微MPV车钢板弹簧轻量化研究与实现

摘要

钢板弹簧作为汽车悬架的一部分，在汽车行驶过程中，承受路面激励的往复运动，对整车有缓冲和减振作用，其品质优劣，对车辆平稳性和安全性起着至关重要的作用。现今，汽车的轻量化和节能环保是现代汽车发展的重要方面，而对板簧轻量化也是汽车轻量化的一部分，其轻量化能显著降低整车油耗和减少整车板簧钢材消耗量。板簧轻量化不仅体现在减少质量，还体现在满足实际使用工况、提高使用寿命和改善整车舒适性以及降低成本上，故此，研究其轻量即符合国家政策需求，同时也是企业追求的目标。因此，板簧轻量化的研究具有很重要的现实意义。
　　本文针对某MPV车悬架板簧轻量化进行深入研究。在原5片等截面板簧的使用工况边界条件下，建立板簧的力学模型，根据单位载荷法和梁的变形理论，推导少片变截面钢板弹簧的刚度计算公式，建立基于质量最轻的少片变截面变刚度钢板弹簧的优化数学模型，探讨在满足应力、刚度和长度布置约束条件下的多约束多变量最优解，将优化的板簧参数代入刚度与应力公式中求解刚度值与应力沿长度的分布；构建基于现代接触理论的少片簧有限元静力学模型，分析其受静力状态下的应力沿长度方向的分布和刚度，并与理论求解进行对比，得出CAE分析与理论模型求解结果在误差范围内；分析优化板簧的疲劳寿命，在企业标准要求下求得疲劳次数为12万次，表明其符合使用要求；分析板簧在连续加载与卸载下的板簧迟滞动态特性，得出加载与卸载曲线不一致的原因是由于板簧间摩擦和簧片材料内摩擦的影响；建立板簧悬架的动力学理论模型，考虑板簧迟滞力对振动的影响，分析在不同刚度下板簧的振动特性，研究表明在设定的主簧和合成簧刚度范围内振动较小；对优化后的板簧进行试制，并进行台架试验，研究在不同条件下的实际板簧刚度和疲劳寿命，并与理论和CAE仿真进行对比，表明理论和仿真结果具有一定的精确性；最后选定配套的两套板簧，将板簧安装于整车后悬架上进行路试，结果符合整车实际使用寿命，优化板簧与原板簧对比质量减轻了25.47％。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 悬架概述

1.2 钢板弹簧概述

1.3 板簧国内外发展及研究现状

1.4 课题来源、目的与意义

1.5 本文研究内容与技术路线

1.6 本章小结

第二章 钢板弹簧结构优化设计

2.1 某微车原板簧参数

2.2 少片弹簧刚度公式

2.3 数学优化模型的建立

2.4 模型的求解

2.5 理论应力与刚度求解

2.6 本章小结

第3章 少片簧有限元模型建立

3.1几何模型的建立

3.2 有限元模型的建立

3.3 本章小结

第4章 少片簧静力特性与动力特性分析

4.1少片簧静力学分析

4.2 少片簧有限元疲劳分析

4.3 少片簧振动特性分析

4.4 本章小结

第5章 少片簧性能实验

5.1 刚度试验

5.2 少片簧疲劳试验

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究的不足与展望

致谢

参考文献