某重型载货车平衡悬架钢板弹簧数值分析及试验研究

论文摘要

目前,人们对汽车特别是重型载货汽车的通过性和舒适性的要求逐步提高。钢板弹簧平衡悬架因为其成本较低、结构简单、易于维修保养等优点被广泛地装备使用,它的应用对重型汽车运输技术的发展是至关重要的。本文以某载重卡车为平台,对钢板弹簧进行有限元分析与性能试验,同时针对重型载货汽车的平衡悬架进行多体动力学仿真分析。主要内容包括:（1）分析了重型载货卡车平衡悬架以及钢板弹簧的结构、工作原理、类型及其特点,研究多片等截面钢板弹簧的关键参数计算问题,结合UG三维建模软件,建立了在自由状态下钢板弹簧的几何模型。通过Hypermesh和ANSYS软件联合,对所研究的钢板弹簧进行有限元分析。采用基于接触摩擦的钢板弹簧有限元建模方法建立初始状态下装配前的有限元分析模型,对该模型进行虚拟装配仿真,并对装配后的模型进行了满载加载过程仿真。根据位移变形曲线,获得钢板弹簧刚度值。（2）根据JB3383《汽车钢板弹簧台架试验方法》,利用钢板弹簧性能试验机和数据采集系统NI SCXI-1520,对钢板弹簧进行性能测试试验和应力分布试验,记录并处理试验数据结果。通过试验测量值与仿真计算值比较,验证仿真模型的准确性。（3）研究板簧的离散BEAM梁法的建模方法,建立平衡悬架多体动力学模型。对悬架整体刚度进行仿真分析,并进行不同速度下脉冲输入的簧上质量的加速度响应分析,结果显示簧上质量加速度变化趋势与实际相符。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义及背景
• 1.2 国内外相关领域发展状况
• 1.3 本文研究方法及内容
• 第2章 钢板弹簧设计计算及有限元分析
• 2.1 问题描述
• 2.1.1 悬架系统
• 2.1.2 钢板弹簧
• 2.2 多片等截面钢板弹簧设计计算
• 2.2.1 自由状态下弧高确定
• 2.2.2 自由状态下总成曲率半径及各片曲率半径确定
• 2.2.3 板簧总成装配后弧高计算
• 2.2.4 钢板弹簧三维模型建立
• 2.3 钢板弹簧非线性问题分析
• 2.3.1 接触模拟问题
• 2.3.2 接触摩擦的有限元理论
• 2.4 钢板弹簧有限元分析过程
• 2.4.1 网格划分
• 2.4.2 接触单元设置
• 2.4.3 其它参数设置问题
• 2.4.4 钢板弹簧虚拟装配过程
• 2.4.5 钢板弹簧满载加载过程
• 2.5 本章小结
• 第3章 钢板弹簧性能试验研究及验证
• 3.1 试验目的
• 3.2 试验方案
• 3.2.1 刚度性能测试方案确定
• 3.2.2 应力测试方案确定
• 3.3 试验设备
• 3.3.1 钢板弹簧特性试验台
• 3.3.2 数据采集系统
• 3.3.3 电阻式应变片
• 3.3.4 其他设备
• 3.4 试验内容与过程
• 3.4.1 布片
• 3.4.2 板簧装夹布置
• 3.4.3 程序编制
• 3.4.4 试验加卸载
• 3.5 试验结果及分析
• 3.5.1 刚度试验结果及分析
• 3.5.2 应力试验结果及分析
• 3.6 性能试验结果与仿真分析结果对比分析
• 3.6.1 刚度情况对比分析
• 3.6.2 应力情况对比分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 平衡悬架系统ADAMS 仿真分析
• 4.1 多体动力学简介
• 4.2 平衡悬架仿真模型的建立
• 4.2.1 钢板弹簧模型建立
• 4.2.2 上下导向杆模型建立
• 4.2.3 中后驱动桥模型和激振台模型建立
• 4.2.4 平衡悬架刚度测试仿真分析
• 4.3 脉冲输入典型路面平衡悬架仿真分析
• 4.3.1 簧上质量计算
• 4.3.2 轮胎模型建立
• 4.3.3 脉冲路面建立
• 4.3.4 平衡悬架仿真分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录