畢業(yè)設(shè)計開題報告（理工類）卡車鋼板彈簧解析計算及優(yōu)化設(shè)計方法研究

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告（理工類）卡車鋼板彈簧解析計算及優(yōu)化設(shè)計方法研究設(shè)計題目卡車鋼板彈簧解析計算及優(yōu)化設(shè)計方法研究學生姓名耿元學號0912101029專業(yè)車輛工程一、課題的目的和意義：鋼板彈簧一直是汽車懸架彈簧的主要形式，汽車鋼板彈簧不僅起著彈性元件的作用，而且也能起導向元件的作用，并且能夠傳遞各種力和扭矩，各片間的摩擦和鉸鏈處的摩擦還可以衰減振動。本課題將致力于卡車鋼板彈簧的優(yōu)化設(shè)計，系統(tǒng)分析研究鋼板彈簧的解析計算方法。（1） 該課題涉及的鋼板彈簧各參數(shù)的解析計算，影響鋼板彈簧的剛度和變形。解析計算方法的提出可以大幅度改善汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性，充分滿足現(xiàn)代汽車對鋼板彈簧設(shè)計的要求，具有極大的

2、學術(shù)研究價值。（2） 現(xiàn)代汽車懸架設(shè)計要求日趨精確化，深入研究鋼板彈簧的優(yōu)化設(shè)計問題，將會有效實現(xiàn)汽車懸架整體優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，推動汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，具有極其重要的社會價值和經(jīng)濟價值。二、近年來國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 鋼板彈簧的幾何形狀十分簡單，但在工作過程中存在大變形、各葉片間的接觸等多種非線性因素，多年來一直沒有形成比較完善切合實際的設(shè)計與分析方法。 目前國內(nèi)外對鋼板彈簧的研究，大都采用材料力學線性梁理論，主要有懸臂梁法、集中載荷法、共同曲率法，國內(nèi)知名院士郭孔輝還結(jié)合這兩種方法提出整簧撓度實質(zhì)上是主片撓度的觀點，提出主片分析法。國外的zahavi首次利用有限元方法研究了鋼板彈簧的接觸問題，

3、后來劉廣寬又首次在三維實體的基礎(chǔ)上進行了有限元的精確離散化。最近幾年，cae和ansys廣泛應用在汽車鋼板彈簧的優(yōu)化設(shè)計中，應用此軟件可以計算鋼板彈簧的力學性能和動態(tài)特性。利用有限元法優(yōu)化設(shè)計鋼板彈簧，雖然與傳統(tǒng)的解析方法比較，理論上更嚴密、精度更高，但是只能求得近似結(jié)果。目前，對鋼板彈簧的厚度、弧高、曲面形狀、剛度校核等一系列問題，大都是利用經(jīng)驗公式、作圖法、軟件仿真等確定鋼板彈簧的參數(shù)，都還沒有可靠、準確的解析計算方法，不能滿足汽車懸架設(shè)計日趨精確化的要求。 參考文獻1張寧。汽車鋼板彈簧設(shè)計，吉林大學，20072鄒海榮，黃其柏。國內(nèi)外汽車鋼板彈簧設(shè)計與分析方法的發(fā)展進程，上海汽車，2004

4、3楊宗孟。汽車鋼板彈簧的設(shè)計與計算，汽車技術(shù)，1979.（1）4劉廣寬。汽車鋼板彈簧計算模型的研究，當代汽車，1986，（4）5zahavi,e.analysis of a contact problem in leaf springs . mechanices research communications,1992,19(1)6李智安?；趍atlab的少片鋼板彈簧的優(yōu)化設(shè)計，福州大學，20117周長城。車輛懸架彈性力學解析計算理論，機械工業(yè)出版社8王望予。汽車設(shè)計，機械工業(yè)出版社3、 研究內(nèi)容、設(shè)計方案、可行性分析和預期目標： 1、研究內(nèi)容： 鋼板彈簧解析計算：對鋼板彈簧設(shè)計計算之前，先

5、確定簧上載荷、彈簧長度、靜撓度和動撓度、滿載弧高等主要參數(shù)和尺寸，然后對鋼板彈簧進行設(shè)計計算。其設(shè)計計算包括鋼板彈簧各片厚度的確定、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算、鋼板彈簧剛度校核等。 2、設(shè)計方案：單片設(shè)計鋼板彈簧厚度設(shè)計鋼板彈簧各片厚度 鋼板彈簧計算模型簡化確定鋼板彈簧基本參數(shù)解析計算鋼板彈簧各片厚度解析計算鋼板彈簧弧高與曲面形狀 ansys驗證、 具體實例分析及matlab仿真 鋼板彈簧剛度校核 、鋼板彈簧計算模型簡化：將鋼板彈簧計算模型簡化為懸臂梁、確定鋼板彈簧基本參數(shù)：汽車懸架對鋼板彈簧所要求的剛度值、鋼板彈簧總長度、鋼板彈簧寬度、單片設(shè)計鋼板彈簧當量厚度：根據(jù)確定好的

6、基本參數(shù)代入公式計算、設(shè)計鋼板彈簧各片厚度：根據(jù)等長度鋼板彈簧計算出當量厚度，再利用卡氏第二定理和單根鋼板彈簧變形等于多根鋼板彈簧重疊部分不等長變形，得到鋼板彈簧各片厚度解析計算公式。、解析計算鋼板彈簧弧高與曲面形狀：利用汽車鋼板彈簧所要求剛度的當量設(shè)計厚度、鋼板彈簧的長度、鋼板彈簧所承受的最大載荷、鋼板彈簧的寬度、設(shè)計汽車無副鋼板彈簧弧高和曲面形狀和汽車有副簧鋼板彈簧弧高和曲面形狀,最后利用matlab畫出曲線驗證解析計算的吻合度。、鋼板彈簧剛度校核：首先根據(jù)鋼板彈簧的已知參數(shù)確定等效厚度，然后再確定鋼板彈簧的剛度，根據(jù)汽車懸架對鋼板彈簧剛度的要求值，計算誤差，進行ansys仿真進行誤差評價

7、，完成剛度校核。3、可行性分析 本課題基于一定的材料力學基礎(chǔ)和數(shù)學運算功底，將鋼板彈簧簡化為懸臂梁模型，并利用卡式定理以及疊加定理計算鋼板彈簧各片厚度、弧高和曲面形狀，能夠用matlab進行編程驗證數(shù)據(jù)的吻合度，同時可以用ansys仿真驗證鋼板彈簧各參數(shù)的正確度。4、預期目標：盡可能的縮小利用解析計算得到的結(jié)果與仿真驗證的誤差，有效改善鋼板彈簧優(yōu)化問題，實現(xiàn)汽車懸架整體優(yōu)化。四、所需要的儀器設(shè)備、材料：1、電腦及所需軟件（ansys、matlab）；2、車輛懸架彈性力學解析計算理論、材料力學等相關(guān)參考書；3、數(shù)據(jù)資源庫。五、課題分階段進度計劃：序號起止日期工 作 內(nèi) 容階段成果13.43.10選擇課題，查閱資料，并翻譯英文資料完成相關(guān)資料的翻譯,對課題國內(nèi)外的現(xiàn)狀有了初步了解23.113.17查閱資料，準備開題報告對課題國內(nèi)外的現(xiàn)狀有了更進一步的了解33.183.31參加湖大復試44.14.7初步學習matlab軟件對matlab有了初步了解54.84.14深入學習matlab軟件，理清研究課題的大致思路對matlab和所研究的課題有了更進一步的了解64.154.21撰寫開題報告完成開題74.224.28簡化鋼板彈簧計算模型、確定基本參數(shù)、設(shè)計單片鋼板彈簧厚度84.295.5設(shè)計鋼板彈簧各片厚度95.65.12解析計算鋼板彈簧