汽车悬架螺旋弹簧设计方法
【专利摘要】本发明提供一种汽车悬架螺旋弹簧设计方法，包括如下步骤：获得悬架系统设计参数，并根据所述悬架系统设计参数确定螺旋弹簧的初始基本参数；根据悬架空间要求确定弹簧结构形状，根据所选择的弹簧结构形状确定与之对应的可变参数，根据确定的可变参数及所选择的弹簧材料计算弹簧线径；根据弹簧线径、初始基本参数及所选择的弹簧材料计算弹簧结构参数和弹簧性能参数；根据计算得到的弹簧结构参数、弹簧性能参数及所选择的弹簧材料对以上弹簧设计方案进行校核判断。本发明的汽车悬架螺旋弹簧设计方法，弹簧线径直接由计算得到，在设计不同结构形状的弹簧时计算线径的可变参数相应地发生改变，能够更为准确的计算出相应的弹簧结构参数和性能参数。
【专利说明】汽车悬架螺旋弹簧设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车悬架【技术领域】，特别是涉及一种汽车悬架螺旋弹簧设计方法。
【背景技术】
[0002] 在采用螺旋弹簧做弹性元件的悬架系统中，螺旋弹簧是其中一个非常重要的零部 件，它不仅影响到整车的疲劳寿命，而且对整车的乘坐舒适性有决定性的影响，由此可见， 弹簧设计是汽车设计的一个重要环节。
[0003] 如图1所示，目前，汽车悬架螺旋弹簧的设计方法一般都是先初选一个弹簧线径 (材料直径)，然后计算出弹簧其他的参数，根据计算情况修正线径的取值，重新计算相关参 数，如此反复。针对不同结构形状的弹簧计算线径的可变参数都是一样的（即计算公式相 同)，计算结果误差较大，往往不能满足实际要求。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有的螺旋弹簧设计方法在设计不同结构形 状的弹簧时计算线径的可变参数相同而导致的计算结果误差较大的缺陷，提供一种汽车悬 架螺旋弹簧设计方法。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为，提供一种汽车悬架螺旋弹簧设计 方法，包括以下步骤：
[0006] 获得悬架系统设计参数，并根据所述悬架系统设计参数确定螺旋弹簧的初始基本 参数；
[0007] 根据悬架空间要求确定弹簧结构形状，然后，根据所选择的弹簧结构形状确定与 之对应的可变参数，根据确定的可变参数及所选择的弹簧材料计算弹簧线径；
[0008] 根据上述确定的弹簧线径、初始基本参数及所选择的弹簧材料计算弹簧结构参数 和弹黃性能参数；
[0009] 根据计算得到的弹簧结构参数、弹簧性能参数及所选择的弹簧材料对以上弹簧设 计方案进行校核判断。
[0010] 进一步地，所述悬架系统设计参数包括轴荷Mz、簧下质量MH、偏频n f、衬套等效刚 度(^和杠杆比i ;
[0011] 所述初始基本参数包括弹簧刚度cs、设计状态载荷P、设计状态高度H、压缩极限高 度扎及拉伸极限高度扎。
[0012] 进一步地，所述弹簧刚度cs由以下公式计算得到：
【权利要求】
1. 一种汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，包括w下步骤： 获得息架系统设计参数，并根据所述息架系统设计参数确定螺旋弹黃的初始基本参 数； 根据息架空间要求确定弹黃结构形状，然后，根据所选择的弹黃结构形状确定与之对 应的可变参数，根据确定的可变参数及所选择的弹黃材料计算弹黃线径； 根据上述确定的弹黃线径、初始基本参数及所选择的弹黃材料计算弹黃结构参数和弹 黃性能参数； 根据计算得到的弹黃结构参数、弹黃性能参数及所选择的弹黃材料对W上弹黃设计方 案进行校核判断。
2. 根据权利要求1所述的汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，所述息架系统设 计参数包括轴荷Mz、黃下质量Mh、偏频％、衬套等效刚度Ct和杠杆比i ; 所述初始基本参数包括弹黃刚度Cs、设计状态载荷P、设计状态高度H、压缩极限高度Hm 及拉伸极限高度H。。
3. 根据权利要求2所述的汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，所述弹黃刚度Cs 由W下公式计算得到：
所述设计状态载荷P是指汽车处于半载状态螺旋弹黃所承受的载荷，由W下公式计算 得到： M - M 尸二'W/ 'w"x9.8x/ . 2 ， 所述设计状态高度H、压缩极限高度Hm及拉伸极限高度H。由息架空间机构确定。
4. 根据权利要求1所述的汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，所述弹黃结构形 状为圆柱形、一端锥形或两端锥形。
5. 根据权利要求4所述的汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，针对圆柱形螺旋 弹黃，所述可变参数包括中端中径D、中端有效圈n、上端支撑圈n/、下端支撑圈n/ '; 针对一端锥形螺旋弹黃，所述的可变参数包括上端中径D'、上端过渡有效圈n'、中 端中径D、中端有效圈n、上端支撑圈n,'、下端支撑圈n,''; 针对两端锥形螺旋弹黃，所述的可变参数包括上端中径D'、上端过渡有效圈n'、中 端中径D、中端有效圈n、下端中径D''、下端过渡有效圈n''、上端支撑圈n,'、下端支 撑圈riz''。
6. 根据权利要求5所述的汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，所述"根据确定的 可变参数计算弹黃线径"，针对圆柱形螺旋弹黃，弹黃线径d计算公式为：
针对一端锥形螺旋弹黃，弹黃线径d计算公式为：
针对两端锥形螺旋弹黃，弹黃线径d计算公式为：
其中，G为所选弹黃材料的切变模量。
7. 根据权利要求6所述的汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，所述弹黃结构参 数包括弹黃有效圈数N、总圈数N1、上端外径化'、中端外径化、下端外径化'、旋绕比C、螺 旋升角a、自由状态高度H。、压并状态高度马、压缩极限间隙5及节距t ; 所述弹黃性能参数包括拉伸极限载荷P。、压缩极限载荷Pm、压并状态载荷P,、拉伸极限 应力X。、设计状态应力X、压缩极限应力Tm、压并状态应力Ts、循环次数N。、弹黃展开长 度L及弹黃质量W。
8. 根据权利要求7所述的汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，所述的校核判断 包括压缩极限间隙的判断、压缩极限应力的判断、疲劳强度校核、稳定性校核和共振校核。
9. 根据权利要求1至8任意一项所述的汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，所 述"根据计算得到的弹黃结构参数和弹黃性能参数对W上弹黃设计方案进行校核判断"步 骤之后还包括如下步骤： W压缩极限应力T m最小和弹黃质量W最小为目标对W上弹黃设计方案进行优化。
10. 根据权利要求9所述的汽车息架螺旋弹黃设计方法，其特征在于，所述"W压缩极 限应力T m最小和弹黃质量W最小为目标对W上弹黃设计方案进行优化"步骤中采用多学 科设计优化方法来优化W上弹黃设计方案。
【文档编号】F16F1/06GK104421363SQ201310395601
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】许阳钊, 谷玉川, 李奕宝, 刘勇奎, 陈伟斌, 雷芳, 林家荣 申请人:广州汽车集团股份有限公司