基于汽车扭杆弹簧结构分析和改进
2014年第7期（总第371期）│企业科技与发展│
qiyekejiyufazhan扭杆弹簧作为弹性元件，由于其单位质量所储存能量比其他弹簧储存能量大，且结构相对紧凑，易于布置，在汽车设计和制造中得到了广泛的应用[1]。影响扭杆弹簧性能的因素很多，主要有几何尺寸、材料、热处理工艺、预扭和喷丸等。在设计扭杆弹簧几何尺寸时，扭杆直径和长度对于扭杆弹簧性能影响很大。现阶段，制造扭杆弹的材料很多，主要包括50CrVA、60Si2Mn、40Cr和60CrA等弹簧钢。针对选材的不同，对应采用的热处理工艺也有很大区别，例如50CrVA和60Si2Mn主要采用整体淬火方式，40Cr主要采用感应淬火。不同的淬火方式得到的扭杆弹簧性能也存在差异。HyperWorks是由Altair公司设计研发的一款有限元仿真软件，具有强大的前后处理功能。同时，可以对模型进行优化设计，在整车和零部件研发中，得到了十分广泛的应用。1问题阐述某商用车扭杆弹簧总成由扭杆、摇臂、控制臂、定位螺栓、防尘罩和其他附件组成。其中，摇臂与前桥下摆臂通过花键连接，控制臂与车架横梁通过下臂轴连接。扭杆弹簧在整车行驶过程中，主要承受汽车颠簸时产生的扭矩。扭杆弹簧的台架试验规定满足循环40万次不损坏。扭杆弹簧组成如图1所示。
某车辆在用户使用过程中，出现扭杆弹簧突然断裂的现象，断裂部分在限位螺栓附近，位置在墩头过渡区域，由于整体淬火方式对过渡部分存在热处理缺陷，导致该区域存在脱碳现象，厚度为80μm，断裂呈螺旋形。经过硬度检测和晶相组织分析结果显示，断裂处扭杆弹簧硬度分布不均，有些地方的硬度低于图纸要求值。由于扭杆弹簧为底盘安全结构件，关系到乘员的人身安全，所以必须彻底解决扭杆弹簧断裂问题。本文主要从扭杆弹簧的设计和材料入手解决其断裂问题。扭杆断裂情况如图2所示。
2扭杆弹簧有限元分析有限元分析基本步骤分为三维数模建立，几何清理，网格划分，添加属性，施加载荷和载荷步，结果分析。2.1三位数模的建立通过三维绘图软件UG建立扭杆弹簧三维数模，为满足有限元分析要求，对扭杆端头处花键进行简化处理（如图3和图4所示）。
【作者简介】郭长城，硕士研究生，一汽通用轻型商用汽车有限公司底盘工程师，从事转向系统和悬架系统的设计开发工作；李明，一汽大众汽车有限公司质量体系工程师，从事质量体系建立和管理等工作。基于HyperWorks汽车扭杆弹簧结构分析和改进郭长城1，李明2（1．一汽通用轻型商用汽车有限公司，吉林长春130033；2．一汽大众汽车有限公司，吉林长春130000）【摘要】文章针对某车型实际使用过程中出现的扭杆弹簧断裂问题，对扭杆弹簧结构进行CAE分析，观察其应力云图，通过对材料和热处理方式进行研究，改进扭杆弹簧结构，增强扭杆弹簧的疲劳寿命。优化方式在台架试验和整车道路试验得到了验证，彻底解决了扭杆弹簧断裂问题。【关键词】扭杆弹簧；HyperWorks；热处理；有限元【中图分类号】U463.33【文献标识码】A【文章编号】1674-0688（2014）07-0015-03
图1扭杆弹簧组成
注：1．扭杆
；2．调整臂；3．摇臂；4．防尘罩；5．
后限位螺栓；6．前限位螺栓。 1 2 3 4 65图2扭杆断裂
图4扭杆弹簧三维数模图3
扭杆弹簧示意图（单位：mm）89427
152014年第7期（总第371期）│企业科技与发展│
qiyekejiyufazhan2.2网格划分网格划分是非常重要的步骤，网格划分的方式、网格数量和网格质量对于有限元分析结果影响很大。通过对扭杆弹簧结构进行分析，四面体网格和六面体网格对分析计算结果精度影响很小，因此采用四面体绘制网格。其中，节点数为74305个，四面体网格为345046个。扭杆弹簧网格划分如图5所示。
2.3添加属性与施加约束载荷扭杆弹簧原设计材料为50CrVA，弹性模量E＝2.06×e6MPa，泊松比滋＝0.3。由于扭杆弹簧的实际受力情况比较复杂，所以进行有限元分析的时候，近似简化为一端为固定约束，另一端施加扭矩M＝1.65×e6N·mm。同时，在限位螺栓处施加载荷F＝5556N。完整的有限元模型如图6所示。
2.4有限元结果分析通过有限元结果分析可以看出，固定端限位螺栓处有明显的应力集中现象，且此处应力比极限应力大300MP左右，这也是造成扭杆弹簧断裂的主要因素。应力云图如图7所示，应变云图如图8所示。原设计是为了满足装配工艺需求，便于实现整车装配，防止调整臂和摇臂在运输过程中出现脱落现象。为了防止扭杆弹簧在限位螺栓处出现应力集中现象，将两端限位螺栓取消，同时更改装配工艺流程。结构更改后的应力云图如图9所示，应变云图如图10所示。通过计算结果可知，扭杆弹簧的应力为880MPa，扭杆弹簧经过淬火和回火的热处理后，应力为1000～1090MPa，完全满足使用要求[2]。
3扭杆弹簧热处理分析扭杆弹簧的热处理方式有整体淬火、高频感应淬火、中频感应淬火和渗碳淬火等。原设计的扭杆弹簧材料为50CrVA，其热处理方式为整体淬火。具体热处理工艺为淬火→回火→校直→去应力回火[3]，为保证扭杆弹簧硬度要求，淬火温度应控制在880±10℃，回火的温度应控制在300℃。整体淬火是在炉内完成，需要严格地控制炉内温度，且对脱碳量也要求精确。由于扭杆弹簧供货商热的处理设备落后，导致脱碳量明显超标，降低了扭杆弹簧的硬度，无法满足硬度要求，这也是造成扭杆弹簧断裂的因素之一。感应淬火是通过电磁感应线圈对零件进行加热，加热速度快且温度稳定，零件表面脱碳量小，能够有效地保证扭杆弹簧的硬度。由于感应淬火主要对零件表面进行加热，使扭杆弹簧硬度由芯部往外是逐渐变化的，明显地增加了扭杆弹簧的弹性，且零件变形量小。常见的感应淬火的扭杆弹簧材料为42CrMo和40Cr，而在感应淬火前，需要进行调制处理。一般情况下，感应淬火后，扭杆弹簧表面硬度为HRC52-58，芯部硬度为HRC28-32，淬硬层深度
为直径的18%～22%
[4]。由于扭杆弹簧图5扭杆弹簧网格划分
图6扭杆弹簧有限元模型FORCE＝5.56e＋03FORCE＝5.56e＋03MOMENT＝1.65e＋06
图7应力云图（单位：MPa）应力集中处
图8应变云图（单位：MPa
）图9结构更改后的应力云图（单位：MPa）
图10结构更改后的应变云图（单位：mm
）
162014年第7期（总第371期）│企业科技与发展│
qiyekejiyufazhan的疲劳寿命受表面材料状态影响较大，因此材料表面应避免出现裂纹、划痕和腐蚀等缺陷。同时，通过喷丸强化处理，不仅可以提高扭杆弹簧的疲劳强度，还可以消除扭杆弹簧内部残余应力和加工所产生的缺陷和痕迹。此外，在包装出厂前必须进行100%的磁力探伤检查。通过对扭杆弹簧垂直X方向剖面的应力云图和垂直Y方向剖面应变云图进行分析（如图11和图12所示），当扭杆弹簧受到扭矩作用时，扭杆弹簧的应力和应变均是由芯部往外逐渐增大，且递增效果十分明显。整体淬火方式使扭杆弹簧芯部和表面的硬度保持一致，这种方式虽然可以满足扭杆弹簧的使用条件，但并不是最好的。感应淬火刚好可以满足扭杆弹簧的这种特性，而且可以更好地保证感应淬火的温度和脱碳量，热处理后的扭杆弹簧具有很好的弹性和韧性。
4结论（1）通过HyperWorks有限元分析结果可以看出，原设计的限位螺栓会造成扭杆弹簧出现应力集中的现象，增大扭杆弹簧断裂的风险。通过改变装配工艺，取消限位螺栓的设计，可避免出现应力集中现象，增加扭杆弹簧的使用寿命。（2）针对扭杆弹簧的受力情况，结合有限元分析结果可知，40Cr的感应淬火要比50CrVA的整体淬火更合理，更能满足扭杆弹簧的受力特性。建议将材料从50CrVA更换为40Cr，同时改变热处理方式。完成上述更改后，对新设计的扭杆弹簧完成40万次的台架疲劳试验，以及整车30000km的道路试验，试验结果显示，改进后的扭杆弹簧满足使用要求，无断裂情况发生。参考文献［1］孙为群，何凤鸣汽车扭杆弹簧的设计与制作［J］汽车科技，2002（2）：15-20［2］杨雪峰基于HyperWorks汽车扭杆弹簧有限元分析与优化［D］西北农林科技大学，2012［3］翟红雁，赵东方，常淑英50CrVA钢汽车扭杆弹簧热处理工艺研究［J］华北航天工业学院学报，2005（1）［4］肖永清汽车悬架上的扭杆弹簧及其应用［J］金属制品，2010（5
）［责任编辑：陈泽琦］图11垂直X方向剖面应力云图（单位：MPa
）ZX
Y图12垂直Y方向剖面应变云图（单位：mm）ZXY
17
汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析讲解
汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析
摘要: 膜片弹簧是汽车离合器的重要部件，是由弹簧钢板冲压而成，形状呈碟形。膜片弹簧结构紧凑且具有非线性特性，高速性能好，工作稳定，踏板操作轻便，因此得到广泛使用。本文通过对膜片弹簧建立数学模型，特别通过引入加权系数同时对两个目标函数进行比例调节，并用MATLAB编程来优化设计参数。通过举例，结果证明在压紧力稳定性，分离力及结构尺寸上优化结果较为理想。
关键词: 膜片弹簧；优化设计；MATLAB
Abstract: The diaphragm spring is one of the important parts of the clutch,
stamping by spring steel, in shape of a dish. Diaphragm spring has a non-linear
characteristic compact, and its high-speed performance is good, stable, lightweight
pedal operation, and is so widely used. Based on the mathematical model of the
diaphragm spring, in particular through the introduction of weighting coefficients
while the two objective function proportional be controled, and use matlab
programming to optimize the design parameters. By means of example, the results of
the stability of clamping force, separation and structural size optimization are better.
钢板弹簧式非独立悬架的结构特点_概述及解释说明
钢板弹簧式非独立悬架的结构特点 概述及解释说明
1. 引言
1.1 概述
钢板弹簧式非独立悬架是一种常见的车辆悬挂系统，其结构特点对于提高车辆的运动性能和舒适性具有重要意义。本文将对钢板弹簧式非独立悬架的结构特点进行全面概述和解释说明。
1.2 文章结构
本文分为五个部分：引言、钢板弹簧式非独立悬架的结构特点、解释说明、实例分析与案例探讨以及结论。引言部分主要介绍了文章的背景和目的，其他各个部分则详细讨论了钢板弹簧式非独立悬架的各个方面内容。
1.3 目的
本文旨在深入探讨钢板弹簧式非独立悬架的结构特点，从钢板弹簧和非独立悬架两个层面进行解释说明，并通过实例分析和案例探讨来进一步验证其应用领域。最后，我们将总结文章要点并展望未来发展趋势, 以及提出进一步研究该领域的方向和问题。通过本文，读者将能够全面了解钢板弹簧式非独立悬架的结构特点及其在不同领域中的应用情况。
2. 钢板弹簧式非独立悬架的结构特点
钢板弹簧式非独立悬架是一种常见的汽车和工程机械悬架系统，具有其特殊的结构特点和应用领域。本节将对钢板弹簧和非独立悬架的定义、原理以及该悬架系统的结构特点进行详细介绍。
2.1 钢板弹簧的作用和优势
钢板弹簧是一种通过压缩和伸展变形来吸收和释放能量的装置。它在非独立悬架中起到支撑车身重量、缓冲震动力、保持稳定性等多重作用。相比于传统的金属线弹簧，钢板弹簧具有以下优势：
- 较高的刚度和承载能力：由于其采用多层叠加而成，因此可以支持更大的荷载。
- 更好的减震效果：钢板弹簧在挤压过程中会产生摩擦阻尼，能够有效地减少车辆行驶时产生的振动。
- 占据空间较小：相比其他类型的弹簧，钢板弹簧占据的空间较小，可以为车辆提供更大的车内空间。
2.2 非独立悬架的定义和原理
非独立悬架是指车辆轮胎之间各独立的悬架系统之间没有直接连接。它通过一个共享的弹簧组件来分担和平衡车轮受到的压力和震动。非独立悬架具有以下特点：
汽车悬架结构设计
目 录
1. 绪论 ............................................................... 1
2 .汽车悬架结构设计 ................................................... 4
3．汽车悬架参数计算 .................................................. 12
4．弹簧应力计算 ...................................................... 13
5 .设计总结 .......................................................... 15
6 .参考文献 .......................................................... 16
沈阳理工大学课程设计专用纸
1 1 绪论
十六世纪的四轮载人和载货马车为解决颠簸问题，将车厢用皮带吊在底盘的四根柱子上，就像翻过来的桌子一样。因为车厢是挂在底盘上的，所以人们渐渐将其称为“悬架”，并沿用至今，以描述整个一类的解决方案。车厢吊起式的悬架还不是一个真正的弹簧系统，但它确实使车厢与车轮的运动分离开来。
随着人类社会的迅速发展，汽车已成为人们日常生活中不可或缺的部分。人们对汽车性能的要求也越来越高，同时行业竞争亦日趋激烈，汽车生产商在提高性能的同时缩短开发周期，节约成本才能在竞争中立于不败之地。人们在考虑汽车的性能时，通常会关注马力，扭矩和加速时间等参数。但是如果驾驶员无法操控汽车，那么发动机所产生的所有动力都将毫无用处。有鉴于此，汽车工程师在掌握了发动机后，立即就把注意力转向了悬架系统。
汽车是日常生活中被广泛应用的交通工具，其本身可以被看做是一个具有质量，弹性和阻尼的振动系统。汽车产生的振动会导致车身与车架之间的连接部件的振动和噪声，严重的时候甚至损坏汽车的零部件，大大缩短汽车的使用寿命，另外也可导致乘客晕车，影响了乘客的身心健康，那些长期处在这种振动环境下的驾驶员等往往会患上腰椎劳损，胃下垂等职业病。
车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算
・设计．计算．研究．
车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算
沈茂涛
（上海同捷科技股份有限公司）
【摘要】对轿车车门铰链、车门前侧分缝线、行李箱盖扭杆弹簧的布置进行了研究．总结了轿车设计中车门铰链
及其轴线的布置方法、步骤及校核要点。介绍了车门与翼子板之间、前后车门之间分缝线的位置以及形状走向的确 定方法，论述了行李箱盖铰链及其平衡支撑机构的形式、行李箱盖重力力矩以及扭杆弹簧力矩曲线的绘制方法．明确 了扭杆弹簧扭转刚度系数的计算方法。
主题词：车门铰链车门分缝线行李箱盖扭杆弹簧扭转刚度系数
中图分类号：Ｕ４６３．８文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３７０３（２０１２）０８—００２９—０４
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ Ｄｏｏｒ Ｈｉｎｇｅ ａｎｄ Ｔｒｕｎｋ Ｌｉｄ
Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ Ｂａｒ Ｓｐｒｉｎｇ
Ｓｈｅｎ Ｍａｏｔａｏ （ｒｒＪ Ｉｎｎｏｖａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｃａｒ ｄｏｏｒ ｈｉｎｇｅ，ｄｏｏｒ ｆｒｏｎｔ ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ ｌｉｎｅ，ｔｒｕｎｋ ｌｉｄ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｂａｒ
ｓｐｒｉｎｇ．Ｌａｙｏｕｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｏ ｄｏｏｒ ｈｉｎｇｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｘｉａｌ ｌｉｎｅ ｉｎ ｅａｒ ｄｅｓｉｇｎ． Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ ｌｉｎｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｏｏｒ ａｎｄ ｆｅｎｄｅｒ，ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｒｏｎｔ ａｎｄ ｒｅａｒ ｄｏｏｒ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｈａｐｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｒｕｎｋ ｌｉｄ ｈｉｎｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ｉｔｓ ｂａｌａｎｃｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅ ｐｌｏｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｒｕｎｋ ｌｉｄ ｇｒａｖｉｔｙ ｍｏｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｂａｒ ｓｐｒｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ ｃｕｒｖｅ ａｒｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｏｒｓｉｏｎ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｂａｒ ｓｐｒｉｎｇ ｉｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｄｏｏｒ ｈｉｎｇｅ，Ｄｏｏｒ ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ ｌｉｎｅ，Ｔｒｕｎｋ ｌｉｄ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｂａｒ ｓｐｒｉｎｇ，Ｔｏｒｓｉｏｎ
汽车扭簧扭力公差设计参照标准
汽车扭簧扭力公差设计参照标准
汽车扭簧扭力公差设计通常参照以下标准：
1. ISO 2088: 这是国际标准化组织（ISO）发布的标准，涉及弹簧的一般要求和试验方法。其中包括了关于扭簧扭力公差的设计指南。
2. SAE J543: 这是美国汽车工程师学会（SAE）发布的标准，用于弹簧的设计原则和测试要求。该标准提供了有关扭簧的公差范围和设计建议。
3. DIN 2095: 这是德国标准化协会（DIN）发布的标准，涵盖了扭簧的规格和试验方法。其中包括了有关扭簧扭力公差的指导。
这些标准提供了关于扭簧扭力公差的设计参考值，以确保扭簧在使用中的性能和可靠性符合要求。请注意，具体的设计参考值可能因不同应用和制造商而有所不同，因此最好根据相关标准和制造商的要求进行具体设计。
微型电动车车架结构分析与优化设计
第１８卷第６期 ２０１０年１１月 河南机电高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｖｏ１．１８№．６ ＮＯＶ．２Ｏｌ０
微型电动车车架结构分析与优化设计’
赵向阳，苏晨
（河南机电高等专科学校汽车工程系，河南新乡４５３０００）
摘要：汽车车架作为汽车联结各种零部件的基体，承载着来自路面和其他部件的各种复杂载荷的作用，其刚度与 强度对汽车整体设计起到重要作用。对车架进行改型设计是产品优化改进的一个重要部分。文章基于三维设计 软件ＵＧ和有限元分析软件Ａｎｓｙｓ，对微型电动车车架结构性能进行了分析，并在满足强度和刚度的条件下，对车
架结构进行了优化设计，开发出一种适合各种路面行驶的新型电动车车架结构。 关键词：微型电动车；车架；结构分析；优化 中图分类号：Ｕ４６３．３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—２０９３（２０１０）０６—００１７一Ｏ３
１ 引言
优化设计作为一门新兴技术在现代汽车设计中
得到了广泛的应用。最优化是现代工程产品设计的 目标¨Ｊ。根据性能需要合理地选择方案，以获得最佳
效果。通常情况下设计时为了保证汽车的安全性，车
架的设计刚度强度都远远大于安全规定。虽然保证
了安全性，却带来了油耗增加，噪音变大，厂家耗材多
等一系列问题 Ｊ。本文主要介绍微型电动车车架的
优化设计。整个四轮驱动微型电动车的设计、分析与
优化是基于三维设计软件ＵＧ和有限元分析软件Ａｎ—
ｓｙｓ进行的。车架设计采用了适合于电动车承载特点
的双层车架，分析了车架的静态强度和刚度，并在满
足强度和刚度的条件下对车架结构进行了优化设计，
开发出一种适合各种路面行驶的新型电动车车架结
构，目的是在保证汽车安全性能的同时进一步减轻车
架质重。
２微型电动车车架结构
２．１ 车架布置与结构设计
整个四轮驱动微型电动车的车架结构及动力系
F1赛车悬架螺旋弹簧基于ANSYS Workbench的静力学分析
F1 赛车悬架螺旋弹簧基于 ANSYS
Workbench 的静力学分析
一、摘要：有限元法作为计算机辅助工程的主要手段之一，在汽车产品数字化开发过程中取得了广泛应用。在对整车结构进行力学性能分析过程中，悬架系统的建模和模拟十分关键。汽车悬架式变化较多，包含转动、滑动等多种运动关系。
二、研究对象
针对上面我们建模的麦弗逊悬架和双横臂悬架，我们来进workbench静力学分析。
麦弗逊式独立悬架是车轮沿摆动的主销轴线移动的悬架，筒式减振器的上端用螺栓和橡胶垫圈与车身连接，减振器缸筒下端固定在转向节上，转向节通过球铰链与横摆臂连接。车轮所受的侧向力通过转向节大部分由横摆臂承受，其余部分由减振器承受。螺旋弹簧套在筒式减振器的外面，主销的轴线为上下铰链中心的连线。当车轮相对车身上下跳动时，因减振器的下支点随横摆臂摆动而作圆弧运动，故主销轴线的内倾角是变化的。
双横臂式独立悬架按上下横臂是否等长，又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬架。等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时，能保持主销倾角不变，但轮距变化大(与单横臂式相类似)，造成轮胎磨损严重，现已很少用。对于不等长双横臂式悬架，只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置，就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内，保证汽车具有良好的行驶稳定性。
1.
零件有限元建模 对于以上两个模型，由我们小组的董韬负责建立完成，我将他构建的CATIA模型进行格式的转换，导入workbench中进行分析。
1.
有限元划分网格及加载和后处理
4.1 两种模型弹簧的静力学分析
4.1.1 麦弗逊式独立悬架弹簧的静力学分析
4.1.1.1网格划分
网格划分是有限元前处理中的主要工作，也是整个有限元分析的关键工作。网格划分的质量对计算结果产生相当大的影响。下面说明网格划分的一般过程。首先，选择网格划分的方法。ANSYS 软件提供了三种基本的网格划分方法:映射网格划分，自由网格划分，以及混合网格划分方法。映射网格划分对单元形状有限制，并要符合- -定的网格模式。映射面网格只包含四边形或者三角形单元，映射体网格只包含六面体网格。在单元数目相同的情况下，对于同一块面积的有限元分析，四边形的精度要比三角形高一些。如果希望用映射网格划分模型，则创建模型的几何结构必须由一系列规则的体或者面组成，这样才能应用于映射网格划分。一般来说，映射网格能得到比自由网格更为精确的结果。自由网格划分对实体模型的形状无特殊要求，也没有特别的应用模式。网格划分时系统可根据模型的形状自动选择不同的单元类型、密度进行组合搭配。对面进行网格划分，自由网格可以全部为三角形单元，也可以全部是四边形单元，或两者的混合;对体进行网格划分，自由网格一般是四面体单元，棱锥单元作为过渡单元也可以加入四面体单元。采用自由网格划分，所得的单元数目较多，执行分析工作的时间较长，而且，有时会出现形状异常单元，如单元内角过大、过小及单元形状过于细长等，此时，系统将给出警告提示。奇异单元的出现将影响分析的精确性，是必须预先注意的问题。混合网格划分，则将能够映射网格化的面积进行映射网格划分，再将无法映射网格化的面积进行自由网格划分。这样可以提高计算精度和减少计算时间，但不建议在同一模型中使用两种形状的单元格式。 在这里我们选择用sizing进行网格划分，将网格尺寸设置为3mm，其他选项全调为最高。
汽车维修与底盘构造——第九章 悬架
第九章 悬架
第一节 概述
悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称。
1．悬架的功用和组成
1）悬架的功用
（1）把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，保证汽车的正常行驶，即起传力作用；
（2）利用弹性元件和减振器起到缓冲减振的作用；
（3）利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相对于车架或车身跳动，即起导向作用；
（4）利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器，防止车身在转向等行驶情况下发生过大的侧向倾斜。
2）悬架的组成
（1）弹性元件——起缓冲作用；
（2）减振元件——起减振作用；
（3）传力机构或称导向机构——起传力和导向作用；
（4）横向稳定器——防止车身产生过大侧倾。
2．悬架系统的自然振动频率
悬架系统的频率与汽车的平顺性（也称舒适性）有直接关系。
n——悬架的频率；
M——簧载质量；
K——悬架刚度；
悬架频率 n 随簧载质量的变化而变化，人体最舒适的频率范围为1～1.6Hz，如果要将汽车行驶过程中的频率保持在1～1.6Hz内，最好采用变刚度悬架。
3．汽车悬架的类型
1）非独立悬架
非独立悬架的特点是：两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥通过悬架与车架或车身相连。如果行驶中路面不平，一侧车轮被抬高，整体式车桥将迫使另一侧车轮产生运动。
2）独立悬架
独立悬架的特点是：车桥是断开的，每一侧车轮单独地通过悬架与车架（或车身）相连，每一侧车轮可以独立跳动。
第二节 弹性元件
一、钢板弹簧
钢板弹簧是由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，
多数情况下由多片弹簧组成。钢板弹簧的第一片也是最长的一片为主片，其两端弯成卷耳，内装衬套，以便用弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳作铰链连接。中心螺栓用以连接各弹簧片，并保证装配时各片的相对位置。除中心螺栓以外，还有若干个弹簧夹（亦称回弹夹）将各片弹簧连接在一起，以保证当钢板弹簧反向变形（反跳）时，各片不致互相分开，以免主片单独承载，此外，还可防止各片横向错动。
某型履带式运输车扭杆悬挂装置力学性能分析与优化
２０１２年（第３４卷）第１期 汽车工程 Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
某型履带式运输车扭杆悬挂装置
力学性能分析与优化木
魏小强 ，成凯 ，林源 （１．吉林大学机械科学与工程学院，长春１３００２５；２．长春职业技术学院，长春１３００３３） ２０１２０１４
［摘要］ 采用有限元法对某铰接履带式运输车扭杆悬挂装置的力学性能进行了分析，计算该悬挂装置的强度 和刚度。最后对平衡肘进行了拓扑优化，根据优化结果和设计经验提出了结构改进措施，重新分析的结果表明，缩 减平衡肘３５％材料是可行的。 关键词：铰接履带式运输车；扭杆悬挂装置；力学性能；有限元分析；平衡肘；拓扑优化
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
Ｔｏｒｓｉｏｎ Ｂａｒ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ａｎ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ Ｔｒａｃｋｅｄ Ｃａｒｒｉｅｒ
Ｗｅｉ Ｘｉａｏｑｉａｎｇ ．Ｃｈｅｎｇ Ｋａｉ ＆Ｌｉｎ Ｙｕａｎ １．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２５； ２．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００３３
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｏｒｓｉｏｎ ｂａｒ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ａｎ ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ ｔｒａｃｋｅｄ ｃａｒｒｉｅｒ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈａｔ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ ａ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ｂａｌａｎｃｉｎｇ ｅｌｂｏｗ，ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ，
扭杆的可靠性优化设计
设计・计算・研究
扭杆的可靠性优化设计
吉林大学张义民 贺向东 刘巧伶
【Ａ￣ｔｒａｅｔ］Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｍｅｃｈａｎｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｈａｓ ｄｅｅｐｅｎ ｉｎｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ８ｔｅａｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ ａｎａ ｓｉｓ，ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ａｎａ ｓｉｓ，ｅｌｅ．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｅ－ ｓｉｇｎ ０ｆ ｔｏｒｓｉｏｎ ｂａｒ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ Ｗｉｔｈ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｒａｎｄｏｍ ｖａ ａｂＩ幅ｋｎｏｗｎ．ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ０ｆ ｔｏｒｓｉｏｎ ｂａｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｏｎｅ ｔ｝Ｉ ｔｈｅ ｒａｎｄｏｍ ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｒａｎｄｏｍ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ。Ｐｔｉ】丑ｉｚａ ｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ ｂｅ ｄｏｎｅ ｄｉｒｅｃｄｙ ｗｉｔｈ ａｉｄ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ ｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｑｕｉｃｋｌｙ ａｎｄ ｅｘａｃｔｌｙ． 【摘要】忧化与可靠性技术在机械工程中的应用已深入到结构设计、强度与寿命分析、选材和失效分析等各个领 域中。讨论丁扭杆的可靠性忧化设计问题。在基本随机变量的概率特性已知的情况下．应用随机摄动法和约束随机方 向法对扭杆进行可靠性忧化设计．通过计算机程序可以直接实现扭杆可靠性忧化设计．迅速准确地得到扭杆的可靠 性忧化设计信息 Ｔｏｐｉｃ ｗｏｒｄｓ：ＲｄｉａｂＵｉｔｙ，Ｄｅｓｉｇｎ，Ｔｏｒｓｉｏｎ ｂａｒ