钢板弹簧建模案例 23页PPT文档
弹簧热卷工艺模拟建模示例课件
实例一
总结词
提高生产效率，优化产品设计
详细描述
弹簧热卷工艺模拟建模在汽车制造业中应用广泛，通过模拟弹簧热卷的工艺过程，可以预测和优化弹簧的形状、 尺寸和性能，从而提高生产效率，减少废品率。同时，模拟建模还可以用于优化汽车产品的设计，提高产品的稳 定性和可靠性。
实例二
总结词
保证产品质量，降低生产成本
详细描述
在航空航天领域，弹簧热卷工艺模拟建模的应用对于保证产品质量和降低生产成本具有重要意义。通 过模拟建模，可以精确控制弹簧的形状和尺寸，确保其符合航空航天领域的高标准要求。同时，模拟 建模还可以预测和解决生产过程中可能出现的问题，减少生产成本和时间。
实例三
总结词
提高产品性能，缩短研发周期
VS
详细描述
D
弹簧热卷工艺模拟建模的注意事项
01
模型简化
在建立数学模型时，需要对实际物理过程进行合理简化 和假设，以提高计算效率和准确性。
02
参数敏感性分析
分析模型中各参数对模拟结果的影响程度，确定关键参 数并进行优化。
03
误差分析和验证
对模拟结果进行误差分析和验证，确保模拟结果的可靠 性和准确性。
弹簧热卷工艺模拟建模的实例 分析
智能化
集成化
随着人工智能和机器学习技术的不断 发展，弹簧热卷工艺模拟建模将更加 智能化，能够自动识别和解决生产过 程中的问题。
未来弹簧热卷工艺模拟建模将更加集 成化，能够实现从材料选择、工艺设 计、生产过程到产品性能的全过程模 拟和优化。
精细化
随着计算能力的提升和数值模拟技术 的进步，弹簧热卷工艺模拟建模将更 加精细化，能够更准确地模拟材料的 微观结构和力学行为。
该工艺涉及到金属的热膨胀、塑性变 形和冷却等多个物理过程，需要精确 控制温度、压力、卷制速度等工艺参数。
钢板弹簧简化模型有限元分析
湖北汽车工业学院Hubei Automotive Industries Institute分析计算说明书课程名称车辆工程专业课程设计设计题目钢板弹簧简化模型的有限元分析班级 T843-2 专业车辆工程学号 20080430232 学生姓名杨强指导教师（签字）起止日期2011年 12 月 19 日- 2011 年 12 月 30 日2012年 2 月 20 日- 2012 年 2 月 24 日目录1 引言 (3)2设计要求 (3)3 分析所用数据 (4)4 分析过程 (4)4.1简化模型一的分析过程 (4)4.1.1模型的建立及网格划分 (4)4.1.2 加载与求解 (6)4.1.3 收敛性分析 (12)4.2简化模型2的分析过程 (14)4.2.1建模 (14)4.2.2网格划分 (14)4.2.3加载与求解 (15)4.2.4简化模型二的优化设计 (18)5 课程设计的心得体会 (22)6 参考文献 (22)钢板弹簧简化模型的有限元分析1 引言钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中常用的一种弹性元件。
其作用是传递车轮与车身之间的力和力矩，缓和由于路面不平而传递给车身的冲击载荷，衰减冲击载荷所引起的振动，保证车辆的行驶平顺性。
钢板弹簧结构简单，维修方便，成本低廉，在悬挂系统中可兼起导向作用，因此得到极为广泛的应用，其疲劳特性与阻尼特性对车辆行驶的可靠性和安全性有重要意义。
本文对钢板弹簧简化模型结构进行有限元分析，弄清楚其应力分布的规律。
采用各种网格对模型对模型划分，并作出了比较，计算了模型的最大misses应力和变形，用对称结构进行了计算，用目标驱动优化功能对模型做了结构优化设计。
2设计要求图2.1如图2.1所示钢板弹簧的简化模型，受力情况如上，要求：（1）采用四面体，六面体及自由方式进行网格划分，计算各情况的钢板弹簧三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数；（2）采用二维单元计算模型的最大misses应力，变形；利用结构的对称性对二维模型进行计算；（3）若钢板弹簧简化模型改为图2.2，分析结构的三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数；图2.2（4）利用参数化研究与目标驱动的优化功能对结构进行优化设计；3 分析所用数据（1）板长900mm，宽250mm,厚25mm；（2）材料弹性模量211Gpa，泊松比0.3；（3）左右两侧各受到大小4500N的集中力；（4）中部沿宽度方向受到铅垂方向的约束；4 分析过程4.1简化模型一的分析过程：4.1.1模型的建立及网格划分：模型的建立如图4.1所示图4.1（1）采用solid187（10 Node Quadratic Tetrahedron）对模型网格划分：(单元大小：5mm) 得到节点数：206919 单元数：129894 如图4.2所示图4.2（2）采用六面体网格划分：所用到的单元为：Solid187（10 Node Quadratic Tetrahedron）Solid186（20 Node Quadratic Hexahedron）Solid186（20 Node Quadratic Wedge）Solid186（20 Node Quadratic Pyramid）得到的节点数：112079 单元数：24151 如图4.3所示图4.3（3）采用扫掠方式划分：所用到的单元：Solid186（20 Node Quadratic Hexahedron）Solid186（20 Node Quadratic Wedge）得到节点数：111485 单元数：23535 如图4.4所示图4.44.1.2 加载与求解采用四面体单元进行分析计算如下：（1）约束及加载如下：两个集中力加载在两个尖角的线上，固定支撑在底面的线上如图4.5所示图4.5求解结果如图4.6所示：位移图：最大位移3.245mm图4.6应力图如图4.7所示：最大应力960.02Mpa图4.7（2）上述结果应力值较大，出现了奇异，最大应力的部位均位于两个尖角处，且区域很小，分析可能是与实际的工况不符合，加载方式不合实际，改进如下：将中间的固定约束施加在中间整个面上，再进行求解如下：得到结果如下所示：位移图如图4.8所示：最大位移2.2374mm应力图如图4.9所示：最大应力960.02 Mpa图4.9（3）可以看出应力并没有变化，可能是两端的集中力的施加位置不合实际，考虑到钢板弹簧两端和各有一个卷耳，套在U型螺栓上，故集中力应施加在一个区域上，由一定的面积来承受此力，想到将此集中力施加在两个边角处，具体操作通过添加一个印记面来实现，如下图所示：三角形的底边长50mm，如图4.10所示图4.10网格划分采用四面体，size设置为5mm，约束低面的一条线固定支撑，集中力加载在两个印记面上：求解后最大应力为162.74Mpa,应力图如图4.11所示，应力减小较多，可见两个集中力的影响较为显著。
(完整word版)钢板弹簧悬架设计(2)(word文档良心出品).docx
汽车设计课程设计————钢板弹簧的设计课程设计任务书一、课程设计的性质、目的、题目和任务本课程设计是学生在完成基础课、技术基础课和大部分专业课学习后的一个教学环节，是培养学生应用已学到的理论知识来解决实际工程问题的一次训练，并为毕业设计奠定基础。
1、课程设计的目的是：（1）进一步熟悉汽车设计理论教学内容；（2）培养学生理论联系实际的能力；（3）训练学生综合运用知识的能力以及分析问题、解决问题的能力。
2、设计题目 :设计载货汽车的纵置钢板弹簧(1)纵置钢板弹簧的已知参数序号弹簧满载载荷静挠度伸直长度U 型螺栓中心距有效长度119800N9.4cm118cm6cm112cm 材料选用60Si2MnA , 弹性模量取E=2.1× 105MPa3、课程设计的任务：（1）由已知参数确定汽车悬架的其他主要参数；（2）计算悬架总成中主要零件的参数；（3）绘制悬架总成装配图。
二、课程设计的内容及工作量根据所学的机械设计、汽车构造、汽车理论、汽车设计以及金属力学性能等课程，完成下述涉及内容：1．学习汽车悬架设计的基本内容2．选择、确定汽车悬架的主要参数3．确定汽车悬架的结构4．计算悬架总成中主要零件的参数5．撰写设计说明书6．绘制悬架总成装配图、零部件图共计 1 张 A0。
设计要求：1.设计说明书设计说明书是存档文件，是设计的理论计算依据。
说明书的格式如下：（1）统一稿纸，正规书写；（2) 竖订横写，每页右侧画一竖线，留出 25mm空白，在此空白内标出该页中所计算的主要数据；（3)附图要清晰注上必要的符号和文字说明，不得潦草；2.说明书的内容及计算说明项目(1)封面；（2）目录；（ 3）原始数据及资料；（ 4）对设计课题的分析；（ 5）汽车纵置钢板弹簧简图；（ 6）设计计算；（ 7）设计小结（设计特点及补充说明，鉴别比较分析，个人体会等）；（8）参考文献。
3.设计图纸1）装配总图、零件图一张（0＃）；要求如下：a.图面清晰，比例正确；b.尺寸及其标注方法正确；c.视图、剖视图完整正确；d.注出必要的技术条件。
板簧设计资料
第一节 概 述悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把悬架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来。
其主要任务是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。
悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。
导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架(或车身)的运动特性，并传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。
当用纵置钢板弹簧作弹性元件时，它兼起导向装置作用。
缓冲块用来减轻车轴对车架(或车身)的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。
装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。
对悬架提出的设计要求有：1)保证汽车有良好的行驶平顺性。
2)具有合适的衰减振动能力。
3)保证汽车具有良好的操纵稳定性。
4)汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适。
5)有良好的隔声能力。
6)结构紧凑、占用空间尺寸要小。
7)可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。
为了满足汽车具有良好的行驶平顺性，要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。
前、后悬架固有频率的匹配应合理，对轿车，要求前悬架固有频率略低于后悬架的固有频率，还要尽量避免悬架撞击车架(或车身)。
在簧上质量变化的情况下，车身高度变化要小，因此，应采用非线性弹性特性悬架。
汽车在不平路面上行驶，由于悬架的弹性作用，使汽车产生垂直振动。
为了迅速衰减这种振动和抑制车身、车轮的共振，减小车轮的振幅，悬架应装有减振器，并使之具有合理的阻尼。
利用减振器的阻尼作用，使汽车的振动振幅连续减小，直至振动停止。
要正确地选择悬架方案和参数，在车轮上、下跳动时，使主销定位角变化不大、车轮运动与导向机构运动要协调，避免前轮摆振；汽车转向时，应使之稍有不足转向特性。
汽车钢板弹簧的设计
汽车钢板弹簧的设计一、汽车钢板弹簧的基本特性钢板弹簧的主要功能是作为汽车悬架系统的弹性元件，此外多片弹簧的片间摩擦又起作系统的阻尼作用，多数钢板弹簧通过卷耳和支座兼有导向作用。
但就其基本的受力情况及结构特点，钢板弹簧具有以下两个基本特征：1、无论钢板弹簧以什么形式装在汽车上，它都是以梁的方式在工作，也就是说它的主要受力方向垂直于钢板弹簧长度。
同时，由于受变形相对其长度很小，因此可以利用材料力学中有关小挠度梁的理论，即线性原理来进行分析计算。
2、钢板弹簧装在汽车上所承受的弯矩，基本上是单向载荷，因而其弯曲应力也是单向应力。
二、等应力梁的概念椭圆形半椭圆形四分之一椭圆形除早期的汽车采用过椭圆形钢板弹簧，近代汽车绝大多数采用半椭圆形钢板弹簧，只有极少数采用四分之一椭圆形钢板弹簧。
无论何种形式的钢板弹簧，就其总成而言，都是根部支承，端部承爱集中载荷，它都是以梁的方式在工作。
众所周知，理想的梁应该是一根等应力梁，这样才能获得材料的最佳利用。
对于钢板弹簧而言，无论单片或多片，设计者应该努力将它设计成等应力梁或近似于等应力梁。
就单片梁而言，当只有单片承爱集中载荷时，有两种轮廓可以满足等应力梁的要求。
对于等厚度者，宽度应成三角形，对于等宽度者，厚度为抛物线形状。
当然，从理论上讲，只要截面系数沿片长方向与弯矩成比例变化，都可以成为等应力梁。
然而汽车上几乎没有采用同时变厚又变宽的弹簧。
上述轮廓线只是对弯曲应力而言，实际上钢板弹簧端部受剪切强度的要求以及卷耳的存在，第一种轮廓只能是在三角形端部加上等宽的矩形或整个宽度成为梯形，而第二种轮廓只能是抛物线端部接上一段等厚度的矩形或厚度按梯形变化的梁。
为了简化轧制工艺，对于等宽度者，可用梯形代替抛物线。
此外，根部也设计成为平直的，便于与支承座贴合，也就是说，或者由梯形和根部、端部为矩形的三段直线构成。
所以，在实际应用上，只能把弹簧设计成为近似的等应力梁。
由于结构上的原因，没有人在汽车上采用等厚度变宽度的单片钢板弹簧，但等宽度变厚度的单片钢板弹簧早就得到实际的应用。
压弹簧实体建模
压弹簧的实体建模内容提要
1.工作对象的定义
2.模块之间的切换；
3.螺旋线的建造方法；
4.与曲线垂直的辅助平面的建造方法；
5.草图中“相合”约束的基本概念；
6.生成弹簧－－－肋（Rib）的建造方法；
7.弹簧端面的模平技巧；
一准备工作
1新建一个零件
选中“创建几何图形集”；
单击“确定”
2定义工作对象
右键“几何图形集”，在弹出的
选项中，定义工作对象。
3进入“线框与曲面设计”模块；
4打开“轴系统”；
选择“确定”；
二建立弹簧的参考点
5选择XY平面，进入草图模式，
在H轴上建立一个点；
6重要提示：
建立采用时，草图工具栏
要处于图示的开启状态。
7退出草图；
四建立弹簧螺旋线；
8单击弹簧（Helix）按键；
参数设置：螺距10mm，高度40mm，右旋。
五定义“零部件几何体”为工作对象。
9右键“零部件几何”，在弹出的
选项中，定义工作对象。
10切换到零件（Part）模块
六建立辅助平面A
11过曲线端点，建立平面与曲面垂直；
七选择辅助面A，绘制草图；
12绘制圆，使圆心位于H轴；
13添加相合约束，
使圆心与参考点共点。
14退出草图；
八单击“肋”按键，生产螺纹实体。
15选项中，轮廓线（Profile）：选择“圆”。
中心曲线（Center Curve）：选择“螺旋线”；
九螺纹的端面磨平。
16选择ZX平面，建立草图；
17退出草图；
18拉伸减材料；
磨平弹簧的端面。
proe钢板弹簧
2 前悬架运动模型的建立在接到新产品开发项目描述书后，按整车总布置需求，初步确定前、后悬架方案后，以整车总布置所提供的初步车架模型作为设计骨架模型，就可以开始悬架三维运动模型的建立。
2.1 前悬架系统装配的建立（1）依次选择“File→Create→Assembly”，创建空的组件，给出悬架装配的图号作为文件名，例如“Qianxuanjia”，系统默认扩展名为“.asm”。
（2）在Qianxuanjia组件中，打开“Component（元件）→Create→Skeleton Model （骨架模型）”，建立前悬架系统的骨架模型，系统默认名称为“Qianxuanjia_skel．prt”，如图1所示。
按提示，在 Creation options中设置骨架模型为Empty(空)，按“ok键”确认即可；3）再次打开“Component（元件）→Create→Subassembly（子组件）”选项，建立钢板弹簧总成的空子组装配，并给出相应的文件名图号为“Qianbanhuang”；（4）运用与（3）相同的步骤方式，创建减振器总成空的子组装配，并给出相应的文件名图号为“Jianzhenqi”；建立以上空骨架以及空子组装配后，保存文件，就可以进行下一步悬架系统总成骨架的设计。
CAD教程网,教程2.2 系统骨架模型的设计(1)打开文件“Qianxuanjia_skel.prt”，创建板簧运动所需要的样条曲线，以及钢板弹簧后吊耳运动控制曲线。
在Feature（特征）中依次进行如下操作，“Feature→Create→Datum→Curve→Sketch→Done”，进入到草绘界面，指定绘图参照面后，进行如图2所示的草绘。
图1图2首先，按悬架草布置方案确定板簧前后及吊耳安装的D、F、R点，并用草绘中的“Line→Centerline”构造连接板簧两安装中心点D、F的对称中心线轴线G，约束D、F点关于中心轴线G对称；其次，依次点击“Sketch→Adv Geometry(高级几何)→Spline→None”，过D、E、F点做如图所示的样条曲线，用直线连接F点和吊耳上固定R点，作为吊耳的运动控制曲线。
钢板弹簧悬架的设计
轻型载货汽车后悬架钢板弹簧设计摘要悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。
悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，并缓和汽车行驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车行驶的平顺性。
本文讨论了汽车悬架的发展现状，对悬架的结构形式进行简单介绍，对影响悬架运动的各种因素进行分析，本文通过传统的设计计算方法和计算机技术相结合，以依维柯欧霸轻卡为原型车，详细设计计算了渐变刚度钢板弹簧后悬架。
文中首先介绍了悬架系统领域的研究与设计及其发展现状和趋势；其次详细概述了悬架系统对汽车平顺性和操纵稳定性的影响；再次着重阐述了钢板弹簧悬架设计的详细步骤和设计要求，各主要零部件结构的选型及计算；板簧弧高及曲率半径的计算，材料强度、刚度的验算、校核；减振器的选取。
关键词：轻型载货汽车，后悬架，钢板弹簧悬架，减震器DESIGN OF LIGHT TRUCKSUSPENSION WITH LEAF SPRINGABSTRACTSuspension involves some related components, which exist to guarantee elastic contact between wheels or axle and the carrying system. It also has a great contribution in transferring the load, cushioning the impact, attenuating vibration, and regulating the position of the body of the running car. Apart from the transformation of force and moment between wheels and frame, it helps cushion the impact when uneven road surface is encountered, undermine the following vibration of carrying system, as a result, provide a great possibility of smoothly running.This paper discusses the current development of vehicle suspension, gives a brief introduction of the structural form of suspension, analyze factors which have influence on suspension movement. This article through the traditional design calculation method and computer technology, combiningwith IVECO Light Truck Tire as the prototype, the car design calculation after gradient stiffness &leaf spring suspension.This paper firstly introduces the suspension system research and design and development status quo and tendency; Secondly detailed overview of the suspension system and manipulation stability comfort ability influences; Introduces emphatically the leaf spring again suspension design processes of the ship unlades and design requirements, the structure of the main parts selection and calculation, leaf-spring curvature, material strength, stiffness checking and checking, shock absorber selection and installation Angle calculation.KEY WORDS：Light truck, rear suspension, leaf spring suspension, shock absorber目录摘要 (1)ABSTRACT (1)第一章研究背景 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国外研究概况 (1)1.3 国内研究概况 (3)1.4 本课题的研究意义和研究内容 (6)1.4.1 研究意义 (6)1.4.2研究内容 (7)1.4.3研究方法 (8)1.5本章小结 (9)第二章钢板弹簧悬架结构分析 (10)2.1钢板弹簧概述 (10)2.2钢板弹簧悬架的基本结构和工作原理 (13)2.2.1钢板弹簧悬架的基本结构 (13)2.2.2钢板弹簧悬架的工作原理 (14)2.3本文设计采用的结构形式 (15)2.3.1板簧悬架 (15)2.3.2空气悬架 (16)2.3.3橡胶悬架 (16)2.3.4总结 (16)2.4悬架系统各主要零部件选型 (17)2.4.1叶片断面 (17)2.4.2 叶片的端头形状 (18)2.4.3 钢板弹簧与车架的连接形式的确定 (19)2.4.4 吊耳及钢板弹簧销的结构 (19)2.4.5 钢板弹簧卷耳和衬套 (19)2.4.6 弹簧夹箍 (20)2.4.7钢板弹簧中心螺栓 (20)2.5技术经济分析 (20)第三章悬架系统主要性能参数的确 (23)3.1悬架静挠度和动挠度的选择 (23)3.2悬架弹性特性 (24)3.3后悬架主、副簧刚度的分配关系 (25)3.4悬架侧倾刚度及其在前、后轴的分配 (26)第四章钢板弹簧悬架的计算 (28)4.1初选参数 (28)4.1.1主片长度 (28)4.1.2断面尺寸及片数的确定 (28)4.2 各片长度的确定 (31)4.3钢板弹簧的刚度验算 (32)4.4总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 (33)4.4.1.弹簧总成自由弧高的确定 (33)4.4.2．各片副簧自由状态下曲率半径的确定 (34)4.5钢板弹簧总成弧高的核算 (35)第五章设计图纸 (37)第六章结论 (42)参考文献 (43)致谢 (47)第一章研究背景1.1 课题研究背景悬架系统是现代汽车上的重要总成之一，它是汽车车架与车轴之间一切传力连接装置的总称，能保证他们之间的弹性连接。
钢板弹簧
4.2 后桥钢板弹簧的设计计算一般载货汽车的后悬架。
由于空、满载时负荷相差很大， 希望采用非线性特性的弹性元件，以获得较好的等频性。
通常采用由主、副簧并联组合的两级刚度复式钢板弹簧，其弹性特性多为一折线。
设计这种弹簧时， 既要考虑满足平顺性的要求，即使悬架从空载到满载的各种载荷的状态下， 固有频率变化尽量小 ，又要考虑到使主、副簧分别满足静强度和疲劳寿命的要求。
4.2.1 按平顺性要求选择主副簧刚度【15】设主、副簧的弹性特性都是线性的,刚度分别为C1、C2副簧与支架开始接触 时 主 簧的静挠度为k f 。
汽车空载时仅主簧工作，这时固有频率为：10300C P N =（4-20）式中 P 0——空载时后悬架负荷。
汽车满载时主副簧都参加工作，这时固有频率为21300C C P N m m +=（4—21）式中 P m ——满载时主、副簧总负荷,P m =P 1+P 2（P 1、P 2分别为满载时主、副簧的负荷。
）；当副簧刚刚接触支架时，如果用线性方法来计算悬架的固有频率，其值会产生突变。
复合前、后的频率值N 1、N 2为11300C P N k=（4——22）212300C C P N k +=（4——23）式中k P ——副簧接触支架时的负荷，1C f P k k =。
平顺性方面要求的固有频率变化小包含两方面要求，一是在整个负荷变化范围内频率的变化应最小，二是在副簧接触支架前、后的频率突变不要太大。
而这两方面要求是互相矛盾的，从前者考虑，导出了所谓的比例中项法（亦称两点等频率法），从后者考虑,导出了所谓的平均负荷法（亦称一点等频率法）。
采用比例中项法。
用这种方法确定1C 、2C 及k f 值，可使空、满载时的固有频率差值较小，但副簧接触支架前、后的频率突变较大。
对于运输部门使用的载货汽车，因其半载运输状态较少，采用这种方法计算较合适，并能获得较好的空车平顺性。
112-=λC C （4—24）m k P P P 0=（4—25）10C P P f m k =（4—26）λ——汽车满空载时板簧负荷比。
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。
(整理)汽车钢板弹簧悬架设计
汽车钢板弹簧悬架设计（1）、钢板弹簧种类汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外，还兼起导向作用，而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。
由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。
目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。
①通多片钢板弹簧，如图1-a 所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-a 所不，呈线性特性。
变形载荷变形载荷变形载荷图1 图2②少片变截面钢板弹簧，如图1-b 所不，为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-a 。
这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。
③两级变刚度复式钢板弹簧，如图1-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。
弹性特性如图2-b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。
④渐变刚度钢板弹簧，如图1-d 所示，这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。
副簧放在主簧之下，副簧随汽车载荷变化逐渐起作用，弹簧特性呈非线性特性，如图2-c 所示。
多片钢板弹簧钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能（频率）要求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。
并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。
3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷通常新车设计时，根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。
一般将前、后轴，车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。
如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1/4弹簧质量为非簧载质量。
2)弹簧伸直长度根据不同车型要求，由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。
在布置可能的情况下，尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。
①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比，因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。
钢板弹簧简化模型有限元分析答辩.ppt
（3）如下图所示：三角形的底边长50mm
❖ 网格划分采用四面体，size设置为5mm，约束低面 的一条线固定支撑，集中力加载在两个印记面上
❖ 求解后最大应力为162.74Mpa,应力图如下所示，应 力减小较多，可见两个集中力的影响较为显著。
在此基础上再改进约束
（4）将中间的面限制为z方向的零位移，如下
Solid186（20 Node Quadratic Wedge）
3.1.2 加载与求解
采用四面体单元进行分析计算如下： ❖ （1）约束及加载如下：两个集中力加载在两
个尖角的线上，固定支撑在底面的线上
结果如下： ❖ 应力图：最大应力960.02Mpa
❖ 位移图：最大位移3.245mm 应力值较大，出现了奇异 ，最大应力的部位均位于两 个尖角处，且区域很小，分 析可能是与实际的工况不符 合，加载方式不合实际
2.4101mm
5集中力印记面， 2.4023mm 约束中间面 固定支撑
6 对称性分析
2.2759
7 理论结果
77.76Mpa
960.02Mpa 960.02 Mpa 162.74Mpa 82.521MPa
80.975Mpa 78.479Mpa
❖ 可以看出，4，5，6的结果较为接近真实解，也和 小组成员作的二维模型的结果较为接近，说明这几 种方案的简化模型与力学模型的建立较为接近实际 的情况，这与后续正确的进行分析计算提供了一定 的基础。但是理论解的数据均小于上述各个方案的 结果，分析原因：由于理论解按的是等截面梁来计 算，但本例中的钢板弹簧是变截面的，是三角形的，
3 分析过程
❖ 3.1.1模型的建立及网格划分：
网格划分
（1）采用四面体网格划分：（2）采用六面体网格划分：
《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。
钢板弹簧设计流程
钢板弹簧设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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钢板弹簧瞬态动力学特性建模
第36卷第13期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.36 No. 13 2017钢板弹簧瞬态动力学特性建模张邦基\邓亢\谢庆喜张农M(1.湖南大学汽车车身先进制造国家重点实验室，长沙410082; 2.东风商用车技术中心，武汉430058;3.合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230009)主商要：为准确模拟钢板弹簧的迟滞非线性，以便开展精确的车辆动力学建模，提出一种钢板弹簧瞬态模型。
模 型用组合摩擦元对钢板弹簧迟滞机理进行了模拟，并结合动态试验运用自适应模拟退火优化方法对模型参数进行了辨识。
最后用识别的参数，对其它试验曲线进行了拟合，结果表明所建模型能够较好表征钢板弹簧的动态特性，是一种合适 的钢板弹簧瞬态模型。
关键词：钢板弹簧;瞬态模型;参数识别;迟滞特性中图分类号：U463.33文献标志码：A D01：10. 13465/j. cnki. jvs. 2017.13.038Transient dynamic modeling for leaf springsZHANG Bangji , DENG Kang1 , XIE Qingxi1'2 , ZHANG Nong1'3(1. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body, Hunan University, Changsha 410082, China；2. Dongfeng Commercial Vehicle Technology Center, Wuhan 430058, China；3. School of Mechanical and Automotive Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)Abstract ：In order t o simulate the hysteresis nonlinearity of leaf springs correctly t o build an accurate vehicle，s dynamic model, a transient dynamic model fo r leaf springs was established. The hysteresis mechanism of leaf springs was simulated with combined f r i c t i o n elements. The parameters of the model were identified with the adaptive simulated annealing optimization algorithm (A S A)combined with dynamic t e s t s.Finally,employing the proposed model and i t s identified parameters, a set of simulations under other t e s t conditions were conducted. The good match between other t e s t curves and simulation ones showed that the proposed model can effectively predict dynamic characteristics of leaf springs, so i t i s an appropriate one for leaf springs.Key w ords：leaf spring； transient model; parametric identification； hysteresis人们对于车辆平顺等性能要求的提高使得新型悬 架形式不断涌现[13]，然而传统的钢板弹簧悬架以其结 构简单、成本低廉、承载力强和可靠性高等优点在当前 和未来一段时间仍将占有较大的市场份额，特别是在 商用车等载重车辆领域。
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2.钢板弹簧建模案例
d.钢板弹簧每片板簧的参数设置：剩余板簧用以上方法进行设置
全部设置完以后，点击 GO，系统会自动生成钢 板弹簧。
2.钢板弹簧建模例
e.导入到ADAMS/VIEW
最后，将生成的cmd 格式的文件导入到 ADAMS/VIEW里，得 到我们所绘制的钢 板弹簧了。
谢谢你的阅读
知识就是财富 丰富你的人生
2.钢板弹簧建模案例
建模步骤： a.打开ADAMS/CHASSIS,点击utilities →leaf spring edit…，打开钢板弹簧建模模板。
打开ADAMS/CHASSIS自带的钢板弹簧模板。
2.钢板弹簧建模案例
b. 修改钢板弹簧片数 找到钢板弹簧原文件
（example.ltf），用记事本打 开。找到leaf 1这一段，复制 粘贴，并将1依次改成5 、 6 、 7 、 8 、 9，其他可以不改。 另存为，改名XG_spring.ltf。 （这是我自己想的笨办法，应 该可以在钢板弹簧模板里修改， 只是没找到。）
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）
此外，还可以通过系统自带插件AutFolex/LeafsPring 建立钢板弹簧。
2.钢板弹簧建模案例
本案例选用的建模方法 选用ADAMS/CHASSIS钢板弹簧动力学建模。 在ADAMS/CHASSIS 中并没有专门的基于BEAM 梁法的钢
板弹簧建模插件，但是它提供了一个基于BEAM 梁法的创建 钢板弹簧的实例，通过对该实例的修改可生成适合自己需要 的模型。 建模案例参考NXG5315XXY3厢式运输车整车前钢板弹簧基本 参数（尽可能的选用其参数，对于无法测得的参数，选取 ADAMS/CHASSIS自带钢板弹簧模板参数）
2.钢板弹簧建模案例
c.钢板弹簧建模界面参数设置：叶片夹（Leaf Clips）
2.钢板弹簧建模案例
d.钢板弹簧每片板簧的参数设置：板簧1
Emod（杨氏模量）：默认 Gmod（剪切弹性模量）：默认
2.钢板弹簧建模案例
d.钢板弹簧每片板簧的参数设置：板簧2
Gap Distance（间隔）：0mm
2.钢板弹簧建模案例
c.钢板弹簧建模界面参数设置：轴的信息设置（Axle）
Extra Mass on the Dummy Axle（虚拟轴上的额外质量，单位KG）：默认0.5 Reference Marker to Leafpack （ Leafpack的参考指标）：37.7mm Front and rear Inactive Length（前后不活跃长度，mm）：默认 Reference Marker Height at Design Load（设计载荷下的高度参考标记，一旦Z方向下 达到这一点，板簧达到设计载荷高度，仿真将停止）：默认 Axle Mount Type (轴的安装类型):overslung
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的模型[3]。
2.钢板弹簧建模案例
c.钢板弹簧建模界面参数设置：管套刚度和阻尼（Bushing...）
Front Leaf Eye Bushing： 前钢板眼套 Leaf Spring to Shackle Bushing：钢板弹簧束 缚管套 Shackle to Frame：束缚框架 Leaf-to-Leaf Bushing：板与板间管套 不知道怎么算，全部默认
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
基于Adams/Chassis的钢板弹簧建模案例
汇 报 人： 学科等级： 学位专业： 研究方向：汽车平顺性 日 期：2019年6月
1.ADAMS中的钢板弹簧建模方法
a.模态法 首先在ANSYS 中建立柔性体部件的有限元模型并生成模态
中性文件（.mnf 文件），然后将此文件导入ADAMS/View 中将 柔性体与其它部件连接。
2.钢板弹簧建模案例
c.钢板弹簧建模界面参数设置：轴的信息设置（Axle）
2.钢板弹簧建模案例
c.钢板弹簧建模界面参数设置：吊耳信息的设置（Shackle）
Shackle Length （吊耳长度mm）：115mm Shackle Mass （吊耳质量kg）：默认
2.钢板弹簧建模案例
c.钢板弹簧建模界面参数设置：几何的设置（Geometry）