毕业设计开题报告（理工类）卡车钢板弹簧解析计算及优化设计方法研究

1、毕业设计开题报告（理工类）卡车钢板弹簧解析计算及优化设计方法研究设计题目卡车钢板弹簧解析计算及优化设计方法研究学生姓名耿元学号0912101029专业车辆工程一、课题的目的和意义：钢板弹簧一直是汽车悬架弹簧的主要形式，汽车钢板弹簧不仅起着弹性元件的作用，而且也能起导向元件的作用，并且能够传递各种力和扭矩，各片间的摩擦和铰链处的摩擦还可以衰减振动。本课题将致力于卡车钢板弹簧的优化设计，系统分析研究钢板弹簧的解析计算方法。（1） 该课题涉及的钢板弹簧各参数的解析计算，影响钢板弹簧的刚度和变形。解析计算方法的提出可以大幅度改善汽车的操纵稳定性和平顺性，充分满足现代汽车对钢板弹簧设计的要求，具有极大的

2、学术研究价值。（2） 现代汽车悬架设计要求日趋精确化，深入研究钢板弹簧的优化设计问题，将会有效实现汽车悬架整体优化，降低生产成本，推动汽车工业技术的发展，具有极其重要的社会价值和经济价值。二、近年来国内外研究现状： 钢板弹簧的几何形状十分简单，但在工作过程中存在大变形、各叶片间的接触等多种非线性因素，多年来一直没有形成比较完善切合实际的设计与分析方法。 目前国内外对钢板弹簧的研究，大都采用材料力学线性梁理论，主要有悬臂梁法、集中载荷法、共同曲率法，国内知名院士郭孔辉还结合这两种方法提出整簧挠度实质上是主片挠度的观点，提出主片分析法。国外的zahavi首次利用有限元方法研究了钢板弹簧的接触问题，

3、后来刘广宽又首次在三维实体的基础上进行了有限元的精确离散化。最近几年，cae和ansys广泛应用在汽车钢板弹簧的优化设计中，应用此软件可以计算钢板弹簧的力学性能和动态特性。利用有限元法优化设计钢板弹簧，虽然与传统的解析方法比较，理论上更严密、精度更高，但是只能求得近似结果。目前，对钢板弹簧的厚度、弧高、曲面形状、刚度校核等一系列问题，大都是利用经验公式、作图法、软件仿真等确定钢板弹簧的参数，都还没有可靠、准确的解析计算方法，不能满足汽车悬架设计日趋精确化的要求。 参考文献1张宁。汽车钢板弹簧设计，吉林大学，20072邹海荣，黄其柏。国内外汽车钢板弹簧设计与分析方法的发展进程，上海汽车，2004

4、3杨宗孟。汽车钢板弹簧的设计与计算，汽车技术，1979.（1）4刘广宽。汽车钢板弹簧计算模型的研究，当代汽车，1986，（4）5zahavi,e.analysis of a contact problem in leaf springs . mechanices research communications,1992,19(1)6李智安。基于matlab的少片钢板弹簧的优化设计，福州大学，20117周长城。车辆悬架弹性力学解析计算理论，机械工业出版社8王望予。汽车设计，机械工业出版社3、 研究内容、设计方案、可行性分析和预期目标： 1、研究内容： 钢板弹簧解析计算：对钢板弹簧设计计算之前，先

5、确定簧上载荷、弹簧长度、静挠度和动挠度、满载弧高等主要参数和尺寸，然后对钢板弹簧进行设计计算。其设计计算包括钢板弹簧各片厚度的确定、钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算、钢板弹簧刚度校核等。 2、设计方案：单片设计钢板弹簧厚度设计钢板弹簧各片厚度 钢板弹簧计算模型简化确定钢板弹簧基本参数解析计算钢板弹簧各片厚度解析计算钢板弹簧弧高与曲面形状 ansys验证、 具体实例分析及matlab仿真 钢板弹簧刚度校核 、钢板弹簧计算模型简化：将钢板弹簧计算模型简化为悬臂梁、确定钢板弹簧基本参数：汽车悬架对钢板弹簧所要求的刚度值、钢板弹簧总长度、钢板弹簧宽度、单片设计钢板弹簧当量厚度：根据确定好的

6、基本参数代入公式计算、设计钢板弹簧各片厚度：根据等长度钢板弹簧计算出当量厚度，再利用卡氏第二定理和单根钢板弹簧变形等于多根钢板弹簧重叠部分不等长变形，得到钢板弹簧各片厚度解析计算公式。、解析计算钢板弹簧弧高与曲面形状：利用汽车钢板弹簧所要求刚度的当量设计厚度、钢板弹簧的长度、钢板弹簧所承受的最大载荷、钢板弹簧的宽度、设计汽车无副钢板弹簧弧高和曲面形状和汽车有副簧钢板弹簧弧高和曲面形状,最后利用matlab画出曲线验证解析计算的吻合度。、钢板弹簧刚度校核：首先根据钢板弹簧的已知参数确定等效厚度，然后再确定钢板弹簧的刚度，根据汽车悬架对钢板弹簧刚度的要求值，计算误差，进行ansys仿真进行误差评价

7、，完成刚度校核。3、可行性分析 本课题基于一定的材料力学基础和数学运算功底，将钢板弹簧简化为悬臂梁模型，并利用卡式定理以及叠加定理计算钢板弹簧各片厚度、弧高和曲面形状，能够用matlab进行编程验证数据的吻合度，同时可以用ansys仿真验证钢板弹簧各参数的正确度。4、预期目标：尽可能的缩小利用解析计算得到的结果与仿真验证的误差，有效改善钢板弹簧优化问题，实现汽车悬架整体优化。四、所需要的仪器设备、材料：1、电脑及所需软件（ansys、matlab）；2、车辆悬架弹性力学解析计算理论、材料力学等相关参考书；3、数据资源库。五、课题分阶段进度计划：序号起止日期工 作 内 容阶段成果13.43.10选择课题，查阅资料，并翻译英文资料完成相关资料的翻译,对课题国内外的现状有了初步了解23.113.17查阅资料，准备开题报告对课题国内外的现状有了更进一步的了解33.183.31参加湖大复试44.14.7初步学习matlab软件对matlab有了初步了解54.84.14深入学习matlab软件，理清研究课题的大致思路对matlab和所研究的课题有了更进一步的了解64.154.21撰写开题报告完成开题74.224.28简化钢板弹簧计算模型、确定基本参数、设计单片钢板弹簧厚度84.295.5设计钢板弹簧各片厚度95.65.12解析计算钢板弹簧