板簧模型建模实例
钢板弹簧模拟分析技术-一汽
钢板弹簧模拟分析技术潘淑华(中国第一汽车集团公司技术中心基础研究部吉林长春 130011)摘要：本文主要针对变截面钢板弹簧，进行强度及刚度分析。
考虑螺栓预紧而产生的预应力及满载、过载应力，及相应的刚度曲线变化情况。
探索少片变截面钢板弹簧的计算分析方法。
关键词：钢板弹簧预应力应力强度刚度1、概述钢板弹簧是汽车系统主要承载件之一，其性能的好坏直接影响整车的各种性能。
如何设计性能合理的钢板弹簧，对整车承载能力的提高有着极大的影响。
合理的钢板弹簧设计依赖对其各种性能的分析研究。
钢板弹簧是一种非线性大变形的结构，各片之间都存在着接触、摩擦，并且其总成在工作过程中始终存在螺栓夹紧预应力。
合理的模拟各片之间的接触、摩擦及螺栓预紧而产生的预应力，是钢板弹簧强度及刚度分析的关键。
2、计算对象国内某车的变节截面少片钢板弹簧（见图一），国外某车主副簧一体的变节截面少片钢板弹簧，（见图二）。
图一：国内某车的板簧模型图图二：国外某车的板簧模型图3、计算方法利用ABAQUS的STANDARD求解器3.1板弹簧模型的建立用非线性技术进行有限元分析时，单元模型类型及单元尺寸的选取直接影响计算的精度。
本计算应用减缩积分单元可以避免剪切自锁。
片间采用主从接触单元。
3.2计算过程的模拟1、螺栓预紧过程通过加螺栓预紧位移实现预应力的过程。
2、钢板弹簧满载工作过程根据设计要求，给出满载载荷。
3、钢板弹簧过载工作过程根据设计要求，给出过载载荷。
4、钢板弹簧卸载工作过程根据试验或设计要求进行卸载4、计算结果通过计算过程的准确模拟可以得到比较合理的应力计算结果。
每一步的应力结果都包括预应力在内。
应力结果完全可以评价板簧的强度情况。
计算可提供应力分布图及刚度曲线。
4.1强度结果以下是两种板簧的应力计算结果。
1、国内某钢板弹簧的计算应力分布情况图三：是第一片下预应力结果66.33（MPa）图四：第二片上下预应力结果14.97（MPa）图五：是第三片上预应力结果75.15 （MPa）图六：总成预应力75.15（MPa）发生在第三片上图七：满载应力：591.2 （MPa）图八：超载应力：1107MPa2、国外某钢板弹簧的计算应力分布情况图九：第一片预应力结果105.4MPa 图十：第二片预应力结果:58.3MPa图十一：第三片预应力结果:172MPa 图十二：第四片预应力结果:64MPa图十三：预应力状态最大应力：172MPa 图十四：总成达到要求位移状态时的应力：812 MPa 卸载的应力分布跟加载的相似，不再给出应力分布图。
基于Adamscar板簧工具箱的钢板弹簧建模及仿真
10.16638/ki.1671-7988.2021.04.029基于Adams/car板簧工具箱的钢板弹簧建模及仿真刘君程1，姜家如2，宋绍文2，罗传东2，王涛2（1.安徽江淮汽车股份有限公司国际公司，安徽合肥230601；2.安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥230601）摘要：文章主要基于某车后悬架结构模型，提取建立悬架模型所需参数，利用美国MDI公司开发的Adams/car软件所嵌入的leafspring子模块进行钢板弹簧悬架模型建立，并且详细描述了板簧模型建立过程，进而完成板簧垂向刚度变化对比，形成与该车相对应的板簧悬架动力学模型。
在文章最后，对后悬架板簧模型与该车后悬架同向轮跳试验测得各参数变化趋势进行对比，吻合度达到95%以上。
关键词：钢板弹簧；垂向刚度；同向轮跳中图分类号：U461.99 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)04-95-03The foundation and simulation of leafspring by Adams/carLiu Juncheng1, Jiang Jiaru2, Song Shaowen2, Luo Chuandong2, Wang Tao2（1.Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd. International Company, Anhui Hefei 230601;2.Technology Center of Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd, Anhui Hefei 230601）Abstract:This text mainly according to the back of the some car hang a structure pattern, withdraw to create to hang the parameter that a pattern needs, make use of the leafspring son mold mass progress steel plate spring imbeding in the Adams/car software that the United States' MDI company develops to hang a pattern establishment; And vs board Huang pattern create the process carry on detailed present, complete board Huang just the degree changed contrast and forminged the car's contra thus should of the board Huang hangs a kinetics pattern. In this text end, vs behind hang a board Huang pattern and the car behind hang a stand to together jump toward the wheel test to measure each parameter change the trend carry on contrast and fit together a degree to hit above 95%.Keywords: Leaf spring; Vertical stiffness; Same direction wheel jumpCLC NO.: U461.99 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)04-95-03引言随着市场对车辆产品设计制造快速多变，同时又要保证性能要求，基于多体动力学的虚拟样机仿真技术在汽车行业得到广泛的应用。
汽车钢板弹簧悬架的参数化建模及可靠性计算
万方数据万方数据所需参数的复选框或单击“ｓｅｌｅｃｔＡｌｌ”选项，选择“Ｄｏｎｅｓｅｌ”选项；ｅ．输入必要的参数：ｆ．软件按输入的参数自动更新模型。
即可完成该钢板弹簧的设计建模（如图４）。
圈４铜板弹簧建梗图３可靠性计算３．１计算理论各种车辆的钢板弹簧大部分为中心受载的筒支叠板弹簧（图４），按一定的宽度将其截开重叠使用。
其工作应力为：３尸ｆ仃２石丽式中，尸为载荷，６、ＪＩｌ和，分别为板簧的宽度、厚度和长度，Ⅳ为板簧的钢板片数。
严格来说，应考虑叠板之间的摩擦对工作应力的影响．不过工程计算中采用这种近似设计方法是允许的，因此在车辆中的钢板弹簧设计里大多会采用这种近似方法。
根据应力一强度千涉理论，以应力极限状态表示的状态方程为：艄一器＝尺一砘式中，，为钢板弹簧的材料强度，基本随机参数向量胙ｎ只‘反＾１７。
向量瑚均值目的和方差及协方差ＶａｍＤ均为已知，并可视其为服从正态分布的相互独立的随机变量。
根据状态函数ｇ㈤对向量朋勺一阶和二阶偏导数，可解出∥批）和ＤｆＶａｒ国），然后代人可靠性指标公式，由卢邓。
红，经推导整理得到可靠性指标为Ⅲ：式中：彳＝券＋器％２＋券×ｏ．…２庐器审＋貉砰＋将订＋静×ｏ．吣２３．２增加计算关系在参数设计中已设定了包括板簧基本尺寸、载荷以及材料性能等方面的各项计算必要参数，根据公式（１）的计算关系，在模型“工具”菜单下的“关系”中设置好计算可靠性指标的公式语句如下：ＴＥＣＨＮＩＣＦｏＲＵＭＡ＝３宰ＬｏａｄＥ＋ＬｅｎｇｔｈＥ／（２＋ＷｉｄｍＥ木Ｎ）＋３’ＬｏａｄＥ＋Ｌｅｎ垂ｈＥ／（２＋ＷｉｄｔｈＥ“２木Ｎ）｝ＷｉｄｔｈＳ“２＋９幸ＬｏａｄＥ幸ＬｅｎｇｔｈＥ＋Ｏ．０１５＾２／（２＋ＷｉｄｔｈＥ＋Ｎ）Ｂ＝９＋ＬｅｎｇｔｈＥ“２＋ＬｏａｄＳ＾２／（４幸ＷｉｄｔｈＥ＾２＋Ｎ＾２）＋９・ＬｏａｄＥ＾２・ＬｅｎｇｔｈＳ＾２／（４夺ＷｉｄｔｈＥ＾２＋Ｎ＾２）＋９木ＬｏａｄＥ＾２４Ｌｅｎ西ｈＥ＾２宰ＷｉｄｔｈＳ＾２“４＋ＷｉｄｔｈＥ“２＋Ｎ＾２）＋９＋ＬｏａｄＥ＾２幸Ｌｅｎ垂ｈＥ＾２・Ｏ．０１５“２“ＷｉｄｔｈＥ“２＋Ｎ“２）Ｃ＝ｓｑｎ（（Ｓ仃ｅｎｇｔｌｌＥ＾２・Ｎ＾４—２＋ＳｔｒｅｎｇｔｈＥ卑Ａ掌Ｎ＾２＋Ａ＾２）／（Ｂ＋ｓ仃ｅｎｇｔｈＳ“２＋Ｎ“４））由参数ｃ得到可靠性指标卢，对照正态分布表，则可查出对应的可靠度Ｒ。
钢板弹簧柔性体建模及整车性能仿真
前言
钢板弹簧是非独立悬架中重要的弹性元件和 传力元件， 它对汽车操纵稳定性和平顺性有很大 的影响。 由于钢板弹簧存在着大变形、接触、摩擦 等诸多非线性因素[1-4]，它的建模难度较大。 以往多 忽略非线性因素， 采用简化的线性化模型进行分 析，这种简化是近似的、不精确的。
对于带有板簧的整车动力学仿真， 以往多采 用简化的二自由度或四自由度汽车模型来模拟， 这样的力学模型尽管能成功地减少计算工作量， 但过于简化的模型却只能反映真实汽车的某些特 征, 而不是全部， 必然会产生较大的计算误差，导 致仿真结果不准[5]。
7．5 7．0 6．5 6．0 5．5 5．0 4．5 4．0
0 0．1 0．2 0．3 0．4 0．5 0．6 侧向加速度 ／g
图 7 定半径不足转向梯度测试结果图
不足转向梯度的曲线斜率 K 表征汽车稳态响 应的三种特征：当 K>0 时，汽车处于不足向阶段； 当 K=0 时，汽车处于中性转向阶段；当 K<0 时，汽 车处于过多转向阶段[7]。
转向半径30m汽车由静止逐渐加速测得每一时刻侧向加速度方向盘转角仿真后获得不足转向梯度分析曲线如图横摆角速度测试结果图从上图可得汽车反映时间4s进入稳态的时间基于中性面法所建立的板簧模型能够很好地模拟实际板簧的特性为整车虚拟样机仿真奠定良好基础
2010 年第 3 期 （2总01第0 年22第4 期3 ）期
从上图中可得， 当侧向加速度小于 0.45g，该 车具有不足转向特性； 当侧向加速度大于 0.45g， 该车开始进入过多转型阶段。
(2) 阶跃转向仿真 利用 ADAMS/Car 中整车阶跃转向仿真试验， 测试整车的瞬态转向特性。 参照国标 GB 6323.286，汽车以 80km/h 速度行驶，以 100 deg/s 快速转 动方向盘，获得的横摆角速度曲线如图 8 所示。
基于MotionView的板簧动力学建模及仿真研究
ëC 61
作者简介：古亮（1987—），男，工程师，硕士，主要从事商用车动力学分析的工作。
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Beam 梁单元场力示意图
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sign。Free 模式适用于从已通过 U 型螺栓装配但
从上而下的定义板簧不同参数与尺寸。包括板簧
情形；Design 模式适用于从已通过 U 型螺栓装配
型与位置，设计载荷以及板簧材料与衬套刚度等。
轮廓点的情形；Pre-Assembly 模式适用于各叶片
为避免在仿真过程中叶片间发生相互侵入，
未施加载荷的板簧几何模型中提取叶片轮廓点的
簧刚度精度的降低。对于这类问题可通过微调叶
簧设计簧载重量等参数。最终完成的多片簧模型
片材料的弹性模量予以消除，使最终仿真结果与
如图 2 所示，其不仅保持了原始输入形貌，并且将
设计簧载重量添加到模型中。
实测结果保持一致性。
3
悬架系统 K&C 试验
悬架系统 K&C 特性是评价悬架系统静态性
能的重要指标。K 特性指车轮姿态及主销定位参
响。以某中巴车前悬三片簧悬架为例，选取在满
载工况时前板簧在装车状态下的几何轮廓。因板
簧布置于转向桥工字梁上方，故选择工字梁上方
的第一片簧中心位置作为板簧局部坐标系原点。
水平方向为 X 轴，向车尾为正，竖直方向为 Z 轴，
梯形变截面板簧片简易设计方法_整理材料
梯形变截面板簧片的简易设计方法在少片簧设计中，为了节约材料，减轻自重，各板簧片尽可能做成等应力梁，使材料得到充分利用。
抛物线形板簧片属于等应力梁，但制作工艺要求较高，不易控制。
传统的少片簧板簧片采用梯形变截面结构，如果要少片簧设计的最轻，板簧材料得到充分利用，梯形变截面板簧片要设计的尽可能接近等应力梁。
目前梯形变截面板簧片的设计通常有两种方法，一种为试凑法，即根据经验初步选取尺寸参数，然后代入公式验算，经过反复计算，直到选择到最优的参数，这种设计方法不容易获得最佳设计方案，且费工时；另一种为最优化数学方法，将梯形弹簧的各设计参数做为变量，建立一系列函数方程，以理论质量最小作为目标函数，根据各约束要求，求解各参数，该方法虽然能得到最佳方案，但需要进行大量的计算，费工费时。
半 l ，线段NA 等于板簧片厚度h ；若将该梯形变截面板簧片设计的质量最轻，使之接近等应力梁，则线段BC 愈接近曲线OB ，此时梯形NABCO 的面积最小。
建立如下数学建模：由于OA 曲线为抛物线规律变化，则有：5.0⎪⎭⎫⎝⎛=l x h y （1）假设E 点坐标为（x 1，y 1）对（1）式E 点（x 1，y 1）求导可得，E 点的斜率k 为： ⋅=lx h k 12 （2）假设线段OC 长度为OC 则线段BC 的方程为：OC kx y += （3）又线段BC 过E 点（x 1，y 1），111kx y OC -=将（1）式、（2）式带入可得：115.01112x lx hl x h kx y OC -⎪⎭⎫ ⎝⎛=-= =lx h 12 （4） 线段CF 长度：lx h h OC h CF 21-=⋅-= （5）线段l 2长度：1122x l x kCFl -=⋅=（6） 三角形CBF 的面积S 为221l CF S = （7）将（5）式、（6） 式带入（7） 式整理得：()1112221x l x lx hh S -⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==lx hx hx l x h 11114+- 若三角形S 面积最大，则梯形NABCO 面积最小，线段ABC 就愈接近抛物线，此时以截面为梯形NABCO 的板簧片就愈接近等应力梁。
基于Adams Chassis的钢板弹簧建模案例(初稿)
Front Leaf Eye Bushing （前钢板眼管套） Shackle to Frame（束缚框架）
2.钢板弹簧建模案例
c.钢板弹簧建模界面参数设置：钢板环首钩信息（Leaf Eyehook）
Front and Rear Eyehook Inner Diameter（前后 环首钩内径）：30.00mm Front and Rear Eyehook Shape（前后环首钩形 状）：upturned
2.钢板弹簧建模案例
打开 XG_spring.ltf,可 以看到，现在有九 片钢板弹簧参数设 置选项了。
2.钢板弹簧建模案例
c.钢板弹簧建模界面参数设置：一般信息设置（General）
Number of leaves（钢板数目）： 9 Frictional Coefficient（摩擦系 数）：默认（0.0） Impact exponent（影响指数）： 默认（2.1） Fitting Algorithm（配件算法）： 默认（二阶多项式拟合）
缺点： 此方法有限元节点多，若进行整车仿真则计算量大，特别 是在设计阶段， 当钢板弹簧弧高或是坐标改变时，还要重新 建立钢板弹簧模型，特别费时[1]。
1.ADAMS中的钢板弹簧建模方法
b. SAE 3 段梁法 这是一种简化的钢板弹簧模型， 即将钢板弹簧看成中 间刚性杆（U 型螺栓固定） 与两侧简支梁构成。此3 段梁 用弹性衬套或者球铰连接起来，前、后梁与车架用弹性衬套 或者铰链副连接， 并通过选择合适的衬套参数使之达到实 际钢板弹簧刚度[2]。
1.ADAMS中的钢板弹簧建模方法
c. 离散梁法 将各片钢板弹簧离散化，每段视为一个刚体，每段之间 用BEAM 梁来连接，BEAM 梁参数根据钢板弹簧截面形状与材 质得出。各片之间的接触利用ADAMS 中的接触力来定义。中 性面法也可视为是离散梁法， 它是将各片等效成一片。离 散梁法可建立与实际钢板弹簧性能和形状接近x/LeafsPring 建立钢板弹簧。
柔性体板簧建模与仿真应用
架采用柔性衬套连接 , 后轮 采用双胎 , 整车具有 73 个自由 度。仿真 模型如图 3所示。
图 7 平顺性仿真座椅表面垂向加速度曲线 ( 空载 ) Fi g. 7 Ve rtica lV ibration Acce leration C urve o f Seat w ithout Load
的整车在随机路面上的仿真结果 , 可进一 步结合平 顺性评价 标准进 行评价。
板簧虽然是最古老的悬架系统之一 , 但其至今仍被 广泛应用于 商用车上。怎样准确地捕捉板 簧的各种 特性 , 对于 操纵稳定 性和平 顺性的动力学仿真具有重要意义。目前国内研究的板簧 仿真模型主 要有如下 几种 : 一种是考 虑片间摩擦 , 建 立完整的板簧模 型 , 如王其 东 [ 1] 采用离散梁方法建立板簧仿真模型 , 并将结果 与试验进 行了比 较验证 , 还利用建立的板簧模型装配整车进行了整车的 平顺性研究 ; 郑银环
2 ) 整车装配以本文方法建立的板簧模型 , 按 G B /T 6323. 6- 94进 行稳态回转仿真 , 所得结果显 示样车具 有较好的 不足转向 特性。可 通过仿真结果取样绘制前后侧偏角之差与侧向加速度的关 系曲线及 车身侧倾角与侧向加速度的关 系曲线 , 可按照 Q C /T 480- 1999 进行 整车稳态回转计分评价预测。同 时 , 也可利 用本文模 型进行随 机路 面和脉冲路面的平顺性仿真。 3 ) 利用该模型 , 匹配不同前后悬架刚度 , 结合操纵稳定性仿真和 整车平顺性仿真结果 , 可对样车板簧刚度进行选择和改进调试。 参考文献 :
[ 2]
表 1 板簧硬点座标与特征参数 T ab. 1 Hard Spot and its C harcter Parame ters o f Leaf Sp ring 板簧 硬点 x /mm y /mm z /mm 质量 / kg 转动惯量 /( kg m 2 ) 左前 板簧 A B C 左后 板簧 A B C - 560 0 560 2 650 3 200 3 750 - 140 - 271 - 180 - 90 - 160 - 50 360 360 360 420 420 420 38 . 857 23 . 522 Ix = 0 . 058 Iy= 2 . 271 Iz = 2 . 315 Ix = 0 . 134 Iy= 3 . 390 Iz = 3 . 492
钢板弹簧仿真设计
钢板弹簧仿真设计钢板弹簧仿真设计王蓬波，刘振成，张崇亮山东五征集团，山东省日照市五莲县长青路23号，262306摘要：目前，钢板弹簧有限元仿真技术得到了广泛发展。
这种显式非线性技术能够准确模拟钢板弹簧大变形以及片与片之间接触，能够精确计算钢板弹簧的三个基本特性：应力、刚度和挠度。
运用该仿真技术，普通多片变刚度钢板弹簧和少片变截面钢板弹簧得到了深入研究，仿真结果与试验数据非常吻合。
与此同时，我们总结了应力分布规律与钢板长度、厚度的关系以及片片之间预应力如何选取；另一方面，我们还总结了由于钢板弹簧弧型不同导致片片之间滑移而影响到刚度、挠度变化的规律。
介绍介绍钢板弹簧，一种广泛应用于商用车，用来承担载重和隔离振动的设计，它有三种基本形式：普通等厚等刚度钢板弹簧、少片变截面钢板弹簧和变刚度钢板弹簧。
近年来，钢板弹簧在不同工况下的CAE仿真技术得到深入研究：它能帮助工程师洞察钢板弹簧机械特性，因此工程师可以按照预定的刚度和疲劳寿命来设计钢板弹簧并且达到节省材料和提高寿命的目的。
同时，它也可以为ADAMS模型提供重要的输入参数来准确的模拟道路冲击载荷和车辆动态特性。
早期人们习惯用线性模型来描述钢板弹簧，后来显式非线性方法和内摩擦力被添加到模型中，在静态、准静态分析中，刚度计算得到了更精确的结果。
本篇论文的重点就是阐述显式非线性有限元法在模拟钢板弹簧动态特性方面的重要性。
除了刚度和载重特性以外，钢板弹簧内部应力分布规律也是一个重要研究内容。
因为商用车的工作环境非常恶劣，应力大小直接影响钢板弹簧的疲劳寿命。
对于多片簧，每一片的厚度是均匀的，应力从固定端到自由端逐渐减小，如果某一片钢板的长度、厚度选取不恰当，与它相互接触的钢板在某一区域应力会发生突变，这样就大大降低了钢板弹簧的寿命；同样，具有相同片数、长度、厚度的钢板弹簧，如果弧型不同，它们的刚度、应力分布以及动态响应也会不同。
目前理论解析方法很难精确计算这些影响，因此，非线性有限元仿真是精确描述这些现象的唯一方法。
MD ADAMS2011的应用-Leafspring 板簧建模
MD ADAMS2011的应用-Leafspring板簧建模一、钢板弹簧悬架建模的常用方法钢板弹簧仿真建模的处理方法一般有3种:a)作为柔性体:用有限元的方法计算钢板弹簧的模态,然后将计算的模态结果通过数据转换,变成ADAMS可以读取的MNF文件。
b)在ADAM S中用离散的梁单元进行模拟:将钢板弹簧的各片分成若干段,各段之间用无质量的梁连接起来。
对于钢板弹簧之间的接触用ADAM S中提供的接触力来定义。
c)简化方法: 三连杆理论建钢板弹簧，用衬套bushing将三段梁连接起来,然后在中间梁与轴连接处添加固定副,在前后梁与车架连接处添加衬套连接,以此模拟钢板弹簧最典型的工作状况。
之前利用Chassis模块中的板簧建模功能，首先，需要编辑ltf文件，对板簧各参数修改好，运行生成adm文件；然后，利用VIEW模块，import之前生成的adm文件，删除其中所有的request、bushing、sforce、sensor等，输出为cmd文件；然后修改cmd文件中的语法格式，然后打开Car模块，建立leafspring模板，import修改后的cmd文件，然后添加bushing、通讯器等。
整个建模过程流程比较长，费时费力，效率相对比较低。
工程师浪费太多的时间在板簧建模的前处理工作中。
二、Leafspring板簧工具箱强大的建模功能MSC公司开发的MD ADAMS板簧工具箱采用离散梁单元法为工程师提供了高质量的板簧建模环境。
在设计过程中，客户利用板簧工具箱，能够建立由离散梁单元构成的高质量板簧虚拟模型，方便、精准的研究设计方案是否合理。
工程师可以快速建立板簧的虚拟样机模型，把更多的时间和精力投入到研究设计方案是否合理。
板簧工具箱包括如下功能选项:1.OG(Original Geometry) Profile 初始几何轮廓建模2.创建板簧3.创建和修改连接件4.分析板簧模型5.创建加预载荷的板簧模型6.创建板簧装配体模型7.板簧分析结果后处理Ø转换为Adams/Car的模板OG Profile 允许用户直接从平展的板簧几何形状来定义板簧的初始几何轮廓。
基于Adams的客车钢板弹簧模型的建立
基于Adams的客车钢板弹簧模型的建立作者：周俊杰孙宝庆来源：《计算机辅助工程》2013年第03期摘要：根据钢板弹簧模型所需要的参数，利用Adams/Chassis建立某型客车钢板弹簧动力学模型，并对其建立过程进行详细说明.对缩短汽车设计周期、提高产品质量和降低产品开发成本，具有重要现实意义.关键词：客车；钢板弹簧； Adams/Chassis中图分类号：U463.33文献标志码：B0引言钢板弹簧是客车中应用很广泛的弹性元件之一，由若干不等长但等宽的金属弹簧叶片叠加而成.其近似一根等强度的弹性梁，能承受来自各个方向上的力，使来自各个方向的力合理分布在客车的骨架和车身上，同时还承担客车在启动和制动时的扭矩.[1]在对客车进行整体性能测试时，钢板弹簧的建立显得尤为重要.本文基于Adams/Chassis中的leafspring preprocessor模块，按照实际参数，建立某型客车的钢板弹簧，对于模拟整车性能、缩短研发周期，有着重要意义.1Adams介绍Adams是由美国MDI公司开发的虚拟样机分析软件，目前己被全世界各行各业的数百家主要制造商采用.Adams软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等.Adams/Chassis模块是MDI公司为美国福特汽车公司开发的专用汽车分析仿真模块.在SDI环境中，具有完善的整车控制功能，并且具有完整连接器、立体轴向拖臂的后悬架模块.Adams已成为CAE领域使用范围最广、应用行业最多的虚拟样机技术之一，是一款集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件.在许多国际大型公司、企业均采用该技术作为仿真平台.可用于建立复杂机械系统的“功能化数字样机”，在现实工作条件下逼真地模拟所有运动情况，并且可快速分析多种设计方案，直至获得最优设计方案.2钢板弹簧的建立传统的钢板弹簧的建立，是运用集中载荷法、共同曲率法等各种计算方法建立起钢板弹簧的数学模型，并且根据得到的数学模型进行钢板弹簧的设计计算，生产出所需的钢板弹簧.这样生产出的钢板弹簧的刚度和强度并不一定满足要求，必须进行钢板弹簧的台架试验.如果不符合要求，那么必须重新进行计算，重新生产、试验，浪费大量的人力和物力，也不易提高产品质量[2].传统钢板弹簧的建立流程见图1.随着社会进步的加快，人们生活水平的不断提高，人们对产品的要求也越来越高；同时，社会竞争更加激烈，产品复杂程度越来越高，产品开发周期越来越短，产品保修维护期望越来越高，生产计划越来越灵活，在现实中，一些客观条件约束等原因的存在，催使着计算机CAE技术的不断发展.在各种CAE技术中，虚拟样机技术是一个重要分支.开发新产品时，在概念设计阶段，通过学科理论和计算机语言，对设计阶段的产品进行虚拟性能测试，达到提高设计性能、降低设计成本、缩短产品开发时间的目的.与传统的设计方式相比，基于虚拟样机技术的钢板弹簧建立有着明显优势和更好的操作性，产品开发周期之间的关系见图2.在制造物理样机前就可以进行样机测试，找出和发现潜在问题，能够缩短产品开发周期的40%～70%.2.1Adams中钢板弹簧的建模方法在Adams中，有着多种钢板弹簧的建模方法，包括等效中性面法、SAE三段梁法和离散量法等.[3]（1）等效中性面法.主要用来建立主副簧式钢板弹簧模型，它将主簧上所有簧片看成一整片，然后将这片钢板弹簧分成若干刚体，刚体之间用柔性BEAM连接，刚体质量和转动惯量按照所有主簧片整体的实际质量特性给定；副簧建模方法亦然.主、副簧片之间的接触通过Adams中接触函数模拟.（2）SAE三段梁法.这是一种简化的钢板弹簧模型，即将钢板弹簧看成中间刚性衬套或者球铰连接起来，前、后梁与车架用弹性衬套或者铰链副连接，并通过选择合适的衬套参数，使之达到实际钢板弹簧的刚度.（3）离散梁法.这是以有限元为依据的方法，将每片钢板弹簧都离散成若干段的刚体，且在每段离散刚体之间都用BEAM梁连接，BEAM梁参数根据钢板弹簧截面形状与材质得出.各片之间的接触利用Adams中的接触力定义.中性面法可视为离散梁法，它将各片等效成一片.离散梁法可建立与实际钢板弹簧性能和形状接近的模型.2.2钢板弹簧的建立钢板弹簧从结构上看，主要由钢板弹簧片、前卷耳、后卷耳、束缚框架、前钢板眼观套、首钩和弹簧衬套等各个零部件构成.本文基于离散梁法，对某型客车的钢板弹簧进行建模.首先启动Adams/Chassis中的leaf spring preprocessor窗口，打开之前在spring.ltf中建立的板簧设计程序.在General中进行设置，其中，钢板数目为4，摩擦因数为0，影响指数为2.1，配件算法为2阶多项式拟合.这样就得到钢板弹簧的一般信息.打开界面中的Axle选项，对内部的参数进行设置，虚拟轴上的额外质量为0.5 kg，Leafpack的参考指标为37.7 mm，前、后不活跃长度和设计载荷下的高度参考标记皆为默认，轴的安装类型为overslung.在设置完轴的信息后，对吊耳的信息进行相应设置，在打开界面上的Shackle窗口后，将吊耳的质量和长度等信息设置在其中，参数见图3.3结束语在Adams虚拟样机环境下，利用Adams/Chassis中的leaf spring preprocessor窗口，建立某型客车的钢板弹簧三维实体模型.对整车性能的仿真提供很大帮助，大大提高整车仿真的效率和准确性，同时也为客车悬架性能的研究提供基础.参考文献：[1]尹文杰. 车辆悬架动力学/运动学分析和参数优化[D]. 北京：北京理工大学， 2003.[2]李军，邢俊文，谭文浩. Adams实例教程[M]. 北京：北京理工大学出版社， 2002.[3]史世俊. Adams钢板弹簧离散梁建模及重型载货汽车悬架K&C特性仿真[D]. 吉林：吉林大学， 2012.（编辑陈锋杰）。
三轮汽车钢板弹簧的建模及仿真
联系人：##五征集团三轮研究所 X先航信箱：wz_zxh1806163.地址：##省五莲县长青路23号五征集团三轮研究所〔：262300〕三轮汽车钢板弹簧的建模与仿真X先航、王水焕、李建峰、丁友鹏、王善波〔##五征集团##，262300〕摘要在整车仿真分析中，钢板弹簧模型的建立一直是个难点，对于三轮汽车的整车仿真来说更是如此。
为了建立比拟准确的钢板弹簧模型，本文根据三轮汽车钢板弹簧的结构与受载特点, 以多柔体系统动力学理论为根底, 利用UG、Hyperworks与Adams建立了钢板弹簧的多柔体模型, 并对其特性进展了仿真研究，然后将仿真结果与试验结果进展比照，验证了模型的正确性。
关键词：三轮汽车，钢板弹簧，UG，Hyperworks，ADAMS1 概述三轮汽车分为带传动与轴传动两类，由于轴传动三轮汽车的钢板弹簧与汽车的一致，并且关于汽车钢板弹簧的多刚体、多柔体建模在一些文献中多有论述，所以本文不再赘述。
本文只对带传动三轮汽车的钢板弹簧进展分析，后文提与的三轮汽车专指带传动三轮汽车。
三轮汽车后悬架大都采用纵置对称多片钢板弹簧式后悬架，它通过转套与车架相连，所以三轮汽车钢板弹簧不传递纵向力，不能起到导向作用，它只起到缓冲与减振的作用。
在整车仿真分析中，钢板弹簧模型的建立一直是个难点，在一些精度要求不高的分析中，多用三连杆机构进展模拟，但由于其精度不是太高，并且对具有副簧的钢板弹簧很难模拟，所以为了提高三轮汽车的整车仿真精度，本文尝试采用UG、Hyperworks与Adams结合，建立多片钢板弹簧的柔体模型，在Adams中进展仿真，并将结果与测试结果相比照，验证模型的正确性。
2 建模2.1 在UG中建立钢板弹簧的三维模型为了得到准确的结果，本文利用专业的三维CAD软件UGNX4.0建立了某钢板弹簧的三维模型，建模过程从略。
建立后的钢板弹簧三维模型如图1 所示：图1 钢板弹簧三维模型图2.2 将三维模型导入到Hypermesh在UG中，将该钢板弹簧三维模型导出为Parasolid〔*.x_t〕格式,在Hypermesh中,利用接口程序将该钢板弹簧模型导入到Hypermesh中,导入后的模型如图2 所示:图2 钢板弹簧在Hypermesh中的模型2.3 在Hypermesh中建立钢板弹簧的有限元模型Hypermesh是一个高性能的有限元前、后处理器，让用户在交互与可视化的环境下验证各种设计条件，并且可以方便的划分出高质量的网格。
《钢板弹簧建模案例》课件
汽车悬挂系统是钢板弹簧应用的重要领域之一，通过建立汽车悬挂系统的模型， 可以模拟和分析汽车在不同路况下的行驶状态、振动特性以及车辆操控性能等。 这种建模方法有助于优化悬挂系统的设计，提高汽车的舒适性和稳定性。
案例二：货车悬挂系统建模
总结词
货车悬挂系统建模是钢板弹簧建模案例中的重要应用，通过建模可以模拟货车的载重和行驶性能，为优化设计提 供依据。
详细描述
由于货车通常需要承载较重的货物，因此对悬挂系统的要求较高。通过建立货车悬挂系统的模型，可以模拟和分 析货车的载重、行驶稳定性以及轮胎磨损等情况。这种建模方法有助于优化悬挂系统的设计，提高货车的载重能 力和行驶安全性。
案例三：客车悬挂系统建模
总结词
客车悬挂系统建模是钢板弹簧建模案例中的另一重要应用，通过建模可以模拟客车的乘坐舒适性和行 驶稳定性，为优化设计提供依据。
05
CHAPTER
钢板弹簧建模优化建议
优化方向
提高模型精度
通过改进建模方法和参数调整，使模 型能够更准确地反映钢板弹簧的实际 性能。
简化模型复杂性
在保证精度的前提下，降低模型的复 杂度，以便于分析、计算和优化。
提高模型通用性
增强模型的通用性和可扩展性，使其 能够适应不同规格和工况下的钢板弹 簧。
推广应用
将优化的模型应用于实际生产中，提 高钢板弹簧的设计水平和产品质量。
THANKS
谢谢
利用并行计算技术，加速模型的计算过程 ，提高其响应速度。
优化实践
案例分析
对具体的钢板弹簧建模案例进行分析， 找出其存在的问题和不足，并提出针对
性的优化建议。
持续改进
根据实际应用反馈，不断对模型进行 迭代优化，以适应新的需求和技术发
板簧leaf工具包建模规范
钢板弹簧CAE 建模规范1. 钢板弹簧Leaf 工具包建模1）从钢板弹簧的二维图上可以获得钢板弹簧的夹紧刚度k 、自由弧高h 以及弧长L 。
（弧长为板簧总长度，自由弧高为2维图上标注的自由弧高h （载荷为0的状态），都采用装车状态数值）图1 板簧各参数示意图根据图1可以列出两个关于R 和θ的方程： （θ为弧度）θ=2R L ；θcos R h -R =；Lh *2cos 1θθ=-⇒ 通过解这两个方程即可求得R 和θ。
解法：在ADAMS/VIEW 中做一个小球，在小球上做两个力（h 为自由弧高；time 为θ弧度） )time (cos 1F1-=Lh *)time (2F2-= 通过计算找到第一次F1=F2时，对应的time 值，此值为θ弧度，再解出h 与R 。
用得到的钢板弹簧的参数θ与R 在ADAMS/VIEW 中画出钢板弹簧的弧形，注意负角度在前，正角度在后，弧形要对称画。
在钢板弹簧弧形的基础上选择生成样条，点选create by picking curve 选项，填上21以上的奇数点，生成一条样条（spline ），接着将该样条的节点坐标输出成一个dat 文件。
2）在ADAMS/Chassis 的leaf 工具中，将上一步得到的节点坐标拷贝过来，然后参考弧长值将对应的板簧厚度添好，接着将其他参数按下面步骤设置恰当。
（坐标为，x 向指向车后，y 指向车右侧，并左右对称，z 竖直向上）Aux Leaf flag：副簧开关。
1-副簧；0-主簧Z-offset：间隙。
一般选0Leaf length：板簧从x=0处分别向前、向后的分配长度650 (弧长)Of element(<=45)：离散梁的个数，一般10个左右 8Seat thickness 95 and width 76 ：x=0处板簧竖直厚度总和与水平宽度Emod,Gmod,density：杨氏模量，剪切模量，密度ASY,ASZ：修整量。
板簧模型建模实例
板簧模型建模实例建模准备在A/Car的安装目录下，打开example文件夹，再打开leafspring文件夹，将板簧实例数据库leafspring_demo.cdb复制到当前工作目录，然后启动A/Car进入建模器界面；对刚才复制的数据库建立搜索路径并将数据库升级至当前版本；最后，载入AutoFlex插件完成建模准备。
打开模板执行菜单命令：File -> Open，在对话框中的Template Name文本框中单击右键，在板簧实例数据库中选中模板_hardpoints.tpl，将建模所需的硬点导入到会话中。
图硬点模板打开后屏幕显示的4个硬点启动ADAMS/Car Leafspring执行菜单命令：Build -> parts -> flexible body -> autoflex，打开柔性体创建界面，在柔性体类型（flex body type）一栏选择板簧（leafspring），进入板簧创建界面。
图柔性体创建界面之板簧新建板簧模板、定义板簧参数●在板簧名称（leafdpring name）文本框中输入将创建的板簧名称：example；●选择板簧的簧片数（number of leaves）为2；●在前后板簧衬套硬点（bushing HP）分别选择前定位硬点hpl_fb和后定位硬点hpl_rb；图定位硬点选择示意图●设置最短簧片一般部分的弹性体数目（Min Num FBs）为2；●定义设计载荷下板簧的垂向变形量（Preload height）为0；●定义弹性元间阻尼（damping）为0.1；●定义卷耳形状为上置式（Upturned）；图卷耳形状选择示意图●修改默认的衬套、衬垫属性文件，所需的属性文件从板簧数据库中选取；图修改衬套属性文件示意图其余使用默认值。
定义第一片簧片几何尺寸选择第一片（Leaf 1）设置页；图 第一片（Leaf 1）设置页示意图● 按Get from file 按钮，激活紧随其后的文本框，在文本框中导入板簧数据库中的第一片簧坐标文件：exapmple_leaf_1.alc ，定义侧面轮廓；● 定义第一片前段长度（Front length ）为670mm ；● 定义第一片后段长度（Fear length ）为816mm ；● 定义名义厚度（Section thickness ）为15mm ；● 定义名义宽度（Section width ）为50mm ；● 定义z 轴偏移（Z offset ）为0；● 在材料（Material ）文本框中重选材料为钢材（Steel ）其余选项采用默认值。
proe弹簧(扭簧-拉簧)建模
Proe创建带钩子拉伸弹簧教程:方法：1.首先画出螺旋曲线。
点击【插入】-【模型基准】-【曲线】，选择【从方程】-【点击坐标系】-【笛卡尔】，在文本框中输入以下方程：x=15*cos(t*(15*360))y=15*sin(t*(15*360))z=70*t保存后，点击关闭文本框。
点击【确定】会出现如下的螺旋曲线。
2.点击【插入】-【扫描混合】，选择螺旋曲线作为轨迹。
选择【截面】-点击【截面位置】-选择螺旋线的一端。
如图。
点击那个正方形图标使创建的模型是一个实体。
点击【草绘】，进入草绘环境，绘制簧丝的剖面。
3.绘制完点击勾号。
再绘制另一端。
点击【插入】，选择螺旋线的另一端，再点击草绘绘制另一端。
点击勾号。
4.创建钩子。
通过两次旋转创建。
1）点击【旋转】，创建第一段钩子。
2）创建第二段钩子。
点击【旋转】完成。
5.创建另一端的钩子。
1）将开始创建的第一段钩子镜像到另一端。
2）钩子的第二段不能使用镜像。
我们可以使用【特征操作】中的【复制】。
点击【编辑】-【特征操作】-【复制】，旋转【镜像】-【选取】-【独立】（注意：若直接使用普通的镜像，得到的特征不是独立的，在后面无法修改）选择钩子的第二段。
什么鬼？没事，可以修改方向。
6.完成。
proe扭转弹簧建模教程:制作一个扭转异形弹簧，两臂成90°只需两步完成，下面给大家分享下具体的方法：第1步：创建螺旋曲线，采用方程式，圆柱坐标系类型，方程式如下：r=2theta=5.25*t*360z=2*t5.25表示5 1/4圈，1/4就能控制两臂为90°方程式后的螺旋曲线效果如下图第2步：可变截面扫描选上述螺旋线为扫描轨迹，两端分别延伸5，如图进入草绘扫描截面，如图最终效果如图。
保护版权,仅供参考：基于ADAMS的钢板弹簧动力学建模方法及性能仿真
基于ADAMS 的钢板弹簧动力学建模方法及性能仿真*韩翔（徐州工程学院机电学院，徐州221008）Dynamics modeling and simulation of leaf spring based on ADAMSHAN Xiang（Department of Mechanical Engineering and Electronics ，Xuzhou Institute of Technology ，Xuzhou 221008，China ）文章编号：1001-3997（2009）10-0220-03【摘要】应用离散BEAM 梁法完成钢板弹簧在ADAMS/CHASSIS 中的动力学建模，并在ADAMS/VIEW 下实现性能仿真，为在VIEW 下灵活实现车辆仿真分析奠定了基础。
关键词：钢板弹簧；仿真；ADAMS/CHASSIS ；ADAMS/VIEW【Abstract 】By applying the principle of discrete beam the dynamics model of leaf spring was estab －lished under the enviroment of ADAMS/CHASSIS ，and simulation was accomplied based on ADAMS/VIEW .Thus laid foundation to carried out vehicle simulation.Key words ：Leaf spring ；Simulation ；ADAMS/CHASSIS ；ADAMS/VIEW中图分类号：TH12，U463文献标识码：A＊来稿日期：2008-12-01＊基金项目：徐州市工业科技计划项目（X20060089）钢板弹簧是工程车辆、三轮车等农用运输车辆悬架系统中的弹性元件，同时又是传递纵向、侧向力的传力元件。
MSC ADAMS板簧工具箱介绍
董月亮
2012/4/10
内容
板簧工具箱概述 建模流程
建模选项介绍 应用实例
总结
1
内容
板簧工具箱概述 建模流程
建模选项介绍 应用实例
总结
2
概述
钢板弹簧是应用十分广泛的悬架形式之一，广泛应用在 汽车，尤其是货车、卡车、SUV，某些轿车上也有使用。
2、创建带衬垫和弹簧夹的板簧模型 3、创建和修改吊耳、卷耳和车架之间的连接件
4、修改摩擦力、梁单元、衬套的参数 5、运行板簧刚度分析和绘制结果曲线
6、板簧加预载荷 7、创建板簧装配体
8、转换为ADAMS/Car模板 – A/Car 中悬架分析 – A/Car或View 中整车分析
6
内容
板簧工具箱概述 建模流程
• 板簧模型可以作为单独悬架系统进行仿真分析
• 作为子部件装配到整车模型进行整车分析
4
内容
板簧工具箱概述 建模流程
建模选项介绍 应用实例
总结
5
建模流程
Leafspring toolkit集成到ADAMS/Car和View中的插件,
建模流程如下：
1、创建板簧初始几何轮廓参数 – 板簧几何参数保存在.lef属性文件中
Parallel Wheel Travel Analysis Wheel Travel：-100mm～80mm
22
板簧 – 悬架双轮反向激励分析
Opposite Wheel Travel Analysis (Roll motion) Wheel Travel ：-100mm～80mm
23
板簧 –分析结果曲线
建模选项介绍 应用实例
总结
MD ADAMS2011的应用-Leafspring 板簧建模
MD ADAMS2011的应用-Leafspring板簧建模一、钢板弹簧悬架建模的常用方法钢板弹簧仿真建模的处理方法一般有3种:a)作为柔性体:用有限元的方法计算钢板弹簧的模态,然后将计算的模态结果通过数据转换,变成ADAMS可以读取的MNF文件。
b)在ADAM S中用离散的梁单元进行模拟:将钢板弹簧的各片分成若干段,各段之间用无质量的梁连接起来。
对于钢板弹簧之间的接触用ADAM S中提供的接触力来定义。
c)简化方法: 三连杆理论建钢板弹簧，用衬套bushing将三段梁连接起来,然后在中间梁与轴连接处添加固定副,在前后梁与车架连接处添加衬套连接,以此模拟钢板弹簧最典型的工作状况。
之前利用Chassis模块中的板簧建模功能，首先，需要编辑ltf文件，对板簧各参数修改好，运行生成adm文件；然后，利用VIEW模块，import之前生成的adm文件，删除其中所有的request、bushing、sforce、sensor等，输出为cmd文件；然后修改cmd文件中的语法格式，然后打开Car模块，建立leafspring模板，import修改后的cmd文件，然后添加bushing、通讯器等。
整个建模过程流程比较长，费时费力，效率相对比较低。
工程师浪费太多的时间在板簧建模的前处理工作中。
二、Leafspring板簧工具箱强大的建模功能MSC公司开发的MD ADAMS板簧工具箱采用离散梁单元法为工程师提供了高质量的板簧建模环境。
在设计过程中，客户利用板簧工具箱，能够建立由离散梁单元构成的高质量板簧虚拟模型，方便、精准的研究设计方案是否合理。
工程师可以快速建立板簧的虚拟样机模型，把更多的时间和精力投入到研究设计方案是否合理。
板簧工具箱包括如下功能选项:1.OG(Original Geometry) Profile 初始几何轮廓建模2.创建板簧3.创建和修改连接件4.分析板簧模型5.创建加预载荷的板簧模型6.创建板簧装配体模型7.板簧分析结果后处理Ø转换为Adams/Car的模板OG Profile 允许用户直接从平展的板簧几何形状来定义板簧的初始几何轮廓。
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板簧模型建模实例
建模准备
在A/Car的安装目录下，打开example文件夹，再打开leafspring文件夹，将板簧实例数据库leafspring_demo.cdb复制到当前工作目录，然后启动A/Car进入建模器界面；对刚才复制的数据库建立搜索路径并将数据库升级至当前版本；最后，载入AutoFlex插件完成建模准备。
打开模板
执行菜单命令：File -> Open，在对话框中的Template Name文本框中单击右键，在板簧实例数据库中选中模板_hardpoints.tpl，将建模所需的硬点导入到会话中。
图硬点模板打开后屏幕显示的4个硬点
启动ADAMS/Car Leafspring
执行菜单命令：Build -> parts -> flexible body -> autoflex，打开柔性体创建界面，在柔性体类型（flex body type）一栏选择板簧（leafspring），进入板簧创建界面。
图柔性体创建界面之板簧
新建板簧模板、定义板簧参数
●在板簧名称（leafdpring name）文本框中输入将创建的板簧名称：example；
●选择板簧的簧片数（number of leaves）为2；
●在前后板簧衬套硬点（bushing HP）分别选择前定位硬点hpl_fb和后定位硬点hpl_rb；
图定位硬点选择示意图
●设置最短簧片一般部分的弹性体数目（Min Num FBs）为2；
●定义设计载荷下板簧的垂向变形量（Preload height）为0；
●定义弹性元间阻尼（damping）为0.1；
●定义卷耳形状为上置式（Upturned）；
图卷耳形状选择示意图
●修改默认的衬套、衬垫属性文件，所需的属性文件从板簧数据库中选取；
图修改衬套属性文件示意图
其余使用默认值。
定义第一片簧片几何尺寸
选择第一片（Leaf 1）设置页；
图 第一片（Leaf 1）设置页示意图
● 按Get from file 按钮，激活紧随其后的文本框，在文本框中导入板簧数据库中的第一
片簧坐标文件：exapmple_leaf_1.alc ，定义侧面轮廓；
● 定义第一片前段长度（Front length ）为670mm ；
● 定义第一片后段长度（Fear length ）为816mm ；
● 定义名义厚度（Section thickness ）为15mm ；
● 定义名义宽度（Section width ）为50mm ；
● 定义z 轴偏移（Z offset ）为0；
● 在材料（Material ）文本框中重选材料为钢材（Steel ）
其余选项采用默认值。
图 第一片定义后的创建界面
定义第二片簧片几何尺寸
选择第二片（Leaf 2）设置页；
●按Get from file按钮，激活紧随其后的文本框，在文本框中导入板簧数据库中的第二
片簧坐标文件：exapmple_leaf_2.alc，定义侧面轮廓；
●定义第一片前段长度（Front length）为546mm；
●定义第一片后段长度（Fear length）为654mm；
●定义名义厚度（Section thickness）为15mm；
●定义名义宽度（Section width）为50mm；
●定义z轴偏移（Z offset）为-25mm；
●在材料（Material）文本框中重选材料为钢材（Steel）
图第二片定义后的创建界面
执行建模命令
至此，板簧全部参数设置完毕，按OK执行模型的创建，ADAMS/Car Leafspring完成创建后弹出建模完成消息窗，提示同时在默认的可记录数据库中创建了.ali文件（all file written successfully）。
图板簧模型建立消息
图建成的板簧模型
保存模板
菜单命令：file -> save as；
按下图填写对话框后按OK最终完成板簧模板的创建。
图板簧模型另存为对话框。