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钢板弹簧是汽车悬架重要部件之一,对汽车的平顺性、舒适性和安全性有重要影响。随着计算机辅助设计技术的不断发展,现有的少片变截面钢板弹簧设计方法将不能满足其数字化设计的要求,钢板弹簧生产厂商迫切需要一款准确、高效的少片变截面钢板弹簧数字化设计软件,来提高产品设计质量与设计效率。然而,由于受少片变截面钢板弹簧关键参数正向设计方法及其特性仿真数学模型的制约,至今未开发出一款准确、可靠且在功能设计上满足少片变截面钢板弹簧关键参数设计及特性仿真分析功能集成化要求的数字化设计软件。因此,难以满足厂商对少片变截面钢板弹簧数字化、智能化的设计要求。本文针对少片变截面钢板弹簧的特性仿真数学模型、关键参数正向设计方法及其数字化设计软件开发等问题进行了一系列研究,研究工作及创新性研究成果如下:(1)考虑到钢板弹簧截面两端实际形状,基于钢板弹簧刚度及其与截面惯性矩之间关系,建立了截面圆弧型变截面钢板弹簧等效宽度计算式;基于单片变截面钢板弹簧力学模型,利用莫尔积分,建立了单片变截面钢板弹簧刚度、应力计算式;在此基础上,建立了端部非等构式少片变截面钢板弹簧的刚度、应力计算式。(2)基于车辆参数及对钢板弹簧的刚度、应力设计要求,建立了单片变截面钢板弹簧的设计方法及等效拆分方法;基于端部非等构式少片变截面钢板弹簧的刚度计算式,建立了其关键结构参数的设计方法;基于少片变截面钢板弹簧的刚度以及在额定载荷下对剩余弧高的要求,建立了各片钢板弹簧自由弧高的设计方法。(3)选用Qt作为汽车少片变截面钢板弹簧参数设计CAD及特性仿真软件的GUI界面开发框架。根据少片变截面钢板弹簧的实际设计及仿真流程,确定了软件设计路线。通过Qt开发框架独有的事件产生处理机制和信号槽机制将各个界面进行串联,完成了软件各模块的界面设计与数据通信。(4)根据少片变截面钢板弹簧关键参数正向设计方法及其刚度、应力计算式,利用C++(计算机编程语言)、DLL(动态链接库)、SCR(Auto CAD脚本语言)、APDL(ANSYS参数化语言)混合编程的方法,实现了少片变截面钢板弹簧参数设计及CAD图纸标注功能、特性仿真功能、参数化有限元仿真功能。通过本软件,对少片变截面钢板弹簧进行实例设计,同时利用试验平台对样件进行特性试验。结果显示,软件设计及仿真结果与试验数据的相对偏差均符合工程设计精度要求,表明所建立的少片变截面钢板弹簧关键参数正向设计方法及其刚度、应力计算式是准确的,所开发的汽车少片变截面钢板弹簧参数设计CAD及特性仿真软件是可靠的。此软件的成功开发,在一定程度上推动了少片变截面钢板弹簧数字化设计的发展进程。