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悬架螺旋弹簧的优化设计研究及应用
| 论文题名： | 悬架螺旋弹簧的优化设计研究及应用 |
| 关键词： | 汽车悬架;螺旋弹簧;弹簧刚度;自动设计系统;有限元方法 |
| 摘要： | 目前，汽车悬架螺旋弹簧的设计大多采用试算法，在确定弹簧的刚度、材料的许用应力和旋绕比时须先试选一个或一系列弹簧进行反复试算或校验，直到获得近似解。试算结果往往比较保守，没有充分发挥材料的机械性能，计算较为繁琐且均属于粗略设计。 为此，对于普通悬架螺旋弹簧的设计，本论文在满足性能、强度及制造工艺等约束条件下，以质量最小为目标函数，以中径D和簧丝直径d为优化设计变量，研究了普通圆柱螺旋弹簧优化算法；对于车用侧载悬架螺旋弹簧，在普通悬架螺旋弹簧的基础上，以减振器侧向力作为侧载螺旋弹簧的设计目标，应用有限元方法进行结构优化设计；而对于变中径、变节距以及变簧丝直径等其它变刚度悬架螺旋弹簧，采用逆向设计的方法，借鉴离散化的思想，将弹簧离散为n个小段，各小段弹簧之间相当于串联连接来进行设计。 本文利用C++ Builder编程工具，借助有限元分析软件，将前述优化算法程序化，生成一套悬架螺旋弹簧的优化设计分析系统。该系统能进行悬架螺旋弹簧的优化计算，在进行有限元分析时，自动生成ABAQUS有限元模型，包括六面体网格自动生成、边界条件自动施加等，并通过后台调用ABAQUS求解器完成悬架圆柱螺旋弹簧的模拟计算，然后从分析结果文件中提取数据，绘制弹簧表面应力分布图，生成变形后的三维模型等。系统以分析结果为依据，借助有限元法实现了对圆柱螺旋弹簧刚度和载荷的优化，最终完成设计后自动建立精确几何模型。 另外，本文还进行了各种悬架螺旋弹簧的试验验证，证明了本文设计思路和设计系统的科学性和准确性。 |
| 作者： | 丁志友 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈昌明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学汽车学院 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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