懸架用螺旋彈簧
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-16
懸架用螺旋彈簧的視頻教程
Hyperworks螺旋彈簧六面體網格劃分、本體剛度、軸向壓縮工況應力、疲勞壽命和拍打工況應力及疲勞壽命仿真分析實例視頻教程
本課程詳細介紹了如何利用hyperworks軟件，來計算仿真計算懸架螺旋彈簧的剛度、強度應力和疲勞壽命。（從頭操作到尾的實例教程，感興趣的可以跟著作者一塊做~） Coilspring.zip
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基于hypermesh的【整車模型搭建】系列課程（附k文件）
課程大綱 01 轉向系 02 行駛系-副車架和懸架 03 行駛系-輪胎 04 車門 05 機艙蓋和行李箱蓋 06 動力總成 07 創建變形量彈簧和加速度傳感器 08 座椅 09 油箱 10 儀表板橫梁支架（CCB）、踏板、前圍板和設置測量點 11 排氣系統 12 冷卻系統 13 整車模型中的常用材料和屬性 14 整車碰撞的控制卡片介紹
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懸架用螺旋彈簧的實例教程
懸架部件在公司的投資組合和收入中占很大比例，底盤部件中也包括螺旋彈簧。
Mubea集團將有限元分析方法和Ansys optiSLang應用于螺旋彈簧自動化設計以及后續優化過程中，以滿足所有邊界條件和使用期限要求。
01 懸架螺旋彈簧的任務
當前的車流密度要求汽車具有安全舒適的駕駛環境，以保證不論在短距離還是長距離行駛時駕駛員都能全神貫注。因此，除了直觀設計、可管理性、性價比和無故障操作，機動車的高舒適度和高安全性也至關重要。
如要滿足這些要求，就需要在底盤和車身之間安裝彈性部件和阻尼減震部件。一方面，這些部件必須能在很大程度上吸收道路引起的沖擊和振動，另一方面，它們必須始終確保車輪有足夠的牽引力控制。
螺旋壓縮彈簧作為彈性部件是不二之選，因為其：
為緊湊型設計，可以安裝在副車架或擺臂上以節省空間
可以與阻尼器合為一個部件（簡單懸架和麥弗遜懸架）
具有線性特征甚至漸進性特征
經濟實惠，成本低
操作簡單，免維護
除了螺旋壓縮彈簧外，現代汽車上一般都安裝了穩定裝置，以協助車輪單側偏轉和雙側偏轉。穩定器主要用于減少車身在轉彎時的搖擺，而螺旋壓縮彈簧主要用于確保車身的正確俯仰響應和離地間隙。
圖1：阻尼器周圍彈簧布置情況
02 荷載傳遞的類型
從安裝和荷載傳遞角度來看，彈簧端部螺旋的設計至關重要。螺旋彈簧通常安裝在其支柱的內部或外部，角度范圍高達270°，以支持中心荷載傳遞。支座可以建在平面上，也可以建在活動式彈簧座上，通常由適合端圈的金屬片或橡膠零件制成。
荷載的傳遞基本上可以分為兩種不同的類型。較簡單的技術是使用平行對齊的支柱，且在沒有任何橫向偏移的情況下，線性引導彈簧端部螺旋。
展開 國外資料有針對回收汽車懸架振動的研究，其中奧迪于2015 年展示了eRot 概念車，其改進的電動阻尼器已經能很好回收懸架振動能量，加拿大有大學報道進行了懸架振動能量回收的研究。國內吉林大學的于長淼等通過串聯齒輪齒條機構，將懸架的直線位移轉化為發電機的旋轉運動，在實現懸架需要的阻尼的同時回收懸架振動能量。上海交通大學的曹民等研究了改進后的主動懸架特性，同時也兼顧回收懸架振動能量。這些研究顯示回收懸架振動能量，在大部分道路條件下，能顯著改善汽車的整車效率和提升舒適性。因而提出了車輛懸架用組合發條彈簧，變懸架的直線位移運動為發電機的旋轉運動，實現懸架需要的彈性變形和阻尼功能，其結構如圖1 所示。通過內齒傳動并聯的發條彈簧滿足了懸架需要的彈性力要求，發電機軸與發條彈簧軸通過鋼絲繩實現連接傳動，將懸架的小位移變形轉化為發電機軸的大角度轉動。在懸架發生變形時，發電機轉動發電，控制發電機的輸出實現對阻尼的調節。因而該彈簧機構將懸架的彈性元件和阻尼元件扁平化，同時具有回收懸架振動能量的功能。
圖1 車輛懸架用組合發條彈簧機構
樣機的底板采用鋁合金底板，使用數控加工中心加工后獲得，這導致加工時間較長、生產效率低。而將底板改為沖壓件，則能大幅提高生產效率、材料利用率，進一步提升發條彈簧機構的輕量化和結構的緊湊。
底板機械性能分析
對底板進行沖壓件的改進設計，發條彈簧安裝孔進行壓延拉伸處理，使得安裝孔的強度得到加強。安裝發條彈簧的外溝槽采用盲槽結構，以加強這部分區域的強度。安裝電機的外圍采用通孔結構，與電機的外圍形狀相配合，由于該局部尺寸較小，均為薄壁件，為提高其仿真計算結果的精度，對其進行了局部加密，改進后的仿真模型如圖2 所示。
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確保所有硬點（Hardpoint）、部件質量特性、襯套（Bushing） 屬性、彈簧（Spring） 和減振器（Damper）特性正確無誤。本文介紹麥弗遜前懸架工作載荷提取，使用的模型如圖1所示，懸架參數如圖2所示：
圖1 麥弗遜懸架模型
圖2 懸架參數
2. 定義分析工況：靜態載荷分析旨在考察懸架在極限工況下的受力。
（2）自由支撐
用彈性繩吊起白車身或者用空氣彈簧支撐其白車身，近似得到自由支撐邊界條件。對于不是很大的試件，采用這種支承的附加剛度和阻尼均很小，雖然會引起剛體模態，但試件的彈性模態受到的影響是可以忽略的。使用自由支撐的條件：“要求能夠保證其自身剛體共振頻率遠低于第一階彈性體共振頻率（一般要求小于第一階頻率的10%～20%）”。自由支撐的缺點是在測量小阻尼試件時，懸架系統會產生附加的阻尼。
A4：對于受力點較多的零件，建議做系統級臺架試驗，例如副車架、扭梁等產品，可以使用二分之一懸架做系統級試驗，其優勢在于，我們只需要對輪心載荷進行Block轉化即可，而無需對零件的接附點進行逐個轉化，可以極大降低我們進行Block轉化的難度。
將汽車視為單質量系統模型，則懸架系統的阻尼比ζ[2]可由車身質量m、彈簧剛度K和減振器阻尼系數C計算[2]得到
ζ為不同剛度、不同簧上質量的減振器匹配懸架系統產生的阻尼效果，ζ值越大，則車身振動會迅速衰減，同時會將較大的路面沖擊傳遞到車身，如果ζ過小，對于一般路面的整車舒適性偏好，但在某些工況會出現振動衰減不足，導致異響發生或系統不穩定。
后排主要能量衰減 部件有縱臂安裝軸套 、螺旋彈簧及減振器。依次對各零 部件進行優化并進行方案驗汪。由于螺旋簧剛度涉及 車身姿態問題 ，暫不列入優化范圍，縱臂軸套為主要優 化對象.
依據振動理論 ，擺臂安裝點被動側振動幅值主要 受激勵 力大小 、振動衰減能力及安裝點剛度三方面影 響。
麥弗遜對設計小型轎車非常感興趣，目標是將這種四座轎車的質量控制在0.9噸以內，軸距控制在2.74米以內，設計的關鍵就是懸架。麥弗遜一改當時盛行的板簧與扭桿彈簧的前懸架方式，創造性地將減振器和螺旋彈簧組合在一起，裝在前軸上。后來，麥弗遜跳槽到福特，1950年福特在英國的子公司生產的兩款車，是世界上首次使用麥弗遜懸架的商品車。
通過發動機、 懸架、副車架、懸架彈簧、減振器等與車身的連接點傳遞至車身的振動是引起車身面板振動的主要原因。連接點動剛度是室內怠速噪聲與路面噪聲的重要影響因素。
1.模型的建立
建模忽略實際車輛的不對稱性，懸架左右側所有硬點、部件質量屬性和彈簧、減震器及襯套性能參數均認識完全一致。利用懸架模型導入整理后的硬點數據文件，定義部件和連接關系后建立的麥弗遜前懸架模型如下圖所示：
圖1 麥弗遜前懸架模型
模型主要由車輪、轉向節、轉向橫拉桿、下控制臂、減震器、螺旋彈簧、柔性穩定桿、橡膠襯套及轉向系組成。
在汽車工業中，行駛和操縱特性的更高級別目標受到道路載荷以及懸架和底盤配置的影響。MBD仿真是機械系統和子系統概念研究的理想工具，可以調整關鍵位置的質量和剛度等特性。在獲得任何詳細的設計信息之前，可以快速設計和探索這些概念模型。
在開發周期的驗證階段，也存在利用MBD仿真的時機。
