懸架螺旋彈簧的案例
仿真案例｜懸架螺旋彈簧自動化設計和優化
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 汽車電控空氣懸架試驗與仿真研究
3.2 電控空氣彈簧麥式懸架與螺旋彈簧麥式
懸架剛度仿真結果對比
對空氣懸架前后懸架分別進行雙輪同向激振，在平衡位置±70mm，在ADAMS/Car 軟件中建模如圖8所示：設定前懸架單側簧載質量為400kg，后懸架簧載質量為425kg， P=0.6MPa，通過仿真，可以測得前、后懸架剛度曲線如圖9、圖10所示。
圖8 空氣彈簧麥式懸架雙輪同向激振模型
圖9 空氣彈簧麥式懸架前懸架剛度曲線
圖10 空氣彈簧麥式懸架后懸架剛度曲線
通過圖9、圖10可以看出，在靜平衡位置時，空氣懸架前懸架剛度為kf=20kN/m，后懸架剛度為kr=25kN/m。
同理，對螺旋彈簧麥式懸架系統進行雙輪同向激勵仿真，經過多次仿真調試，可求得在靜平衡位置時，當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，才能使螺旋彈簧麥式懸架的前懸架剛度為kf=20kN/m，后懸架剛度為kr=25kN/m。
展開 懸架彈簧的設計方向
眾所周知，懸架彈簧主要有以下幾個功能，即彈簧與減振器共同組成承載系統，支撐車身重量，吸收車輛電波時的振動，提高車輛的稱作舒適型和操控性能，利用彈簧的張力，作用于車身和輪胎之間使輪胎保持車輛的控制。
眼下，整車的設計除了重點考慮安全以外，能耗和空間布置也成為設計時的首要考慮因素，因此要求懸架彈簧也以輕量化為設計目標。在由中國汽車咨詢中心網主辦的“第二屆中國汽車懸架系統產業發展論壇”上，浙江美力科技股份有限公司研發中心主任屠世潤對如何實現彈簧的輕量化進行了詳細分析。
屠世潤指出，首先，實現彈簧的輕量化必須要提高設計應力。目前應用在乘用車中的大多數懸架彈簧的工作應力都在1000MPa以上，比較高端的產品已經達到了1200MPa左右。因此可以通過對彈簧結構的設計優化分析、新鋼種的研發、生產工藝的不斷改進等，將彈簧的設計應力逐漸提高。
其次，需要有效地提高材料的強度性能。懸架彈簧的疲勞壽命是實現輕量化目標的技術關鍵，除了改善彈簧制造工藝，提高原材料的抗拉強度成為目前的主要手段，設計應力從1100MPa提高到1200MPa，相應的材料強度就要從1800MPa提高到2000MPa左右。
再次是開發新材料。隨著材料強度和硬度的提高，其塑性和熱性必然會有所降低。因此對于懸架彈簧高強度輕量化的要求，必須要開高強度，高韌性且抵抗腐蝕疲勞性的材料。
因此，屠世潤認為，針對目前主機廠對懸架彈簧壽命和可靠度要求不斷的提高，從原材料化學成分的設計到彈簧制造過程中都需要采取相應的措施。改善彈簧腐蝕疲勞強度的解決方案是以下三個方面，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度。
屠世潤是在由中國汽車咨詢中心網主辦的“第二屆中國汽車懸架系統產業發展論壇”上做如上發言。
展開 汽車懸架彈簧等我模態分析求助
我做的彈簧模態分析，在彈簧下端圈采用固定約束，材料屬性已經設定好，然后得到的頻率結果前六階有幾階比較相近，想知道是我的模型有問題嗎，實體模型沒問題，網格是用hypermesh劃的
汽車懸架用組合發條彈簧機構底板沖壓件的設計
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。
展開 219 基于matlab的汽車懸架（鋼板彈簧，減震器）設計程序ＧＵＩ ￥19.89
基于matlab的汽車懸架（鋼板彈簧，減震器）設計程序ＧＵＩ。根據需求輸入設計參數，包括前橋負荷、簧下質量、彈簧剛度、阻尼等，輸出鋼板彈簧、減震器結果。程序已調通，可直接運行。
詳解電動汽車各系統常見故障及處理
③制動產生的熱量使回位彈簧受熱變形、彈力下降或消失，不能確保制動摩擦片總成及時回位，便無法及時徹底解除制動而使制動鼓發熱。應及時檢修或更換回位彈簧，即可消除故障。
（5）駐車制動失靈常見故障包括拉索或外套銹蝕，牽引彈簧折斷、脫落等，導致駐車制動操縱拉索或制動拉索在其外套內拉動不靈活，由此造成駐車制動松不開而工作失效。需檢查制動操縱拉索和制動系統部件表面有無損傷，手柄操縱動作是否靈活，有無卡滯現象，拉索連接頭及固定部位是否松動、損壞。檢修時，對拉索加注潤滑脂進行潤滑，或更換損壞件，重新調整制動手柄轉動量。
3.4行駛系統
汽車行駛系統技術狀況的好壞直接影響到汽車行駛的平順性和操作穩定性，所以，對行駛裝置的常見故障應及時處理。
（1）懸架發生剛性碰撞或異響
①故障現象汽車行駛中懸架發生撞擊，發出異響，振動強烈。
②故障原因鋼板彈簧銷或螺旋彈簧產生塑性變形；減振墊、限位塊損壞；潤滑不良；減振器失效等。
③處理方法檢查懸架是否變形、松動，減振墊的潤滑情況，必要時添加潤滑脂；檢查減振器是否損壞。
（2）輪胎異常磨損
①故障現象輪胎出現兩肩磨損、胎冠中部磨損、內（外）側磨損、鋸齒形磨損或波浪形磨損。
②故障原因前車輪外傾角和前束不符合要求；車輪輪轂軸承磨損、松曠；輪胎不平衡量過大，輪胎氣壓不正常；減振器失效，輪轂變形。
③處理方法檢查減振器是否失效，輪轂是否變形，必要時更換；檢查車輪輪轂軸承是否磨損、松曠，輪胎氣壓是否正常，必要時調整、補氣、做輪胎動平衡。
四、電氣設備常見故障及處理方法
（1）燈光設備汽車燈光設備的常見故障包括燈不亮、燈光暗淡、忽明忽暗及熔斷器發響等。造成上述故障的原因通常是燈絲燒斷、導線松脫、接地不良、斷路或短路；充電電壓調整過高以及各種開關失效等。
展開 【汽車懸架知識】
懸架系統是指車身、車架和車輪之間的一個連接結構系統，而這個結構系統包含了避震器、懸架彈簧、防傾桿、懸吊副梁、下控臂、縱向桿、轉向節臂、橡皮襯套和連桿等部件。當汽車行駛在路面上時因地面的變化而受到震動及沖擊，這些沖擊的力量其中一部份會由輪胎吸收，但絕大部分是依靠輪胎與車身間的懸架裝置來吸收的。
懸架作用
懸架作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。
懸架結構
典型的懸架結構由彈性元件、導向機構以及減震器等組成，個別結構則還有緩沖塊、橫向穩定桿等。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，而現代轎車懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，高檔豪華大客車則使用空氣彈簧。
懸架種類
汽車懸架又可分為非獨立懸架和獨立懸架。非獨立懸架的結構特點是兩側車輪由一根整體式車橋相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架與車架(或車身)連接。當一側車輪因道路不平而發生跳動時，必然引起另一側車輪在汽車橫向平面內發生擺動，故稱為非獨立懸架。獨立懸架的結構特點是車橋做成斷開的，每一側的車輪可以單獨的通過彈性懸架與車架(或車身)連接，兩側車輪可以單獨跳動，互不影響，故稱為獨立懸架。
懸架是汽車中的一個重要總成，它把車架與車輪彈性地聯系起來，關系到汽車的多種使用性能。從外表上看，轎車懸架是一個較難達到完美要求的汽車總成，這是因為懸架既要滿足汽車的舒適性要求，又要滿足其操縱穩定性的要求，而懸架僅是由一些桿、筒以及彈簧組成，但千萬不要以為它很簡單，相反方面又是互相對立的。比如，為了取得良好的舒適性，需要大大緩沖汽車的震動，這樣彈簧就要設計得軟些，但彈簧軟了卻容易使汽車發生剎車"點頭"、加速"抬頭"以及左右側傾嚴重的不良傾向，不利于汽車的轉向，容易導致汽車操縱不穩定等。
展開 汽車懸架那么多，到底哪種最好？
懸架具有支撐載荷、吸收振動和傳遞力的作用。所使用的懸架類型是根據每個制造商的理念設計的，每種懸架類型的優缺點是什么？
什么懸掛最好？
多連桿式性能最好、雙叉臂平衡性更好、支柱式懸掛便宜又好，都對，但到底是便宜車還是豪華車？乘用車型還是運動型？如果沒有采用汽車的先決條件，則無法確定。因此，這一次，我們將重點放在前懸架上，看看每種類型的優缺點。
懸架主要由懸架臂、螺旋彈簧和減震器組成。連桿的數量、長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立懸架中性價比優異的懸架類型。它常用于緊湊型轎車的前懸架，在某些車型中也用于后懸架。麥弗遜支柱懸掛上的減震器本身用作懸架結構的一部分，并附接下臂和輪轂、螺旋彈簧以及輪胎和車輪。
減震器通過將上端固定在車身側，將下端固定在下臂外側來設置懸架幾何形狀。由于其結構簡單，所需空間小，因此主要用于發動機倉不覺緊湊的前置前驅汽車，而且由于零部件少，制造成本較低。但是，由于可以更改的部分很少，因此每個車型的調整范圍很小，并且構建性能有點困難。
展開 #汽車懸架#9個汽車懸架的經典姿勢
1.懸架的概念
首先了解一下什么是懸架：
專業的說是車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱。
懸架的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動力和驅動力等，并且緩和由不平路面傳給車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動、保證乘員的舒適性。
典型的汽車懸架結構由彈性元件、減振器以及導向機構等組成，這三部分，分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。大多數懸架都有螺旋彈簧和減振器結構，不過不同類型的懸架的導向機構差異卻很大，這也是懸架性能差異的核心構件。
2.懸架的分類
根據結構不同可分為非獨立懸架和獨立懸架兩種。目前國內的乘用車，前懸架都是獨立式懸架，只有后懸架才會出現非獨立懸架。
3.關于獨立懸架
獨立懸架只要調教得當，在公路性能和操控上是一定會好于非獨立懸架。畢竟獨立懸架每一側的車輪都是單獨地通過彈性懸架系統連接在車架或車身下面的。
優點：
質量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力；
可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性；
可以使發動機位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的行駛穩定性；
左右車輪單獨跳動，互不相干，能減小車身的傾斜和震動。
缺點：
獨立懸架系統存在著結構復雜、成本高、維修不便的缺點，同時因為結構復雜，會侵占一些車內乘坐空間，當然像是翼虎斷軸這類，其實也是獨立懸架的問題之一，因為其復雜性，有一個零部件質量不過關就會造成較為嚴重的問題。
獨立式懸架種類：
按其結構形式的不同，獨立懸架系統又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式以及麥弗遜式懸架等。
4.麥弗遜
麥弗遜懸架是目前最為常見的前懸架，也是最為成熟的一種懸架類型，其最大的特點就是體積比較小，有利于對比較緊湊的發動機艙布局。不過也正是由于結構簡單，對側向不能提供足夠的支撐力度，因此轉向側傾以及剎車點頭現象會比較明顯。
展開 汽車懸架系統專題（7）：圖解各類獨立懸架
筒式減振器裝在滑柱桶內，滑柱桶與轉向節剛性連接，螺旋彈簧安裝在滑柱桶及轉向節總成上端的支承座內，彈簧上端通過軟墊支承在車身連接的前簧上座內，滑柱桶的下端通過球鉸鏈與懸架的橫擺臂相連。當車輪上下運動時，滑柱桶及轉向節總成沿減振器活塞運動軸線移動，同時，滑柱桶的下支點還隨橫擺臂擺動。
斜置單臂式獨立懸架
這種懸架如圖4所示。這種懸架是單橫臂和單縱臂(如下圖所示）獨立懸架的折衷方案。其擺臂繞與汽車縱軸線具有一定交角的軸線擺動，選擇合適的交角可以滿足汽車操縱穩定性要求。這種懸架適于做后懸架。
圖4
多桿式獨立懸架
獨立懸架中多采用螺旋彈簧，因而對于側向力，垂直力以及縱向力需加設導向裝置即采用桿件來承受和傳遞這些力。因而一些轎車上為減輕車重和簡化結構采用多桿式懸架。如圖5所示。上連桿9用支架11與車身(或車架)相連，上連桿9外端與第三連桿7相連。上桿9的兩端都裝有橡膠隔振套。第三連桿7的下端通過重型止推軸承與轉向節連接。下連桿5與普通的下擺臂相同，下連桿5的內端通過橡膠隔振套與前橫梁相連接。球鉸將下連桿5的外端與轉向節相連。多桿紗前懸架系統的主銷軸線從下球鉸延伸到上面的軸承，它與上連桿和第三連桿無關。多桿懸架系統具有良好操縱穩定性，可減小輪胎摩損。這種懸架減振器和螺旋彈簧不象麥弗遜懸架那樣沿轉向節轉動。如圖5所示。
圖5：多桿前懸架系統
1-前懸架橫梁 2-前穩定桿 3-拉桿支架 4-粘滯式拉桿 5-下連桿 6-輪轂轉向節總成 7-第三連桿 8-減振器 9-上連桿 10-螺旋彈簧 11-上連桿支架 12-減振器隔振塊
汽車懸架知識專題：非獨立懸架
非獨立懸架結構簡單，被廣泛用于小貨車和客車的前后懸架。有的轎車的后懸架也有采用非獨立懸架。
展開 
汽車底盤構造和四大體系詳解，徹底了解汽車構造
懸架
一、作用把車架與車橋彈性連接起來，吸收或緩和車輪在不平路面上受到的沖擊和振動，傳遞各種作用力和力矩。
二、組成一般由彈性元件、導向裝置和減振器三部分組成。
三、類型懸架可分為獨立懸架和非獨立懸架兩類。
1、獨立懸架 獨立懸架的特點是：每一側車輪單獨通過彈簧懸掛在車架下面，汽車行使中，當一側車輪跳動時，不會影響另一側車輪的工作。獨立懸架中多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧作為彈性元件，并配用導向裝置和減振器。獨立懸架在轎車上廣泛應用。
懸架
2、非獨立懸架 非獨立懸架的特點是兩側的車輪分別安裝在同一整體式車轎上，車轎通過彈性元件與車架相連。這種懸架在汽車行駛中，當一側車輪跳動時，，另一側車輪也將隨之跳動。非獨立懸架中廣泛采用鋼板彈簧作為彈性元件，這種懸架在中、重型汽車上普遍采用。
四、彈性元件
懸架采用的彈性元件有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧、橡膠彈簧等。
a、鋼板彈簧
鋼板彈簧又叫葉片彈簧，它是由若干不等長的合金彈簧片疊加在一起組合成一根近似等強度的梁。鋼板彈簧的第一片（最長的一片）稱為主片，其兩端彎成卷耳，內裝青銅或塑料或橡膠。粉沫冶金、制成的襯套，用彈簧銷與固定在車架上的支架、或吊耳作鉸鏈連接。鋼板彈簧的中間用U形螺栓與車橋固定。
鋼板彈簧在載荷作用下變形，各片之間因相對滑動而產生摩擦，可促使車架的振動衰減。各片間的干摩擦，車輪將所受沖擊力傳遞給車架，且增大了各片的摩損。所以在裝合時，各片間涂上較稠的潤滑劑（石墨潤滑脂），并應定期保養。
b、螺旋彈簧
螺旋彈簧是用彈簧鋼棒卷制而成，它們有剛度不變的圓柱形螺旋彈簧和剛度可變的圓錐形螺旋彈簧。
螺旋彈簧大多應用在獨立懸架上， 尤以前輪獨立懸架采用廣泛。有些轎車后輪非獨立懸架也有采用螺旋彈簧作彈性元件的。
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