平衡悬架橡胶弹簧静刚度特性分析与结构优化.pdf

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1、机械设计与制造第12期42MachineryDesign&Manufacture2012年12月文章编号：1001-3997(2012)12—0042—03平衡悬架橡胶弹簧静刚度特性分析与结构优化王伟张飞(华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510641)StaticStiffnessAnalysisandStructure0ptimizationofRubberSpringofTandemSuspensionWANGWei，ZHANGFei(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngin

2、eering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China)【摘要】建立了某款载重汽车平衡悬架系统橡胶弹簧的有限元分析模型，应用非线性分析软件ABAQUS对其垂向和侧向的非线性刚度进行了计算分析，得到的刚度曲线与试验结果具有很好的一致性，证明了分析方法的有效实用性。对极限工况下橡胶弹簧内部应力分布进行分析，根据分析结果对现有橡胶弹簧结构进行了结构优化，对优化后新结构进行了应力与应变分析，优化结果理想。该方法对平衡悬架系统橡胶弹簧的结构优化设计与计算具有

3、很大的指导意义。关键词：橡胶弹簧；静刚度；结构优化；有限元法【Abstract】Afiniteelementmodelofheavytrucktal~demsuspensionrubberspringhasbeene曲一lished．Theverticalandlateralnon-linerstiffnessisanalyzedbyABAQUSwhichispowerfulinnonlinearity．Theresultsarecomparedwithexperimentalfigures．Thecalculat

4、ionresultsmatchwithtestfigureswhichtestifythemethod．Besides，therubberspringinternalstressdistributionunderlimitedconditionshasbeenanalyzed．Onthebasisofstressdistribution，thestructureoftherubberspringisoptimized．Thenewstressandstraindistributionsverifythevalidi

5、tyoftheoptimizationmethod．Themethodismeanint~Culinstructureoptimizationandcalculationforrubberspringwhichisusedintandemsuspensionsystem．KeyWords：RubberSpring；StaticStiffness；Optimization；FiniteElementMethod中图分类号：TH16文献标识码：A1引言载的不同工况下具有等固有频率，从而保证了操纵稳定性和良好的平顺性【u

6、。平衡悬架是现代多轴载重汽车上采用的最主要的悬架结构形式，它能在保证法规允许的范围内提高整车的运输效率，同时一些科研人员日建立了橡胶弹簧参数化有限元接触模型，分在汽车行驶时也可保证其良好的行驶平顺性和安全Jl生。橡胶弹簧析了橡胶弹簧的刚度特胜并对橡胶弹簧参数进行了优化。一些科作为平衡悬架系统中一个重要的弹性元件，其合理的结构参数和研人员日比较了橡胶弹簧三维与二维有限元模型的计算精度，为设计胜能对平衡悬架系统性能的起着决定作用。橡胶弹簧的参数优化提出了理论支持。一些科研人员f探讨了橡VOLVO平衡悬架系统机构，如图1

7、所示。橡胶弹簧通过螺胶弹簧的设计方法，阐述了其结构参数对操纵稳定性的影响。一栓与钢板弹簧相固连。些科研人员嘲探讨了剪切型橡胶弹簧的有限元分析方法，分析了橡胶弹簧材料本构模型的选择其应力分布情况。基于一款载重汽车平衡悬架橡胶弹簧，应用有限元方法建立了分析模型，应用有限元分析软件ABAQUS计算其垂向和侧向刚度，将计算结果与测试结果对比，对分析方法进行验证。针对目前橡胶弹簧使用过程中存在的金属夹层断裂，橡胶撕裂等问题进行分析，对现有橡胶弹簧结构进行了结构优化，通过分析计算验证了结构优化的合理性。图1VOLVO平衡悬架系

8、统Fig．1VOLVOBalancedSuspensionSystem2橡胶弹簧有限元分析模型的建立橡胶弹簧体积小、重量轻，满足了汽车轻量化要求。橡胶弹橡胶弹簧结构，如图2所示。弹簧主体为轴对称结构，上下簧随着挠度的增加而刚度变大，这就保证了载重汽车在空载至满金属板为橡胶弹簧与钢板弹簧、中后桥的连接板。★来稿日期：2012-02—21