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２

３．２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：

ＴＥＣＨＮＩＣＦｏＲＵＭ

Ａ＝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。

４实际应用及改进

某车辆的钢板弹簧几何尺寸如表２所示。

表２板簧尺寸、藏荷及材料参数

打开钢板弹簧的建模文件，按２．４．２参数设计运行的步骤输入表２中的数据对模型进行更新，此时钢板弹簧的宽度、片数及跨距发生了变化，在窗口参数栏内，参数ｃ显示为３．３７７，即可靠性指标卢＝３．３７７，对照正态分布表查得对应的可靠度尺＝Ｏ．９９９６，则可根据此结果进行设计处理，如生成零部件工程图、进行设计参数校核等。这与以前根据参数重新建模或修改模型、然后计算可靠性指标的工作流程相比，节省了大量时间、大大减少了繁琐的重复性工作。

针对平台的特点及设计的可逆性要求，此计算流程尚未实现优化设计，如输入可靠度便能计算出可靠性指标、优化板簧的某些尺寸等，这要涉及到复杂的微积分编程，并且还要能满足不同厚度钢板弹簧总成及其他结构形式板簧的建模与计算需求，这些内容有待在后续的设计中完善和提高。

参考文献

【１］张洪欣．汽车设计【Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９６．

【２】陈家瑞．汽车构造ｆＭ】．北京：人民交通出版社，１９９９．

【３】赵殿华，李兰英，朱杉等．钢板弹簧平衡悬架的设计计算程序化【Ｊ】．机械工程师，２００６．０７：５０．５３．

【４】张义民．汽车零部件可靠性设计【Ｍ】．北京：北京理工大学出版社，２０００．０９．

收稿日期：２００８一１２．１５

２００９．０４氢辫６１万方数据