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鋼板彈簧是汽車懸架中應(yīng)用最廣泛的一種元件，其主片兩端彎成卷耳，內(nèi)裝由青銅或塑料、橡膠、粉末冶金制成的襯套，以便于彈簧銷與固定在車架上的支架或吊耳作鉸鏈連接。車輛行駛的加速度、載荷和路面狀況的變化，會(huì)導(dǎo)致鋼板彈簧承受的沖擊載荷亦不斷變化，其安裝支架或者吊耳的強(qiáng)度、應(yīng)力集中情況，均直接影響著車輛的安全性、可靠性、耐久性，因此，在不同工況下，鋼板彈簧安裝結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布情況，必須在其設(shè)計(jì)時(shí)予以充分考慮。在此，以某微車的鋼板彈簧安裝支架為研究對(duì)象，結(jié)合市場(chǎng)質(zhì)量反饋的故障信息，以不同工況下的強(qiáng)度分析為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。目前，新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)批量投產(chǎn)，并徹底解決了市場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題。
某車自投放市場(chǎng)以來(lái)，陸續(xù)收到客戶反饋，“后鋼板彈簧異響”，特別是顛簸路況，后鋼板彈簧發(fā)出“嘎、嘎”的響聲，客戶抱怨大。經(jīng)實(shí)地調(diào)查，車輛在顛簸路況行走，板簧向前攢動(dòng)，加之前吊耳中的橡膠套變形加大，造成板簧前吊耳與安裝結(jié)構(gòu)干涉，異響情況發(fā)生。
以新設(shè)計(jì)的鋼板彈簧安裝支架總成數(shù)模為基礎(chǔ)，創(chuàng)建有限元分析模型。其模型包括：鋼板彈簧前后支架、后地板、左右車架縱梁、鋼板彈簧、后橋管梁等，如圖所示。首先，采用單元長(zhǎng)度為8mm的四邊形殼單元對(duì)板簧前后支架、后地板、縱梁、后橫梁等進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，并控制單元格生成質(zhì)量在規(guī)定范圍內(nèi)，用單元長(zhǎng)度為5mm的六面體實(shí)體單元對(duì)板簧、后橋管梁進(jìn)行網(wǎng)格劃分，控制生成的體網(wǎng)格單元質(zhì)量。然后，分別采用鋼材料對(duì)系統(tǒng)部件進(jìn)行模擬，即左、右后縱梁使用D340LA材料，后懸架安裝支架使用SPHC材料。
材料特性參數(shù)如表所示。根據(jù)實(shí)車行駛條件，將鋼板彈簧安裝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析設(shè)定為5個(gè)工況，且全約束鋼板彈簧安裝支架結(jié)構(gòu)與車身相應(yīng)連接部位，詳細(xì)工況設(shè)定如表所示，強(qiáng)度分析邊界條件如圖所示。鋼板彈簧安裝支架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析結(jié)果如表所示。由強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果：1)整車制動(dòng)、上下沖擊、過(guò)坑、側(cè)滑等工況條件下，鋼板彈簧安裝支架結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力為217.4MPa，最大應(yīng)力小于其零件材料屈服極限，滿足零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。2)單側(cè)橫向沖擊工況，鋼板彈簧安裝支架結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力為511.9 MPa，位于板簧后支架翻邊過(guò)渡區(qū)域，超過(guò)材料的屈服極限，零件局部發(fā)生塑性變形。由于此工況模擬汽車側(cè)滑時(shí)，輪胎撞到障礙物，在正常使用中極少出現(xiàn)，而且此位置塑性變形不會(huì)引起結(jié)構(gòu)破壞和失效。
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