汽车钢板弹簧动力学建模及应用研究

摘 要：针对传统的钢板弹簧动力学模型在整车平顺性仿真分析时,存在的仿真精度低、未考虑运动特性等问题。本文对钢板弹簧的动态特性对整车平顺性的影响进行研究。根据运动学理论,推导钢板弹簧的运动学特性计算公式,并分析钢板弹簧的运动特性对其弹性恢复力和阻尼力的影响;利用Hyper Mesh和ANSYS建立钢板弹簧的三维有限元模型,并将该模型导入基于Adams建立的整车动力学模型。对整车动力学模型进行平顺性仿真分析,结果表明：采用钢板弹簧模型与减震器模型的整车平顺性仿真结果与实车测试结果的最大误差分别为14.67%、30.48%;本文建立的钢板弹簧模型比单纯将钢板弹簧简化为具有静刚度和阻尼的减震器模型,其平顺性仿真结果与实际更为接近。     

钢板弹簧瞬态动力学特性建模

为准确模拟钢板弹簧的迟滞非线性,以便开展精确的车辆动力学建模,提出一种钢板弹簧瞬态模型。模型用组合摩擦元对钢板弹簧迟滞机理进行了模拟,并结合动态试验运用自适应模拟退火优化方法对模型参数进行了辨识。最后用识别的参数,对其它试验曲线进行了拟合,结果表明所建模型能够较好表征钢板弹簧的动态特性,是一种合适的钢板弹簧瞬态模型。     

汽车钢板弹簧断裂分析

用化学分析、断口分析和金相检验等方法对断裂汽车钢板弹簧进行了分析。结果表明,钢板弹簧材质存在的夹杂物、带状组织和不同程度的表面脱碳,是导致钢板弹簧断裂的主要原因。     

我国汽车钢板弹簧市场分析

根据我国汽车产业发展政策、近年汽车工业发展态势、汽车产业带动零部件发展、板簧行业的现状，分析汽车板簧的市场需求有相当的发展空间。     

汽车钢板弹簧断裂失效分析

采用金相及断口分析等方法,对早期疲劳断裂失效的汽车钢板弹簧进行了综合分析,得出,钢板弹簧产生疲劳断裂的主要原因是由于喷丸工艺控制不当,致使弹簧表面存在较多较多较深的弹坑,这些凹坑在弹簧工作时成为应力集中点而形成疲劳源,另上,弹簧表面局部区域存在脱碳,降低了材料的疲劳强度。     

中低速磁浮车辆空气弹簧动力学建模及其应用研究

建立合理的适用于中低速磁浮车辆的空气弹簧动力学模型是预测中低速磁浮车辆动力学性能的必要条件。基于振动力学与弹性力学基本原理,建立了中低速磁浮车辆空气弹簧系统非线性动力学模型,依据测试结果辨识了系统参数,试验验证了模型的准确性,并结合线路动态测试结果对比了线性模型与非线性模型的差异。结果表明：空气弹簧在±70 mm有效行程范围内,其垂向载荷-内压-位移之间呈三次函数关系,行程大于70 mm时,载荷-位移呈线性关系;磁浮车辆空气弹簧横向刚度极大,可以分段线性近似表示;直线线路车辆速度大于30 km/h以及曲线线路半径小于100 m时,线性模型计算结果偏差较大,非线性模型计算精度显著高于等效线性模型。研究结果可为中低速磁浮车辆设计、动力性能预测提供理论依据。     

高速列车系统动力学空气弹簧建模方法研究

高速列车空气弹簧动力学模型主要分为三类:定刚度与定阻尼并联的线性模型、基于流体力学与气动力学原理的非线性模型以及考虑整体气动悬挂系统的完全模型。通过准静态动力学特性分析和高速动车组动力学模拟计算得出,非线性模型与完全模型具有相似的回滞曲线,线性模型具有较高的阻尼特性,但是在三种空气弹簧模型下计算出的车辆运行安全性指标具有较一致的结果。研究结果表明,在高速动车组动力学计算中,对于运行安全性指标,用空气弹簧线性模型即可满足工程要求;而对于平稳性指标,需要用非线性模型或完全模型进行建模,才能与实际更加接近;由于完全模型所需要确定的物理量较多,故在实际应用中建议采用非线性模型。     

汽车复合制动气室复位弹簧建模及仿真研究

以汽车复合制动气室行车制动腔内的复位弹簧为研究对象,利用Pro-E与Ansys workbench软件对其进行实体建模和有限元分析,探讨模型的有限元处理方法,分析网格划分的可用性.采用Ansys workbench软件对复位弹簧进行疲劳分析,得到应力应变分布特征和疲劳寿命曲线;进一步对复位弹簧进行模态分析,求得在500kPa气压下1⁴阶复位弹簧模态响应图,找出所建模型的薄弱点;揭示了在循环载荷作用下复位弹簧失效的根源和规律,对进一步开展复位弹簧结构优化设计有重要意义.     

浅析汽车钢板弹簧断裂失效的原因及焊接方法

钢板弹簧直接影响汽车行驶及操纵的稳定性,是汽车悬架的重要组成部件。本文在分析汽车钢板弹簧断裂失效的原因基础上,提出了改进方法和焊修方法。希望本文的研究能为相关领域的研究起到抛砖引玉的作用。     

影响汽车钢板弹簧使用寿命的几个主要因素

通过对汽车钢板弹簧的理化检验及其使用情况的对比跟踪,确定了影响汽车钢板弹簧使用寿命的几个主要因素,即材料的选择,原材料缺陷,热处理缺陷,使用水平,喷丸质量。     

标准动车组用空气弹簧动力学建模与服役性能试验研究

空气弹簧作为我国动车组二系悬挂的关键部件,其性能直接影响到乘客的舒适性,甚至影响到行车安全。以我国最新研发的标准动车组上使用的510B型空气弹簧为研究对象,研究其服役前后性能的改变。分别建立了空气弹簧的有限元模型及气动力学模型,并对新空气弹簧和已经服役30万公里以上的510B型空气弹簧进行静态、动态的例行试验。通过对模型仿真数据与试验数据进行对比,结果表明:新空气弹簧模型动、静态的仿真的滞回曲线和试验所得的滞回曲线吻合较好,所建立的510B型空气弹簧模型能够很好的描述空气弹簧的动态特性;通过修改动力学模型的相关参数,能够很好的描述已经服役的空气弹簧的特性;能够初步的揭示510B型空气弹簧在服役后其垂向刚度及阻尼会有一定程度的增加,对研究空气弹簧老化以及其对整车动力学性能的影响具有一定的实际应用价值。     

钢板弹簧摩擦迟滞特性对汽车平顺性的影响

为分析钢板弹簧摩擦迟滞对汽车平顺性的影响,首先应用改进的Bouc-Wen模型描述钢板弹簧摩擦迟滞特性,应用递归最小二乘法对模型参数进行识别。将板簧的迟滞模型与整车振动模型结合,分析板簧迟滞摩擦对汽车行驶平顺性的影响。研究表明:板簧的迟滞摩擦使后悬架上方车身加速度、悬架动挠度和车轮动载荷的固有频率增加约12%,使车身加速度功率谱幅值提高15.2%,因而降低汽车的平顺性,但使悬架动挠度功率谱幅值减少11.6%;板簧的迟滞摩擦对车桥加速度和车轮动载荷幅值影响不大。     

钛弹簧在汽车中的应用

随着钛材的普及,钛制品的产品越来越受到人们的喜爱,钛弹簧具有高弹性、高强度,高塑性,和钢制弹簧相比有较好的抗疲劳性。钛合金具有较高的比强、较低的弹性模量,因此是一种理想的弹簧材料。与钢弹簧相比,钛弹簧具有重量轻、体积小和共振频率高等优点,其密度和弹性模量只有钢簧的一半,而强度几乎与钢弹簧一样。由于具有这些特点,     

微重力模拟装置中悬吊弹簧局部模态动力学建模与试验研究

微重力模拟下的地面试验是验证隔振器能否在轨可靠工作的重要措施之一。通常采用悬吊法进行微重力模拟时,悬吊弹簧局部模态处的振动很容易引入隔振上平台。针对悬吊弹簧阻尼低,局部模态振动限制主动隔振控制性能的问题,采用PVC胶带与悬吊弹簧并联的方式提高弹簧阻尼;建立了微重力模拟装置中加胶带悬吊弹簧的连续动力学模型,对比研究纯悬吊弹簧模态振动和加胶带悬吊弹簧模态振动对隔振上平台的影响;搭建了地面试验验证系统并通过试验验证了悬吊弹簧动力学模型的准确性。试验结果表明,粘贴PVC胶带能够起到增加悬吊弹簧阻尼的效果,可以将弹簧的模态振动降低到1μg以下,从而减小模态振动对被动隔振的影响,并有效缓解模态振动对主动隔振控制性能的限制,这种状态能够更准确地反应在轨工作状态。     

智能汽车技术及汽车动力学控制系统研究

随着经济的发展和科学技术水平的显著提高,人们生活水平在直线提升的同时,对于交通工具提出了更高的要求,智能汽车便应运而生,汽车的操纵稳定性也受到越来越多的重视。汽车动力学稳定性控制系统(DSC),是需要进行重点突破的汽车主动安全控制系统。本文系统分析了智能汽车的特点,对汽车动力学控制系统进行了深入探析。     

皮卡车钢板弹簧断裂分析

通过断口分析、化学成分分析、金相检验和硬度测试对皮卡车的钢板弹簧断裂的原因进行了分析。结果表明:钢板弹簧表面存在凹坑造成了应力集中,而且板材的非金属夹杂物超标,降低了疲劳强度,在交变应力载荷的作用下,最终造成钢板弹簧发生了早期疲劳断裂。     

分子弹簧隔振器的动力学特性研究

分子弹簧隔振器是一种以水和疏水沸石颗粒为工作介质的新型隔振器,该隔振器具有高静低动的分段刚度特性。首先以Laplace方程为基础模拟水侵入疏水微孔的过程,建立了分子弹簧刚度的力学模型,并通过准静态试验验证了该模型的有效性。随后在刚度的力学模型的基础上建立了分子弹簧隔振系统运动方程,采用平均法计算了分子弹簧隔振器的主共振幅频响应,采用基于等效线性化方法的接缝法计算了大振幅情况下的幅频响应。最后,以能量传递率为指标评价了分子弹簧隔振系统的隔振性能。研究表明分子弹簧隔振器具有优于传统的线性隔振器的隔振性能。     

广义质量弹簧减振器动力学特性研究

为降低舰船设备传递到基础的振动,提出广义质量弹簧减振器。介绍该减振器的结构组成,采用结构导纳综合法对其动力学特性进行分析。为验证广义质量弹簧减振器的减振效果,以某船用滑油泵为对象,采用Adams及Ansys软件构建系统刚柔动力学混合模型,对安装减振器前后机脚加速度频、时域响应进行仿真分析。结果表明,广义质量弹簧减振器不仅能降低设备机脚特定频率的振动,亦能抑制该处中高频振动。     

汽车驱动桥系统模态综合动力学建模与分析

提出一种汽车驱动桥系统的模态综合动力学建模与分析方法,采用非线性轴承单元实现传动系模型与桥壳模型的耦合建模,采用模态综合法对驱动桥各部件的有限元模型进行缩维变换,能够在准确模拟驱动桥系统动力学特性的同时大大缩减系统模型规模,从而快速准确地实现驱动桥系统的静力学非线性求解和动力学分析。以准双曲面齿轮有限元接触分析求得的动态啮合力作为系统激励,计算驱动桥系统的动力学响应,并进行试验验证,数值计算结果能够准确体现准双曲面齿轮动态啮合力激励下的驱动桥系统动力学特性,有效指导驱动桥的减振降噪设计。