畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告（理工類）卡車鋼板彈簧解析計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告（理工類）卡車鋼板彈簧解析計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究設(shè)計(jì)題目卡車鋼板彈簧解析計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究學(xué)生姓名耿元學(xué)號(hào)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(dǎo)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(dòng)。本課題將致力于卡車鋼板彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)分析研究鋼板彈簧的解析計(jì)算方法。（1） 該課題涉及的鋼板彈簧各參數(shù)的解析計(jì)算，影響鋼板彈簧的剛度和變形。解析計(jì)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(duì)鋼板彈簧設(shè)計(jì)的要求，具有極大的

2、學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值。（2） 現(xiàn)代汽車懸架設(shè)計(jì)要求日趨精確化，深入研究鋼板彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，將會(huì)有效實(shí)現(xiàn)汽車懸架整體優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，推動(dòng)汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，具有極其重要的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。二、近年來國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 鋼板彈簧的幾何形狀十分簡(jiǎn)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(shí)際的設(shè)計(jì)與分析方法。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼板彈簧的研究，大都采用材料力學(xué)線性梁理論，主要有懸臂梁法、集中載荷法、共同曲率法，國(guó)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(shí)質(zhì)上是主片撓度的觀點(diǎn)，提出主片分析法。國(guó)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(shí)體的基礎(chǔ)上進(jìn)行了有限元的精確離散化。最近幾年，cae和ansys廣泛應(yīng)用在汽車鋼板彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)用此軟件可以計(jì)算鋼板彈簧的力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)特性。利用有限元法優(yōu)化設(shè)計(jì)鋼板彈簧，雖然與傳統(tǒng)的解析方法比較，理論上更嚴(yán)密、精度更高，但是只能求得近似結(jié)果。目前，對(duì)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(yàn)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(zhǔn)確的解析計(jì)算方法，不能滿足汽車懸架設(shè)計(jì)日趨精確化的要求。 參考文獻(xiàn)1張寧。汽車鋼板彈簧設(shè)計(jì)，吉林大學(xué)，20072鄒海榮，黃其柏。國(guó)內(nèi)外汽車鋼板彈簧設(shè)計(jì)與分析方法的發(fā)展進(jìn)程，上海汽車，2004

4、3楊宗孟。汽車鋼板彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算，汽車技術(shù)，1979.（1）4劉廣寬。汽車鋼板彈簧計(jì)算模型的研究，當(dāng)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(jì)，福州大學(xué)，20117周長(zhǎng)城。車輛懸架彈性力學(xué)解析計(jì)算理論，機(jī)械工業(yè)出版社8王望予。汽車設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社3、 研究?jī)?nèi)容、設(shè)計(jì)方案、可行性分析和預(yù)期目標(biāo)： 1、研究?jī)?nèi)容： 鋼板彈簧解析計(jì)算：對(duì)鋼板彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算之前，先

5、確定簧上載荷、彈簧長(zhǎng)度、靜撓度和動(dòng)撓度、滿載弧高等主要參數(shù)和尺寸，然后對(duì)鋼板彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。其設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)算、鋼板彈簧剛度校核等。 2、設(shè)計(jì)方案：?jiǎn)纹O(shè)計(jì)鋼板彈簧厚度設(shè)計(jì)鋼板彈簧各片厚度 鋼板彈簧計(jì)算模型簡(jiǎn)化確定鋼板彈簧基本參數(shù)解析計(jì)算鋼板彈簧各片厚度解析計(jì)算鋼板彈簧弧高與曲面形狀 ansys驗(yàn)證、 具體實(shí)例分析及matlab仿真 鋼板彈簧剛度校核 、鋼板彈簧計(jì)算模型簡(jiǎn)化：將鋼板彈簧計(jì)算模型簡(jiǎn)化為懸臂梁、確定鋼板彈簧基本參數(shù)：汽車懸架對(duì)鋼板彈簧所要求的剛度值、鋼板彈簧總長(zhǎng)度、鋼板彈簧寬度、單片設(shè)計(jì)鋼板彈簧當(dāng)量厚度：根據(jù)確定好的

6、基本參數(shù)代入公式計(jì)算、設(shè)計(jì)鋼板彈簧各片厚度：根據(jù)等長(zhǎng)度鋼板彈簧計(jì)算出當(dāng)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(zhǎng)變形，得到鋼板彈簧各片厚度解析計(jì)算公式。、解析計(jì)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(dāng)量設(shè)計(jì)厚度、鋼板彈簧的長(zhǎng)度、鋼板彈簧所承受的最大載荷、鋼板彈簧的寬度、設(shè)計(jì)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(yàn)證解析計(jì)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(duì)鋼板彈簧剛度的要求值，計(jì)算誤差，進(jìn)行ansys仿真進(jìn)行誤差評(píng)價(jià)

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(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)運(yùn)算功底，將鋼板彈簧簡(jiǎn)化為懸臂梁模型，并利用卡式定理以及疊加定理計(jì)算鋼板彈簧各片厚度、弧高和曲面形狀，能夠用matlab進(jìn)行編程驗(yàn)證數(shù)據(jù)的吻合度，同時(shí)可以用ansys仿真驗(yàn)證鋼板彈簧各參數(shù)的正確度。4、預(yù)期目標(biāo)：盡可能的縮小利用解析計(jì)算得到的結(jié)果與仿真驗(yàn)證的誤差，有效改善鋼板彈簧優(yōu)化問題，實(shí)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(xué)解析計(jì)算理論、材料力學(xué)等相關(guān)參考書；3、數(shù)據(jù)資源庫(kù)。五、課題分階段進(jìn)度計(jì)劃：序號(hào)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(duì)課題國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀有了初步了解23.113.17查閱資料，準(zhǔn)備開題報(bào)告對(duì)課題國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀有了更進(jìn)一步的了解33.183.31參加湖大復(fù)試44.14.7初步學(xué)習(xí)matlab軟件對(duì)matlab有了初步了解54.84.14深入學(xué)習(xí)matlab軟件，理清研究課題的大致思路對(duì)matlab和所研究的課題有了更進(jìn)一步的了解64.154.21撰寫開題報(bào)告完成開題74.224.28簡(jiǎn)化鋼板彈簧計(jì)算模型、確定基本參數(shù)、設(shè)計(jì)單片鋼板彈簧厚度84.295.5設(shè)計(jì)鋼板彈簧各片厚度95.65.12解析計(jì)算鋼板彈簧