钢板弹簧的非线性接触有限元分析.docx

摘要：在汽车非独立悬挂装置中，有一种十分常见的弹性元件，那就是钢板弹簧。它们的存在是为了在车轮和车身之间传递力合力矩。有了钢板弹簧，就可以保证车辆的行驶平顺性。因为路面不平，而传递给车身的冲击载荷，都会被钢板弹簧所吸收，从而起到减少由于冲击载荷而导致的振动。板簧结构简单、制造费用低，且便于维修，所以它们被广泛的使用。同时，钢板弹簧还能在悬挂系统中起导向作用，这更增加了它们被使用的广泛度。

 根据钢板弹簧各簧片的三维尺寸，曲率半径等参数，利用Solidworks建立其三维模型，然后将各簧片进行虚拟装配。将装配后的钢板弹簧三维几何模型导入ANSYS软件进行单元划分，在各簧片发生接触的区域建立接触单元，完成整个钢板弹簧的有限元模型。对钢板弹簧施加不同的载荷及约束，分别模拟其装配过程、正常工作过程及特殊工况时的应力变化情况，以及摩擦系数对钢板弹簧性能的影响。利用理论公式计算钢板弹簧的刚度值，并与仿真刚度值进行比对。

本文通过有限元法对多片钢板弹簧进行分析计算，这样可以在产品投入使用前及时发现问题，进而修改设计参数或设计方案。利用有限元法能缩短产品的开发周期，提高工作效率，降低产品的开发成本。

关键词：钢板弹簧；有限元；接触；ANSYS

目录

摘要

Abstract

第一章  绪论-1

1.1钢板弹簧简介-1

1.2钢板弹簧的发展概况及研究现状-1

1.3本课题研究的内容和意义-2

第二章  悬架结构形式的选择-3

2.1悬架概述-3

2.2悬架的结构形式及选择-3

2.2.1独立悬架-3

2.2.2非独立悬架-3

2.3小结-4

第三章  钢板弹簧的设计-5

3.1结构设计分析-5

3.1.1钢板弹簧的布置-5

3.1.2钢板弹簧的种类-5

3.1.3钢板弹簧断面形状-7

3.1.4钢板弹簧叶片端部的形状-8

3.1.5弹簧卷耳-9

3.1.6弹簧包耳-10

3.1.7钢板弹簧中心螺栓-10

3.1.8弹簧夹箍-11

3.2钢板弹簧设计的已知参数-11

3.2.1钢板弹簧计算的初始条件-11

3.2.2满载弧高-12

3.2.3钢板弹簧长度的确定-12

3.2.4钢板断面尺寸及片数的确定-12

3.3弹簧钢板个片长度的确定-13

3.4钢板弹簧刚度验算-14

3.5钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算-14

3.5.1钢板弹簧总成在自由状态下的弧高-14

3.5.2钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定-14

3.6钢板弹簧总成弧高的核算-15

3.7钢板弹簧的强度验算-16

3.7.1后钢板弹簧应力分析-16

3.8小结-16

第四章  基于ANSYS的钢板弹簧的有限元分析-18

4.1钢板弹簧三维模型的建立-18

4.1.1 Solidworks三维建模简介-18

4.1.2钢板弹簧三维模型的建立-18

4.2钢板弹簧有限元模型的建立-18

4.2.1有限元分析概述-18

4.2.2ANSYS概述-19

4.2.3钢板弹簧有限元模型的建立-19

4.2.4多片钢板弹簧的接触定义-20

4.3钢板弹簧的计算结果分析-20

4.3.1钢板弹簧的装配过程分析-20

4.3.2钢板弹簧满载应力分析-23

4.4小结-24

结束语-25

致  谢-26

参考文献-27