麦弗逊悬架侧载螺旋弹簧的设计与研究

摘要

车辆的操纵性和平顺性是评价车辆性能的重要指标。由于自身结构的原因，传统的麦弗逊悬架的减振器内不可避免地存在着侧向载荷，影响车辆的操纵性和平顺性以及减振器的使用寿命。尽管采用斜置弹簧座等方法可以降低侧向载荷，但随着悬架设计标准的提高，这些方案难以满足更为严格的设计要求。国内外学者提出了很多方案，其中用侧载螺旋弹簧代替普通弹簧最为合理，但该种弹簧的设计方法尚未确立。随着CAD/CAM/CAE技术的不断发展，其在工程中的成功应用日益广泛。以现代CAD/CAM/CAE技术为侧载螺旋弹簧的设计和分析工具，针对某车型的麦弗逊悬架侧载弹簧的静动力特性的优化设计问题，本文研究内容如下：
　　（1）在介绍侧载螺旋弹簧工作原理的基础上，研究了螺旋弹簧的基本参数设计与受力分析，在给定侧载螺旋弹簧水平与垂直刚度要求的前提下，给出了初步确定侧载螺旋弹簧轴心曲线的方法。根据最小二乘法拟合出侧载螺旋弹簧的非等曲率轴心曲线，初步确定出侧载螺旋弹簧的中心线方程为一元二次曲线方程。
　　（2）采用多体动力学和非线性有限元相结合的方法，利用ANSYS和ADAMS软件建立侧载螺旋弹簧的刚柔耦合分析模型，导入ADAMS中，建立整车系统多体动力学模型，进行动力学分析。仿真结果表明：采用侧载螺旋弹簧，减振器的侧向载荷显著降低，整车行驶平顺性也得到改善。
　　（3）采用ADAMS仿真获得的侧载螺旋弹簧的刚度参数要求为优化设计基本约束条件，运用ANSYS对侧载螺旋弹簧进行优化设计。优化结果使得侧载螺旋弹簧在空载，半载，满载，压缩全程的垂直和侧向刚度实时满足设计要求，减小甚至消除了减振器上的侧向力。本研究的成果可为侧载螺旋弹簧的设计提供参考。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 工程背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 麦弗逊悬架减振器存在的问题

1.4 本课题研究重点

第2章 汽车行驶平顺性理论研究

2.1 汽车行驶平顺性概念

2.2 悬架系统对平顺性的影响

2.3 简化的汽车振动系统

2.4 汽车单质量系统的振动分析

2.5 本章小结

第3章 侧载螺旋弹簧的非等曲率轴心曲线的初步设计

3.1侧载螺旋弹簧的工作原理

3.2 圆柱螺旋弹簧设计

3.3弹簧的受力分析

3.4 侧载弹簧的轴心曲线的初步设计

3.5 本章小结

第4章 圆柱与侧载螺旋弹簧的有限元分析

4.1弹簧变形机理和弹性特性的研究

4.2 侧载螺旋弹簧的强度分析

4.3 侧载螺旋弹簧的疲劳寿命分析

4.4 弹簧振动分析

4.5 本章小结

第5章 基于ADAMS的麦弗逊悬架仿真模拟

5.1 ADAMS 软件的理论基础

5.2 麦弗逊悬架参数的确定

5.3麦弗逊悬架运动学分析

5.4 运用ADAMS进行悬架仿真

5.5 带入侧载螺旋弹簧刚柔耦合模型进行分析

5.6汽车平顺性仿真分析

5.7 本章小结

第6章 侧载螺旋弹簧的优化设计

6.1 优化设计理论

6.2侧载弹簧的优化流程

6.3 本章小结

结论

参考文献

致谢