载货汽车钢板弹簧精细化建模及工程应用研究

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钢板弹簧是载货汽车悬架系统中重要的传力与弹性元件,其性能对载货汽车平顺性有着重要影响。由于簧片之间存在非线性接触摩擦,目前尚未见精度能满足工程需求的钢板弹簧刚度、阻尼建模方法。本文主要对钢板弹簧精细化建模方法及其参数对整车平顺性的影响进行研究,论文的主要完成的工作如下:1.首先介绍了钢板弹簧建模的研究现状及目前常用的钢板弹簧建模方法,分别用离散梁(Beam)与有限元法建立了板簧模型,并初步分析了其刚度。为获得更加准确的钢板弹簧刚度特性参数,以钢板弹簧板簧试验刚度与仿真刚度的误差作为修正函数,利用ADAMS中的Insight模块对离散梁模型进行刚度修正。结果表明:修正后的板簧刚度与试验静刚度误差可控制在5%以内,说明离散梁(Beam)模型的钢板弹簧静刚度的精度满足要求,可用于后续整车平顺性建模与仿真。2.根据企业提供的数据,建立了某型号载货汽车整车动力学模型,并在典型冲击工况下,基于ISIGHT与ADAMS/Car与MATLAB集成,对所建立的整车动力学模型进行修正,并与实车对应工况测试进行对比,结果表明,修正后的载货汽车动力学模型能更好的模拟实车振动响应。将修正后的整车模型在C级路面上完成驱动仿真,结果表明,修正后的载货汽车动力学模型的动态特性与实车性能更加接近。3.在整车动力学模型修正的基础上,对平顺性做进一步的仿真分析与研究,其主要内容是从灵敏度分析筛选出对整车平顺性影响较大的参数,再在最优拉丁方试验设计的基础上构建出反映整车系统输入与输出关系的响应面近似模型,并通过决定系数R2、调整决定系数R2adj检查响应面多项式方程的精度是否合格,最后采用粒子群算法完成板簧参数的优化设计,降低驾驶室座椅导轨处的垂向加速度的最大值与最小值,并将优化结果进行应用验证。结果表明,改进后的整车模型驾驶室座椅导轨测试点的z向振动最大峰值响应明显降低,最大降幅为22.33%,最小峰值降幅为11.4%。整车乘坐舒适性得到明显改善。
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