文档介绍：变宽度变厚度钢板弹簧的优化设计模型
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6 68
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《程力学》工
增刊
20 0 2
年
变宽度变厚度钢板弹簧的优化设计模型
石萍
(北京建工学院基础部
.
北京
10 0 0 4 4 )
摘
要
板簧是汽车悬架的重要部件之一
.
,
此设计的目的是板簧重量最轻且严格满足安装空间的要求
,
,
同时悬臂
梁不超过材料的屈服应力
在这样的要求下
。
建立变宽度变厚度悬臂钢板弹簧的线弹性数学模型
,
为优化设计和
开发相应计算机模拟软件提供科学的依据
关健词
线弹性解数学模型变截面板簧悬臂梁
1
前言
近二十年来
,
汽车工业围绕着如何提高汽车的可靠性
。
、
舒适性
,
、
以及降低汽车自重等方面
,
,
对汽车
,
展开了全面的研究开发
降低汽车自重
。
,
减少汽车材料消耗
。
从而降低汽车油耗
减少环境污染
。
这是
,
目前汽车生产中优化设计的一大科研课题
板簧是汽车悬架的重要部件之一
l 变截面板簧以片数少( 一4 片)
、
汽车平顺性和操作稳定性对板簧设计提出了较高的要求
、
目前
自重轻
吸收振动载荷能力强
、
疲劳寿命高等优点正逐步取代等截面
,
板簧
。
变截面板簧有两种形式占了较大的比例
视起来
。。
等宽和变宽当前对等宽变厚板簧设计的模型研究已有一部分生产中也但是变宽度变厚度板簧以其较强的空间适应性和灵活性而在汽车航空领域开始被重
、
:
。
目前国内尚未发现此方面的研究论著
,
本文尝试建立变宽度变厚度悬臂钢板弹簧的数学模型
尸
,
为优
化设计和随后计算机软件开发提供依据
。
2
2 1
.
线弹性数学模型的建立
确定弹性系数
板簧设计的第一步是要确定的弹性系数
。
由于所要设计的悬挂系统的运动限制为单向运动
.
,
它的固
(l )
有频率可以从自由度为 l 的运动方程中得到
用父+
m
:
行二 0 ; 一质量 k 一弹性系数
的解取决于系统固有频率的定义
、:
) 方程( l
n f
二
牛压
艺汀 V
m
2 ()
: 解此方程得到k
无= 4 m
( 二), 几
,
3 ()
弹性系数k 和质量 m 分离开
配
,
. 2 2
我们可以开始板簧的设计了为了使板簧与悬架安装空间相匹有时必须选择变宽度变厚度的悬臂弹簧结构线弹性方程川我们先定义板簧紧固端和自由端的宽度和厚度分别为 w w 和 t t 如图 1 所示 o e
由此
,
。
。
,
。,
。
,
。
作者简介
:
石萍
.
女
,
9 1 1 7
.
1
,
硕士
,
讲师
.
从事固体力学研究
。
《程力学》工
增刊
20 0 2
年
669
、
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w
‘
图 l 变宽度变厚度悬臂簧结构示意图
我们可以得到变宽度和变厚度的线性方程
X W ‘, ・
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奋( , 奋
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,
+
一 0 w (‘
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一(‘
奋, 奋
。
,
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4
。这里的w ( x 和 t x 代表悬臂簧沿长度 L 的任一位置 x 处的宽度和厚度( 初始位置 x 在夹持端) ) ()
沿长度
上任一位置 x 处截面的惯性矩
I
:
(
x
)
w
=
(x )t(x )’
(6 )
:
把公式( ) 4
( 5 ) 代入公式( ) 中得 6
( I
x
)
=
(w
lx
+
叭)(t l x
l2
+ tZ
)’
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二
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l 而板簧的线弹性变形 E u
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