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鋼板彈簧是汽車懸架中應用最廣泛的一種元件，其主片兩端彎成卷耳，內裝由青銅或塑料、橡膠、粉末冶金制成的襯套，以便于彈簧銷與固定在車架上的支架或吊耳作鉸鏈連接。車輛行駛的加速度、載荷和路面狀況的變化，會導致鋼板彈簧承受的沖擊載荷亦不斷變化，其安裝支架或者吊耳的強度、應力集中情況，均直接影響著車輛的安全性、可靠性、耐久性，因此，在不同工況下，鋼板彈簧安裝結構應力分布情況，必須在其設計時予以充分考慮。在此，以某微車的鋼板彈簧安裝支架為研究對象，結合市場質量反饋的故障信息，以不同工況下的強度分析為基礎，對其進行改進設計。目前，新的設計結構已經批量投產，并徹底解決了市場質量問題。
某車自投放市場以來，陸續(xù)收到客戶反饋，“后鋼板彈簧異響”，特別是顛簸路況，后鋼板彈簧發(fā)出“嘎、嘎”的響聲，客戶抱怨大。經實地調查，車輛在顛簸路況行走，板簧向前攢動，加之前吊耳中的橡膠套變形加大，造成板簧前吊耳與安裝結構干涉，異響情況發(fā)生。
以新設計的鋼板彈簧安裝支架總成數模為基礎，創(chuàng)建有限元分析模型。其模型包括：鋼板彈簧前后支架、后地板、左右車架縱梁、鋼板彈簧、后橋管梁等，如圖所示。首先，采用單元長度為8mm的四邊形殼單元對板簧前后支架、后地板、縱梁、后橫梁等進行有限元網格劃分，并控制單元格生成質量在規(guī)定范圍內，用單元長度為5mm的六面體實體單元對板簧、后橋管梁進行網格劃分，控制生成的體網格單元質量。然后，分別采用鋼材料對系統部件進行模擬，即左、右后縱梁使用D340LA材料，后懸架安裝支架使用SPHC材料。
材料特性參數如表所示。根據實車行駛條件，將鋼板彈簧安裝結構強度分析設定為5個工況，且全約束鋼板彈簧安裝支架結構與車身相應連接部位，詳細工況設定如表所示，強度分析邊界條件如圖所示。鋼板彈簧安裝支架結構強度分析結果如表所示。由強度計算結果：1)整車制動、上下沖擊、過坑、側滑等工況條件下，鋼板彈簧安裝支架結構的最大應力為217.4MPa，最大應力小于其零件材料屈服極限，滿足零件強度設計要求。2)單側橫向沖擊工況，鋼板彈簧安裝支架結構的最大應力為511.9 MPa，位于板簧后支架翻邊過渡區(qū)域，超過材料的屈服極限，零件局部發(fā)生塑性變形。由于此工況模擬汽車側滑時，輪胎撞到障礙物，在正常使用中極少出現，而且此位置塑性變形不會引起結構破壞和失效。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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