曲率和“集中载荷”两者相结合的假设，建立了比较符合实际的渐变刚度钢板弹簧主，副簧新模型。从在接触点处主，副簧瞬态相对变形量等于其原始开形状函数之差的观点出发，导出了计算渐变刚度钢板弹簧载荷－挠度特性以及各簧片工作应力的十分简单实用的关系式。     

副簧下置式两级刚度复式钢板弹簧的设计与研究

主、副簧井联组合的两级刚度复式钢板弹簧常用于中、重型载重汽车的悬架系统。本文较为详细地介绍了副簧下置式两级刚度复式钢板弹簧的设计方法，给出了计算公式和计算步骤。     

东风EQ1141G前悬架由少片簧换装成多片簧

东风汽车公司生产的EQ1141G 8吨载货汽车前悬架钢板弹簧为少片变断面钢板弹簧,并装有双向作用的筒式减振器。 少片簧具有重量轻,材料省,成本低等优点,一般在0.5～3吨级的轻型车上被广泛应用,目前,在中、重型车上也在逐步采用该结构。该结构对加工工艺性要求较高。东风厂生产的EQ1141G 8吨载货汽车的前少片簧是经过严格的计算、台架试验、道路可靠性试验和用户使用后定型的。但不少用户担心该簧只有2片,害怕一旦断裂,     

A Study on the Stiffness Characteristics of Multi-Leaf Spring with Consideration of Contact Friction

建立某重型载货汽车后悬架12片等厚钢板弹簧自由状态模型,利用ANSYS软件的接触非线性功能,进行钢板弹簧的刚度特性分析,得到其载荷-变形曲线和应力分布;同时对钢板弹簧进行试验.结果表明,刚度的计算值和测试值基本吻合,应力的计算值和测试值误差较小,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况.     

金属主簧-复合材料副簧复合刚度计算模型

为了揭示金属主簧-复合材料副簧的变形机理并快速预测其复合刚度,综合应用板弹簧设计理论、复合材料层合板理论及有限差分法建立了金属主簧-复合材料副簧复合刚度的理论计算模型,并编写了相应的MATLAB计算程序。采用ABAQUS软件建立了某金属主簧-复合材料副簧总成的有限元模型并对其刚度特性进行有限元模拟。有限元模拟刚度与理论计算刚度之间的误差低于3%,从而验证了理论计算模型的正确性。建立的理论计算模型不但阐明了金属主簧-复合材料副簧的变形机理,而且适宜编程计算,能准确快速地预测金属主簧-复合材料副簧的复合刚度,这对复合材料板簧的推广应用具有重要意义。     

仿真分析在汽车钢板弹簧设计中的应用

研究了利用MSCAFEA分析软件对汽车钢板弹簧进行仿真分析的方法,将某汽车钢板弹簧的装配预应力、刚度、应力、端部位移等仿真结果与理论计算和样品试验结果进行对比,根据对比分析结果修正设计,减少了物理样机试验次数．提高设计质量,缩短设计周期。     

影响板簧主片断裂的因素及校核方法研究

针对某款10米客车少片簧主片异常断裂故障,提出了板簧悬架力学图解分析方法、扭转角刚度计算方法和适用各种工况的主片应力计算校核方法。相比常规校核方法,增加吊耳摆角、板簧弧高、板簧座位置、板簧扭转角刚度、离心力等因素的影响分析,从而了解主片断裂的机理,完善校核方法。     

用搜索法求解渐变刚度钢板弹簧刚度和应力

提出了一种求解渐变刚度钢板弹簧的新模型，并用搜索法求解渐变刚度钢板弹簧的片间作用力、刚度与应力。模型假定片间有多个接触点，每个接触点处作用着集中力。根据板簧的变形条件，导出相应的方程。采用逐步搜索的办法，解出各个接触点位置及作用力的大小，并进一步求得各叶片的应力分布、挠度曲线及弹簧刚度。计算结果与实测结果对比表明，新模型求解精度高、速度快。     

少片簧优化设计

通过举例和理论计算分析少片簧的片数、长度和应力状态对少片簧质量的影响,指出在少片簧设计中其产品质量与应力状态成反比关系,与其片数和长度无关系,进而得出在少片簧设计中提高设计应力和选择较少片数和较短长度是生产成本最低、质量最轻的优化设计方法。     

驱动桥壳有限元分析模型的改进

针对目前常用的驱动桥壳有限元分析模型中由于边界条件定义造成结果不准确的问题,在分析模型中引入了板簧的弹性特征,并按不同的边界条件对桥壳应力分布进行了计算。结果表明,按照传统约束方式计算,板簧座外侧桥壳应力高,板簧座内侧桥壳应力位于低;按新建立的边界条件计算,则高应力区将向板簧座内侧的桥壳扩展。测得弯曲及扭转工况下桥壳的应力结果表明,采用常用边界条件所得位于板簧座内侧的桥壳应力计算结果与实际相差接近50%;引入板簧元件后桥壳应力的计算结果则与试验结果相近。     

基于疲劳寿命的驱动桥壳可靠性与轻量化设计

为提高驱动桥壳的轻量化水平和道路行驶疲劳可靠性,对驱动桥壳进行6-Sigma稳健性多目标轻量化设计。首先,建立驱动桥壳的虚拟台架仿真模型,并进行垂直弯曲刚性和垂直弯曲静强度的仿真分析,将仿真得到的桥壳本体各测点变形量和关键受力点应力值与试验结果进行对比,以验证桥壳虚拟台架仿真模型的可信性。其次,建立驱动桥壳的最大垂向力仿真模型,结合耐久性强化路面下驱动桥壳板簧座处的垂向载荷谱,基于名义应力法,对驱动桥壳进行了道路行驶工况下的疲劳寿命分析。然后,选取驱动桥壳本体各截面壁厚为设计变量,基于熵权法和TOPSIS（Technique for Ordering Preferences by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS）方法研究各壁厚变量对桥壳综合性能的影响。结合RBF（Radial Basis Function,RBF）近似模型和NSGA-Ⅱ算法（Elitist Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ）对驱动桥壳进行基于疲劳寿命的多目标确定性轻量化设计,获取Pareto最优解集,选取桥壳的优化方案。最后,基于蒙特卡罗模拟抽样方法和微存档遗传算法（AMGA）对驱动桥壳进行了多目标6-Sigma稳健性轻量化设计,得到桥壳稳健性优化方案。研究结果表明：稳健性优化后,驱动桥壳本体的疲劳寿命降低了12.3%,但和初始结构的疲劳寿命相比,仍提升了117%;桥壳本体疲劳寿命正态分布的标准方差下降了72.1%,说明桥壳本体的疲劳可靠性得到了大幅提升;桥壳本体的质量升高了1.8%,但和优化前的桥壳原结构相比,仍实现减重5.9%。     

带附加空气室空气弹簧垂向刚度有限元分析

利用非线性有限元软件Abaqus建立带附加气室空气弹簧模型,通过理论计算和有限元分析,讨论节流孔径等对空气弹簧的垂直静刚度的影响。研究结果表明：增加附加气室有利于降低系统刚度;节流孔小于5 mm,附加气室基本不起作用,大于20 mm,再增大孔径,弹簧静刚度影响不大。     

江铃轻型货车行驶平顺性的改善

本文针对江铃轻型货车行驶平顺性不佳问题。进行了系统的道路试验，电液伺服模拟激振试验，模态试验和理论分析；查明了该车平顺性不佳的主要原因是前后悬架刚度过大，特别是后悬架在空载时；在不改变钢板弹簧安装尺寸的条件下对前后板簧进行了改进设计。试制后装车试验表明，行驶平顺性显著提高，操纵稳定性有一定改善。改进型板簧、台架的疲劳寿命达到了标准要求，在行驶可靠性试验中未出现板簧损坏。改进型板簧比原车板簧质量减轻     

汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试

利用ABAQUS有限元软件,对设计的某型号汽车复合材料板弹簧进行了有限元分析,计算了复合材料板弹簧的刚度系数和最大承载力,并对采用模压工艺制备的复合材料板弹簧样件进行了性能测试.计算与试验对比表明,计算结果与测试结果吻合较好;设计的复合材料板弹簧的主要性能指标达到设计要求,且复合材料板弹簧可比钢板弹簧减重约63％.