本文關(guān)鍵詞：微型客車的鋼板彈簧結(jié)構(gòu)優(yōu)化及設(shè)計(jì)軟件開發(fā)

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【摘要】：鋼板彈簧懸架是眾多貨車、客車以及微型客車懸架類型中比較常用的零部件系統(tǒng),在工程應(yīng)用中,懸架性能對提高汽車行駛的操穩(wěn)性能、平順性和安全性都起著關(guān)鍵的作用,而鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸就成為取得這些性能的主要參數(shù)。因此,合理地確定鋼板彈簧的性能、結(jié)構(gòu)參數(shù)是整車設(shè)計(jì)水平的關(guān)鍵因素之一。本文通過介紹微型客車常用的鋼板彈簧類型,總結(jié)出現(xiàn)階段微型客車上所采用的類型,并對少片變截面鋼板彈簧以及漸變式的鋼板彈簧進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,從而利用數(shù)值積分方法推導(dǎo)出這兩種鋼板彈簧結(jié)構(gòu)形式的截面形狀系數(shù)。分別對漸變式鋼板彈簧和少片變截面鋼板彈簧進(jìn)行了片間作用的受力分析:根據(jù)假定的主副簧在其接觸點(diǎn)處具有共同的坐標(biāo)和共同的曲率這一原理,將多片的等截面簧進(jìn)行等效,從而得出漸變剛度鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù);針對少片變截面板簧,則根據(jù)彎曲變形理論中的“變形一致”原理求出板簧在受載荷后的撓度以及應(yīng)力。文中建立了微型客車開發(fā)過程中比較常用的少片變截面鋼板彈簧優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,并以彈簧結(jié)構(gòu)輕量化為設(shè)計(jì)目標(biāo),利用內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)優(yōu)化方法,求解出最優(yōu)化的目標(biāo)值。編寫內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)法的MATLAB優(yōu)化程序,對鋼板彈簧進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算,并將分析結(jié)果和ABAQUS分析結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果顯示,優(yōu)化結(jié)果不僅保持了鋼板彈簧的計(jì)算精度,還可以提高鋼板彈簧的計(jì)算效率。文章最后考慮到了鋼板彈簧設(shè)計(jì)過程及計(jì)算的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)計(jì)算習(xí)慣,以MATLAB軟件作為平臺開發(fā)了鋼板彈簧設(shè)計(jì)軟件LSD(Leaf Spring Designer),軟件版本號為v1.0。該軟件操作簡單,用戶界面友好,數(shù)據(jù)輸入快捷方便,數(shù)據(jù)存取容易,計(jì)算結(jié)果可直接在屏幕上顯示,也可以直接將優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果輸出打印為Word報(bào)告等。綜上所述,本文所具備的特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)如下:所開發(fā)的鋼板彈簧設(shè)計(jì)軟件將設(shè)計(jì)步驟標(biāo)準(zhǔn)化,使鋼板彈簧的設(shè)計(jì)開發(fā)更加快捷、高效,直接縮短舊板簧改進(jìn)和新板簧開發(fā)周期,特別是在滿足整車性能設(shè)計(jì)要求等方面的需求提供了指導(dǎo)依據(jù)。而且軟件操作簡單,對于新上崗的員工完全能夠勝任。
【關(guān)鍵詞】：微型客車 鋼板彈簧 優(yōu)化設(shè)計(jì) 罰函數(shù)法 Matlab軟件開發(fā)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 選題背景和研究意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 鋼板彈簧的發(fā)展概述12-15
• 1.2.2 懸架板簧的計(jì)算方法及其研究概況15-16
• 1.3 鋼板彈簧設(shè)計(jì)方法16-18
• 1.3.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法16
• 1.3.2 基于CAE的輔助設(shè)計(jì)方法16-17
• 1.3.3 鋼板彈簧接觸有限元計(jì)算方法17-18
• 1.4 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)18-20
• 第2章 變截面板簧的撓度計(jì)算方法20-28
• 2.1 求解小撓度變形梁的力學(xué)方法20-23
• 2.2 采用積分法分析變截面板簧模型23-27
• 2.2.1 板簧常用輪廓線選用概述23
• 2.2.2 梯形截面板簧彎曲變形計(jì)算23-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 鋼板彈簧模型分析28-38
• 3.1 漸變剛度鋼板彈簧模型分析28-32
• 3.1.1 模型概述28-29
• 3.1.2 漸變剛度板簧的負(fù)荷特性29-31
• 3.1.3 等截面的模型等效31
• 3.1.4 板簧剛度和應(yīng)力31-32
• 3.2 少片變斷面板簧模型分析32-34
• 3.2.1 模型概述32-33
• 3.2.2 板簧受力分析33-34
• 3.2.3 板簧變形和剛度34
• 3.3 非對稱板簧的模型分析34-35
• 3.4 計(jì)算實(shí)例與驗(yàn)證35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-38
• 第4章 鋼板彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)38-48
• 4.1 最優(yōu)化問題概述38-39
• 4.2 板簧優(yōu)化模型建立39-43
• 4.2.1 設(shè)計(jì)變量的確定39
• 4.2.2 目標(biāo)函數(shù)的建立39-40
• 4.2.3 約束條件的建立40-43
• 4.3 求解最優(yōu)化問題的方法43-44
• 4.3.1 內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)法的概述43
• 4.3.2 內(nèi)點(diǎn)法的迭代步驟43-44
• 4.4 計(jì)算實(shí)例分析與驗(yàn)證44-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第5章 鋼板彈簧設(shè)計(jì)軟件開發(fā)48-65
• 5.1 鋼板彈簧軟件開發(fā)平臺概述48-49
• 5.2 軟件主界面的設(shè)計(jì)開發(fā)49-50
• 5.3 參數(shù)輸入功能實(shí)現(xiàn)50-51
• 5.4 計(jì)算功能實(shí)現(xiàn)及數(shù)據(jù)處理51-57
• 5.5 優(yōu)化功能模塊57-61
• 5.5.1 界面參數(shù)輸入57-58
• 5.5.2 優(yōu)化執(zhí)行過程及評價(jià)58-60
• 5.5.3 邊界約束的參數(shù)設(shè)置60
• 5.5.4 算法選項(xiàng)設(shè)置60-61
• 5.6 軟件的封裝61-62
• 5.7 軟件的測試與應(yīng)用62-63
• 5.7.1 軟件測試的必要性62-63
• 5.7.2 軟件的應(yīng)用及設(shè)計(jì)效率對比63
• 5.8 本章小結(jié)63-65
• 總結(jié)與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 附錄A 優(yōu)化算法關(guān)鍵程序70-79
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文79-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1045952