微型商用车渐变刚度多片簧结构优化设计及验证

发布时间：2021-05-06 22:16

　　钢板弹簧是汽车弹性元件中的一种,兼起导向和传力等作用,常与非独立式整体桥搭配使用。渐变刚度多片簧是钢板弹簧中的一种类型,由主簧和副簧组成,主簧一般不超过4片,副簧一般不超过2片,副簧又可根据刚度及强度要求作压延处理。渐变刚度多片簧其最大的特点是刚度可变,在空载状态只有主簧起作用,此时的刚度为线性刚度;随着载荷的增加,副簧渐渐与主簧贴合,刚度变为非线性直到主副簧完全贴合,刚度会陡然增大且变为线性,整个工作过程中,渐变刚度多片簧的刚度为非线性。由于渐变刚度多片簧兼顾舒适性与承载性,故被大量运用于微型商用车非独立后悬架,虽然其结构简单,但在设计过程中需要合理设计主副簧刚开始接触及完全接触时的载荷点,方能兼顾舒适及耐久性,并且其常见的问题是疲劳断裂及异响。本文针对某主机厂生产的微型商用车在路试中渐变刚度多片簧断裂问题,提出基于MATLAB的结构优化方法和基于Hypermesh、ABAQUS仿真分析流程,并通过台架实验及路试验证此方法和流程的正确性,为该类型渐变刚度多片簧正向开发设计提供依据和思路。 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 钢板弹簧简介及研究意义
    1.2 钢板弹簧的种类
    1.3 渐变刚度多片簧国内外研究现状
    1.4 课题背景及意义
        1.4.1 课题思路来源
        1.4.2 背景及意义
    1.5 本文研究的内容及技术路线
第2章 渐变刚度多片簧理论模型介绍
    2.1 多片簧力学模型
    2.2 渐变刚度多片簧设计理论
        2.2.1 单位载荷法计算钢板弹簧在端点处的变形
        2.2.2 共同曲率法联合修正系数求钢板弹簧刚度
        2.2.3 集中载荷法求各簧片端头载荷
        2.2.4 集中载荷法求各簧片应力
        2.2.5 渐变刚度钢板弹簧总成自由状态各叶片曲率半径及弧高计算
        2.2.6 钢板弹簧总成弧高校核
        2.2.7 载荷与挠度关系计算
        2.2.8 钢板弹簧总成板宽板厚及片数搭配经验推荐
    2.3 本章小结
第3章 渐变刚度多片簧结构优化设计及仿真分析
    3.1 渐变刚度多片簧结构建模方法
    3.2 渐变刚度多片簧有限元分析流程
        3.2.1 有限元基础理论介绍
        3.2.2 有限元模型建立
        3.2.3 有限元仿真输出结果及评判标准
    3.3 基于MATLAB的渐变刚度多片簧结构优化方法
        3.3.1 最优化问题概述
        3.3.2 渐变刚度多片簧优化模型建立
        3.3.3 基于MATLAB的渐变刚度多片簧优化流程
    3.4 某微型商用车渐变刚度多片簧优化
        3.4.1 某微型商用车渐变刚度多片簧问题描述
        3.4.2 问题渐变刚度多片簧设计状态结果
        3.4.3 基于MATLAB的渐变刚度多片簧结构优化设计
        3.4.4 优化后渐变刚度多片簧有限元仿真分析
        3.4.5 优化前后渐变刚度多片簧参数对比
    3.5 本章小结
第4章 钢板弹簧台架性能试验方法及验证
    4.1 钢板弹簧台架试验介绍
    4.2 钢板弹簧刚度试验及评判标准
        4.2.1 钢板弹簧刚度试验方法
        4.2.2 钢板弹簧刚度评判标准
    4.3 钢板弹簧强度试验方法
        4.3.1 钢板弹簧强度试验原理简介
        4.3.2 钢板弹簧强度试验步骤
    4.4 钢板弹簧疲劳试验方法
    4.5 常规耐久路试验证方法
    4.6 某微型商用车优化后渐变刚度多片簧台架及路试验证
        4.6.1 刚度台架试验
        4.6.2 强度台架试验
        4.6.3 疲劳台架试验
        4.6.4 路试试验验证
        4.6.5 优化前后渐变刚度多片簧参数汇总
    4.7 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究的不足与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于整车钢板弹簧疲劳分析及创新型板簧疲劳试验台架设计[J]. 康百川,何云峰.  汽车实用技术. 2017(05)
[2]复合悬架力学特性的有限元素分析[J]. 尹华清,许金峰,吕景春,庞辉.  汽车实用技术. 2013(07)
[3]长变截面钢板弹簧在微型客车上的应用及设计方法[J]. 韦友超,潘俊斌,蔡任远.  装备制造技术. 2012(10)
[4]Matlab/GUI在钢板弹簧悬架设计中的应用[J]. 袁涌,蔡静.  湖北汽车工业学院学报. 2011(02)
[5]基于MATLAB的少片簧优化设计[J]. 张飚.  轻型汽车技术. 2008(03)
[6]国内外汽车钢板弹簧设计与分析方法的发展进程[J]. 邹海荣,黄其柏.  上海汽车. 2004(07)
[7]汽车钢板弹簧的非线性分析与数值计算[J]. 杨华,徐旭,胡成栋.  吉林大学学报(理学版). 2004(01)
[8]板簧刚性的试验方法及试验机选型[J]. 肖剑.  新疆钢铁. 2003(02)
[9]少片不等长变截面钢板弹簧的优化设计[J]. 林小瑛.  福州大学学报(自然科学版). 2001(01)
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硕士论文
[1]微型客车的钢板弹簧结构优化及设计软件开发[D]. 韦建平.湖南大学 2016
[2]少片钢板弹簧轻量化优化设计方法研究[D]. 徐迎秋.吉林大学 2015
[3]微MPV车钢板弹簧轻量化研究与实现[D]. 严婷.武汉理工大学 2015
[4]汽车钢板弹簧工艺分析与研究[D]. 徐平伟.山东大学 2012
[5]三段式渐变刚度钢板弹簧的参数化设计与研究[D]. 陈明媚.湖南大学 2009
[6]三段式渐变刚度钢板弹簧的CAE分析与研究[D]. 潘佳炜.湖南大学 2008



本文编号：3172710