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原文传递少片变截面渐变刚度板簧力学特性解析计算及关键参数设计

论文题名：	少片变截面渐变刚度板簧力学特性解析计算及关键参数设计
关键词：	汽车悬架;少片变截面钢板弹簧;渐变刚度;参数设计;力学特性
摘要：	少片变截面渐变刚度板簧因其刚度渐变的特点可保证较为稳定的偏频，使车辆在空载和重载下都具有良好的平顺性和舒适性，同时发挥了少片变截面板簧质量轻、噪声小、性能好、寿命长等优点，因此受到了悬架领域专家和车辆、板簧企业的高度重视。其中，少片变截面渐变刚度板簧的主簧弧高、副簧弧高及主副簧渐变间隙，不仅影响板簧的接触载荷和车辆行驶安全性，而且还影响渐变刚度板簧的刚度特性、悬架偏频及车辆行驶平顺性。然而，由于受少片变截面渐变刚度板簧的主副簧刚度特性、挠度特性的解析计算理论的制约，致使目前一直未给出可靠的关键参数设计方法；对于其主、副簧接触载荷的设计多是基于经验法，尚缺少科学、有效的解析设计模型；同时，为改变少片变截面渐变刚度板簧校核工作周期长，步骤繁琐的现状，急需给出一种准确、方便、快捷的校核新思路。为了解决上述问题，本文从解析理论的角度出发，利用解析法对少片变截面渐变刚度板簧的力学特性及关键参数设计方法进行研究，主要工作及取得的创新成果如下：　　（1）建立了符合少片变截面渐变刚度板簧实际结构特征的力学特性解析计算模型。考虑板簧实际截面形状及主副簧接触类型，通过理论推导建立了其渐变刚度特性、应力特性、挠度特性解析计算式，为少片变截面渐变刚度板簧关键参数解析设计及力学特性校核奠定了基础。　　（2）建立了面向工程应用便捷性的少片变截面渐变刚度板簧关键参数解析设计方法。通过对少片变截面渐变刚度板簧的力学特性进行解析研究，建立了包括其主簧及副簧片数、厚度、初始弧高、主副簧间隙、限位行程在内的关键参数解析设计方法，为少片变截面渐变刚度板簧的正向开发设计奠定了基础，推动了其智能化生产进程。　　（3）提出了基于车辆悬架空载动挠度约束的少片变截面渐变刚度板簧主、副簧接触载荷解析设计模型。为均衡考虑车辆舒适性与板簧可靠性，从随机振动角度出发，利用滤波白噪声路面谱模型下的悬架系统动挠度响应均方根值对接触载荷进行了设计，为少片变截面渐变刚度板簧的接触载荷设计提供了一种科学有效的新思路。　　（4）构建了基于解析法的少片变截面渐变刚度板簧刚度、强度校核方法，接触载荷反求方法。考虑少片变截面渐变刚度板簧实际横截面形状及结构特征，基于所建立的力学特性解析计算方法及关键参数解析设计方法，对其力学特性进行了解析校核研究，为少片变截面渐变刚度板簧的准确、快速校核提供了可靠的技术参考。　　通过实例设计及样机试验验证，证明了本文所建立的少片变截面渐变刚度板簧力学特性解析计算方法及关键参数设计方法是正确的，可为少片变截面渐变刚度板簧的正向设计开发及数字化生产提供有效的理论支撑。
作者：	杨林
专业：	车辆工程
导师：	周长城;张云山
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东理工大学
学位年度：	2022