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 =；L
h *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-=
L
h *)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0
Leaf 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 8
Seat 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。

一般1.2
Damping ratio：阻尼率。

一般0.05
X column：圆弧x坐标值（负值相对于车前）
Z column：圆弧z坐标值
Thickness column：x坐标值处对应的板簧竖直厚度总和
Number of leaves：板簧数，一般1
Frictional coefficients：片与片之间的摩擦
Impact exponent：碰撞指数，一般2.1
Leaf spring mounting：决定前悬架板簧或后悬架板簧
Fitting algorithm：圆弧spline的多项式拟合方法（二阶、三阶）
Extra mass on dummy axle：板簧与车桥连接件的额外质量（U型螺栓等）
Reference marker to leafpack：板簧最低点到桥轴心的垂向距离（包括板簧与桥之间加垫的厚度）Axle mount type：板簧在桥上或桥下
Front and rear inactive lengths：板簧中间被U型螺栓把住，刚度很高的部分的前后分配长度47
Rise to curb(mm) 桥到限位块的距离
（桥上） （桥上）
Refenrence marker height at desighn load ：设计载荷下，车桥中心到地面的距离
Shackle length：吊耳的长度，主要为两安装孔之间的距离 80
Shackle mass and inertia：吊耳的质量与惯量 (不带销子)
Shackle location ：吊耳在板簧前或板簧后
Shackle position ：吊耳在板簧上面（compression ）；吊耳在板簧下面（tension ）
吊耳质心坐标系方向：X 沿吊耳两端点方向；Y 指向右。

Shackle to frame：吊耳和车架连接点坐标（最多一位小数点）
Front and rear eyehook inner diameter：前后卷耳的内直径（卷耳直径数值包含卷耳本身内径和端点处板簧总厚度值的一半）30＋20/2
Front and rear eyehook shape：前后卷耳形式 upturned
在ADAMS/Chassis中，将各种参数设置恰当后，即可点击go，生成一个*.adm文件。

（由于副簧没有吊耳，卷耳，安装位置也不确定，因此在安装坐标输入时，后面x向坐标为前面x 向坐标加上副簧伸直长度，y，z向坐标相同；卷耳内径给5mm，最后要删掉；吊耳给60mm，最后也
要删掉。

）
3）在ADAMS/VIEW中，将上一步生成的*.adm文件import进来，开始调试板簧的刚度。

检查mass
质量与cad做对比。

可以适量修改板簧厚度。

4）将板簧旋转到正X,Y方向（为了便于施加移动副，测试方向位移）（用position中的第一项
reposition）
5）将一边板簧的卷耳bushing与吊耳deactive掉，在卷耳端加旋转副PART_10059 us PART_51，
在吊耳端做一个虚拟小球，将板簧与小球施加旋转副PART_10009 us ball，小球与大地施加移动副，
方向水平 ball us PART_51。

如果测试副簧，则只在弹簧两边做两个碰撞小球，让板簧变形后碰到小球来调试刚度
6）将板簧中间力改为竖直方向或重做一个力。

7）定义一个设计变量k，先设定k=1。

然后修改每一个beam的截面信息。

图2 计算Ix 、Iy 时的参考示意图
b=76 h=10
图2中Y 方向为板簧厚度方向，X 方向为板簧宽度方向，图中的I x 、I y 、I z 分别对应于beam 截面修改对话框中的xx I 、y y I 、zz I 。

即z xx I *k I =；x y y I *k I =；y zz I *k I =，其中k 为设置的设计变量。

I x 、I y 、I z 的计算公式如下：
x I =n 123bh , y I =n 12
3
hb , z I =K ’*J (n ：板簧片数)
其中J=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--443
12136.33
16a b a b ab ，K ’为一个系数，表示n 片钢板与一片钢板J 值的比例，K ’与钢板片数n 可以按以下公式拟合：3
'025.0975.0)(n n n f K +==（对于一般计算，做简化处理，K ’取等于n 的值即可）。

图3 计算J 时的参考示意图（为单片钢板时的J 值）
beam 截面修改格式例子：
1
_dv 635E .1I 1_dv 678.1441I dv_111.255392.25I 5zz y y xx ⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯=
8）把beam 截面参数修改好后，测试钢板弹簧的刚度，将力的函数写成1000*time 的形式，time
根
据板簧二维图纸的满载力的大小来设置。

如：5100N，为5.1秒。

在后处理中，x轴data选择板簧中间块质心的竖直位移，y轴data选择竖直力。

然后对所得曲线进行微分，求得刚度。

9）板簧刚度值为刚度曲线最后稳定的值，将模型测试得到的刚度值与实际给定的夹紧刚度值进行比较，调整设计变量k的大小，重新测试模型中钢板弹簧的刚度值，直到模型中钢板弹簧的刚度等于实际给定的板簧的夹紧刚度。

为DV_1改名，例如：frontleaf_k rearleaf_mainleaf_k。

10）打开未调节中心点位置的*_leak.adm文件，将惯量与dv_1数值输入，存储。

补充：
1．阻尼c用变量表示，并改名，例如：frontleaf_c rearleaf_mainleaf_c。

2. 更改grid在partX0000的mark点，XZ平面。

3. 删除衬套bushing，按照衬套定义作用的先后顺序对卷耳，吊耳加旋转副rotation。

（三组）加向下压平板簧的力2000*time，限制板簧在y轴的运动。

卷耳：
吊耳：
4.开始仿真，记录下板簧被压平处的位置，左下图标存储model。

（其中重力场不变）
5. 至此，adams中存在两个model，分别为两个model赋新名，例如：rr_leaf_flat, rr_leaf_ori,并分别输出cmd文件！
6.将调节位置前的模型同样输出cmd文件，例如：rr_leaf_ajust.
7.将上述三个文件＋×.ltf文件一起归档。

补充2：（有主簧与副簧的双板簧）
1. 主簧步骤与前相同，不同点在中心块锁入mass为副簧质量的小球。

为cad图纸建立约束位置。

（1050）
3.调节副簧刚度，建立压平前后model，输出三个model的cmd文件。

注意：副簧不用调节到原始位置，副簧的定位根据主簧位置而定，主簧位置由卷耳吊耳确定。

4.打开副簧压平的model，与主簧model文件，copy主簧中心点上移主副簧中心块一半的和的距离，将副簧压平的model旋转至主簧的角度，merge model至一个model，移动副簧到新建mark点，copy 出左右板簧，将所有part与beam建立在同一个group中，存储为leaf_all.cmd。

完成。