搅拌车前悬架钢板弹簧的计算分析及试验研究(终稿).doc

摘要
随着我国基础设施建设的快速发展，混凝土搅拌运输车作为一种运输混凝土的专用车被广泛应用。其施工过程一般由满载运料和空载返回两种状态组成，在整个过程中满载和空载的时间各占50%。目前混凝土搅拌运输车的前悬架设计指标一般只考虑满载舒适安全的要求，而不考虑空载状态，导致空载时有明显的共振现象，严重影响搅拌车的舒适性。
在悬架装置中，钢板弹簧起传递车轮与车架之间的力和力矩,缓和路面不平引起振动和冲击的作用，是车辆设计优劣的关键之一，因此优化其结构和性能参数对车辆安全性和舒适性具有重要意义。在各类钢板弹簧中，变刚度少片簧因结构简单，成本低，质量轻，适应性好等优点，已成为悬架装置研究的重点，是未来高性能搅拌车前悬架装置的发展趋势。
本文通过前期大量的调查和研究，拟设计一种搅拌车专用前悬架变刚度少片簧，使其既能保证搅拌车满载时的行驶安全，又能大大提高空载时的乘坐舒适性能。首先，对比分析各类钢板弹簧的特性，选择变刚度钢板簧作为研究目标；其次，根据多种理论方法，建立钢板弹簧的数学模型，并进行应力和模态分析，得到一种满足要求的变刚度少片簧；最后通过台架试验和道路试验，验证仿真分析结论。本研究既解决了搅拌车使用中遇到的现实问题，同时也促进了专用车设计水平的发展，在理论应用方面有积极意义。

关键词：混凝土搅拌运输车钢板弹簧仿真应用

Abstract

目录
摘要 1
Abstract 2
目录 3
第一章绪论 5
1.1研究目的和意义 5
1.2．载货汽车用钢板弹簧的概况 5
1.3、钢板弹簧的特性 6
1.3.1多片钢板弹簧的特性 6
1.3.2少片变截面钢板弹簧的特性 8
1.4、钢板弹簧的功能结构 8
1.5、钢板弹簧应用中存在的舒适性问题 10
1.6本课题研究内容和意义 11
第二章钢板弹簧的计算模型分析 13
2.1钢板弹簧的力学模型概况 13
2.2钢板弹簧计算的材料力学基础 13
2.2.1等截面简支梁和悬臂梁 13
2.2.2梯形简支梁和梯形悬臂梁 15
2.3共同曲率法 17
2.3.1板片厚度相同的多板弹簧的计算 17
2.3.2板厚不同的多板簧计算 18
2.4集中载荷法 20
2.5综合法 22
2.6有限元分析法 24
2.6.1什么是有限元 24
2.6.2有限元法的发展概况 25
2.6.3通用有限元软件ANSYS的介绍 26
2.6.4结构分析在ANSYS的实现 26
2.7多片钢板弹簧有限元模型的建立 27
2.7.1多片钢板弹簧强度和刚度分析 27
2.7.2多片钢板弹簧模态分析 32
2.7.3多片钢板弹簧有限元计算结果分析 34
2.7.4本章小结 35
第三章钢板弹簧的试验研究与分析 36
3.1试验项目及其方法 36
3.1.1弹簧特性试验 36
3.1.2台架疲劳试验 36
3.2试验验证 37
3.2.1试验对象 37
3.2.2试验条件 38
3.3试验过程简介 38
3.4样车的试验分析 38
3.4.1激励源识别 38
3.4.2悬架参数的影响分析 40
3.4.3悬架参数调整的测试验证 41
3.4.4样车改善对策 41
3.4.5结论 42
3.5改进前少片簧应力道路试验 43
3.5.1试验用少片钢板弹簧 43
3.5.2试验状态 43
3.5.3试验结果 44
3.6改进后少片簧应力台架试验 45
3.6.1试验用少片钢板弹簧 45
3.6.2测试状态 46
3.6.3试验结果 46
3.6.4试验分析 47
3.7改进后少片簧整车道路试验 48
3.7.1试验用少片钢板弹簧 49
3.7.2台架试验 49
3.7.3道路试验 49
3.8本章小结 49
3.9整车振动对比试验 50
3.9.1试验测试基本情况及环境状况 50
3.9.2试验测试 51
3.9.3本章小结 54
四总结 55
4.1研究的主要内容 55
4.2研究展望 56

第一章绪论
1.1研究背景及意义
安全、节能、环保、舒适性和耐久性是衡量现代载货汽车性能的五大指标，其中与顾客使用感受最密切的是车辆的乘坐舒适性，目前已受到各研究机构的广泛重视。其中对于载货汽车行驶平顺性、操作稳定性、横向稳定性及纵向稳定性、通行性、燃油经济性以及噪音和隔振性影响比较重要的载货汽车总成，就是汽车悬架。
悬架通常由弹性元件、导向机构及避震机构组成，其中弹性元件是最重要的。钢板弹簧是载货汽车悬架中最早采用的弹性元件。由于其具有：（1）结构简单，制造、维修方便、价格经济；（2）除了垂向载荷外，还能将侧向力、纵向力及其力矩从车轮传递到车架或车身；（3）能使上述作用力合理地分布到车架或车身上；（4）可实现悬架弹性特性的渐变性等优点，从而获得了广泛的应用。随着在结构形式、设计方法及材料性能、加工工艺方面的不断发展，