变截面钢板弹簧优化设计与疲劳寿命分析
发布时间：2021-11-03 16:21
钢板弹簧是汽车悬架系统的重要弹性元件,其强度及刚度特性直接影响着整车安全的行驶性和操纵稳定性。随着轻量化成为主流的技术要求,少片变截面钢板弹簧因具有质量轻、使用寿命长等优点,逐渐被广泛使用。变截面钢板弹簧的传统设计方法大多以三段式模型为基础,虽便于运算,但与实际生产的变截面簧形状存在较大差异,导致无法精确计算簧片刚度、实现材料利用最大化。针对以上问题,本文主要开展了以下工作:（1）建立了变截面钢板弹簧刚度计算的传递矩阵法基于Euler梁小变形理论,将变截面钢板弹簧离散为一系列的梯形梁单元,在精确分析各段梯形梁单元变形特点的基础上,推导梯形变截面梁单元的转角、挠度公式;结合半片钢板弹簧受力分析,建立了分段梯形变截面钢板弹簧刚度计算的传递矩阵法。考虑轧制过程截面变形对刚度计算精度的影响,通过板簧强度、刚度试验获取截面变形修正系数。最后通过数值案例,验证所建立的刚度计算的传递矩阵法的有效性。（2）提出了一种“五段式标准化”变截面钢板弹簧优化新模型以质量最小为优化目标,综合考虑悬架总成的刚度、强度及制造工艺约束,提出一种“五段式标准化”优化设计新模型。采用条件筛选与性能优选相结合的优化设计方法...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
变截面少片钢板弹簧结构图
图 1.2 实际生产的变截面钢板弹簧Fig.1.2 Actual production diagram of taper leaf springs研究现状钢板弹簧的刚度计算方法钢板弹簧最早由美国罗克韦尔公司于 1955 年开始研发[2]，经技术逐渐趋于成熟，目前变截面钢板弹簧已广泛配置于中、
方法过于繁琐复杂，而采用传统经验公式又不能满足生产要求。因此单元受力模型为研究对象，研究推导变截面钢板弹簧刚度计算的传递形梁单元的变形计算方法钢板弹簧在工作状态下属于大位移小变形结构，可按照簧片展平的几ler 梁小变形理论进行强度和刚度计算。大多数钢板弹簧左右对称，可析，将其简化为悬臂梁模型，悬臂梁固定端对应于骑马螺栓固定的板形梁单元内力分析面少片钢板弹簧结构如图 2.1 所示，中间位置固定在车桥上，两端卷际工作过程中，板簧主要承受来自车架的竖直载荷。为简化分析，以的半片簧片简化成的悬臂梁为研究对象，其长度为L ，不考虑纵向载布载荷，其端部所受向下的集中载荷为F 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]重型汽车弹簧钢性能及应用[J]. 张继魁,张国亮,纪同圣,鞠辉,马奎星,李良晨. 重型汽车. 2018(06)
[2]两片变刚度全啮合钢板弹簧粒子群优化设计[J]. 游雄杰,干年妃,程超. 机械设计与制造. 2018(03)
[3]基于遗传算法的少片变截面钢板弹簧优化设计[J]. 乐文超,王森,朱晓,谢桃新. 上海汽车. 2018(02)
[4]喷丸参数对钢板弹簧疲劳寿命的影响[J]. 徐劲力,戴鹏,夏威. 热加工工艺. 2018(02)
[5]重型汽车钢板弹簧的断裂失效形式及其材料的应用现状[J]. 马奎星,李良晨,张继魁. 重型汽车. 2017(04)
[6]少片钢板弹簧轻量化优化设计方法研究[J]. 徐迎秋. 汽车实用技术. 2017(13)
[7]汽车悬架钢板弹簧的刚度计算与试验验证[J]. 黄玉亭,李韶华,杨绍普. 汽车工程师. 2016(09)
[8]渐变刚度钢板弹簧建模方法对比[J]. 徐中明,金鑫,贺岩松,张志飞,夏小均. 重庆大学学报. 2016(04)
[9]钢板弹簧重叠部分应力及许用厚度计算理论的研究[J]. 宋群,周长城,潘礼军. 山东理工大学学报(自然科学版). 2016(04)
[10]不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析[J]. 叶南海,王利,闫彩伟,侯飞,马健. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(08)
硕士论文
[1]中重卡钢板弹簧悬架设计过程研究与设计工具开发[D]. 刘艳萍.山东大学 2017
[2]基于有限元的某钢板弹簧疲劳寿命分析与研究[D]. 刘辉.山东理工大学 2017
[3]汽车平衡悬架少片变截面钢板弹簧CAE分析与研究[D]. 张志强.湖南工业大学 2015
[4]汽车钢板弹簧力学性能及其寿命分析[D]. 李常鑫.重庆理工大学 2013
[5]提高少片簧承载能力的设计方法研究[D]. 赵靖洲.吉林大学 2012
[6]少片钢板弹簧的结构设计与疲劳寿命计算[D]. 顾永梁.湖南大学 2012
[7]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
[8]复合式空气悬架性能研究及其钢板弹簧分析计算[D]. 黄伟.湖南大学 2007
[9]基于有限元的某多片钢板弹簧性能仿真研究[D]. 李轶石.湖南大学 2007
[10]钢板弹簧疲劳寿命计算[D]. 张华俊.江苏大学 2003
本文编号：3473990
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
变截面少片钢板弹簧结构图
图 1.2 实际生产的变截面钢板弹簧Fig.1.2 Actual production diagram of taper leaf springs研究现状钢板弹簧的刚度计算方法钢板弹簧最早由美国罗克韦尔公司于 1955 年开始研发[2]，经技术逐渐趋于成熟，目前变截面钢板弹簧已广泛配置于中、
方法过于繁琐复杂，而采用传统经验公式又不能满足生产要求。因此单元受力模型为研究对象，研究推导变截面钢板弹簧刚度计算的传递形梁单元的变形计算方法钢板弹簧在工作状态下属于大位移小变形结构，可按照簧片展平的几ler 梁小变形理论进行强度和刚度计算。大多数钢板弹簧左右对称，可析，将其简化为悬臂梁模型，悬臂梁固定端对应于骑马螺栓固定的板形梁单元内力分析面少片钢板弹簧结构如图 2.1 所示，中间位置固定在车桥上，两端卷际工作过程中，板簧主要承受来自车架的竖直载荷。为简化分析，以的半片簧片简化成的悬臂梁为研究对象，其长度为L ，不考虑纵向载布载荷，其端部所受向下的集中载荷为F 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]重型汽车弹簧钢性能及应用[J]. 张继魁,张国亮,纪同圣,鞠辉,马奎星,李良晨. 重型汽车. 2018(06)
[2]两片变刚度全啮合钢板弹簧粒子群优化设计[J]. 游雄杰,干年妃,程超. 机械设计与制造. 2018(03)
[3]基于遗传算法的少片变截面钢板弹簧优化设计[J]. 乐文超,王森,朱晓,谢桃新. 上海汽车. 2018(02)
[4]喷丸参数对钢板弹簧疲劳寿命的影响[J]. 徐劲力,戴鹏,夏威. 热加工工艺. 2018(02)
[5]重型汽车钢板弹簧的断裂失效形式及其材料的应用现状[J]. 马奎星,李良晨,张继魁. 重型汽车. 2017(04)
[6]少片钢板弹簧轻量化优化设计方法研究[J]. 徐迎秋. 汽车实用技术. 2017(13)
[7]汽车悬架钢板弹簧的刚度计算与试验验证[J]. 黄玉亭,李韶华,杨绍普. 汽车工程师. 2016(09)
[8]渐变刚度钢板弹簧建模方法对比[J]. 徐中明,金鑫,贺岩松,张志飞,夏小均. 重庆大学学报. 2016(04)
[9]钢板弹簧重叠部分应力及许用厚度计算理论的研究[J]. 宋群,周长城,潘礼军. 山东理工大学学报(自然科学版). 2016(04)
[10]不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析[J]. 叶南海,王利,闫彩伟,侯飞,马健. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(08)
硕士论文
[1]中重卡钢板弹簧悬架设计过程研究与设计工具开发[D]. 刘艳萍.山东大学 2017
[2]基于有限元的某钢板弹簧疲劳寿命分析与研究[D]. 刘辉.山东理工大学 2017
[3]汽车平衡悬架少片变截面钢板弹簧CAE分析与研究[D]. 张志强.湖南工业大学 2015
[4]汽车钢板弹簧力学性能及其寿命分析[D]. 李常鑫.重庆理工大学 2013
[5]提高少片簧承载能力的设计方法研究[D]. 赵靖洲.吉林大学 2012
[6]少片钢板弹簧的结构设计与疲劳寿命计算[D]. 顾永梁.湖南大学 2012
[7]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
[8]复合式空气悬架性能研究及其钢板弹簧分析计算[D]. 黄伟.湖南大学 2007
[9]基于有限元的某多片钢板弹簧性能仿真研究[D]. 李轶石.湖南大学 2007
[10]钢板弹簧疲劳寿命计算[D]. 张华俊.江苏大学 2003
本文编号：3473990
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