最新钢板弹簧是什么-刚度分析
汽车钢板弹簧刚度系数分析研究

汽车钢板弹簧刚度系数分析研究黄世伟;张鑫星;陈海平;李英楠;韦宁【摘要】先用ANSYS对钢板弹簧刚度系敏进行有限元分析,然后利用最小二乘法,拟合出整个钢板弹簧的刚度计算公式.通过计算可知,利用两种方法得到的刚度系数相比,两者误差较小.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】4页(P4-7)【关键词】钢板弹簧;有限元法;最小二乘法;刚度系数【作者】黄世伟;张鑫星;陈海平;李英楠;韦宁【作者单位】广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】U463.334在现代汽车设计中,对汽车的各种使用性能要求越来越高,乘员舒适性和货物安全性,占据着重要的地位。
钢板弹簧是汽车悬架系统中一种常用的弹性元件[1],弹性地连接车身与车桥,起到缓和车辆所受冲击力和衰减车辆振动的作用。
钢板弹簧的刚度,是一个重要的性能参数,合理的计算出钢板弹簧刚度系数,是汽车设计人员一直努力方向。
板簧安装如图1所示。
板簧工作前,用起定位作用的中心螺栓连接,把钢板弹簧用中心螺栓夹紧后放在车桥上,再按照一定的距离,弹簧各片中部用两个对称布置的U型骑马螺栓夹紧[2~3]。
图1 钢板弹簧安装示意图本文研究对象是共有5单片板簧所构成的等截面式钢板弹簧,各片几何尺寸参数如表1所示。
表1 钢板弹簧参数表(mm)片号厚度12345伸直长度1130 1120 780 520 260半段长度565 560 390 260 130宽度60 60 60 60 60 99999由于钢板弹簧受力复杂,本文只考虑上下方向的垂直载荷作用,所受载荷如图2所示。
图2 钢板弹簧受力示意图在ANSYS中,通过设置不同的摩擦系数,来模拟不同的接触情况。
某车钢板弹簧刚度分析

某车钢板弹簧刚度分析作者:陆志成,夏汤忠,王萍萍,刘文华,刘盼,袁智来源:《汽车科技》2011年第06期摘要:应用CAE分析技术,分析某车后钢板弹簧的刚度。
采用HyperMesh和abaqus软件,分别用C3D4、C3D8、C3D20及S4四种单元结构对板簧进行静力学分析。
对比分析四种结构形式的差异,为后续板簧分析提供参考。
关键词:钢板弹簧;HyperMesh;刚度;强度;静应力中图分类号:U463.33+4 文献标志码:A 文章编号:1005-2550(2011)06-0056-03The CAE Analysis for Leaf Spring of a VehicleLU Zhi-cheng,XIA Tang-zhong,WANG Ping-ping,LIU Wen-hua,LIU Pan,YUAN Zhi(Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Company LTD,Technology Center Vehicle Department,Wuhan 430056,China)Abstract: The aim of this paper is to analyze Leaf spring’stiffness using HyperMesh and abaqus software.And it’s carried out statics analysis in four element structures,such as C3D4,C3D8,C3D20 and S4,and comparied it. According to this analysis,we can see the difference about these four element structures,it can provides referrence to Leaf spring analysis.Key words: Leaf spring;Hypermesh;stiffness;strengthness;stress1 钢板弹簧几何模型建立钢板弹簧自由状态主簧的长度1 000 mm,通过惯性矩及各板片厚度,利用作图法(见图1),求出各板片长度。
钢板弹簧刚度特性及接触摩擦的非线性有限元分析

N o l e rF n t e e t ay i o t f e sCh r c e si , n i a i i Elm n n e An l ssf rS i n s a a tr tc f i Co t c n rc i n o aLe fS rn n a t dF t f a p g a i o i
la rn . e fs i g p
Ke rs: irt na dwa e;e f p n n nie r; o tc n it n ; nt lm e t ay i ywo d vbai n v la r g; o l a c n t df ci o si n a a r o f i ee n lss i e n a
p y ia d lo e f s rn s b i t o o l e r e e t,s c s lr e d f r ai n n e l a r t n a d h sc l mo e fa l a p g wa u l wi s me n n i a f c s u h a a g e o m t ,i tre f fi i n i t h n o co
2 1年 6 02 月
噪
声
与
振
动
控
制
第3 期
文 章编 号 :0 61 5 (0 20 —0 60 1 0 —3 52 1 )30 1 5
钢板弹簧刚度特性及接触摩擦 的非线性 有 限元 分 析
樊翠连 ,李舜 酩,张袁元
( 南京航 空航 天大 学 ,南京 2 0 1 106)
摘 要 : 统的钢板弹簧计算 方法在精确建立力 学模 型时难度较大 。考虑钢板弹簧 实际工作过程 中的大变形 、 传 片
f c i n f r e r ee i e rd fe e t rci n c e ce t a d l a s a d t eri f e c so c a i s h r ce it s i o r t o c swe ed tr n d f i r n ito o f in s n d , m o f i o n i n l n e n me h n c a a trsi h u c c
滑板式钢板弹簧悬架变刚度计算方法的研究

滑板式钢板弹簧悬架变刚度计算方法的研究滑板式钢板弹簧悬架是一种常见的汽车悬架结构,其特点是采用滑动方式使悬架的刚度随着行驶路面的不规则性而变化。
这种变刚度悬架可以显著提高车辆的悬架性能和乘坐舒适度。
本文旨在研究滑板式钢板弹簧悬架的刚度变化规律及其计算方法。
滑板式钢板弹簧悬架的基本结构包括左右两个滑板、多条钢板弹簧以及连接悬架和车桥的传动杆等。
当汽车行驶过程中,悬架上的多条钢板弹簧会受到路面不平和汽车重心变化的影响,从而导致悬架的刚度随之变化。
具体来说,当汽车行驶在平坦路面时,弹簧间距较大,弹簧负载较小,悬架刚度较小;而当汽车行驶在不平坦路面、过弯或停车启动等情况时,弹簧间距较小,弹簧负载较大,悬架刚度较大。
这种连续变化的刚度特性可以有效减少对车身的冲击和振动,提高行驶平稳性和乘坐舒适度。
为了计算滑板式钢板弹簧悬架的刚度变化,需要考虑弹簧的刚度和弯曲变形。
据Parker等人的研究,滑板式钢板弹簧悬架的总弹簧刚度可以通过以下公式计算:Ks = (S/6) * (1/(d1/d2 - 1) + 1/(d2/d3 - 1) + ... +1/(dn-1/dn - 1))其中,Ks表示总弹簧刚度,S表示弹簧截面积,d1-dn表示各个弹簧片的高宽比。
此外,弹簧片的弯曲变形也会影响悬架的刚度变化。
如果采用等效弹簧片高度来计算弯曲变形的影响,则可将总弹簧刚度改为等效刚度Ks',并根据弯曲变形的理论公式计算Ks'。
具体计算公式如下:Ks' = (S/6) * (1/(d1/d2 - 1+ b/l1) + 1/(d2/d3 - 1+ b/l2) + ... + 1/(dn-1/dn - 1+ b/ln-1))其中,b表示弹簧的长度,l1-ln-1表示各个弹簧片的长度。
需要注意的是,由于滑板式钢板弹簧悬架的刚度变化是连续的,因此需要对每个行驶情况下的刚度进行计算求和,从而得到整个行驶过程中悬架的总刚度变化曲线。
一种汽车悬架主副钢板弹簧刚度分配方法

一种汽车悬架主副钢板弹簧刚度分配方法汽车悬架系统是汽车重要的组成部分之一,它对汽车的行驶稳定性、悬挂舒适性和操控性等方面起着重要的作用。
而悬架系统中的主副弹簧是悬架系统中的关键元件之一,它们主要负责支撑汽车的重量和缓冲来自地面的冲击力。
然而,当前很多汽车悬架系统在主副弹簧的刚度分配上存在问题,无法充分发挥弹簧的作用。
因此,本文针对此问题提出了一种主副弹簧刚度分配方法。
首先,明确刚度分配的目标。
刚度分配的目标是使主副弹簧在汽车行驶过程中能够合理分担荷载,并使汽车在不同路面条件下都能得到较好的悬挂舒适性和操控性。
因此,我们需要根据汽车的特性和使用环境进行刚度分配。
其次,进行初始刚度分配。
初始刚度分配是指在设计阶段,根据汽车的设计荷载和悬挂参数,计算得到初始的主副弹簧刚度值。
这个值可以通过分析和仿真来得到,一般可以根据经验和数据进行估算。
在计算得到初始的主副弹簧刚度值之后,需要进行进一步的优化调整。
接下来,进行刚度调整和优化。
在初始刚度分配的基础上,根据汽车的悬挂性能要求和使用环境,对主副弹簧的刚度进行调整和优化。
调整的方法可以采用试验和仿真相结合的方式。
通过在实际道路条件下的试验和在计算机上进行仿真分析,可以得到主副弹簧在不同刚度下的动力特性和悬挂舒适性指标。
根据这些指标,可以对主副弹簧的刚度进行调整和优化。
最后,进行验证和调整。
在完成刚度调整和优化之后,需要对刚度分配结果进行验证和调整。
可以通过在实际道路条件下的试验来验证刚度分配结果,根据试验结果进行进一步的调整。
同时,还可以利用计算机仿真技术来进行验证,通过对比仿真结果和实际试验结果,可以验证刚度分配的准确性和合理性。
综上所述,一种汽车悬架主副弹簧刚度分配方法包括明确刚度分配的目标、进行初始刚度分配、刚度调整和优化,以及验证和调整。
通过这种方法,可以实现主副弹簧刚度的合理分配,提高汽车的行驶稳定性、悬挂舒适性和操控性。
同时,该方法还可以根据不同的汽车类型和使用环境进行调整,以满足不同车型和用户的需求。
弹簧钢片的刚度

弹簧钢⽚的刚度⼀、引⾔弹簧钢⽚,作为⼀种常⻅的弹性元件,⼴泛应⽤于各种机械和电⼦产品中,⽤于吸收振动、减震、提供复位⼒等。
其刚度特性是描述弹簧钢⽚在受⼒时形状变化的量度,对于保证产品的性能和稳定性⾄关重要。
本篇⽂档将对弹簧钢⽚的刚度进⾏深⼊探讨。
⼆、弹簧钢⽚的刚度定义刚度是描述弹簧抵抗变形能⼒的物理量,是指在⼀定⼒的作⽤下,弹簧的变形量与该⼒的⽐值。
对于弹簧钢⽚,其刚度可由以下公式表示:K=F/ΔL 其中,K表示弹簧钢⽚的刚度,F表示施加在弹簧钢⽚上的⼒,ΔL表示弹簧钢⽚的变形量。
三、影响弹簧钢⽚刚度的因素1.材料:弹簧钢⽚的材料对其刚度有显著影响。
⼀般来说,材料的弹性模量越⼤,其刚度越⼤。
常⽤的弹簧钢材料如65Mn、50CrVA等具有较⾼的弹性模量,因此具有较好的刚度特性。
2.⼏何尺⼨:弹簧钢⽚的⼏何尺⼨也会影响其刚度。
⼀般来说,弹簧钢⽚的直径、厚度以及圈数等参数越⼤,其刚度越⼤。
3.制造⼯艺:弹簧钢⽚的制造⼯艺也会对其刚度产⽣影响。
热处理、表⾯处理等⼯艺可以改变材料的内部结构,从⽽影响其刚度。
4.⼯作环境:⼯作环境温度、湿度等也会对弹簧钢⽚的刚度产⽣影响。
在⾼温、⾼湿环境下,弹簧钢⽚的刚度可能会降低。
四、弹簧钢⽚刚度的测量⽅法1.实验法:通过在弹簧钢⽚上施加⼀定量的⼒,测量其变形量,从⽽计算出刚度。
这是最直接、最准确的⽅法,但需要专业的设备和实验室环境。
2.理论计算:根据弹簧钢⽚的⼏何尺⼨、材料特性等参数,通过理论公式计算其刚度。
这种⽅法需要较为扎实的理论知识和计算能⼒。
五、弹簧钢⽚刚度的选择与优化在设计和选⽤弹簧钢⽚时,需要根据具体的应⽤场景和需求来选择合适的刚度。
例如,在需要吸收振动、减震的场合,可以选择相对较低的刚度;在需要提供复位⼒的场合,可以选择相对较⾼的刚度。
同时,还需要考虑其他因素如弹簧的疲劳寿命、稳定性等。
为了达到更好的性能和稳定性,有时需要对弹簧钢⽚的刚度进⾏优化设计。
这可以通过改变弹簧的⼏何尺⼨、材料特性以及采⽤特殊的制造⼯艺来实现。
影响钢板弹簧刚度和弧高因素的分析探讨

影响钢板弹簧刚度和弧高因素的分析探讨第一章:绪论钢板弹簧作为一种重要的弹簧类型,在机械制造、汽车制造等领域广泛使用。
其刚度和弧高是影响其性能的重要因素。
本文通过对钢板弹簧的结构和性能分析,探讨了影响其刚度和弧高的因素,并提出了相应的解决方案。
第二章:钢板弹簧刚度的影响因素钢板弹簧的刚度受到诸多因素的影响,主要包括弹簧线径、弹簧尺寸、材料性能、热处理工艺等。
其中,弹簧线径对弹簧刚度的影响最为显著。
线径越大,刚度越大;线径越小,刚度越小。
此外,弹簧尺寸也会对刚度产生一定影响。
当弹簧线径相同时,弹簧的外径越大,刚度越大;弹簧的长度越长,刚度越小。
材料性能和热处理工艺也是影响刚度的重要因素。
通常情况下,弹簧的材料硬度越高,刚度越大;而热处理使得材料的硬度和强度得到提高,因此也会提升弹簧的刚度。
第三章:钢板弹簧弧高的影响因素钢板弹簧的弧高也受到多方面因素的影响。
其中,弹簧线径和弹簧尺寸也是影响弧高的主要因素。
线径越大,弧高越高;线径越小,弧高越低。
而当弹簧线径相同时,弹簧的外径越大,弧高越大;弹簧的长度越长,弧高越低。
此外,弹簧的弯曲方式和弹簧轴心的偏移也会对弧高产生一定影响。
弯曲方式越复杂,弧高越高;弹簧轴心偏移越大,弧高越低。
第四章:影响因素的解决方案钢板弹簧的刚度和弧高通常都是根据使用环境、使用要求和设计参数来确定的。
因此,要提高钢板弹簧的刚度和弧高,需要从这些方面入手。
对于线径和尺寸,可以根据使用要求和设计参数来选择合适的规格。
对于材料性能和热处理工艺,可以通过选择高强度、高硬度的材料和优化热处理工艺来提高弹簧刚度和弧高。
对于弯曲方式和轴心偏移,需要通过加工和优化设计来解决。
第五章:结论钢板弹簧的刚度和弧高是影响其性能的重要因素。
线径、尺寸、材料性能、热处理工艺、弯曲方式和弹簧轴心偏移等因素都会对钢板弹簧的性能产生影响。
为提高钢板弹簧的刚度和弧高,需要从使用要求、设计参数、材料选择、加工工艺等方面入手,综合考虑。
钢板弹簧特点解析

钢板弹簧特点解析钢板弹簧特点解析钢板弹簧是一种常见且广泛应用于各行业的弹簧类型。
它由一系列平行排列并通过螺旋弯曲形成的钢板组成。
钢板弹簧具有许多独特的特点和优势,本文将对其进行详细的解析。
1. 强度和耐久性:钢板弹簧由高质量的钢板制成,因此具有出色的强度和耐久性。
这使得它们能够承受重负荷和持久的使用,在各种应力和变形条件下保持其功能和形状。
2. 大变形能力:与其他类型的弹簧相比,钢板弹簧具有更大的变形能力。
它们可以在不失去性能和形状的情况下,经历大幅度的变形。
这对于各种机械和结构应用非常重要,因为它们需要能够适应不同的工作条件和变化。
3. 高重量比:钢板弹簧具有较高的重量比,即它们在给定的加载条件下能够承受更大的力量而不会增加很多重量。
这使得它们在要求轻量化设计和节省空间的应用中特别有用,如汽车工业、航空航天、机械制造和电子设备等。
4. 常数力量和线性性能:钢板弹簧通常具有良好的力-位移线性性能,这意味着它们在加载和变形过程中可以提供相对恒定的力量。
这对于许多应用场景非常重要,如减震系统、悬挂系统和控制系统等,需要精确的力量输入和响应。
5. 抗疲劳性能:钢板弹簧经过适当的设计和处理,可以具有良好的抗疲劳性能。
这意味着它们可以在长期循环加载和变形条件下保持其功能和寿命,而不会出现塑性变形或失效。
这使得它们在需要长期可靠性和持久性的应用中非常有价值。
总结和回顾:钢板弹簧是一种独特且多功能的弹簧类型,具有强度和耐久性、大变形能力、高重量比、常数力量和线性性能以及抗疲劳性能等特点。
这些特点使得钢板弹簧在各种领域广泛应用,包括机械制造、汽车工业、电子设备和航空航天等。
通过深入了解和掌握钢板弹簧的特点,我们可以更好地选择和应用它们,以满足不同应用领域的需求。
钢板弹簧的特点和优势对于工程师、设计师和制造商来说都非常重要。
在设计和使用过程中,考虑到其强度、变形能力和抗疲劳性能等因素是至关重要的,以确保钢板弹簧在实际应用中具有高质量、可靠性和持久性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
钢板弹簧是什么?刚度和分析
前言
钢板弹簧是汽车中广泛应用的弹性元件,刚度是其重要的物理参量。
因此,在产品试制出来之前,如何更准确的计算其实际刚度就成为大家共同关心的问题。
传统的计算方法,如“共同曲率法”和“集中载荷法”等均存在一定的局限性,在计算中往往需要加入经验修正系数来调整计算结果。
随着计算机的发展,有限元法因其精度高、收敛性好、使用方便等优点逐渐被应用到板簧的设计中。
邹海荣等应用有限元法分析了某渐变刚度钢板弹簧的异常断裂问题,提出了避免此种断裂的改进措施。
胡玉梅等针对某汽车后悬架的钢板弹簧应用Ansys软件分析了其静态强度特性,给出了钢板弹簧在不同载荷作用下的应力分布,计算结果与试验符合的较好。
谷安涛则讨论了应用有限元法设计钢板弹簧的一般流程,给出了设计的示例。
有限元法的最大优点之一就是可以仿真设计对象的实际工作状态,因而可以部分代替试验,指导精确设计。
汽车钢板弹簧存在非线性和迟滞特性。
应用有限元法进行分析时需要考虑大变形及接触,即需要同时考虑几何非线性和状态非线性,这将使得计算不容易收敛,因而需要较高的求解技巧及分析策略。
本文采用Nastran的非线性分析模块分析了某钢板弹簧的刚度特性,讨论了摩擦对其性能的影响,其分析流程及结果可以为同类型产品的设计提供参考。
2 钢板弹簧刚度的计算方法
传统的计算方法有“共同曲率法”和“集中载荷法”。
此外,国内学者郭孔辉针对共同曲率法中存在的固有缺陷,提出了一种称为主片分析法的计算方法,田光宇等则针对集中载荷法的固有缺陷,提出了改进的集中载荷法。
这些方法的出发点都是把板簧各片看成是等截面的悬臂梁,不考虑板簧各片之间的摩擦和板簧变形过程中的大变形特性,采用经典梁公式计算第1叶片的端点挠度,进而求得板簧的刚度。
2.1共同曲率法
共同曲率法由前苏联的帕尔希洛夫斯基提出,其基本假设为板簧受载后各叶片在任一截面上都有相同的曲率,即把整个板簧看成是一变截面梁,由此推出对称板簧的刚度计算公式如下:
2.2集中载荷法
集中载荷法的基本假设为板簧各叶片仅在端部相互接触,即假定第i片与第i-1片之间仅有端部的一个接触点,接触力为Pi,并且在接触点处两相邻叶片的挠度相等。
其中P1为第1片所受外载荷。
因此,系统中的未知力为P2,P3,?,Pn共n-1个,由接触点处挠度相等可得到n-1个方程,求解此方程组可得到未知作用力P2,P3,?,Pn,再根据第1片所受
载荷求出第1片的端点挠度,进而可求得板簧的刚度。
板簧刚度的计算公式如下:
2.3主片分析法
共同曲率法假设板簧受载后各叶片在任意横截面上都有相同的曲率,这一假设中存在一个明显与事实不相符的地方,即各片自由端均不可能存在集中弯矩,因此也就不可能与上一片同一截面处曲率相等。
为此,主片分析法做出了如下假设。
a.每片板簧分为约束部分与非约束部分,第i片板簧的约束部分与非约束部分的定义如图1所示。
b.板簧各片在非约束部分向下自由变形,在约束部分符合共同曲率假设,即各截面上与上一片在此区段内的曲率相同。
基于以上假设,可得板簧刚度计算公式如下:
式中各符号意义与前述相同,其中an+2=an+1=l1。
2.4改进的集中载荷法
集中载荷法假定板簧每片仅在端部相互接触,而实际上板簧片内各点也可能互相接触,基于此种想法,改进的集中载荷法提出了如下假设。
a.各片之间不仅仅在端点处存在相互作用,而是存在若干个接触点,如图2所示,第i 片与第i-1片之间存在Ni个接触点,记这些点到板簧对称面的距离为lij,j=1,2,?,Ni。
b.第i片与第i-1片之间仅在预先设定的Ni个接触点相互作用有集中力,记为Pi1,Pi2,PiNi,如图2所示。
与集中载荷法类似,系统中共有个未知力,由个接触点处的挠度相等可以得到个方程,求解此方程组即可得到各个未知力的大小。
根据第1片上的受力情况即可求得第1片的片端挠度,进而可以求得板簧的刚度。
与集中载荷法不同,用此法计算出来的结果不能保证各个未知力均大于或等于零(即接触点之间只能存在压力),为此,需要运用迭代算法来解决这一问题。
以上各种计算方法的共同点就是把板簧各片近似等效为悬臂梁,而对各片之间的接触采用不同的方法进行模拟。
实际上,板簧工作时存在大变形特性,用线性悬臂梁模拟存在一定偏差,而且板簧各片间的接触模拟方式也较粗糙。
采用有限元法计算板簧刚度就可以克服上述缺点,使得计算精度更高,并且对变截面簧、少片簧和渐变刚度板簧都可以很好的求出其
工作刚度,具有实际的意义。
3 钢板弹簧刚度的有限元分析
3.1求解步骤
有限元法求解板簧刚度的步骤如下。
a.按照板簧的设计尺寸构建板簧的三维实体几何模型。
b.采用三维实体单元对板簧各片进行有限元网格划分,赋予材料参数。
c.用接触单元定义板簧各片之间的接触。
d.按照板簧的实际工作状态对模型施加载荷与约束。
e.提交计算,得到板簧的载荷-变形曲线,对于恒刚度多片簧,对此曲线进行线性拟合,即可得出钢板弹簧刚度的数值。
运用有限元法求解板簧刚度时应注意如下几点:一是正确合理的约束,二是叶片间摩擦的处理,即如何选取合适的摩擦系数,三是选择合适的接触刚度。
3.2几何模型
计算对象为某型10片等厚度对称钢板弹簧,其右半部分如图3所示。