專利名稱：一種汽車螺旋彈簧剛度的正向設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車螺旋彈簧剛度的正向設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)汽車的懸架系統(tǒng)設(shè)計多采用逆向工程，即照搬參考標桿車的懸架系統(tǒng)或稍作修改，并無完全正向設(shè)計過程，對于沒有標桿車的全新底盤平臺的開發(fā)往往無從下手。 而汽車懸架系統(tǒng)的正向設(shè)計中最關(guān)鍵的是對螺旋彈簧剛度的確定，因此，建立一種螺旋彈 簧剛度的正向設(shè)計方法有助于全新底盤平臺的開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種汽車懸架系統(tǒng)螺旋彈簧 剛度的正向設(shè)計方法的技術(shù)方案。所述的一種汽車螺旋彈簧剛度的正向設(shè)計方法，其特征在于包括如下步驟1)根據(jù)整車設(shè)計參數(shù)計算出彈簧初始設(shè)計剛度；2)作出輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線，步驟如下設(shè)定輪胎跳動行程為S，輪胎Z向受力為F，整個跳動過程分為幾個階段第一階段支起車身，輪胎3懸空處于自由狀態(tài)，即懸架處于最大拉伸狀態(tài)，輪胎 受力為零，輪胎跳動為零，此時S = 0，F(xiàn) = 0 ；第二階段輪胎3和定位板接觸，定位板上移，輪胎3受力引起輪胎變形，記錄多組 跳動行程S和輪胎受力F，繪制出曲線，直至輪胎3不能變形，減振器彈簧2開始變形為止， 此時S = S1, F = F1，運動行程為O-S1 ；第三階段定位板繼續(xù)上移，此時減振器彈簧2開始受力壓縮，輪胎3的受力為彈 簧力在鉛垂方向的分力，記錄多組跳動行程S和輪胎受力F，繪制出曲線，直至減振器活塞 筒碰到橡膠緩沖塊1為止，即減振器活塞桿上設(shè)置的橡膠緩沖塊1開始變形，此時S = S2, F = F2，運動行程為S1-S2 ；第四階段定位板繼續(xù)上移，減振器彈簧2壓縮至上極限，橡膠緩沖塊1開始起作 用，此時輪胎的受力為彈簧力和橡膠緩沖塊1的合力在鉛垂方向上的分力，記錄多組跳動 行程S和輪胎受力F，繪制出曲線，直至橡膠緩沖塊1不能壓縮為止，此時S = Smax, F = Fmax,運動行程為S2-Smax ；通過上述四個階段，可以作出輪胎受力與跳動行程的關(guān)系曲線；3)校核在整車運行工況、半載工況和滿載工況下，輪胎受力在輪胎受力與跳動行 程關(guān)系曲線圖中的位置，步驟如下第一步整車運行工況下，根據(jù)軸荷分配計算得到輪胎上受力Fgff,根據(jù)輪胎受力 與跳動行程關(guān)系曲線反求出在整車運行工況載荷下相對輪胎位移Sgff ；第二步半載工況，根據(jù)軸荷分配計算得到輪胎上受力F￥S，根據(jù)輪胎受力與跳動 行程關(guān)系曲線反求出在整車運行工況載荷下相對輪胎位移；
第三步滿載工況，根據(jù)軸荷分配計算得到輪胎上受力Fss，根據(jù)輪胎受力與跳動 行程關(guān)系曲線反求出在整車運行工況載荷下相對輪胎位移Sss ；結(jié)果校核，設(shè)定輪胎跳動至最大極限位置時位移SMax為100%，當(dāng)SgffS SMax的 40 50%，S滅為SMax的65 75%，S半載介于Sg行和S鍾之間時彈簧剛度設(shè)計良好，否則 說明彈簧剛度設(shè)計不合理，返回步驟1)。所述的一種汽車螺旋彈簧剛度的正向設(shè)計方法，其特征在于步驟2)中輪胎在整 個跳動過程中會引起輪胎3定位角度的變化，受力分析時需考慮各定位角度變化，角度變 化值在機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件ADAMS中求出。
上述一種汽車螺旋彈簧剛度的正向設(shè)計方法，首先根據(jù)整車設(shè)計參數(shù)計算出彈簧 初始設(shè)計剛度，然后分階段繪制出輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線，再校核在整車運行工況、 半載工況和滿載工況下，輪胎受力在輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線圖中的位置，設(shè)定輪胎 跳動至最大極限位置時位移SMax為100%，當(dāng)Sg行為SMax的40 50%，S纖為SMax的65 75%, Si^介于Sgff* Sss之間時彈簧剛度設(shè)計良好，否則說明彈簧剛度設(shè)計不合理，需要 重新設(shè)計彈簧初始剛度，經(jīng)多次試驗，直至半載工況下輪胎位移S介于整車運行工況下 輪胎位移Sgff*滿載工況下輪胎位移Sss之間，即彈簧剛度設(shè)計合理為止。本發(fā)明提供了 一種判斷汽車懸架螺旋彈簧剛度值的一種方法，為汽車懸架系統(tǒng)的正向設(shè)計提供了一種可 行方案，也為全新底盤平臺的正向開發(fā)提供了一種技術(shù)支持。


圖1為本發(fā)明輪胎懸架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明輪胎受力與跳動行程的關(guān)系曲線；圖3為本發(fā)明輪胎在整車運行工況、半載工況和滿載工況下的校核位置曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步說明本發(fā)明的工作原理當(dāng)汽車懸架處于反跳狀態(tài)，即整車被架起，懸架由于輪胎3重 力作用處于最大拉伸極限，此時，假設(shè)車身是固定不動的，用輪胎3相對于車身向上的位移 來模擬車輛在運行過程中輪胎向上跳動的情況；考慮輪胎3從最大拉伸行程到最大壓縮行 程的整個過程，計算輪胎3鉛垂方向上的受力和輪胎3上跳過程中的力與位移關(guān)系，得出輪 胎受力與跳動行程關(guān)系曲線圖；然后校核各種工況，即整車運行工況、半載工況和滿載工況 下輪胎3上的受力在曲線圖的位置，從而判斷彈簧剛度的設(shè)計是否合理。具體地，一種汽車螺旋彈簧剛度的正向設(shè)計方法，包括如下步驟1)根據(jù)整車設(shè)計參數(shù)計算出彈簧初始設(shè)計剛度；2)作出輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線，如圖1、2所示，步驟如下設(shè)定輪胎跳動行程為S，輪胎Z向受力為F，整個跳動過程分為幾個階段第一階段支起車身，輪胎3懸空處于自由狀態(tài)，即懸架處于最大拉伸狀態(tài)，輪胎 受力為零，輪胎跳動為零，此時S = 0，F(xiàn) = 0 ；第二階段輪胎3和定位板接觸，定位板上移，輪胎3受力引起輪胎變形，記錄多組 跳動行程S和輪胎受力F，繪制出曲線，直至輪胎3不能變形，減振器彈簧2開始變形為止，此時S = S1, F = F1，運動行程為O-S1 ；第三階段定位板繼續(xù)上移，此時減振器彈簧2開始受力壓縮，輪胎3的受力為彈 簧力在鉛垂方向的分力，記錄多組跳動行程S和輪胎受力F，繪制出曲線，直至減振器活塞 筒碰到橡膠緩沖塊1為止，即減振器活塞桿上設(shè)置的橡膠緩沖塊1開始變形，此時S = S2, F = F2，運動行程為S1-S2 ；第四階段定位板繼續(xù)上移，減震器彈簧壓縮至上極限，橡膠緩沖塊1開始起作 用，此時輪胎的受力為彈簧力和緩沖塊的合力在鉛垂方向上的分力，記錄多組跳動行程S 和輪胎受力F，繪制出曲線，直至橡膠緩沖塊1不能壓縮為止，此時S = Smax, F = Fmax，運 動行程為S2-Smax ；通過上述四個階段，可以作出輪胎受力與跳動行程的關(guān)系曲線，即圖2所示；輪胎 在整個跳動過程中會引起輪胎3定位角度的變化，受力分析時需考慮各定位角度變化，角 度變化值在機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件ADAMS中求出；3)校核在整車運行工況、半載工況和滿載工況下，輪胎受力在輪胎受力與跳動行 程關(guān)系曲線圖中的位置，以四座車為例，整車運行工況是指整車整備質(zhì)量加上一個人的質(zhì) 量，半載工況是指整車整備加上三個人的質(zhì)量，滿載工況是指整車整備加滿載人員和行李 的質(zhì)量，步驟如下第一步整車運行工況下，根據(jù)軸荷分配計算得到輪胎上受力Fgff,根據(jù)輪胎受力 與跳動行程關(guān)系曲線反求出在整車運行工況載荷下相對輪胎位移Sgff ；第二步半載工況，根據(jù)軸荷分配計算得到輪胎上受力F￥S，根據(jù)輪胎受力與跳動 行程關(guān)系曲線反求出在整車運行工況載荷下相對輪胎位移；第三步滿載工況，根據(jù)軸荷分配計算得到輪胎上受力Fss，根據(jù)輪胎受力與跳動 行程關(guān)系曲線反求出在整車運行工況載荷下相對輪胎位移Sss ；結(jié)果校核，如圖3所示，設(shè)定輪胎跳動至最大極限位置時位移SMax為100%，當(dāng)Sg 行為SMax的40 50%，S滿載為SMax的65 75%，S半載介于S運行和S滿載之間時彈簧剛度設(shè)計 良好，否則說明彈簧剛度設(shè)計不合理，返回步驟1)。本發(fā)明首先根據(jù)整車設(shè)計參數(shù)計算出彈簧初始設(shè)計剛度，然后分階段繪制出輪 胎受力與跳動行程關(guān)系曲線，再校核在整車運行工況、半載工況和滿載工況下，輪胎受力 在輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線圖中的位置，設(shè)定輪胎跳動至最大極限位置時位移SMax為 100%，當(dāng)S運行為SMax的40 50%，S滿載為SMax的65 75%，S半載介于S運行和S滿載之間時 彈簧剛度設(shè)計良好，否則說明彈簧剛度設(shè)計不合理，需要重新設(shè)計彈簧初始剛度，經(jīng)多次試 驗，直至半載工況下輪胎位移S^^介于整車運行工況下輪胎位移Sgff和滿載工況下輪胎位 移Sss之間，即彈簧剛度設(shè)計合理為止。本發(fā)明提供了一種判斷汽車懸架螺旋彈簧剛度值的一種方法，為汽車懸架系統(tǒng)的 正向設(shè)計提供了 一種可行方案，也為全新底盤平臺的正向開發(fā)提供了 一種技術(shù)支持。
權(quán)利要求
一種汽車螺旋彈簧剛度的正向設(shè)計方法，其特征在于包括如下步驟1)根據(jù)整車設(shè)計參數(shù)計算出彈簧初始設(shè)計剛度；2)作出輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線，步驟如下設(shè)定輪胎跳動行程為S，輪胎Z向受力為F，整個跳動過程分為幾個階段第一階段支起車身，輪胎3懸空處于自由狀態(tài)，即懸架處于最大拉伸狀態(tài)，輪胎受力為零，輪胎跳動為零，此時S＝0，F(xiàn)＝0；第二階段輪胎3和定位板接觸，定位板上移，輪胎3受力引起輪胎變形，記錄多組跳動行程S和輪胎受力F，繪制出曲線，直至輪胎3不能變形，減振器彈簧2開始變形為止，此時S＝S1，F(xiàn)＝F1，運動行程為0-S1；第三階段定位板繼續(xù)上移，此時減振器彈簧2開始受力壓縮，輪胎3的受力為彈簧力在鉛垂方向的分力，記錄多組跳動行程S和輪胎受力F，繪制出曲線，直至減振器活塞筒碰到橡膠緩沖塊1為止，即減振器活塞桿上設(shè)置的橡膠緩沖塊1開始變形，此時S＝S2，F(xiàn)＝F2，運動行程為S1-S2；第四階段定位板繼續(xù)上移，減振器彈簧2壓縮至上極限，橡膠緩沖塊1開始起作用，此時輪胎的受力為彈簧力和橡膠緩沖塊1的合力在鉛垂方向上的分力，記錄多組跳動行程S和輪胎受力F，繪制出曲線，直至橡膠緩沖塊1不能壓縮為止，此時S＝Smax，F(xiàn)＝Fmax，運動行程為S2-Smax；通過上述四個階段，可以作出輪胎受力與跳動行程的關(guān)系曲線；3)校核在整車運行工況、半載工況和滿載工況下，輪胎受力在輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線圖中的位置，步驟如下第一步整車運行工況下，根據(jù)軸荷分配計算得到輪胎上受力F運行，根據(jù)輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線反求出在整車運行工況載荷下相對輪胎位移S運行；第二步半載工況，根據(jù)軸荷分配計算得到輪胎上受力F半載，根據(jù)輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線反求出在整車運行工況載荷下相對輪胎位移S半載；第三步滿載工況，根據(jù)軸荷分配計算得到輪胎上受力F滿載，根據(jù)輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線反求出在整車運行工況載荷下相對輪胎位移S滿載；結(jié)果校核，設(shè)定輪胎跳動至最大極限位置時位移SMax為100％，當(dāng)S運行為SMax的40～50％，S滿載為SMax的65～75％，S半載介于S運行和S滿載之間時彈簧剛度設(shè)計良好，否則說明彈簧剛度設(shè)計不合理，返回步驟1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車螺旋彈簧剛度的正向設(shè)計方法，其特征在于步驟2) 中輪胎在整個跳動過程中會引起輪胎3定位角度的變化，受力分析時需考慮各定位角度變 化，角度變化值在機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件ADAMS中求出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車螺旋彈簧剛度的正向設(shè)計方法。首先根據(jù)整車設(shè)計參數(shù)計算出彈簧初始設(shè)計剛度，然后分階段繪制出輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線，再校核在整車運行工況、半載工況和滿載工況下，輪胎受力在輪胎受力與跳動行程關(guān)系曲線圖中的位置，設(shè)定輪胎跳動至最大極限位置時位移SMax為100％，當(dāng)S運行為SMax的40～50％，S滿載為SMax的65～75％，S半載介于S運行和S滿載之間時彈簧剛度設(shè)計良好，否則說明彈簧剛度設(shè)計不合理，需要重新設(shè)計彈簧初始剛度，直至半載工況下輪胎位移S半載介于整車運行工況下輪胎位移S運行和滿載工況下輪胎位移S滿載之間，即彈簧剛度設(shè)計合理為止。本發(fā)明為汽車懸架系統(tǒng)的正向設(shè)計提供了一種可行方案，也為全新底盤平臺的正向開發(fā)提供了一種技術(shù)支持。
文檔編號B62D65/00GK101811527SQ20101015098
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者何志剛, 侯永濤, 周孔亢, 周小福, 李仲興, 江洪, 江浩斌, 潘健, 盤朝奉, 胡雋秀, 陳方立, 陳燎, 陳龍, 鮑君敏, 鮑文光, 齊偉華 申請人:新大洋機電集團有限公司;江蘇大學(xué)