[00118223]汽车钢板弹簧的非线性力学性能研究及工程应用

一、项目来源 项目来源为自主开发; 二、技术原理及性能指标 2.1 技术原理 本项目研究成果主要应用在江铃实际研发的轻卡、皮卡的多种型号的多片渐变钢板弹簧,并为整车开发或汽车零部件为应用对象。 针对汽车渐变刚度后板簧中的大变形、渐变接触、不同材料的阻尼摩擦等复杂的材料非线性变形问题,提出一种基于三维建模、有限元分析、疲劳寿命仿真分析、整车多体动力学分析和实验对比的多片钢板弹簧设计研发手段,旨在于研发前期就对钢板弹簧的刚度、阻尼和疲劳寿命、动力学响应、整车舒适性等参数进行性能优化,在保证后板簧的强度、刚度、振动特性以及整车舒适性的前提下,优化结构,提高设计寿命,为钢板弹簧悬架里减振器的布置提供有力的参考数据,从而指导量产,满足汽车市场需要,具有较高的研究性和使用性。 2.2 性能指标 通过采用此项目中的研发手段,对公司若干个车型的钢板弹簧进行了优化,板簧的主要性能指标均得到了优化： （1）优化了N311（加长皮卡）板簧各片厚度,使得此车顺利通过了45000公里实车耐久路试,未出现疲劳断裂,满足了设计要求的相关力学性能; （2）对N620（低货台轻卡）板簧进行了优化,此车板簧顺利通过了刚度和强度验证; （3）对N800（中型轻卡）板簧进行了优化,此车板簧顺利通过了刚度和强度验证; 由于上述车辆的板簧在研发的中前期就得到了优化,故公司加长皮卡（N311）,低货台轻卡（N620）、中型轻卡（N800）等3个车型的柴油、汽油的6个系列车型得以顺利通过试验验证。把汽车板簧的设计研制周期从以前的9个月缩短到3个月,节省直接开发的设计费用将近200万元（3*65万=195万元）,节省试验研制费600万元（2轮*6个系列*50万元=600万元）。此外,为公司积累了大量的工程开发经验,培训了大量有经验的技术工程师。 三、技术的创造性与先进性 本项目以江铃实际研发的轻卡、皮卡以及拓展车型为依托,以某型号多片渐变钢板弹簧为研究对象,提出一种基于三维建模、非线性有限元分析、疲劳仿真分析、整车多体动力学分析等综合力学性能分析及相关的性能优化设计的技术方案,并结合试验对比数据对比,建立整车多片钢板弹簧设计研发技术平台。 本项目在以下几个方面有创新和先进性： （1）创新了针对板簧的CAE分析综合方法,并在国内外处于领先的地位（有查新报告为证）。 （2）建立了板簧的性能评价方法和体系,更全面地针对汽车板簧设计、分析、优化进行综合评估,并形成相关的分析报告和规范,为同行企业可借鉴（15份）。 四、应用情况及存在问题 4.1 应用情况 该技术已经在江铃汽车的轻卡,PK上的3个车型6个系列的产品中得到了充分的验证,其相应的开发流程已经融入到江铃汽车的开发流程中,因此,该技术值得在同行中进行推广,并具有很好的应用前景。 4.2 存在问题 （1）在板簧接触非线性分析时,暂只设定了统一的摩擦系数。由于制造及热处理的原因,板簧在运动过程中各簧片之间的摩擦系数不一样,在后续的研究分析过程中要考虑此因素。 （2）钢板弹簧在疲劳计算分析时,未较全面考虑热处理因素的影响,如热处理温度、冷却方式等,在后续的分析过程中要全过程参与板簧的热处理工艺及相关参数。 综上所述,本项目针对汽车渐变刚度后板簧中的大变形、渐变接触、不同材料的阻尼摩擦等复杂的材料非线性变形问题,构建了基于三维建模、有限元分析、疲劳寿命仿真分析、整车多体动力学分析的多片钢板弹簧设计研发体系,优化了产品结构、提高了产品寿命。该项目成果应用于江铃加长PK,低货台轻卡、中型轻卡等3个系列6个车型的板簧设计并通过试验验证,降低了企业研发的成本,缩短了产品的研发周期。该项目成果达到国内先进水平。