卡车钢板弹簧解析计算及优化设计(附件)【字数：6770】
摘 要钢板弹簧是一种弹性元件，它在汽车悬架中发挥着重大的作用，连接着车架以及车桥，是采用悬挂的形式。钢板弹簧承受是车轮作用在车架上的载荷，它可以减小由于路面状况的原因对车身造成一定的影响，保证汽车能在路面上稳定行驶。目前对汽车悬架设计的要求越来越高，关于优化设计钢板弹簧，对优化汽车悬架会有很大的影响，汽车的制造成本降低，对汽车行业发展影响巨大。此次毕业设计研究解决卡车钢板弹簧各参数的计算，UG软件对钢板弹簧进行三维建模以及ANSYS软件对钢板弹簧进行有限元分析，最后得出板弹簧的分析计算可以改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性，而且此次钢板弹簧的设计满足现代汽车的要求，且通过有限元分析得出材料对于钢板弹簧的影响较大。
目 录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2我国卡车钢板弹簧设计的发展趋势 1
1.3卡车钢板弹簧国内外研究发展状况 2
1.4本课题的研究内容以及应达到的目的 3
第二章 钢板弹簧的计算 4
2.1钢板弹簧的基本参数 4
2.2钢板弹簧长度的确定 5
2.3钢板弹簧弧高与断面形状的确定 5
2.4钢板弹簧的刚度校核 5
第三章 卡车钢板弹簧建模 7
3.1 UG软件的发展介绍 7
3.2钢板弹簧的三维建模 7
第四章 卡车钢板弹簧的有限元分析 8
4.1有限元分析软件ANSYS介绍 8
4.2约束和载荷条件 8
4.3确定材料属性 8
4.4有限元分析的步骤 8
4.4.1结构有限元模型 10
4.4.2载荷和约束 11
4.4.3有限元计算结果 12
4.4.4钢板弹簧的优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
结束语 ...14
致谢 15
参考文献 17
第一章 绪论
1.1前言
钢板弹簧是由很多片长度不相等的合金弹簧钢板组成的弹性梁。钢板弹簧的的作用是缓冲、减振以及导向传力，钢板弹簧的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
结构比较简单、制造简便，维修简单方便。但是因为钢板弹簧的体积略大，可以纵置或者橫置在汽车悬架上，但是因为橫置需要传递纵向力，所以橫置比纵置多了一个导向传力装置，然后橫置的结构就变得复杂，质量增大，在少数车的后悬架能够用到，而后置钢板弹簧能够传递各种力和力矩，橫置钢板弹簧的结构比较简单，所以在汽车上用的比较多。
钢板弹簧是一种弹性元件，它在汽车悬架中发挥着重大的作用，连接着车架以及车桥，是采用悬挂的形式。钢板弹簧承受是车轮作用在车架上的载荷，它可以减小由于路面状况的原因对车身造成一定的影响，保证汽车能在路面上稳定行驶。目前对汽车悬架设计的要求越来越高，关于优化设计钢板弹簧，对优化汽车悬架会有很大的影响，汽车的制造成本降低，对汽车行业发展影响巨大。
1.2我国卡车钢板弹簧设计的发展趋势
我国刚开始出现自主创新汽车产业时，那时大多采用的是板簧结构，到1980年代左右少片弹簧逐渐被使用，但是在我国的钢板弹簧生产中占很大比重的还是多片弹簧，但是现在汽车设计都要求轻量化，对汽车平顺性要求越来越高，倡议保护环境，减少工业污染，节约有限的资源，节省所需材料，所以尽可能少的使用少片弹簧。
迄今为止，我国内大多是靠经验、试验等的手段来进行钢板弹簧预压负荷的选取，若选择不正确，就要进行多次预压才能够达到设计要求，既费时又费力。国内外一些专家们通过数值模拟和实验拟合对钢板弹簧的特性曲线的非线性进行了研究，但是由于数据无法收集，存在着各种理论上的缺陷，所以这些非线性研究都不是很精确。在对其疲劳寿命进行研究时，都是通过可靠性试验才发现疲劳寿命不足，然后重新设计。
总的来说，我国设计钢板弹簧都是人工来设计的，将钢板弹簧设计出来后再对设计要求进行校核，倘若达不到目标设计就重新来过，这样做的后果就是设计太复杂、时间长、消耗量大、费时费力，设计不合理。
目前随着计算机技术的发展，CAD/CAE等新技术在现实生活中得到广泛，设计钢板弹簧的方法有了很大的改进，以前的设计都是靠人工完成的，现在都可以通过计算机实现高效化、自动化设计以及高精度化，计算机技术很大程度上提高了设计的效率，使虚拟设计变得普遍化，以前需要人工进行的校核试验都可以在计算机上进行模拟分析，因为计算机拥有优化方法以及智能搜索算法所以能够很快解决设计中的择优问题。使用计算机虚拟技术，极大地提高了设计效率而且提高了设计精确度，在传统设计中经常会出现设计不准的问题，设计不准这个问题在用了计算机虚拟技术之后就不会再出现了。
1.3卡车钢板弹簧国内外研究发展状况
目前对钢板弹簧的研究大部分采用材料力学线性梁理论，主要有共同曲率法、集中载荷法等方法，郭孔辉提出了主片分析法，把应力和刚度计算问题统一起来。根据实测各片应力分布提出了一种共同曲率与集中载荷相结合的假设，这种假设改正了共同曲率法的不足之处，但各片端所对应的各片应力仍按共同曲率假设计算，因此不满足相邻两片在片端处的变形相等的边界条件。[1]
段维华阐述了钢板弹簧的一种计算方法，提出了钢板弹簧的一种计算方法，并讨论了钢板弹簧末片厚度的优化选择，同时给出了应用本法进行钢板弹簧设计计算的实例。[2]
张义民阐述、贺向东、闻邦椿阐述的车辆用钢板弹簧的可靠性优化设计介绍了车辆不同厚度钢板弹簧的可靠性优化设计方法，在基本随机变量的概率特性已知的情况下，运用二阶矩法和约束随机方向法对钢板弹簧进行了可靠性优化设计，编制了实用的计算机程序，迅速准确地得到了钢板弹簧的可靠性优化设计信息。[3]
丁华, 阐述的钢板弹簧刚度计算影响因数分析中，提出了钢板弹簧的刚度是钢板弹簧的重要性能参数, 有限元法为准确计算弹簧刚度提供了一种计算方法， 利用有限元分析方法建立了模拟钢板弹簧接触状态的分析模型, 计算了钢板弹簧的刚度特性。 对影响钢板弹簧刚度计算的摩。[4]
目 录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2我国卡车钢板弹簧设计的发展趋势 1
1.3卡车钢板弹簧国内外研究发展状况 2
1.4本课题的研究内容以及应达到的目的 3
第二章 钢板弹簧的计算 4
2.1钢板弹簧的基本参数 4
2.2钢板弹簧长度的确定 5
2.3钢板弹簧弧高与断面形状的确定 5
2.4钢板弹簧的刚度校核 5
第三章 卡车钢板弹簧建模 7
3.1 UG软件的发展介绍 7
3.2钢板弹簧的三维建模 7
第四章 卡车钢板弹簧的有限元分析 8
4.1有限元分析软件ANSYS介绍 8
4.2约束和载荷条件 8
4.3确定材料属性 8
4.4有限元分析的步骤 8
4.4.1结构有限元模型 10
4.4.2载荷和约束 11
4.4.3有限元计算结果 12
4.4.4钢板弹簧的优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
结束语 ...14
致谢 15
参考文献 17
第一章 绪论
1.1前言
钢板弹簧是由很多片长度不相等的合金弹簧钢板组成的弹性梁。钢板弹簧的的作用是缓冲、减振以及导向传力，钢板弹簧的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
结构比较简单、制造简便，维修简单方便。但是因为钢板弹簧的体积略大，可以纵置或者橫置在汽车悬架上，但是因为橫置需要传递纵向力，所以橫置比纵置多了一个导向传力装置，然后橫置的结构就变得复杂，质量增大，在少数车的后悬架能够用到，而后置钢板弹簧能够传递各种力和力矩，橫置钢板弹簧的结构比较简单，所以在汽车上用的比较多。
钢板弹簧是一种弹性元件，它在汽车悬架中发挥着重大的作用，连接着车架以及车桥，是采用悬挂的形式。钢板弹簧承受是车轮作用在车架上的载荷，它可以减小由于路面状况的原因对车身造成一定的影响，保证汽车能在路面上稳定行驶。目前对汽车悬架设计的要求越来越高，关于优化设计钢板弹簧，对优化汽车悬架会有很大的影响，汽车的制造成本降低，对汽车行业发展影响巨大。
1.2我国卡车钢板弹簧设计的发展趋势
我国刚开始出现自主创新汽车产业时，那时大多采用的是板簧结构，到1980年代左右少片弹簧逐渐被使用，但是在我国的钢板弹簧生产中占很大比重的还是多片弹簧，但是现在汽车设计都要求轻量化，对汽车平顺性要求越来越高，倡议保护环境，减少工业污染，节约有限的资源，节省所需材料，所以尽可能少的使用少片弹簧。
迄今为止，我国内大多是靠经验、试验等的手段来进行钢板弹簧预压负荷的选取，若选择不正确，就要进行多次预压才能够达到设计要求，既费时又费力。国内外一些专家们通过数值模拟和实验拟合对钢板弹簧的特性曲线的非线性进行了研究，但是由于数据无法收集，存在着各种理论上的缺陷，所以这些非线性研究都不是很精确。在对其疲劳寿命进行研究时，都是通过可靠性试验才发现疲劳寿命不足，然后重新设计。
总的来说，我国设计钢板弹簧都是人工来设计的，将钢板弹簧设计出来后再对设计要求进行校核，倘若达不到目标设计就重新来过，这样做的后果就是设计太复杂、时间长、消耗量大、费时费力，设计不合理。
目前随着计算机技术的发展，CAD/CAE等新技术在现实生活中得到广泛，设计钢板弹簧的方法有了很大的改进，以前的设计都是靠人工完成的，现在都可以通过计算机实现高效化、自动化设计以及高精度化，计算机技术很大程度上提高了设计的效率，使虚拟设计变得普遍化，以前需要人工进行的校核试验都可以在计算机上进行模拟分析，因为计算机拥有优化方法以及智能搜索算法所以能够很快解决设计中的择优问题。使用计算机虚拟技术，极大地提高了设计效率而且提高了设计精确度，在传统设计中经常会出现设计不准的问题，设计不准这个问题在用了计算机虚拟技术之后就不会再出现了。
1.3卡车钢板弹簧国内外研究发展状况
目前对钢板弹簧的研究大部分采用材料力学线性梁理论，主要有共同曲率法、集中载荷法等方法，郭孔辉提出了主片分析法，把应力和刚度计算问题统一起来。根据实测各片应力分布提出了一种共同曲率与集中载荷相结合的假设，这种假设改正了共同曲率法的不足之处，但各片端所对应的各片应力仍按共同曲率假设计算，因此不满足相邻两片在片端处的变形相等的边界条件。[1]
段维华阐述了钢板弹簧的一种计算方法，提出了钢板弹簧的一种计算方法，并讨论了钢板弹簧末片厚度的优化选择，同时给出了应用本法进行钢板弹簧设计计算的实例。[2]
张义民阐述、贺向东、闻邦椿阐述的车辆用钢板弹簧的可靠性优化设计介绍了车辆不同厚度钢板弹簧的可靠性优化设计方法，在基本随机变量的概率特性已知的情况下，运用二阶矩法和约束随机方向法对钢板弹簧进行了可靠性优化设计，编制了实用的计算机程序，迅速准确地得到了钢板弹簧的可靠性优化设计信息。[3]
丁华, 阐述的钢板弹簧刚度计算影响因数分析中，提出了钢板弹簧的刚度是钢板弹簧的重要性能参数, 有限元法为准确计算弹簧刚度提供了一种计算方法， 利用有限元分析方法建立了模拟钢板弹簧接触状态的分析模型, 计算了钢板弹簧的刚度特性。 对影响钢板弹簧刚度计算的摩。[4]
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