現(xiàn)代汽車設(shè)計方法期末論文

1、. PAGE 8：.； PAGE 9 基于MATLAB的少片變厚截面板簧輕量化設(shè)計1標題的引入近年來在許多國家的汽車上采用了一種由單片或23片變厚度斷面的彈簧片構(gòu)成的少片變截面鋼板彈簧，其彈簧片的斷面尺寸沿長度方向是變化的，片寬堅持不變。這種少片變截面鋼板彈簧抑制了多片鋼板彈簧質(zhì)量大，性能差由于片間摩擦的存在，影響了汽車的行駛平順性的缺陷。據(jù)統(tǒng)計，在兩種彈簧壽命相等的情況下，少片變截面鋼板彈簧可減少質(zhì)量40% 50%。因此，這種彈簧對實現(xiàn)車輛的輕量化，節(jié)約能源和合金彈簧鋼材大為有利。目前我國消費的中、輕型載貨汽車的鋼板彈簧懸架根本上都采用了少片變截面鋼板彈簧。正是由于汽車輕量化需求，在國內(nèi)外汽

2、車設(shè)計中，逐漸采用少片變截面板簧取代多片等截面板簧。少片變截面板簧制造方便，構(gòu)造簡單，節(jié)省資料，可以進一步提高板簧的單位儲能量?；善瑧?yīng)力分布均勻，可充分利用資料，大大減少片間摩擦，減輕簧片磨損，提高板簧壽命，降低板簧動剛度，從而改善車輛的行駛平順性同時對提高汽車動力性、經(jīng)濟性與穩(wěn)定性也極有利。為滿足汽車輕量化需求，在國內(nèi)外汽車設(shè)計中，逐漸采用少片變截面板簧取代多片等截面板簧。如今汽車上采用的變厚截面彈簧主要有兩種型式。即葉片寬度不變與寬度向兩端變寬的彈簧。這里選取葉片寬度不變的板簧利用MATLAB軟件對截面尺寸進展優(yōu)化設(shè)計。2進展需求分析并建立數(shù)學模型2.1.設(shè)計變量對于梯形變厚斷面彈簧圖1，

3、其設(shè)計參數(shù)包括長度、，厚度尺度、，葉片寬度b及葉片數(shù)n。圖1梯形變厚斷面彈簧截面簡圖端部等厚部分厚度 中部等厚部分厚度端部等厚長度 中部等厚長度之半彈簧總長之半 端部載荷普通取決于彈簧在汽車上的裝夾情況，因此是預(yù)先確定的，即為常數(shù)；寬度b取決于整車布置和彈簧扁鋼的尺寸規(guī)格，在彈簧設(shè)計之前可以選定一個適當值；葉片數(shù)n普通小于或等于4，在優(yōu)化設(shè)計過程中，可以將其作為常數(shù)。因此，優(yōu)化少片簧構(gòu)造參數(shù)時，其設(shè)計變量共有4個，即并作為延續(xù)變量來思索。2.2目的函數(shù)設(shè)計少片變截面鋼板彈簧是為了滿足車輛輕量化要求，在滿足板簧性能的條件下，盡量降低其質(zhì)量。故優(yōu)化設(shè)計的目的函數(shù)為分量最輕，即求。2.3約束方程思索

4、到鋼板彈簧的布置、剛度、強度、資料、尺寸規(guī)格以及制造工藝等方面的要求，可列出以下約束方程。1彈簧卷耳處應(yīng)力復雜，為使彈簧卷耳具有足夠的強度，彈簧端部等厚部分的厚度應(yīng)大于其最小的允許厚度：2為了保證彈簧鋼資料的淬透性，彈簧中部最大厚度應(yīng)限制在某一允許厚度之內(nèi)：3根據(jù)彈簧厚度和不相等，且1mm的要求，得約束方程：4思索彈簧的應(yīng)力分布和其在區(qū)段內(nèi)的強度，最大應(yīng)力應(yīng)小于允許應(yīng)力，得約束方程： 5思索卷耳的尺寸要求： 6由彈簧主片最大伸直長度之半應(yīng)限制在某一允許長度L之內(nèi)的彈簧總體布置要求，得約束方程：7為保證汽車具有良好的平順性，彈簧剛度K對于設(shè)計要求的剛度的誤差應(yīng)小于，由此得約束方程帶入截面尺寸參數(shù)

5、得： 8計算應(yīng)力應(yīng)小于資料的允許應(yīng)力。首先要判別出彈簧最大應(yīng)力的位置，然后計算其最大應(yīng)力。 當時，得約束方程：當時，彈簧最大應(yīng)力點出如今彈簧中部截面，由此得約束方程： 由上述分析結(jié)果可知少片簧以質(zhì)量最小為目的函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計問題，是一個4維8個不等式約束的非線性規(guī)劃問題。在設(shè)計編程的過程中，將n值在14之間反復實驗，最終得出，在 n=2時有優(yōu)化結(jié)果。所以，可以將n值直接帶入2即可。不用將其作為變量來對待。3 MATLAB優(yōu)化程序設(shè)計3.1選取常量數(shù)值端部載荷=5076N彈簧寬度 b=8cm端部等厚部分最小允許厚度=0.8cm取彈簧資料為55SiMnVB，那么彈簧最大允許淬透厚度=1.5cm允許剛

6、度誤差Ka=0.1螺栓間隔 s=97mm取中間等厚部分長度=5cm設(shè)計剛度K=397 N/cm許用應(yīng)力=350MPa =420MPa3.2 MATLAB優(yōu)化程序代碼與實現(xiàn)3.2.1主函數(shù)function f=fun(x)fp=fopen(e:11.txt,r);%讀取數(shù)據(jù)S=fscanf(fp,%g);%將數(shù)據(jù)寫入矩陣中%S=textread(ll.txt);st=fclose(fp);b=S(1,1);n=S(2,1);l3=S(3,1); f=0.156*b*n*(x(1)*x(3)+0.5*(x(4)-x(3)-l3)*(x(1)+x(2)+x(2)*l3);save ceshii.ma

7、t f3.2.2函數(shù)體function c,ceq=confun(x) %非線性約束fp=fopen(e:12.txt,r); %讀取數(shù)據(jù)S=fscanf(fp,%g);%將數(shù)據(jù)寫入矩陣中st=fclose(fp);%S=textread(l2.txt);o1=S(1,1); %o1=350MPao2=S(2,1); %o1=420MPab=S(3,1); %b=8cml3=S(4,1); %l3=5cmke=S(5,1); %ke=397 MPaka=S(6,1); %ka=0.01p=S(7,1); %p=5076n=S(8,1); %n=2cc=6*p*x(3)*0.01/(n*b*x(1)2);c(1)=cc-o1;if x(3)L2區(qū)段內(nèi)，另外當0.5 時即2h1h2那么0,有L1。彈簧最大應(yīng)力點在xL2區(qū)段內(nèi)。假設(shè)最大應(yīng)力點不是出如今B點，那么由： (3)令 那么可得彈簧最大應(yīng)力點位置X= (4)彈簧最大應(yīng)力為： 5根據(jù)上述分析，下面來確定本設(shè)計彈簧最大應(yīng)力點位置