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渐变刚度钢板弹簧刚强度特性的研究

何云峰

上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，柳州545007

摘要:由于钢板弹簧传统的理论计算方法建立在各种假设之上,忽略了各簧片间的几何非线性、接触和摩擦等因素，计算的结果与实际的工作情况存在一定误差,针对此问题,根据各片簧在

自由状态的弧高和板长,建立某微车渐变刚度钢板弹簧的自由状态模型,利用abaqus非线性功能，对渐变刚度钢板弹簧刚强度特性进行分析，并通过刚度实验和强度实验进行验证，结果表明，实验测试的结果与仿真计算的结果基本吻合，说明所建的有限元模型是正确的，能真实反映渐变刚度钢板弹簧工作情况。

Gradualrigidityleafspringstiffnessandstrengthcharacteristicsresearch

Abstract:Theleafspringtraditionaltheoreticalcalculationmethodbasedonvariousassumptions,

ignoringthegeometricnonlinearity,contactandfrictionfactor,thecalculationresultshaveerrorwiththe

actualworkingsituationforthisproblem,accordingtoeachleafspringfreestatearcheightandplate

length,establishaminicargradualrigidityleafspringfreestatemodel,usingabaqusnonlinearfunction,

analyzegradualrigidityleafspringstiffnessandstrengthcharacteristics,verifiedbythestiffnessand

strengthexperiments,theresultsshowthattheexperimentaltestresultswiththeresultsofthesimulation

calculationofthebasic,finiteelementmodeliscorrect,itcanreflectagradualrigidityleafspringworking

condition.

Keywords:leafspringstiffnessstrengthfiniteelementanalysistest

关键字：钢板弹簧刚度强度有限元分析试验

前沿

钢板弹簧是非独立悬架中一种常见的弹性元件，具有结构简单、制造容易，价格便宜，维修方便、工作可靠和承载能力强等特点[1]，同时兼有导向的作用，可以保证车轮相对于

车架的运动特性，并传递在车轮和车架之间的力和力矩,对整车行驶的安全性、平顺性和操作稳定性具有重要的影响。由于钢板弹簧的理论计算方法基于线弹性理论，建立在各种假设和经验取值之上，虽然能给出刚度与应力的近似解，但与实际情况存在一定的误差，近年来随有限元技术在非线性理论的发展，使得精确研究钢板弹簧的特性成为可能，本文通过abaqus有限元软件，考虑片间摩擦和接触的实际情况，建立某一主机厂生产的某微车后悬架的渐变刚度钢板弹簧有限元模型，然后进行静力分析，并通过刚度实验和强度实验进行验证，结果表明，实验测试的结果与仿真计算的结果吻合较好。

1、渐变刚度钢板弹簧有限元分析

钢板弹簧总成是具有不同弧高的簧片通过中心螺栓装配而成，在装配过程中各片簧间必

然产生摩擦,进而产生接触力,在各片簧上产生预应力,然后通过U型螺栓夹紧装配到后桥,随

着外界载荷的作用下各片簧间产生复杂的接触，且在受力过程中几何实时发生变化因此钢板弹簧的有限元分析既属于边界非线性问题同时又属于几何非线性问题[2]。

1.1、有限元模型的建立

分析的渐变刚度钢板弹簧采用吊耳安装，根据自由状态下各片的尺寸和弧高，通过UG

三维软件建立各片的参数化模型，然后通过装配组装各片，装配中各片间的间隙不要太大，

以免节省有限元计算的时间，具体几何尺寸如表。

表1钢板弹簧各片几何参数mm

片号长度厚度宽度弧高

第一片1150860101

第二片106086090

第三片90076070

第四片副簧620(9）60-5

第五片副簧300960-2

1.2单元