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汽车钢板弹簧三维设计与力学分析
| 论文题名： | 汽车钢板弹簧三维设计与力学分析 |
| 关键词： | 汽车悬架;钢板弹簧;簧片设计;有限元分析 |
| 摘要： | 汽车钢板弹簧是悬架系统的一个重要组成部分之一，其功能和作用是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，缓和由于路面不平而传递给车架的冲击载荷，并衰减由此引起承载系统的振动，保证汽车行驶的平顺性。另外，钢板弹簧具有结构简单、维修方便、成本较低，在悬架系统中兼起导向的作用。因为钢板弹簧在汽车悬架系统上有着广泛的应用前景，如何在现有基础上尽可能减少板簧质量，提高板簧的应力、刚度是设汽车设计者应该考虑的内容之一。在这样的背景下，提出了本文研究的内容。各簧片模型的参数主要有长度、弧高、曲率、厚度等设计参数，簧片三维实体模型参数化的建立，不仅有利于减少设计者对同一模型不同参数的重复建立，同时有利于对模型参数的修改，参数化能有效对同型号钢板弹簧建立起三维实体模型和节省时间。 本文利用VB语言，同时利用插件Automation Gateway来对Pro/E进行二次开发，建立了多片等截面和少片变截面钢板弹簧各簧片在自由状态下的三维参数化模型。悬架是汽车的重要组成部件之一，钢板弹簧悬架性能又影响整车性能。如何在满足钢板弹簧使用性能的条件下，减少板簧质量就显得尤为重要。本文利用MATLAB来优化少片簧模型，先是建立少片簧截面模型的目标函数，此函数代表少片簧的质量，后对其从卷耳、长度、刚度、强度等方面建立约束条件，同时在M文件编写程序利用MATLAB工具箱来求解未知量，使其在满足刚度和强度的前提下，使板簧的质量最小。对于建立的钢板弹簧装配模型导入ANSYS中，模拟板簧的装配过程即是簧片的加紧过程，施加位移约束求解非线性接触问题的解。可以得到簧片的安装弧高、仿真应力值、应力集中的位置等等，主要验证在空载状况下是否满足设计要求，分析所得各簧片的预应力值。当前需要获得高应力、高刚度的板簧，在工作载荷下还需要验证板簧模型的刚度是否在设计范围之内，对多片等截面板簧采用分步施加载荷来求解验证，对少片变截面板簧采用的直接施加载荷来验证仿真刚度与理论计算刚度值的差异。这些都为进一步研究板簧产品的疲劳寿命具有积极意义。 |
| 作者： | 江红旗 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 华林;褚东宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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