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钢板弹簧三自由度等效模型的应用与研究
学兔兔
4t,I 勺 出
钢板弹簧三 自由度等效模型的应用与研究
Theequivalentwaysofleafspringsinfluenceonthestructureanalysisofcarframe
窦宝华,张洪信,戴作强,张铁柱,段本明
DOUBao.hua,ZHANG Hong.xin,DAIZuo—qiang,ZHANG Tie—zhu,DUANBen-ming
(上海申沃客车有限公司,上海 201108)
搞 要:在考虑钢板弹簧的车架结构设计分析问题中,提出钢板弹簧的三自由度模型,并将该模型与
目前常用等效模型进行实例对比。结果表明,两种等效模型对车架的结构设计分析影Ⅱ向有较
明显的差距,三自由度模型下的车架的应力水平、变形量均较大,轻量化可优化设计空间较
小。对比发现,三自由度模型能准确传递来自车架的垂向、侧向、纵向的力及力矩的作用,
更接近实际钢板弹簧工作状态 ,可靠度更强。
关键词:钢板弹簧;三自由度;车架;等效模型;有限元分析
中图分类号 :U463 文献标识码 :A 文章编号:1009~0134(2014)06(下)~0097—04
Doi:10.3969/J.{ssn.1009-0134.2014.06(下).27
0 引言 梁的弹性模量;L为等效梁的长度,即钢板弹簧活
动吊耳与固定吊耳之问的水平距离。
钢板弹簧结构简单,制造、维修方便,除了
作为弹性元件外 ,还可兼起导向和传递侧 向、纵 很显然,此种方法只考虑 了钢板弹簧的垂 向
向力和力矩的作用n0,板簧片间的接触、摩擦在 刚度特性,而钢板弹簧有导向和传递侧向力、纵
弹簧振动时还将起到阻尼的作用 ,是重要 的高负 向力和力矩的作用,当车架在下坡 、转弯、制
荷安全部件 。车架是同悬挂系统一起工作 的,悬 动、加速等工况中,并没有考虑等效模型是否能
挂系统对车架的刚度、强度影响很大 。为了得到 准确反映实际钢板弹簧所受的侧向、纵 向力和力
车架结构的真实应力分布,必须考虑悬挂系统的 矩的作用,也就不能真实的反映出钢板弹簧对车
变形情况口 J。在结构计算分析中常把悬挂元件与 架刚度的影响。
车架组合起来一起计算,车架的约束来 自于与钢
板弹簧相连的车轴、轮胎及地面驯。
目前,在车架的结构设计分析 中,一般方法
是将钢板弹簧等效为水平放置的矩形截面梁,而
此等效方法只考虑 了实际钢板弹簧某一 自由度下
的刚度阻尼特性,而忽略了其他 自由度下的特性。
提出了钢板弹簧的等效三 自由度模型,在考虑等效
模型的垂向刚度的同时还考虑了其侧 向、纵向刚度 图1 钢板弹簧等效三 自由度模型
特性,进一步提高了等效模型的准确性 。 表1 钢板弹簧尺寸
1 钢板弹簧等效三 自由度模型
1.1常用的钢板弹簧处理方式
目前在车架各种分析中,钢板弹簧等效模型
比较准确的建立方法为:将钢板弹簧等效为一根
水平放置的矩形截面梁,梁单元截面高为:
日: 丽 (1)
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