懸架螺旋彈簧
關(guān)注創(chuàng)建者：上海安世亞太 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-08
懸架螺旋彈簧的視頻教程
Hyperworks螺旋彈簧六面體網(wǎng)格劃分、本體剛度、軸向壓縮工況應(yīng)力、疲勞壽命和拍打工況應(yīng)力及疲勞壽命仿真分析實(shí)例視頻教程
本課程詳細(xì)介紹了如何利用hyperworks軟件，來(lái)計(jì)算仿真計(jì)算懸架螺旋彈簧的剛度、強(qiáng)度應(yīng)力和疲勞壽命。（從頭操作到尾的實(shí)例教程，感興趣的可以跟著作者一塊做~） Coilspring.zip
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Adams鋼板彈簧懸架建模實(shí)例視頻教程
本課程利用一個(gè)例子，詳細(xì)介紹了如何利用adams軟件，來(lái)搭建一個(gè)板簧懸架的動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)各項(xiàng)建模參數(shù)及來(lái)源進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。step by step實(shí)例教程，附件包含練習(xí)文件，感興趣的可以跟著作者逐步操作學(xué)習(xí)~ Leafspring.zip
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平衡懸架鋼板彈簧有限元分析-自由狀態(tài)（HyperMesh+ABAQUS）
針對(duì)設(shè)計(jì)工程師，step by step的進(jìn)行操作，讓你能夠?qū)W會(huì)用有限元軟件進(jìn)行鋼板彈簧應(yīng)力和剛度的分析，同時(shí)知道如何進(jìn)行應(yīng)力曲線的提取。 學(xué)完此課程，能夠掌握自由狀態(tài)板簧的有限元分析，是設(shè)計(jì)工程師未來(lái)精細(xì)化設(shè)計(jì)一項(xiàng)非常重要的技能。 我是一個(gè)設(shè)計(jì)工程師，課程更多的是針對(duì)設(shè)計(jì)工程師，為設(shè)計(jì)工程師學(xué)習(xí)有限元提供了一種途徑。 附件包含了幾個(gè)模型和有限元模型。
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懸架螺旋彈簧的實(shí)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(pán)部件中也包括螺旋彈簧。
Mubea集團(tuán)將有限元分析方法和Ansys optiSLang應(yīng)用于螺旋彈簧自動(dòng)化設(shè)計(jì)以及后續(xù)優(yōu)化過(guò)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(wù)
當(dāng)前的車(chē)流密度要求汽車(chē)具有安全舒適的駕駛環(huán)境，以保證不論在短距離還是長(zhǎng)距離行駛時(shí)駕駛員都能全神貫注。因此，除了直觀設(shè)計(jì)、可管理性、性價(jià)比和無(wú)故障操作，機(jī)動(dòng)車(chē)的高舒適度和高安全性也至關(guān)重要。
如要滿足這些要求，就需要在底盤(pán)和車(chē)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(dòng)，另一方面，它們必須始終確保車(chē)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?yàn)槠洌?為緊湊型設(shè)計(jì)，可以安裝在副車(chē)架或擺臂上以節(jié)省空間
可以與阻尼器合為一個(gè)部件（簡(jiǎn)單懸架和麥弗遜懸架）
具有線性特征甚至漸進(jìn)性特征
經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，成本低
操作簡(jiǎn)單，免維護(hù)
除了螺旋壓縮彈簧外，現(xiàn)代汽車(chē)上一般都安裝了穩(wěn)定裝置，以協(xié)助車(chē)輪單側(cè)偏轉(zhuǎn)和雙側(cè)偏轉(zhuǎn)。穩(wěn)定器主要用于減少車(chē)身在轉(zhuǎn)彎時(shí)的搖擺，而螺旋壓縮彈簧主要用于確保車(chē)身的正確俯仰響應(yīng)和離地間隙。
圖1：阻尼器周?chē)?em>彈簧布置情況
02 荷載傳遞的類(lèi)型
從安裝和荷載傳遞角度來(lái)看，彈簧端部螺旋的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。螺旋彈簧通常安裝在其支柱的內(nèi)部或外部，角度范圍高達(dá)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(dòng)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(lèi)型。較簡(jiǎn)單的技術(shù)是使用平行對(duì)齊的支柱，且在沒(méi)有任何橫向偏移的情況下，線性引導(dǎo)彈簧端部螺旋。
展開(kāi) 3.2 電控空氣彈簧麥?zhǔn)?em>懸架與螺旋彈簧麥?zhǔn)?懸架剛度仿真結(jié)果對(duì)比
對(duì)空氣懸架前后懸架分別進(jìn)行雙輪同向激振，在平衡位置±70mm，在ADAMS/Car 軟件中建模如圖8所示：設(shè)定前懸架單側(cè)簧載質(zhì)量為400kg，后懸架簧載質(zhì)量為425kg， P=0.6MPa，通過(guò)仿真，可以測(cè)得前、后懸架剛度曲線如圖9、圖10所示。
圖8 空氣彈簧麥?zhǔn)?em>懸架雙輪同向激振模型
圖9 空氣彈簧麥?zhǔn)?em>懸架前懸架剛度曲線
圖10 空氣彈簧麥?zhǔn)?em>懸架后懸架剛度曲線
通過(guò)圖9、圖10可以看出，在靜平衡位置時(shí)，空氣懸架前懸架剛度為kf=20kN/m，后懸架剛度為kr=25kN/m。
同理，對(duì)螺旋彈簧麥?zhǔn)?em>懸架系統(tǒng)進(jìn)行雙輪同向激勵(lì)仿真，經(jīng)過(guò)多次仿真調(diào)試，可求得在靜平衡位置時(shí)，當(dāng)前懸架螺旋彈簧的剛度ksf=23kN/m、后懸架螺旋彈簧的剛度為ksr=30kN/m 時(shí)，才能使螺旋彈簧麥?zhǔn)?em>懸架的前懸架剛度為kf=20kN/m，后懸架剛度為kr=25kN/m。
展開(kāi) 眾所周知，懸架彈簧主要有以下幾個(gè)功能，即彈簧與減振器共同組成承載系統(tǒng)，支撐車(chē)身重量，吸收車(chē)輛電波時(shí)的振動(dòng)，提高車(chē)輛的稱(chēng)作舒適型和操控性能，利用彈簧的張力，作用于車(chē)身和輪胎之間使輪胎保持車(chē)輛的控制。
眼下，整車(chē)的設(shè)計(jì)除了重點(diǎn)考慮安全以外，能耗和空間布置也成為設(shè)計(jì)時(shí)的首要考慮因素，因此要求懸架彈簧也以輕量化為設(shè)計(jì)目標(biāo)。在由中國(guó)汽車(chē)咨詢中心網(wǎng)主辦的“第二屆中國(guó)汽車(chē)懸架系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”上，浙江美力科技股份有限公司研發(fā)中心主任屠世潤(rùn)對(duì)如何實(shí)現(xiàn)彈簧的輕量化進(jìn)行了詳細(xì)分析。
屠世潤(rùn)指出，首先，實(shí)現(xiàn)彈簧的輕量化必須要提高設(shè)計(jì)應(yīng)力。目前應(yīng)用在乘用車(chē)中的大多數(shù)懸架彈簧的工作應(yīng)力都在1000MPa以上，比較高端的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了1200MPa左右。因此可以通過(guò)對(duì)彈簧結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化分析、新鋼種的研發(fā)、生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)等，將彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力逐漸提高。
其次，需要有效地提高材料的強(qiáng)度性能。懸架彈簧的疲勞壽命是實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)的技術(shù)關(guān)鍵，除了改善彈簧制造工藝，提高原材料的抗拉強(qiáng)度成為目前的主要手段，設(shè)計(jì)應(yīng)力從1100MPa提高到1200MPa，相應(yīng)的材料強(qiáng)度就要從1800MPa提高到2000MPa左右。
再次是開(kāi)發(fā)新材料。隨著材料強(qiáng)度和硬度的提高，其塑性和熱性必然會(huì)有所降低。因此對(duì)于懸架彈簧高強(qiáng)度輕量化的要求，必須要開(kāi)高強(qiáng)度，高韌性且抵抗腐蝕疲勞性的材料。
因此，屠世潤(rùn)認(rèn)為，針對(duì)目前主機(jī)廠對(duì)懸架彈簧壽命和可靠度要求不斷的提高，從原材料化學(xué)成分的設(shè)計(jì)到彈簧制造過(guò)程中都需要采取相應(yīng)的措施。改善彈簧腐蝕疲勞強(qiáng)度的解決方案是以下三個(gè)方面，第一是降低腐蝕效率，第二改善斷裂韌性，第三改善延遲斷裂強(qiáng)度。
屠世潤(rùn)是在由中國(guó)汽車(chē)咨詢中心網(wǎng)主辦的“第二屆中國(guó)汽車(chē)懸架系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”上做如上發(fā)言。
展開(kāi) 我做的彈簧模態(tài)分析，在彈簧下端圈采用固定約束，材料屬性已經(jīng)設(shè)定好，然后得到的頻率結(jié)果前六階有幾階比較相近，想知道是我的模型有問(wèn)題嗎，實(shí)體模型沒(méi)問(wèn)題，網(wǎng)格是用hypermesh劃的
國(guó)外資料有針對(duì)回收汽車(chē)懸架振動(dòng)的研究，其中奧迪于2015 年展示了eRot 概念車(chē)，其改進(jìn)的電動(dòng)阻尼器已經(jīng)能很好回收懸架振動(dòng)能量，加拿大有大學(xué)報(bào)道進(jìn)行了懸架振動(dòng)能量回收的研究。國(guó)內(nèi)吉林大學(xué)的于長(zhǎng)淼等通過(guò)串聯(lián)齒輪齒條機(jī)構(gòu)，將懸架的直線位移轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在實(shí)現(xiàn)懸架需要的阻尼的同時(shí)回收懸架振動(dòng)能量。上海交通大學(xué)的曹民等研究了改進(jìn)后的主動(dòng)懸架特性，同時(shí)也兼顧回收懸架振動(dòng)能量。這些研究顯示回收懸架振動(dòng)能量，在大部分道路條件下，能顯著改善汽車(chē)的整車(chē)效率和提升舒適性。因而提出了車(chē)輛懸架用組合發(fā)條彈簧，變懸架的直線位移運(yùn)動(dòng)為發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)懸架需要的彈性變形和阻尼功能，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。通過(guò)內(nèi)齒傳動(dòng)并聯(lián)的發(fā)條彈簧滿足了懸架需要的彈性力要求，發(fā)電機(jī)軸與發(fā)條彈簧軸通過(guò)鋼絲繩實(shí)現(xiàn)連接傳動(dòng)，將懸架的小位移變形轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)軸的大角度轉(zhuǎn)動(dòng)。在懸架發(fā)生變形時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，控制發(fā)電機(jī)的輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼的調(diào)節(jié)。因而該彈簧機(jī)構(gòu)將懸架的彈性元件和阻尼元件扁平化，同時(shí)具有回收懸架振動(dòng)能量的功能。
圖1 車(chē)輛懸架用組合發(fā)條彈簧機(jī)構(gòu)
樣機(jī)的底板采用鋁合金底板，使用數(shù)控加工中心加工后獲得，這導(dǎo)致加工時(shí)間較長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低。而將底板改為沖壓件，則能大幅提高生產(chǎn)效率、材料利用率，進(jìn)一步提升發(fā)條彈簧機(jī)構(gòu)的輕量化和結(jié)構(gòu)的緊湊。
底板機(jī)械性能分析
對(duì)底板進(jìn)行沖壓件的改進(jìn)設(shè)計(jì)，發(fā)條彈簧安裝孔進(jìn)行壓延拉伸處理，使得安裝孔的強(qiáng)度得到加強(qiáng)。安裝發(fā)條彈簧的外溝槽采用盲槽結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)這部分區(qū)域的強(qiáng)度。安裝電機(jī)的外圍采用通孔結(jié)構(gòu)，與電機(jī)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(jì)算結(jié)果的精度，對(duì)其進(jìn)行了局部加密，改進(jìn)后的仿真模型如圖2 所示。
展開(kāi) 
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懸架螺旋彈簧的最新內(nèi)容
基于matlab的汽車(chē)懸架（鋼板彈簧，減震器）設(shè)計(jì)程序ＧＵＩ。根據(jù)需求輸入設(shè)計(jì)參數(shù)，包括前橋負(fù)荷、簧下質(zhì)量、彈簧剛度、阻尼等，輸出鋼板彈簧、減震器結(jié)果。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
懸架主要由懸架臂、螺旋彈簧和減震器組成。連桿的數(shù)量、長(zhǎng)度和布置方式各不相同，大致可分為支柱式、雙橫臂式和多連桿式三種。
可以降低成本的“支柱式懸掛”
麥弗遜式支柱懸架是獨(dú)立懸架中性價(jià)比優(yōu)異的懸架類(lèi)型。
01 懸架螺旋彈簧的任務(wù)
當(dāng)前的車(chē)流密度要求汽車(chē)具有安全舒適的駕駛環(huán)境，以保證不論在短距離還是長(zhǎng)距離行駛時(shí)駕駛員都能全神貫注。因此，除了直觀設(shè)計(jì)、可管理性、性價(jià)比和無(wú)故障操作，機(jī)動(dòng)車(chē)的高舒適度和高安全性也至關(guān)重要。
如要滿足這些要求，就需要在底盤(pán)和車(chē)身之間安裝彈性部件和阻尼減震部件。
同理，對(duì)螺旋彈簧麥?zhǔn)?em>懸架系統(tǒng)進(jìn)行雙輪同向激勵(lì)仿真，經(jīng)過(guò)多次仿真調(diào)試，可求得在靜平衡位置時(shí)，當(dāng)前懸架螺旋彈簧的剛度ksf=23kN/m、后懸架螺旋彈簧的剛度為ksr=30kN/m 時(shí)，才能使螺旋彈簧麥?zhǔn)?em>懸架的前懸架剛度為kf=20kN/m，后懸架剛度為kr=25kN/m。
我做的彈簧模態(tài)分析，在彈簧下端圈采用固定約束，材料屬性已經(jīng)設(shè)定好，然后得到的頻率結(jié)果前六階有幾階比較相近，想知道是我的模型有問(wèn)題嗎，實(shí)體模型沒(méi)問(wèn)題，網(wǎng)格是用hypermesh劃的
彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車(chē)懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，高檔豪華大客車(chē)則使用空氣彈簧。
懸架種類(lèi)
汽車(chē)懸架又可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪由一根整體式車(chē)橋相連，車(chē)輪連同車(chē)橋一起通過(guò)彈性懸架與車(chē)架(或車(chē)身)連接。當(dāng)一側(cè)車(chē)輪因道路不平而發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，必然引起另一側(cè)車(chē)輪在汽車(chē)橫向平面內(nèi)發(fā)生擺動(dòng)，故稱(chēng)為非獨(dú)立懸架。
本文針對(duì)提出的新型車(chē)用組合發(fā)條機(jī)構(gòu)，分析了其底板結(jié)構(gòu)和性能。利用ANSYS 軟件對(duì)其進(jìn)行了靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，結(jié)果表明底板的一階模態(tài)頻率較低，因此提出了增加加強(qiáng)筋、增大局部尺寸和增加局部臺(tái)階結(jié)構(gòu)，通過(guò)模態(tài)仿真計(jì)算顯示增加局部臺(tái)階結(jié)構(gòu)的方案能有效提升底板的機(jī)械性能。
國(guó)外資料有針對(duì)回收汽車(chē)懸架振動(dòng)的研究，其中奧迪于2015 年展示了eRot 概念車(chē)，其改進(jìn)的電動(dòng)阻尼器已經(jīng)能很好回收懸架振動(dòng)能量
這通常為一側(cè)前懸架變形、前懸架車(chē)身底板變形、前懸架螺旋彈簧彈力嚴(yán)重下降以及車(chē)架等相關(guān)部位在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)相互干涉或不協(xié)調(diào)所致。遇上述情況，查明原因后加以修復(fù)。
④制動(dòng)時(shí)車(chē)輪自動(dòng)向一邊兒轉(zhuǎn)彎而跑偏。這主要是兩邊制動(dòng)鼓和摩擦片工作表面粗糙度不同，或一側(cè)制動(dòng)管路接頭堵塞等引起的。應(yīng)分別查找根源，加以修復(fù)。
⑤左右輪胎氣壓不均造成跑偏。
有些轎車(chē)后輪非獨(dú)立懸架也有采用螺旋彈簧作彈性元件的。由于螺旋彈簧只承受垂直載荷，它用做彈性元件的懸架要加設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器。它與鋼板彈簧相比具有不需潤(rùn)滑，防污性強(qiáng)，占用縱向空間小，彈簧本身質(zhì)量小的特點(diǎn)，因而現(xiàn)代轎車(chē)上廣泛采用。
c、扭桿彈簧
扭桿彈簧總成用鉻釩合金彈簧鋼制成，它的表面經(jīng)過(guò)加工很光滑。
螺旋彈簧非獨(dú)立懸架
因?yàn)槁菪龔椈勺鳛閺椥栽荒艹惺艽怪陛d荷，所以其懸架系統(tǒng)要加設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器。
空氣彈簧非獨(dú)立懸架
汽車(chē)在行駛時(shí)由于載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化。當(dāng)空車(chē)時(shí)車(chē)身被抬高，滿載時(shí)車(chē)身則被壓得很低，會(huì)出現(xiàn)撞擊緩沖塊的情況。
