汽车钢板弹簧设计的非线性振动有限元分析.pdf

客车技术与研究
第卷第期
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汽车钢板弹簧设计的非线性振动有限元分析
马坚
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华中科技大学机械学院湖北武汉
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摘要通过有限元建模利用软件对钢板弹簧进行非线性接触分析通过分析提出
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了结构改进方案!消除了钢板弹簧的非线性振动!并提高了其使用寿命#
钢板弹簧非线性振动有限元
关键词! " " "V?N
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中图分类号 c 文献标识码文章编号
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钢板弹簧悬架传递着作用在车轮与车体之间的钢板弹簧第一片簧与第二片簧的简化力学模型
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一切力和力矩并能缓和由不平路面传给车身的冲如图所示
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击载荷"保证车辆正常行驶&现在很多车型都选用
了变刚度钢板弹簧"该种钢板弹簧的优点是在客车
空载与满载状态之间呈非线性状态"使悬架在客车
空载’满载状态下接近等频性"从而可以提高客车的
平顺性&但某型客车在营运过程中时常出现后钢板
弹簧断裂的故障"影响行驶安全&对此我们运用有
限元计算方法"做出一些分析"并提出结构上的一些
改进措施&
故障件分析
.!
图簧片简化力学模型
将发生断裂的钢板弹簧进行归类统计并对断裂$!
第二片弹簧的振动微分方程
件送东风公司技术中心进行金相’硬度’化学成分试
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验分析"通过分析和统计得出以下结果$
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所有断裂件多是板簧第二片距中心孔式中 2!%# $32!%# "
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左右部位断裂
!$#%22 & 第二片弹簧的振动具有以下特点$
!#所有断裂件左簧断裂居多& 第一片弹簧和第二片弹簧之间是接触问
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材料的金相硬度化学成分试验分析均合
!D# ’’题"在振动中是一种典型的非线性&
格& 第二片弹簧的能量来源于第一片第一片
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因此可以初步认为板簧断裂可能为板簧结构
" " 弹簧和第二片弹簧之间是内在力"并构成一个闭环
设计不合理在板簧第二片上产生了应力集中点的
" 系统&
原因所致自激振动会增大第二片弹簧的振动加速
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工程计算与分析疲劳破