螺旋弹簧悬架安装倾角分析

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弹簧螺旋角计算公式

弹簧螺旋角计算公式

弹簧螺旋角计算公式弹簧螺旋角是在弹簧设计和制造中一个非常重要的参数。

它的计算对于确保弹簧能够正常工作,满足特定的性能要求具有关键意义。

咱们先来说说弹簧螺旋角到底是啥。

想象一下一个弹簧,就像咱们常见的那种压缩弹簧或者拉伸弹簧,它一圈一圈绕起来的那个角度,就是螺旋角啦。

这个角度的大小会影响弹簧的很多性能,比如它的弹性、承载能力等等。

那怎么计算这个螺旋角呢?一般来说,我们可以用下面这个公式:tanα = p / (πd)这里的α就是螺旋角,p 是弹簧的螺距,d 是弹簧的中径。

可能有人会问,啥是螺距?啥又是中径?别着急,咱们一个一个来解释。

螺距呢,就是弹簧相邻两圈对应点之间的轴向距离。

比如说,你拿一个弹簧,从这一圈的某个点,到相邻的下一圈的对应点,这之间的距离就是螺距。

中径呢,就是弹簧钢丝中心线所在圆柱的直径。

我给您举个例子哈。

比如说有一个弹簧,它的螺距是 10 毫米,中径是 50 毫米。

那咱们来算算它的螺旋角。

tanα = 10 / (π×50) ,算出来之后,再用反正切函数就可以求出螺旋角α啦。

在实际的工程应用中,弹簧螺旋角的计算可不是这么简单就完事儿的。

还得考虑很多其他的因素,比如说材料的特性、工作环境的要求等等。

我记得有一次,我们工厂要生产一批特殊规格的弹簧,用于一种新型的机械设备。

客户对弹簧的性能要求特别高,其中就包括对螺旋角的精确控制。

我们的工程师们可真是费了好大的劲儿,反复计算、试验,不断调整参数,就为了能让弹簧达到最佳的性能。

那几天,整个车间都弥漫着紧张的气氛。

大家都知道,这批弹簧要是做不好,不仅影响订单,还可能影响咱们厂的声誉。

最后,经过大家的努力,终于算出了合适的螺旋角,生产出了让客户满意的弹簧。

所以说啊,别看这小小的弹簧螺旋角,里面的学问可大着呢!它需要我们仔细计算,精心设计,才能让弹簧发挥出最好的作用。

总之,弹簧螺旋角的计算公式虽然看起来不复杂,但要真正运用好,还得结合实际情况,综合考虑各种因素。

悬架系统计算报告样本

悬架系统计算报告样本

悬架系统计算报告项目名称:03月编号:版本号:V1.0修订记录目次1 概述 (1)1.1 计算目的 (1)1.2 悬架系统基本方案介绍 (1)1.3 悬架系统设计的输入条件 (2)2 悬架系统的计算 (3)2.1 弹簧刚度 (3)2.2 悬架偏频的计算 (3)2.2.1 前悬架刚度计算 (4)2.2.2 前悬架偏频计算 (4)2.2.3 后悬架刚度计算 (5)2.2.4 后悬架偏频计算 (6)2.3 悬架静挠度的计算 (6)2.4 侧倾角刚度计算 (7)2.4.1 前悬架的侧倾角刚度 (7)2.4.2 后悬架的侧倾角刚度.......... 错误! 未定义书签。

2.5 整车的侧倾角计算 (10)2.5.1 悬架质量离心力引起的侧倾力矩 (11)2.5.2 侧倾后, 悬架质量引起的侧倾力矩 (12)2.5.3 总的侧倾力矩 (12)2.5.4 悬架总的侧倾角刚度 (12)2.5.5 整车的侧倾角 (12)2.6 纵倾角刚度 (12)2.7 减振器参数 (13)2.7.1 减振器平均阻力系数的确定错误! 未定义书签。

2.7.2 压缩阻尼和拉伸阻尼系数匹配 (16)2.7.3 减震器匹配参数 (16)3 悬架系统的计算结果 (17)4 结论及分析 (18)参考文献 (18)1概述1.1 计算目的经过计算,求得反映MA02-ME10Q纯电动车悬架系统性能的基本特征,为零部件开发提供参考。

计算内容主要包括悬架刚度、悬架侧倾角刚度、刚度匹配、悬架偏频、静挠度和阻尼等。

1.2 悬架系统基本方案介绍MA02-ME10 0纯电动车前悬架采用麦弗逊式独立悬架带横向稳定杆结构,后悬架系统采用拖曳臂式非独立悬架结构。

前、后悬架系统的结构图如图1、图2:图1前悬架系统图2后悬架系统1.3 悬架系统设计的输入条件悬架系统设计输入参数如表1:表1悬架参数列表22.1 弹簧刚度根据KC试验数据分析,选定弹簧刚度:前悬架弹簧刚度为:C sf 20N/mm;后悬架弹簧刚度为:C sr 21.7N/mm;2.2 悬架偏频的计算悬架系统将车身与车轮弹性的连接起来,由此弹性元件与它所支承的质量组成的振动系统决定了车身的固有频率,这是影响汽车行驶平顺性的重要性能指标之一。

汽车悬架螺旋弹簧模态分析和试验验证

汽车悬架螺旋弹簧模态分析和试验验证

汽车悬架螺旋弹簧模态分析和试验验证杨成龙;孙付春;王小龙;郭长红【摘要】汽车零部件在固有频率下工作,振动系统会发生强烈的共振,导致零部件发生破坏,并将振动放大,影响整车舒适性.使用ANSYS Workbench分析软件提供的模态分析功能,建立汽车悬架螺旋弹簧的有限元模型,分析了汽车悬架弹簧的自由模态和工作模态,并进行了模态试验验证.验证结果可为整车设计和弹簧优化提供依据.【期刊名称】《成都大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】4页(P174-177)【关键词】汽车悬架;螺旋弹簧;ANSYS模态分析【作者】杨成龙;孙付春;王小龙;郭长红【作者单位】成都大学机械工程学院,四川成都610106;成都大学机械工程学院,四川成都610106;成都大学机械工程学院,四川成都610106;四川宁江山川机械有限责任公司,四川成都610106【正文语种】中文【中图分类】U463.33;O241.82汽车悬架弹簧是汽车行驶系统中的一个关键零部件,其关系到整车舒适性以及操纵稳定性等多项性能[1].对大多数乘用车,汽车悬架主要采用螺旋弹簧.对此,史小辉等[2-5]利用有限元工具进行了汽车悬架弹簧的CAE研究,通过传统力学分析、轴线应力分析和等效表面应力分析3种方法,研究了不同类型汽车悬架弹簧的应力分布规律、计算理论以及部分类型弹簧的点应变曲线,给出了不同类型的汽车悬架弹簧相应的应力算法,为汽车悬架弹簧的设计提供了新的应力分析方法和判断准则.作为行驶系统中的储能原件,确保弹簧刚度和强度是弹簧的基本设计要求,但避免共振现象发生也是非常重要的性能要求[6-7].此外,模态分析在弹簧研究中也有着重要的地位.汽车悬架弹簧设计不仅要考虑自身的强度、刚度和疲劳耐久性能,其模态分析结果也将会逐渐成为悬架设计的重要考虑因素之一[8].本研究利用有限元技术的静力分析对弹簧模型进行了正确性验证,通过有限元技术上得到了弹簧的固有频率和模态振型,并与模态试验进行了对比和相互验证.模态分析是基于振动理论基础,主要用于评价系统固有振动属性的一种方法和工具,用于研究系统的物理参数模型、模态参数模型和非参数模型的关系.有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟.有限元分析具有计算精度高、能适应各种复杂形状等特点,是模态分析行之有效的工程分析手段.一般情况下,对N阶自由度线性系统来说,其运动方程为,从单自由度带阻尼模型看,固有频率只与系统本身质量和刚度有关,与阻尼无关,所以分析模态就是为了求解有限自由度无阻尼、无外载荷为条件的运动方程的模态矢量,故模态方程可最终简化为,K=ω2MX方程(2)的根是,即特征值,i的范围从1到自由度数目,特征值的平方根ωi就是固有频率,特征向量X为振型,即假定结构以频率fi振动时的形状.对于方程(2)ANSYS分析软件提供了7种模态提取方法:Lanczos法、Subspace 法、Power Dynamics法、Reduced/Householder法、Unsymmetric法、阻尼法和QR阻尼法.Lanczos法是一种功能强大的方法,经常运用在具体实体单元或壳单元的模型中,是一个频率范围内的模态有效提取方法,可以很好地处理刚体振型.将式(1)进行拉氏变换,变换到拉氏域,(s2M+sC+K)X(s)=F(s)用jω代替s,进入傅氏域内处理,可以看出:有限元模态理论是基于结构内部动力学方程求解的过程,试验模态是基于激励和响应的传递函数来辨识结构模态.两种不同方法的模态结果能够很好吻合,可以相互验证.本研究对象的弹簧结构采用CATIA V5R20建模,根据图纸,采用GSD模块先建立螺旋线,通过圆扫掠,最后通过Part Design模块进行封闭曲面得到弹簧实体模型.由于ANSYS Workbench 15.0平台具有很好的CAD数据接口,可以直接读取CATIA数据,本试验选用了该软件平台进行计算.有限元模型采用网格尺寸为3 mm的自由网格划分,网格数量为6 788.试验所用材料参数如表1所示.为了验证模型的计算精度,先对弹簧进行静力分析,获取弹簧的刚度并与设计值进行对比.加载方式和弹簧工作方式一致,下弹簧座处底部固定,上弹簧座施加Y向位移载荷,加载位移大小如表2所示.弹簧刚度计算误差在设计值5%以内,说明单元质量和网格密度选择合适,可以满足后面的模态计算精度.弹簧振动中心(压缩228 mm)处的应力如图1(a)所示,位移如图1(b)所示.弹簧名义负荷(压缩229 mm)处的应力如图2(a)所示,位移如图2(b)所示.本次模态有限元计算采用的是Lanczos法,提取了前7阶模态数据如表3所示,模态振型如图3所示.本次模态试验使用的是LMS SCADAS Mobile模态测试系统,几何模型为线框模型.弹簧一圈建立4个点为测试点.自由模态测试要求整个被测对象悬空,释放X、Y、Z 3个方向的平动和X、Y、Z3个方向的转动.一般做法是使用橡皮筋将被测对象悬挂在1个刚性架子上.本次测试同样是使用该方法进行测试.本次模态试验采用的是移动力锤法.锤击示波:将三向加速度传感器用502胶水粘贴在弹簧一端的1个测点上,先用力锤敲击另一端的某个测点,并从X、Y、Z 3个方向分别敲击几次,把握力锤激励的力度,保证测试系统能确定一个合适的量程范围.确定量程范围后,测试过程中尽量保持这个敲击力度,以免敲击过轻使有些模态激励不出来,敲击过重又使传感器超量程,导致测试数据无效.进行锤击测试的设置,即触发级、带宽、窗及锤击点.由于本次分析的汽车悬架弹簧为螺旋弹簧,结构为螺旋的钢丝,而且有的地方空间狭小,力锤根本没办法敲击,所以在可以敲击到的测点处尽量敲击X、Y、Z 3个方向,以保证模态测试结果的正确性.模态试验结果如表4所示.试验模态振型如图4所示.通过有限元模态结果与试验模态结果对比,不难发现,在47 Hz和48 Hz频率时,试验模态未能分辨出振型,然而有限元模态能分辨出来,且试验模态和有限元模态分析结果误差在1 Hz以内,相差很小.本研究的模态分析结果能很好吻合,说明有限元模型的可信度非常好.考虑到悬架弹簧在汽车底盘的安装位置和安装空间,避开X向和Y向的较大振动是必要的,悬架弹簧固有频率段在0~100 Hz.本研究结果证实,利用有限元模态分析技术可以预估汽车悬架弹簧的模态参数,并在整车设计阶段或弹簧设计阶段避开弹簧的共振点.。

乘用车后螺旋弹簧装配工艺研究

乘用车后螺旋弹簧装配工艺研究

乘用车后螺旋弹簧装配工艺研究摘要:本文所阐述的工艺方法中,属于合装前预压弹簧的有使用独立夹具对弹簧预压及使用带弹簧预压功能的合装夹具;属于合装中顶压弹簧的有使用与车身Z向固连的吊具,使用车身Z向锁止铁链以及使用二次举升的装配方法,属于合装后嵌入弹簧的是使用机械手臂嵌装弹簧。

然而,乘用车后螺旋弹簧的装配工艺方法有很多,并不局限于文中所阐述的几种。

但对于一款新的车型来说,车身结构,生产线构造,生产节拍,生产成本等要求都是影响后簧装配方案选择的要素。

只有综合考虑以上因素才能为后螺旋弹簧的安装选出最适合的装配工艺。

1前言:在汽车装配过程中悬架弹簧的装配一直是一个装配难点[1]。

对于一般轿车的前悬架结构而言,弹簧与减震器通常作为一个整体(弹减一体)总成供货,弹簧一直处于压缩状态,因此与车身合装时,仅需要使控制臂处于最大下跳位置即可完成装配。

而对于未设计成弹减一体结构的后悬架车型来说,由于后簧的初始状态为自由状态,而合装完成后是处于压缩状态的,装配过程中由自由状态转变成压缩状态就需要充分考虑弹簧压缩时所带来的反作用力对车身的作用,因此后悬架装配就要相对复杂很多。

2后螺旋弹簧的装配工艺为了解决后螺旋弹簧的装配问题,不同的主机厂根据自身的生产特点及需求设计了不同的装配工艺。

大致可分为合装前预压弹簧,合装中顶压弹簧和合装后嵌入弹簧。

下面将对各种方法及其优缺点进行分析和说明。

(1)使用独立夹具对弹簧预压独立的弹簧保持夹具对副车架、控制臂甚至弹簧上、下软垫的结构都有着特殊的要求。

能够适用独立的弹簧保持夹具有时也是优秀同步工程的良好体现。

例如马自达CX-4车型,利用弹簧上、下软垫做夹具的一部分,再加上一根具有特殊限位结构的螺纹套杆就形成了对后螺旋弹簧进行预压紧的专用夹具。

弹簧先在气动压机上进行压缩,利用上下软垫与螺纹套杆形成的夹具使后簧保持在压缩状态,将压缩状态的弹簧连同夹具一同放置在安装位置,如图1所示,待后悬架系统安装完成后将弹簧夹具拆除,弹簧的回弹依靠悬架结构来限制。

麦弗逊悬架前轮外倾角偏差分析

麦弗逊悬架前轮外倾角偏差分析

机电工程技术第50卷第01期MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY Vol.50No.01 DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2021.01.061王小海,张少雄,居坤,等.麦弗逊悬架前轮外倾角偏差分析[J].机电工程技术,2021,50(01):214-218.麦弗逊悬架前轮外倾角偏差分析王小海,张少雄,居坤,李明(广州汽车集团股份有限公司工程研究院,广州511434)摘要:通过介绍运用二维及三维尺寸链工具对麦弗逊悬架前轮外倾角制造偏差进行分析,并根据分析结果设计了麦弗逊悬架关联零部件,如减震器、转向节、后副车架的关联尺寸公差,解决了麦弗逊悬架前轮外倾角制造偏差问题,保证了整车的行驶性能。

关键词:麦弗逊悬架;外倾角;尺寸链中图分类号:TH134U46文献标志码:A文章编号:1009-9492(2021)01-0214-05Analysis of Camber Deviation of Mcpherson Suspension Front WheelWang Xiaohai,Zhang Shaoxiong,Ju Kun,Li Ming(The Automotive Engineering Institute,Guangzhou Automobile Group Co.,Ltd.,Guangzhou511434,China)Abstract:By introducing the use of two-dimensional and three-dimensional dimension chain tools to analyze the manufacturing deviation of the front wheel camber of McPherson suspension,according to the analysis results,the related dimensional tolerances of the related parts of McPherson suspension,such as shock absorber,steering knuckle and rear subframe were designed to solve the manufacturing deviation of the front wheel camber of McPherson suspension,the driving performance of the whole vehicle was ensured.Key words:McPherson suspension;camber angle;dimension chain0引言在消费者购车过程中,整车行驶过程中的操纵稳定性和行驶平顺性感受成为消费者购车驱动的重要因素。

汽车后桥螺旋弹簧分析标准

汽车后桥螺旋弹簧分析标准

螺旋弹簧分析标准
1 问题:后桥总成上装配后螺旋弹簧下隔震垫时,没有装配基准位置后悬架螺旋弹簧无法装 配到位 对策:1)在后桥总成上加孔
2)增加决定后螺旋弹簧下隔震垫的位置及防止回转用的基准凸台
2 问题:后减振器座上装配后螺旋弹簧上隔振垫时,由于干涉导致起翘及紧贴不良引起噪音
对策:变更后螺旋弹簧上隔振垫形状
后桥总成 后螺旋弹簧下隔振
3 螺旋弹簧上端距离较近,存在干涉风险 , 根据压缩量,设计合理的间距,避免干涉


4.与橡胶结构零部件配合过盈量建议设计范围为 1~2mm。


5. 后螺旋弹簧长度不适宜,后螺旋弹簧下安装橡胶垫未起到限位作用 对策:优化结构,使后螺旋弹簧下安装橡胶垫对螺旋弹簧起到限位作用,参考图示。

(对策)
6. 后螺旋弹簧下安装橡胶垫与后悬下摆臂无定位结构,无法保证装配的一致性 对策:建议后螺旋弹簧下安装橡胶垫增加定位柱与后悬下摆臂配合

















基于ANSYS的汽车悬架螺旋弹簧有限元分析

基于ANSYS的汽车悬架螺旋弹簧有限元分析
[ 俞鲁五 . 绍一 种静 密封 用 密封件一 矩形 密封 圈 【 .流 1 ] 介 J 1
体 传动控制 ,2 0 ,5( 06 3):4 —6 44 【11 . 1 -. 体的 CAD及 其有限元分析 [ .山 东 : 2 ̄1 Q4 F 16 影 D】
于球面法向移动 , 而后平面两端弯曲与球面接
Absr c : Th te sd srb to fav hc es s e inh lc l p ig i n l z db s do tat esr s itiu i no e il u p nso e ia rn a ay e a e nAN S F s fw ae s s Y E o t r i h sp pe, n her s ts o st a h a te si h nsd e il u p n i n h lc l p ig i ag r nt i a r a d t e ul h w h ts e rsr s n t e i i eofav hc es s e so eia rn slr e s t nt eo tie t elc to ftem a i u h a te swil h n ew i el a h n e ; em a i m h a ha u sd ; h ai no h x m m s e rsr s l c a g t t o dc a g st x mu s e r h o hh h sr s c u r tt e m ul p e f 05 c ce fa v h ce s pe so eia p ig.Th eh d pr v d s a te s o c rs a h t ls o . y l s o e il us n in h lc ls rn i e m to o ie c n e e t i t i v n eibl e h d a d r fr n em ae il o h p i a e i nofc l rc l eia o v nin , n ut e a d r l i a em t o n e e e c trasf rt eo tm ld sg y i ial h lc l nd y s rn . p i g K e o ds v h ceSu pe so yw r : e i l s n i n: h l a p ig: AN S S: sr s ei l rn c s Y te s

C形弹簧在麦弗逊悬架侧向性能调校的研究

C形弹簧在麦弗逊悬架侧向性能调校的研究

10.16638/ki.1671-7988.2021.04.009C形弹簧在麦弗逊悬架侧向性能调校的研究刘丛浩1,薛少科1,王一臣2,王健2,孙晓帮1,张金峰1(1.辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121001;2.锦州立德减振器有限公司,辽宁锦州121007)摘要:由于麦弗逊悬架本身的结构特点,减振器支柱总成的安装通常不是竖直方向,使得减振器支柱总成不仅要承受垂向力,还要承受侧向力。

C形弹簧与普通螺旋弹簧相似,只是中心线是曲线,而不是直线,C形弹簧在非工作状态下是类似于英文字母C的形状。

受到垂直载荷时形状变为跟普通螺旋弹簧相似,但是弹簧力的作用线与其中心线仍具有一个夹角,该夹角使得减振器受力后存在平行于轴线的力与垂直于轴线的力,本文用最小二乘法拟合螺旋弹簧的曲率,得到侧载螺旋弹簧的中心曲率的初值,可以有效减小减振器所受的侧向载荷。

关键词:麦弗逊悬架;C形弹簧;侧向载荷;悬架调校中图分类号:U463.33+5.1 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2021)04-27-02Application Of C-spring In lateral Performance Adjustment Of McPherson Suspension Liu Conghao1, Xue Shaoke1, Wang Yichen2, Wang Jian2, Sun Xiaobang1, Zhang Jinfeng1( 1.College of Automobile and Transportation Engineering, Liaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121001;2. Jinzhou Leader Shock Absorber Co, Ltd, Liaoning Jinzhou 121007 )Abstract: Due to the structural characteristics of McPherson suspension, the installation of shock absorber strut assembly is usually not vertical. The shock absorber strut assembly should not only bear the vertical force, but also the lateral force. C- shaped spring is similar to ordinary coil spring, but the center line is a curve, not a straight line. The C-shaped spring is similar to the shape of the letter C in the non working state. When subjected to vertical load, the shape becomes similar to that of ordinary coil spring. But there is still an angle between the acting line of spring force and its center line, The angle makes the force parallel to the axis and the force perpendicular to the axis. In this paper, the least square method is used to fit the curvature of spiral spring, The initial value of the central curvature of the side loaded helical spring is obtained, It can effectively reduce the lateral load on the shock absorber.Keywords: Macpherson suspension; C-spring; Lateral load; Suspension alignmentCLC NO.: U463.33+5.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)04-27-02前言麦弗逊悬架的结构具有特殊性[1],由于主销内倾角的存在,减振器在安装时与竖直方向有一定的角度,当车轮跳动时,减振器支柱总成收到侧向往复力的作用[2-4],特别是减振器中的活塞杆相对于储油缸的侧向往复力作用,在往复侧向力的作用下,减振器容易发生减振器异响、漏油失效、活塞杆弯曲、导向套磨损等情况,缩短减振器的寿命,降低了悬架的性能[5]。

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