【摘要】：鋼板彈簧是一種常用的彈性元件,應用于非獨立懸掛的汽車懸架裝置中。它傳遞作用在車輪與車身之間的一切力和力矩,并緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷,衰減由沖擊載荷引起的振動,保證車輛正常行駛。鋼板彈簧還可在懸架中兼做導向機構,從而簡化懸架結(jié)構,也使得保養(yǎng)維修方便,制造成本降低。為了充分利用材料,鋼板彈簧做成接近于等強度梁的形式。三段式漸變剛度鋼板彈簧是目前剛度曲線與理想剛度曲線最接近的鋼板彈簧懸架,正在被推廣使用,而且隨著漸變剛度鋼板彈簧生產(chǎn)工藝的發(fā)展,它的使用范圍正在不斷擴大。本文就三段式漸變剛度鋼板彈簧的參數(shù)化設計與分析方面做了些研究工作。 根據(jù)三段式漸變剛度鋼板彈簧設計的理論和臺架試驗方法,研究實現(xiàn)鋼板彈簧結(jié)構參數(shù)化設計和性能參數(shù)化分析的方法及流程。整個參數(shù)化設計與分析的過程分為三大模塊。分別是結(jié)構優(yōu)化設計,有限元性能仿真和疲勞壽命仿真計算。 在結(jié)構優(yōu)化設計這一模塊:以優(yōu)化設計理論為基礎,建立了考慮了預應力情況的三段式漸變剛度鋼板彈簧的優(yōu)化數(shù)學模型。采用MATLAB編程對三段式漸變剛度鋼板彈簧進行優(yōu)化計算,在滿足強度和剛度條件的要求下,盡量減少板簧的質(zhì)量,實現(xiàn)板簧輕量化,提高了設計計算效率。 在有限元性能仿真這一模塊:利用結(jié)構非線性有限元方法,按鋼板彈簧實際的幾何結(jié)構和材料屬性,同時考慮其工作過程中的大變形、各片之間的接觸和摩擦等多種非線性因素,在ANSYS軟件中建立三段式漸變剛度鋼板彈簧的非線性有限元分析模型。對建立的有限元模型進行裝配仿真和彈性特性仿真,以驗證有限元模型的正確性和利用結(jié)構優(yōu)化設計這一模塊設計出的三段式漸變剛度鋼板彈簧結(jié)構的合理性。分析仿真結(jié)果值是否符合設計要求值。如果符合則進行阻尼特性仿真分析,根據(jù)機械振動學原理,計算出三段式漸變剛度鋼板彈簧懸架的阻尼比,為減振器設計提供參考意見。如果不符合則重新進行結(jié)構優(yōu)化設計,直至符合為止。整個建模與分析過程利用ANSYS二次開發(fā)中的APDL設計語言編程來實現(xiàn)鋼板彈簧的參數(shù)化設計。 在疲勞壽命仿真計算這一模塊:利用材料的S-N曲線,并考慮鋼板彈簧實際的零部件特征對其疲勞壽命的影響,利用ANSYS/Fatigue模塊進行疲勞壽命計算。以驗證設計出的鋼板彈簧是否符合壽命要求。如果符合則整個參數(shù)化設計過程結(jié)束。如果不符合則要重新進行結(jié)構優(yōu)化設計,如此循環(huán),直至壽命符合要求為止。 本文研究了包含三段式漸變剛度鋼板彈簧結(jié)構優(yōu)化,性能仿真和疲勞壽命仿真三個模塊的整個參數(shù)化設計方法。利用參數(shù)化設計得到鋼板彈簧的結(jié)構參數(shù)和性能參數(shù),對鋼板彈簧的剛度、疲勞壽命和阻尼等特性的仿真結(jié)果進行分析。若不滿足設計要求,則可以重新修改約束條件進行下一輪的設計,直至滿足設計要求。之后則可生產(chǎn)樣品進行試驗,最終投入大規(guī)模生產(chǎn),從而省去繁瑣的計算分析過程,達到提高開發(fā)效率、降低生產(chǎn)成本的目的,具有較高的理論研究性和使用性。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH135.2

【參考文獻】

相關期刊論文 前9條

1 林金木;有限單元法解鋼板彈簧[J];汽車工程;1984年04期

2 林金木,柏偉武;鋼板彈簧設計計算[J];汽車工程;1995年03期

3 林金木;應用余能原理求解漸變剛度鋼板彈簧[J];汽車工程;1996年05期

4 谷安濤;應用CAE技術進行鋼板彈簧精確設計[J];汽車工程;2002年01期

5 丁能根,馬建軍;鋼板彈簧遲滯特性的有限元分析[J];汽車工程;2003年01期

6 何輝,段敏,陳勇;等厚斷面漸變剛度鋼板彈簧的優(yōu)化設計計算[J];汽車技術;2000年04期

7 田文春;噴丸對鋼板彈簧疲勞壽命的影響[J];汽車研究與開發(fā);1998年01期

8 孫建民,陳玉強;現(xiàn)代控制理論在汽車懸架控制中的應用現(xiàn)狀[J];汽車研究與開發(fā);2000年05期

9 鄒海榮,黃其柏;國內(nèi)外汽車鋼板彈簧設計與分析方法的發(fā)展進程[J];上海汽車;2004年07期

相關博士學位論文 前1條

1 鄭銀環(huán);汽車鋼板彈簧計算模型研究[D];武漢理工大學;2005年

，

本文編號：2654129