少片变截面钢板弹簧动刚度计算方法研究

钢板弹簧的正向设计一直是困扰板簧设计的重点问题,为了精确得到板簧的动刚度,通过理论分析,建立了钢板弹簧动刚度计算模型,更好地代替了动刚度试验和模型仿真。首先通过摩擦功分析方法,建立了摩擦功的计算模型,并进行了试验验证。通过建立摩擦功的相等关系,推出了一种钢板弹簧阻尼比的计算公式。其次推导出一种在不同工况下少片变截面钢板弹簧动刚度的计算模型。最后通过钢板弹簧动静态试验进行验证,并对MATALB二次开发设计出板簧动刚度的计算界面,实现了钢板弹簧的正向设计。     

平衡悬架钢板弹簧动态特性的研究

在Adams/Chassis Leafspring专业模块自动生成钢板弹簧模型的基础上,考虑到该专业模块本质上是针对传统钢板弹簧建模所设计的,同时又存在板簧的端部接触和各片之间的摩擦等关键部分处理粗糙的问题,因此对模型的关键部分进行重新定义从而得到了基于Adams/Chassis Leafspring专业模块基础上的二次开发模型。利用相关试验设备对平衡悬架钢板弹簧实物进行力学特性试验,并将试验测量结果与模型仿真结果进行对比分析,保证了板簧二次开发模型的可靠性。对于平衡悬架钢板弹簧而言,还提出一种计算动刚度的公式并对该公式的定义进行详细的解释。针对板簧二次开发模型进行不同工况下的仿真分析,总结出平衡悬架钢板弹簧所具有的动态特性,为改善整车平顺性提供了理论基础。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

钢板弹簧力学特性的非线性有限元分析

利用非线性有限元方法,考虑钢板弹簧工作过程中的大变形、片间摩擦和接触等多种因素,在Ansys软件中建立钢板弹簧的力学模型,分析其力学特性。在不考虑摩擦和考虑摩擦两种情况下计算其刚度、应力分布、接触状态及接触压力,研究了摩擦情况对钢板弹簧力学性能的影响。通过考虑片间摩擦,钢板弹簧计算模型的精度得到了提高。     

两片变刚度全啮合钢板弹簧粒子群优化设计

通过推导两片变刚度全啮合钢板弹簧质量、应力和偏频的计算方程,拟合出两片变刚度板簧的全啮合接触过程。然后利用近似模型方法和多目标粒子群优化算法对某牵引车两片变刚度全啮合钢板弹簧进行优化设计。在满足板簧强度刚度的基础上,采用拉丁超立方方法进行试验设计,基于二次多项式函数建立近似模型,利用多目标粒子群优化算法进行全局寻优设计,最后通过仿真和有限元分析对优化模型进行验证。优化后悬架性能有较大改善。结果表明,该方法对汽车尤其是重卡牵引车少片变刚度全啮合钢板弹簧优化设计具有一定的指导意义。     

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。     

汽车钢板弹簧CAE仿真分析与台架试验对标研究

针对新设计汽车钢板弹簧，有物理试验和计算机辅助工程(Computer Aided Engneering, CAE)仿真两种手段来评估板簧的疲劳寿命，物理试验周期长、费用高，CAE仿真周期短、费用低。目的是找出一种应用CAE仿真分析手段来有效分析预测钢板弹簧疲劳寿命的方法，从而实现缩短板簧开发周期并降低开发成本；对钢板CAE仿真和台架试验进行了刚度及强度的对标分析，找出了能够准确模拟刚度和强度的CAE刚强度仿真方法；在确保CAE仿真模型能准确分析板簧刚强度的基础上，通过实测板簧材料疲劳性能曲线，基于Miner累积损伤理论，应用不同表面修正系数对钢板弹簧进行寿命分析，并和疲劳台架试验对标进行分析，找出了一种能够较为准确评估板簧寿命的CAE疲劳仿真分析方法。最终形成了一套基于CAE分析的较为可靠的钢板弹簧疲劳寿命预测方法，该方法有效性较好，对有效预测汽车钢板弹簧的疲劳寿命具有较高的工程价值。     

基于非线性弹簧的三排圆柱滚子组合转盘轴承静态承载能力模型

三排圆柱滚子组合转盘轴承数百对圆柱滚子/滚道非线性接触,其有限元模型复杂、计算量大,甚至不收敛。文中用非线性弹簧模拟圆柱滚子/滚道接触。首先用有限元的数值法获取单个圆柱滚子/滚道接触的载荷-变形曲线,即非线性弹簧特性曲线,并通过试验验证;然后基于非线性弹簧建立了三排圆柱滚子组合转盘轴承整体计算模型,分析了转盘轴承在外力作用下的内部接触载荷分布和整体变形情况,将最大接触载荷与理论计算结果进行对比。结果表明:用非线性弹簧代替圆柱滚子/滚道接触的有限元仿真模型能够准确地反映出转盘轴承的内部接触载荷分布以及整体变形情况,计算量大大减少,有效提高三排圆柱滚子组合转盘轴承设计、计算效率,具有重要的工程应用价值。     

基于abaqus的某微型车渐变刚度钢板弹簧的有限元分析

利用有限元方法,对钢板弹簧的工作过程进行了模拟仿真,得出刚度和上极限的应力情况,并通过理论计算、刚度试验验证钢板弹簧的刚度,从而验证有限元模型的正确性,为板簧设计开发提供指导作用,从而缩短产品开发周期,降低开发成本,提高产品的设计质量有十分重要的意义。     

有效夹紧长度对钢板弹簧力学特性影响分析

有效夹紧长度是影响钢板弹簧力学特性的关键,基于UG创建钢板弹簧自由状态的几何模型,考虑夹紧长度的影响,在ABAQUS里面建立钢板弹簧有限元模型,分析不同的夹紧长度下对钢板弹簧力学特性影响。通过3种夹紧长度分析对钢板弹簧的刚度与强度特性进行分析,获得了夹紧长度对应力与刚度的影响规律,结果表明钢板弹簧的最大等效应力随着夹紧长度的增加而增加,但对整个钢板弹簧的最大应力影响并不大,板簧的刚度随夹紧长度的增加而增大,且影响较大。     

导轨滑块结合部的非线性刚度等效建模研究

基于弹性力学及其赫兹接触理论,以导轨滑块结合部为研究对象,在分析计算预紧情况下结合部刚度特性的基础上分别采用含滚珠的结合部有限元模型与非线性等效弹簧有限元模型仿真计算.分析结果表明:采用含滚珠的结合部有限元模型分析得到的刚度特性曲线与理论计算非常吻合;采用非线性等效弹簧有限元模型得到的刚度特性曲线与含滚珠结合部模型计算结果的最大误差约为8％,且应力云图分布也基本吻合,从而验证了该非线性等效弹簧简化模型的可行性与有效性.     

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。     

MARC有限元分析在钢板弹簧设计中的应用

应用MARC有限元分析技术,不需要任何假设,尽量考虑到钢板弹簧实际受力的情况,实现比传统设计方法更为精确的计算。较为精确地计算出组装后各片板簧的预应力、共同曲率、U形螺栓夹紧后的总成弧高、总成刚度及指定载荷下的位移、应力和应变值。     

基于Pro/Toolkit的少片变截面钢板弹簧参数化建模系统

为了提高板簧三维建模及参数计算的准确性和效率,借助Pro/E软件对少片变截面钢板弹簧进行参数化建模设计,并利用Pro/E提供的Pro/Toolkit工具包结合Visual C++6.0编程工具实现在原软件基础功能上的二次开发,建立板簧参数化建模系统,该系统具有自动分析生成所需板簧的主要参数及模型的功能,友好的人机交互式输入界面.简化了模型建立过程中的繁琐程序,为仿真研究提供方便.     

某钢板弹簧结构优化设计

钢板弹簧对于汽车的行驶平顺性、舒适性具有重要的作用。针对某汽车的特殊工作需求,开展了其后钢板弹簧结构的优化设计。首先基于有限元分析法,考虑相关参数,建立了后板簧的计算模型;其次对该模型进行了动力学强度分析,得到了板簧应力特征及其在特殊要求工况下薄弱环节;然后提出优化方案,以最大应力最小化为优化目标,对板簧进行结构优化,并对优化后的板簧进行动力学强度分析,对比说明优化方案的可行性及优点。研究结果表明:优化后的板簧结构满足材料许用应力要求,并且板簧总厚度改变不大,整车姿态不变。优化设计后的板簧试制并装车,进行耐久性考核试验,取得了满意的效果。