汽車懸架彈簧現(xiàn)代設(shè)計方法研究.pdf

1、汽車懸架彈簧是汽車底盤的關(guān)鍵零件之一，它關(guān)系著汽車行駛的安全性、乘坐的舒適性和車體對復(fù)雜路面的適應(yīng)性。因此，良好的汽車懸架彈簧是保障汽車運行性能的關(guān)鍵因素之一。本文以“汽車懸架螺旋彈簧”為研究對象，以彈性力學(xué)、計算數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)理論為基礎(chǔ)技術(shù)，以多模型CAE數(shù)值求解為主體技術(shù)，以懸架彈簧的實驗驗證為支撐技術(shù)，針對懸架彈簧設(shè)計、優(yōu)化算法和知識庫于一體的CAPP彈簧平臺為應(yīng)用技術(shù)的汽車懸架彈簧現(xiàn)代方法研究。提出了不同類型懸架彈簧的設(shè)計優(yōu)化算法和

2、相關(guān)理論，為懸架彈簧的設(shè)計提供了可靠、有效的理論和方法，解決了汽車懸架彈簧設(shè)計制造中的一系列關(guān)鍵技術(shù)，保證了汽車彈簧的制造質(zhì)量。主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴懸架彈簧發(fā)展及技術(shù)現(xiàn)狀文獻綜述。通過文獻綜述深入地闡述了國內(nèi)外懸架彈簧領(lǐng)域的發(fā)展及概況，在此基礎(chǔ)上，分析了國內(nèi)懸架彈簧的關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀和技術(shù)難題，分析了懸架彈簧的相關(guān)理論和研究意義，為本文的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 ⑵分析了懸架彈簧的基本特性，給出了不同特性下懸架彈簧的工

3、作機理。通過懸架彈簧的基本特性分析，指明了不同懸架彈簧類型適合的分析狀態(tài)，為不同的懸架彈簧理論研究提供基本判斷依據(jù)。其次，通過當(dāng)今懸架彈簧的兩大主題：斷裂與衰減，分析了懸架彈簧的基本機理和解決方法。最后，提出了懸架彈簧的應(yīng)力范圍和材料的適配性選擇，為懸架彈簧的設(shè)計提供了選擇材料方面理論依據(jù)。
　　 ⑶基于CAD研究為懸架彈簧的工藝優(yōu)化提供了新的方法。首先通過3種不同的3D軟件提供了快速建模的關(guān)鍵技術(shù)。其次，借助FEA軟件對不同類

4、型的彈簧進行有限元分析，實現(xiàn)參數(shù)的快速優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，給出了懸架彈簧的S-S宏觀和微觀分析方法以及兩種分析法的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 ⑷通過分析彈簧的不同工作機理，提出了不同角度的力學(xué)分析方法。通過懸架彈簧的吸收和儲備能量以達到變形的工作機理，分析其能量變化與體積、最大工作剪切應(yīng)力的關(guān)系，從而確立了輕量化、高應(yīng)力的研究方向，重點解決高應(yīng)力的理論分析。重點從簡化模型應(yīng)力分析法、傳統(tǒng)應(yīng)力分析法、軸線應(yīng)力分析法和表面應(yīng)力判斷分析法，給出了

5、不同狀態(tài)下懸架彈簧最大工作剪切應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇標(biāo)準(zhǔn)。為快速設(shè)計、驗證提供力學(xué)參考依據(jù)。
　　 ⑸基于S-E(SPRING-END)模型優(yōu)化算法的深入研究。通過對S-E模型的提出，然后深入研究并提出了S-E模型分段線性試算分析法、S-E模型的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、S-E原始模型的有限元分析三方面綜合對比，給出了懸架彈簧設(shè)計的優(yōu)化方法。其次，通過實驗綜合驗證，提出了懸架彈簧的有效設(shè)計手段，從而解決了通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化原理改變最大

6、工作剪切應(yīng)力的技術(shù)難題。最后，基于S-E模型優(yōu)化算法和S-E通用算法的提出為不同的懸架彈簧設(shè)計提供有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計、優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和選材提供了新的分析思路。
　　 ⑹基于懸架彈簧關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)了CAPP軟件平臺。將懸架彈簧的特性(材料特性、應(yīng)力特性、疲勞特性)、設(shè)計計算多種算法、優(yōu)化模型、S-E算法和通用算法以彈性力學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，采用Delphi結(jié)合MicrosoftSQL Server開發(fā)了基于汽車懸架彈簧設(shè)計、優(yōu)化算法和