一种汽车悬架弹簧的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及弹黃技术领域，尤其设及一种汽车悬架弹黃。
【背景技术】
[0002] 汽车悬架弹黃是汽车确保舒适性的关键零件。汽车行驶过程中它承受高频交变载 荷，并且起着缓冲和减震作用，因此对其工作的疲劳可靠性要求很高。然而，在实际使用过 程中，常出现悬架弹黃达不到规定的服役寿命而疲劳断裂现象。
[0003] 研究表明，导致上述问题出现的综合因素主要有机构设计、材料选择、加工工艺和 安装方法等，而直接因素是表面应力集中、交替载荷与屈服强度的失调。
[0004] 故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究 改良，于是有了本实用新型一种汽车悬架弹黃。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型是针对现有技术中，传统的悬架弹黃达不到规定的服役寿命而疲劳断 裂现象之缺陷提供一种汽车悬架弹黃。
[0006] 为实现本实用新型之目的，本实用新型提供一种汽车悬架弹黃，所述汽车悬架弹 黃的弹黃总圈数为8. 5圈，钢丝直径为13. 2mm，要求最大负荷为7680N。
[0007] 可选地，所述汽车悬架弹黃的屈服力为1376MPa。
[0008] 可选地，所述汽车悬架弹黃的抗拉强度为1710MPa。
[0009] 可选地，所述汽车悬架弹黃为55化Si材料制备。
[0010] 可选地，所述汽车悬架弹黃的终极安全系数为0. 682。
[0011] 可选地，所述汽车悬架弹黃在交替载荷耐久条件与实验验证20万次不会断裂。
[0012] 综上所述，通过材料分析与Solidworks仿真的CAE分析，所述汽车悬架弹黃满足 疲劳强度要求，具体为：（1)应力范围：大应力分别均匀分布在弹黃的几何关键点位置，并 且都低于所选55化Si油泽火回火钢丝材料的安全许用剪切应力；（2)安全系数：所述汽车 悬架弹黃的终极安全系数为0. 682;(3)疲劳强度：通过终极安全系统与55化Si材料的许 用应力对比，所述汽车悬架擁痕在额定载荷下工作20万次不会失效或断裂。
【附图说明】
[0013] 图1所示为剪切应力云图；
[0014] 图2所示为本实用新型汽车悬架弹黃分析结果；
[001引图3所示为SOOMPaW上的超额点汇总图；
[0016] 图4所示为从顶端到底端几何关键点的单侧应力测试。
【具体实施方式】
[0017] 为详细说明本实用新型创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结 合实施例并配合附图予w详细说明。
[0018] 作为本领域技术人员，容易理解地，目前国内汽车悬架弹黃的设计主要分为两种， 一种是W国标为前提的独立设计；另一种是汽车主机厂提出弹黃力学技术指标和外形限制 尺寸，由弹黃设计单位设计、实验验证和优化。
[0019] 第一种方法主要参考国标，需要考虑弹黃的总圈数、有效圈数、自由高度、旋向、弹 黃直径、弹黃外径、弹黃端圈内径、最大行程和最小行程、刚度、负荷等，进而选择能满足性 能和耐久性要求的材料。第二种设计方法为企业算法，企业算法一般是企业技术部口根据 实验数据或者经验修订制定的设计算法。弹黃最大切应力计算设及的参数有弹黃类型、弹 黃固定模式、端圈类型，W及弹黃的钢丝直径、弹黃中径等因素。可见，第一种设计方法偏向 理想化，适合等径圆柱型弹黃，第二种设计方法适用范围较广，在材料许用应力范围内多种 结构设计皆有效。
[0020] 作为本实用新型汽车悬架弹黃之【具体实施方式】，所述汽车悬架弹黃采用第二种设 计方法。汽车悬架弹黃钢丝必须控制好化学成分、力学性能、脱碳、表面质量等指标，其次应 该严格控制原材料用钢的非金属夹杂物。特别地，针对最大工作剪切应力>llSOMPa的悬 架弹黃，其原材料或弹黃生产工艺过程中需经过100%的表面缺陷无损探伤。
[0021] 为了更直观的掲露本实用新型之技术方案，凸显本实用新型之有益效果，现结合
【具体实施方式】对本实用新型汽车悬架弹黃的结构和特性进行阐述。
[0022] 汽车悬架弹黃的CAE(ComputerAided化gineering)方法主要用于分析应力值及 其范围，特别是弹黃结构的几何关键点，即弹黃从上端头起轴线方向的钢丝内、外侧处的最 大剪切应力点。该过程严格遵循设计规则，从前提假设、几何建模、边界条件、初始条件及 CAE有限元分析计算中屯、到最后形成优化模型。基于Solidworks仿真的CAE分析能够对几 何关键点进行优化，将最大应力点通过模型优化转移至端圈处，或者将大的应力带转移至 端圈或者并圈上。
[0023] 作为具体的实施方式，所述汽车悬架弹黃的弹黃总圈数为8. 5圈，钢丝直径为 13. 2mm，要求最大负荷为7680N。
[0024] 表1~4为预设车型要求设计结构进行的有限元分析信息。
[00幼表1材料属性
[0026]
[0028] 表2网格参数信息
[0029]
[0030] 表3传感器工作流程灵敏度结果
[0031]
[0032] 表4剪切应力仿真结果
[0033]
[0034] 经过上述分析，得出CAE分析优化结果如图2~图4所示。所述汽车悬架弹黃 的CAE应力分析，其前提基于材料的屈服力为1376MPa，抗拉强度按照企业实际检验提供 13. 2mm钢丝的抗拉强度为1710MPa。图2分析采用的安全系数评价指标满值为1，仿真结 果为安全系数大于0. 6。根据SimulationCAE分析显示最大剪切应力为963MPa，按照材料 许用应力对照，旋转55化Si油泽火回火钢丝。再经过55化Si材料参数二次CAE优化对比， 所述汽车悬架弹黃的终极安全系数为0. 682。显然地，所述汽车悬架弹黃选材可行，满足要 求。
[0035] 同时，通过终极安全系数及所选材料许用应力对比，在交替载荷耐久条件与实验 验证20万次不会断裂。所述数据分析基于材料最大抗剪应力准则并通过耐久试验满足。
[0036] 图3为最大应力为963MPa出现在下端2. 5圈处分析结果云图。另外通过探测分 析，所述汽车悬架弹黃在距离下端1. 〇、1. 5、2. 0、2. 5圈，W及距离上端1、2、3圈处应力均比 较大，并且都超过900MPa。如图4所示，通过裁剪应力云图可W得到SOOMPa应力的分布比 例，说明所述汽车悬架弹黃结构的应力分布相对均匀，并且都处于端头几何关键点处。而 最大应力为963MPa，所W选用55化Si油泽火回火钢丝能满足要求。图4所示，探测结果 表面单侧内圈应力分布相对均匀，并且最大应力均在内侧，有6处的应力超过900MPa，最高 963MPa〇
[0037] 综上所述，通过材料分析与Solidworks仿真的CAE分析，所述汽车悬架弹黃满足 疲劳强度要求，具体为：
[0038] (1)应力范围：大应力分别均匀分布在弹黃的几何关键点位置，并且都低于所选 55化Si油泽火回火钢丝材料的安全许用剪切应力；
[0039] (2)安全系数：所述汽车悬架弹黃的终极安全系数为0. 682 ;
[0040] (3)疲劳强度：通过终极安全系统与55化Si材料的许用应力对比，所述汽车悬架 擁痕在额定载荷下工作20万次不会失效或断裂。
[0041] 本领域技术人员均应了解，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可W对 本实用新型进行各种修改和变型。因而，任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的 保护范围内时，认为本实用新型涵盖运些修改和变型。
【主权项】
1. 一种汽车悬架弹簧，其特征在于：所述汽车悬架弹簧的弹簧总圈数为8. 5圈，钢丝直 径为13. 2_，要求最大负荷为7680N。2. 根据权利要求1所述的汽车悬架弹簧，其特征在于：所述汽车悬架弹簧的屈服力为 1376MPa〇3. 根据权利要求1所述的汽车悬架弹簧，其特征在于：所述汽车悬架弹簧的抗拉强度 为 1710MPa。4. 根据权利要求1所述的汽车悬架弹簧，其特征在于：所述汽车悬架弹簧为55CrSi材 料制备。5. 根据权利要求1所述的汽车悬架弹簧，其特征在于：所述汽车悬架弹簧的终极安全 系数为0.682。6. 根据权利要求1所述的汽车悬架弹簧，其特征在于：所述汽车悬架弹簧在交替载荷 耐久条件与实验验证20万次不会断裂。
【专利摘要】一种汽车悬架弹簧，所述汽车悬架弹簧的弹簧总圈数为8.5圈，钢丝直径为13.2mm，要求最大负荷为7680N。通过材料分析与Solidworks仿真的CAE分析，所述汽车悬架弹簧满足疲劳强度要求，具体为：(1)应力范围：大应力分别均匀分布在弹簧的几何关键点位置，并且都低于所选55CrSi油淬火回火钢丝材料的安全许用剪切应力；(2)安全系数：所述汽车悬架弹簧的终极安全系数为0.682；(3)疲劳强度：通过终极安全系统与55CrSi材料的许用应力对比，所述汽车悬架瘫痪在额定载荷下工作20万次不会失效或断裂。
【IPC分类】F16F1/06
【公开号】CN205025987
【申请号】CN201520448029
【发明人】马宝禄
【申请人】湖北鑫宝马弹簧有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年6月26日