变截面回转式钢板弹簧结构优化及铸造工艺设计

发布时间：2017-05-18 07:17

  本文关键词：变截面回转式钢板弹簧结构优化及铸造工艺设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在载重汽车领域中,钢板弹簧仍是广泛应用的悬架弹性元件。常见的钢板弹簧在汽车行驶过程中,钢板之间形成较大的摩擦阻力,从而导致弹簧的刚度急剧增加,破坏汽车行驶的平顺性。本文基于等应力梁理论,设计出变截面回转式钢板弹簧,利用单位载荷法和扭转角计算公式得到该弹簧的刚度计算公式,并借助有限元软件进行试验验证。利用ANSYS Workbench软件,对弹簧的具体尺寸进行了辅助设计：提出四种钢板弹簧设计方案,并对其进行静力学分析、动力学分析,设计出满足CA1091轻型货车设计要求的弹簧结构。将设计出的钢板弹簧与市面上运用于该车型前悬架钢板弹簧进行性能比对,本文弹簧重量降低了40%以上,避免了钢板间的摩擦现象,在汽车运行过程中刚度变化较小,保证了汽车行驶的平顺性。制定出弹簧铸造工艺,借助ProCAST软件对弹簧的充型过程、凝固过程进行了模拟分析。通过两种铸造方案对比试验,确定了钢板弹簧的铸造工艺方案。采用正交试验,研究了浇注温度、型壳温度及浇注时间对钢板弹簧铸造缺陷的影响。确定了当浇注温度为1540℃、型壳温度为700℃和浇注时间为8s时,金属液充型平稳,所得铸件内部缩孔、缩松缺陷较少。最后,利用ProCAST软件的应力模块预测了铸件在浇注过程中应力较大的部位。结果显示：最大应力为243MPa,出现于内浇口处。由于对铸件性能影响较小,该工艺方案能够获取性能优良、缺陷较少的铸件。
【关键词】：变截面 回转式 钢板弹簧 结构设计 铸造工艺
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH135;TG24
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 汽车悬架的概述15
• 1.2 常见钢板弹簧15-16
• 1.2.1 传统的多片钢板弹簧15-16
• 1.2.2 少片变截面钢板弹簧16
• 1.3 钢板弹簧材料选择16-17
• 1.4 钢板弹簧制造工艺17-18
• 1.4.1 断料与弯曲成形17
• 1.4.2 卷耳17
• 1.4.3 热处理与喷丸处理17-18
• 1.5 钢板弹簧载荷位移曲线18
• 1.6 国内外钢板弹簧的研究现状18-19
• 1.7 本文研究的主要内容19-21
• 第二章 变截面回转式钢板弹簧的理论基础21-26
• 2.1 等应力梁在钢板弹簧中的运用21-22
• 2.1.1 传统的多片钢板弹簧21-22
• 2.1.2 少片变截面钢板弹簧22
• 2.2 变截面回转式钢板弹簧结构设计22-23
• 2.3 变截面回转式钢板弹簧刚度计算23-25
• 2.3.1 抛物线状钢板变形计算23-24
• 2.3.2 回转体结构变形量计算24-25
• 2.3.3 变截面回转式钢板弹簧刚度计算公式25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 运用ANSYS Workbench对钢板弹簧进行结构设计26-39
• 3.1 有限元分析软件ANSYS Workbench26-27
• 3.1.1 ANSYS Workbench线性静力学分析基础26
• 3.1.2 ANSYS Workbench动力学分析基础26-27
• 3.2 变截面回转式钢板弹簧静力学分析27-31
• 3.2.1 计算流程27-29
• 3.2.2 正交试验设计29-31
• 3.3 变截面回转式钢板弹簧设计31-35
• 3.4 性能对比35-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 变截面回转式钢板弹簧铸造工艺设计39-57
• 4.1 铸造简介39-41
• 4.1.1 数值模拟的主要软件39-40
• 4.1.2 铸造过程模拟软件的主要研究内容40-41
• 4.2 变截面回转式钢板弹簧铸造工艺方案的确定41-47
• 4.2.1 ProCAST软件简介41-42
• 4.2.2 ProCAST软件分析理论基础42-43
• 4.2.3 数值模拟过程43-47
• 4.2.4 铸造工艺参数的确定47
• 4.3 铸造工艺方案的确定47-48
• 4.4 冒口设计48-51
• 4.5 确定铸造工艺参数51-53
• 4.6 模拟结果分析53-55
• 4.6.1 金属液充型及凝固过程模拟分析53-54
• 4.6.2 铸件应力场模拟分析54-55
• 4.7 本章小结55-57
• 第五章 论文总结与展望57-59
• 5.1 全文总结57-58
• 5.2 课题展望58-59
• 参考文献59-62
• 研究生期间发表论文62

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