中重卡钢板弹簧悬架设计过程研究与设计工具开发

摘要

钢板弹簧悬架是中重型卡车底盘构件中的一个主要部分，对整车的安适性和稳顺性有着重要影响，有效的确定钢板弹簧的形式、设计状态是整车布置中的重要部分。随着现代科学技术的发展，钢板弹簧的设计方法、结构形式、材料和加工制造方法有了很大的进步。
　　依据共同曲率法和集中载荷法，研究了中重卡车多片簧和少片簧的设计流程，确定了钢板弹簧悬架的刚度、强度计算模型，并分析了各板片自由弧高设计对总成装配弧高和装配预应力的影响;针对卡车簧上载荷变化比较大的问题，考虑强度和固有频率的设计需求，分析了主副簧的设计计算方法;依据等应力的准则要求，对抛物线、梯形板簧等变截面少片簧的截面设计和刚度计算进行了分析和研究。
　　以板簧片数、宽度、厚度、板片长度为设计变量，以钢板弹簧悬架总成质量为目标函数，以强度、刚度、工艺要求为约束条件，制定了多片簧、少片簧、主副簧三种钢板弹簧的优化数学模型。建立了简单易操作的多片簧、少片簧优化人机交互系统，只需在用户界面输入相关的板簧参数即可获得最优的板簧设计参数。
　　通过建立中重型卡车板簧悬架的数学模型，同时对设计过程进行优化，简单开发了易于操作的人机交互系统软件，实现悬架的舒适性、平稳性及减重设计，实现目前卡车轻量化的市场需求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 钢板弹簧国外研究进程

1．2．2 钢板弹簧国内研究进程及近几年的研究成果

1．3 课题主要研究内容

第2章 中重型卡车钢板弹簧悬架设计与计算

2．1 中重型卡车钢板弹簧的结构

2．1．1 叶片的截面形状

2．1．2 叶片端部结构

2．1．3 钢板弹簧端部支撑形式

2．1．4 钢板弹簧布置方案

2．2 中重型卡车多片钢板弹簧的设计计算

2．2．1 多片钢板弹簧的设计计算步骤

2．2．2 钢板弹簧主要参数的确定过程

2．2．3 钢板弹簧各片长度的确定过程

2．2．4 铜板弹簧的刚度计算方法

2．2．5 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算

2．2．6 钢板弹簧总成弧高的核算

2．2．7 钢板弹簧极限状况强度、卷耳、弹簧销验算

2．3 中重型卡车主、副板簧结构钢板弹簧设计

2．4 中重型卡车少片钢板弹簧设计与计算

2．4．1 少片簧分析

2．4．2 中重卡车型少片簧系列产品

2．4．3 少片弹簧的分析计算

2．4．4 重卡车型两片簧优化设计示例

2．5 本章小结

第3章 中重型卡车钢板弹簧设计计算

3．1 中重型卡车多片钢板弹簧设计模型

3．1．1 设计变量的选取

3．1．2 目标函数的确定

3．1．3 板簧约束条件确定

3．1．4 设计程序确定

3．2 主、副式钢板弹簧设计计算

3．3 中重型卡车少片钢板弹簧设计计算

3．3．1 变量的选取

3．3．2 目标函数的建立

3．3．3 约束条件的确定

3．3．4 钢板弹簧设计程序实现方法

3．3．5 少片簧CAE分析及刚度、疲劳验证

3．4 本章小结

第4章 中重型卡车钢板弹簧悬架设计与工具开发

4．1 中重型卡车钢板弹簧悬架设计计算工具开发

4．2 中重型卡车多片簧悬架设计工具开发

4．2．1 多片式钢板弹簧悬架系统GUI设计

4．2．2 某多片簧优化设计示例

4．3 中重型卡车少片簧悬架系统GUI设计

4．3．1 少片式钢板弹簧悬架系统GUI设计

4．3．2 某少片簧优化设计示例

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 主要创新点

5．3 工作展望

参考文献

致谢