多片钢板弹簧计算机辅助快速设计技术研究

针对传统多片钢板弹簧设计周期长、建立精确力学模型难的问题,根据多片钢板弹簧的参数设计方法,在SolidWorks中建立多片钢板弹簧参数化主模型,然后借助VC++语言,对SolidWorks进行二次开发,实现了钢板弹簧的计算机辅助快速设计。最后,应用接触理论添加接触单元,模拟钢板弹簧间的摩擦,计算钢板弹簧的刚度。结果表明:仿真计算刚度值和理论计算刚度值吻合较好。     

基于接触动力学的钢板弹簧计算模型研究

钢板弹簧由于存在几何非线性和接触非线性等多种非线性因素,增加了其精确设计的难度。根据接触动力学理论,利用ANSYS和ADAMS分别建立了钢板弹簧的计算模型,对之进行非线性有限元分析和动特性仿真。考虑簧片间的接触和摩擦,得到了板簧的应力分布和变形情况,精确地计算了钢板弹簧的力学特性。同时板簧的多体仿真模型较好地模拟了板簧特性的台架试验。     

考虑片间摩擦的汽车多片钢板弹簧静动态特性分析

提出了考虑片间摩擦的汽车多片钢板弹簧静动态特性分析的一种新方法.基于曲线梁理论,整合出一种全新的适合于汽车多片钢板弹簧静动态特性分析的一阶矩阵微分方程,并借助于精细积分法建立了一种高精度的计算方法.通过考虑片间摩擦,钢板弹簧计算模型的精度得到了提高.文中的计算实例,有力验证了该方法的正确性.     

少片钢板弹簧片间静摩擦系数的计算方法

钢板弹簧的片间静摩擦特性研究一直是钢板弹簧研究的重点和热点之一。目前钢板弹簧设计计算方法中对板簧静摩擦系数的研究较少。通过摩擦功分析方法,建立钢板弹簧的力学计算模型,得到一种在加载振幅和频率较小的工况下板簧片间摩擦力做功的计算公式;根据能量转换关系,推导出板簧在静载压缩下摩擦功的计算公式。根据摩擦功相等原理,得到板簧的静摩擦系数。以某企业实际板簧为例,对上述模型进行了验证。     

少片钢板弹簧阻尼特性的研究

对少片钢板弹簧在动态工况下的片间接触机理及其摩擦力规律进行了研究,建立了钢板弹簧的力学计算模型,通过力学分析和几何结构分析的方法得到了钢板弹簧片间正应力以及片间相对滑移量的计算公式,根据片间摩擦力做功与钢板弹簧阻尼特性之间的关系,得到一种在动态工况下,基于钢板弹簧尺寸参数的阻尼比的计算公式,并以某少片钢板弹簧台架试验为例,验证了该方法在加载振幅和频率较小的工况下,对板簧阻尼比的计算具有较好的精度。所提出的方法可用于板簧设计开发中阻尼比的计算,有效缩短了板簧的开发周期,提高了设计效率。     

基于ANSYS的钢板弹簧有限元分析

采用APDL参数化有限元分析技术,对某轻型越野汽车的后悬架钢板弹簧进行参数化建模。应用ANSYS软件的非线性模块,考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、片间接触和摩擦等多种非线性因素,建立了钢板弹簧的有限元模型,得到了钢板弹簧在不同载荷作用下的变形和应力分布。     

基于ADAMS的钢板弹簧多柔体建模及动特性仿真研究

钢板弹簧是悬架中力学性能比较复杂的构件,既是弹性元件,又是传递纵向、侧向地面作用力的传力元件,因此精确建立钢板弹簧模型是构造车辆多体模型的一大难点。根据钢板弹簧的结构和受载特点,考虑其工作过程中的大变形、片间摩擦迟滞性及非线性接触等因素,在ADAMS中精确建立了钢板弹簧的多柔体动力学模型。利用ADAMS软件对其进行动特性仿真,仿真分析的结果与试验数据对比,验证了模型是正确的。     

双弓形非对称少片钢板弹簧的非线性有限元分析

建立了一种双弓形两片式非对称的变截面钢板弹簧的模型。考虑钢板弹簧在实际工作过程中,空、满载弧高变形量大,以及各簧片之间的摩擦和接触等因素,利用有限元软件HyperMesh和ABAQUS联合对这种钢板弹簧的静态特性进行了非线性分析。仿真结果与实际的刚度试验的结果相比误差为4.18%,从而验证了该模型的可信度。在此可信度的基础上,分析计算得出了片间不同摩擦力对该钢板弹簧刚度以及迟滞性的影响,结果表明:摩擦力的增大可以增大钢板弹簧总成的平均刚度,减小钢板弹簧的迟滞性。     

少片变截面钢板弹簧的疲劳寿命计算分析

根据少片变截面钢板弹簧每一片在自由状态下的几何尺寸,利用UG软件建立各片的三维模型并进行装配.在HyperMesh中采用映射法进行单元划分,同时考虑片间的非线性接触,建立钢板弹簧总成的有限元模型.根据钢板弹簧试验工况,计算得到该工况下的应力循环,利用其S-N曲线,基于Miner线性累计损伤准则计算其疲劳寿命.疲劳寿命的计算值与试验值相当接近,验证了模型的建立以及计算过程的正确性.     

少片变截面汽车钢板弹簧灵敏度分析

少片变截面钢板弹簧能有效减轻汽车自身重量。在少片变截面钢板弹簧的设计中,传统的刚度和应力计算很少考虑到片间非线性接触问题。提出将灵敏度分析方法与有限元仿真相结合来实现少片变截面钢板弹簧的合理设计。首先通过灵敏度分析方法确定影响刚度或应力的关键尺寸或参数,其次考虑片间的实际接触状态进行有限元仿真分析,并根据分析结果提出少片变截面钢板弹簧设计的改进策略,以最终满足轻量化的同时提高少片变截面钢板弹簧的力学性能。     

渐变刚度钢板弹簧的非线性有限元分析

针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况,综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素,基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。其刚度及强度试验结果表明,考虑非线性因素后建立的钢板弹簧有限元模型精度比较高。在模型验证精确的基础上,利用瞬态动力学分析方法求解钢板弹簧在简谐载荷激励下的动态响应,获得其动态特性随激励载荷频率与幅值的变化规律。该建模方法能有效地模拟钢板弹簧实际工作状态,可为钢板弹簧结构进一步的优化提供前提。     

考虑摩擦影响的少片簧有限元分析

通过比较考虑摩擦和不考虑摩擦对少片簧的影响,建立了相关有限元模型,并依据模型对少片簧进行了有限元分析,得到了片间摩擦对少片簧变形、刚度和应力的影响,为少片簧的优化设计提供了参考     

基于分形理论的滑动摩擦表面接触力学模型

依据分形理论,考虑微凸体变形特征及摩擦作用的影响建立滑动摩擦表面接触力学模型。采用一个三次多项式来表达弹塑性变形微凸体的接触压力与接触面积的关系,从而满足在变形状态转变临界点处的微凸体接触面积与接触压力转化皆是连续和光滑的条件。推导出滑动摩擦表面临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲一真实接触面积的数学表达式。理论计算结果表明,表面形貌一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小,随着分形维数的增大先增大后减小;当表面较粗糙时,摩擦因数对真实接触面积的影响很小;随着表面光滑程度的增大,摩擦因数对真实接触面积的影响增大,真实接触面积随着摩擦因数的增大而增大,特别是当摩擦因数较大时,真实接触面积增大的幅度也较大。接触力学模型的建立,为研究滑动摩擦表面间的摩擦磨损性能提供了依据。     

基于分形理论的圆弧齿轮滑动摩擦接触力学模型

考虑到圆弧齿线圆柱齿轮传动接触之间的滑动摩擦与微凸体的连续性变形,结合分形理论和Hertz接触理论建立圆弧齿线圆柱齿轮的滑动摩擦接触力学模型,通过模型数值分析与ANSYS WORKBENCH分析的最大接触应力结果对比,证明该模型所反映圆弧齿线圆柱齿轮接触应力状态的正确性。该模型中,载荷与真实接触面积之间关系不仅与分形维数和特征尺度系数有关,还与齿轮节点曲率和齿轮齿线半径有关。同时,理论计算表明,分形维数一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着分形维数的增大先增大后减小,随着特征尺度系数的增大而减小;摩擦因数对真实接触面积的影响不大。该模型的建立为圆弧齿线圆柱齿轮工作状态的研究及强度分析提供了理论依据。     

基于流固热多场耦合的高速旋转唇形密封性能研究

针对一种橡胶材料高速旋转唇形密封,结合其自身结构及应用工况,通过方程离散化计算等方法,建立定量分析密封系统密封性能的数值仿真模型。基于所建立的模型对密封实际服役状态下界面流体力学、宏观固体力学、表面粗糙峰微观接触力学、唇口摩擦生热等多物理过程之间的耦合关系进行分析,借助实验验证并完善数值仿真模型的准确性。通过所建立的数值仿真分析模型研究油封唇口接触压力分布、唇口温度、摩擦力矩及泄漏率等衡量密封性能的关键参数随转速的变化规律。结果表明：在高转速条件下考虑摩擦生热时油封径向力减小,接触宽度增加,摩擦力矩减小,说明摩擦热对油封密封性能产生较大影响。     

High-precision modeling and simulation of the taper leaf spring of tandem suspension of commercial vehicles

The taper leaf spring of tandem suspension of commercial vehicle is different from the traditional taper leaf spring. Thus, the professional software MSC.ADAMS/CHASSIS leaf spring, which is specially applied in traditional leaf spring, does not reliably develop the computational model of the taper leaf spring of tandem suspension. The multi-body dynamic model of the taper leaf spring of tandem suspension, which is developed in this paper, is a secondary development model that is based on the leaf spring model built by MSC.ADAMS/CHASSIS leaf spring. End contact and friction in the modified model are redefined to exhibit the hysteretic characteristics of the taper leaf spring of tandem suspension. The test of the taper leaf spring of tandem suspension is conducted to validate the reliability of the modified model. The tests in this paper are divided into two groups. The first group started at an unloaded state at an excitation frequency of 1/30 Hz and amplitude of 70 mm to acquire quasi-static behavior. The second group is conducted at various frequencies (2, 3 and 4 Hz) and various amplitudes (±1, ±3 and ±10 mm) in a loaded state to acquire dynamic behavior. A formula to calculate dynamic spring rate for leaf spring is proposed, and details about the formula are presented. The simulations are conducted under the same conditions as the test. The hysteretic characteristics and the relative error of dynamic spring rate from the test are compared with the ones from the simulations for the validation of the reliability of the modified model.     

基于 MATLAB等节距圆锥螺旋弹簧的刚度分析

为深入研究某非线性隔振器的隔振性能,在建立系统动力学模型和仿真计算的过程中,需要考虑其关键部件等节距圆锥螺旋弹簧的刚度曲线,对等节距圆锥弹簧的经典力学理论进行阐述,通过MATLAB强大的数值计算及绘图功能,得到圆锥压缩弹簧的特性曲线,为圆锥弹簧的参数优化设计提供了一种简洁而高效的分析方法。     

汽车钢板弹簧的应力和变形分析

应用有限元法对一种在垂直力作用下的3片式钢板弹簧进行分析,其中应用8节点块单元对板簧进行实体建模,采用接触分析来模拟板簧各片逐渐进入接触的情况。对钢板弹簧的中心螺栓、U型螺栓夹紧和卷耳、吊耳部分的铰链约束进行独特的处理。应用所建立的有限元模型计算板簧的应力分布和载荷-变形曲线。对该板簧进行的实验应力分析表明,应用该有限元模型得到的计算应力和载荷-变形特性与试验结果吻合较好。     

指定摩擦系数下富锌漆漆膜厚度的计算研究

对富锌漆接触面间的摩擦系数进行了测量,结果表明：不同处理方式的富锌漆接触面间的摩擦系数差异较大,并且摩擦系数与接触面积成正比。对某2 MW风机主轴与轮毂栓接面间异响的研究表明：喷砂后球型无机富锌漆接触面间的摩擦系数有时可接近于0。通过推导栓接面间的摩擦系数与粗糙度的数学解析表达式,结合球型无机富锌漆膜厚度与粗糙度在一定条件下近似相等的特性,找到了一种指定摩擦系数下富锌漆漆膜厚度的计算方法,保证了栓接面间在喷涂富锌漆后其摩擦系数的可靠性和可计算性。通过测量某塑性材料的摩擦系数,得到了一种简洁的估算该塑性材料的临界应力强度因子的方法。