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某平衡悬架少片变截面钢板弹簧结构分析与关键技术研究
| 论文题名： | 某平衡悬架少片变截面钢板弹簧结构分析与关键技术研究 |
| 关键词： | 载货汽车;平衡悬架;少片变截面钢板弹簧;片间摩擦;结构参数;优化设计 |
| 摘要： | 随着中国社会的发展和进步，人们对汽车特别是重型载货汽车通过性和舒适性的要求逐步提高。钢板弹簧平衡悬架在满足提高重型载货汽车运输效率要求的前提下，也可一定程度地保证汽车行驶的平顺性和操纵稳定性。钢板弹簧平衡悬架因其成本低、结构简单和易于维修保养等优点而被普遍采用。由于钢板弹簧存在几何非线性和接触非线性等多种非线性因素，因而增加了其精益设计的难度。而现代接触动力学理论和CAE技术的发展为解决这类问题提供了有力的工具。 本文以某重型载货汽车为平台，针对我国少片变截面汽车钢板弹簧设计、生产的现状，结合当今的先进研究设计手段，就以下几个方面做了研究工作。 (1)研究了钢板弹簧的数学模型，深入了解梯形变截面钢板弹簧的计算方法，建立了少片变截面钢板弹簧的数学模型并对少片变截面钢板弹簧的刚度、强度等计算方法进行研究，进而重点探讨少片变截面钢板弹簧三维模型的建立。 (2)研究了现代接触动力学理论的基本分析方法，利用结构非线性有限元方法，考虑板簧工作过程中的大变形、各片之间的接触等多种非线性因素，应用Ansys建立了某少片钢板弹簧的有限元模型，并分别在夹紧、满载和极限三种工况下分析计算了板簧的应力和应变分布和刚度特性。 (3)对平衡悬架的少片钢板弹簧进行优化设计。首先，在满足平衡悬架设计要求的前提下，应用Matlab优化工具对其进行结构参数的优化设计，确定合适的钢板弹簧结构参数;然后对其进行有限元分析。最后，对优化前、后平衡悬架钢板弹簧的结构性能进行了对比，台架结果表明优化设计后钢板弹簧满足设计要求，建立的模型精确度极高。 (4)采用非线性有限元方法，利用Ansys软件研究不同的摩擦系数对少片变截面钢板弹簧的强度、刚度等特性的影响，为精确研究设计少片变截面钢板弹簧提供参考。 通过弹簧的特性试验，确定其弹性变形量和刚度的实际值。试验结果和有限元分析计算结果进行比较表明，两者吻合良好，从而验证了本文所建立的钢板弹簧有限元分析模型及分析方法的精确性。 |
| 作者： | 陈凯 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 叶南海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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