汽车钢板弹簧多体模型建立的一种方法

catia钢板弹簧建模流程
以下是卡迪亚(CATIA)钢板弹簧建模的流程:
catia钢板弹簧建模流程
1. 启动CATIA软件,创建新的Part文件。

2. 设置绘制约束和单位。

通常情况下,钢板弹簧采用毫米(mm)作为基本单位。

3. 根据设计要求,绘制弹簧的剖面草图。

通常包括矩形、圆形等基本几何图形的组合。

4. 利用拉伸功能,将二维草图拉伸生成三维实体特征。

5. 利用阵列功能,沿螺旋轨迹复制实体特征,从而生成弹簧的螺旋形状。

6. 根据需求调整螺旋半径、螺距、圈数等参数。

7. 如需生成非圆形螺旋弹簧,可以在草图中设计出所需的截面曲线,然后执行相同的拉伸和阵列操作。

8. 检查模型几何尺寸,确认符合设计要求。

9. 对于需要添加安装装置的情况,可以绘制新的草图并通过拉伸、阵列等操作生成相应零件。

10. 最后可将弹簧及其他部件组装生成产品装配体。

11. 生成模型后可进行仿真分析、渲染等后续工作。

按照上述流程逐步操作,即可在CATIA中建模出所需的钢板弹簧。

需要注意的是,对于较复杂的结构,可能需要运用局部操作、参数化等高级建模技术。

基于多体动力学的钢板弹簧建模方法研究黄建;王良模;彭曙兮;苏家竹;袁刘凯【摘要】简述了钢板弹簧的3种建模方法.分别运用ADAMS/Car的非线性梁建模方法和ADAMS/Chassis的专业板簧模块leafspring,建立了某轻型货车钢板弹簧多体动力学模型,并将两模型集成到同一前悬架中进行了静力学和动力学仿真和试验对比.结果表明,采用两模型所得到的仿真结果具有较高的一致性,且仿真结果与试验结果吻合性较好,进一步验证了基于ADAMS/Car的非线性梁建模方法的准确性.%Three modeling methods of leaf spring are introduced in the paper. Multi-body dynamics models of a light truck's leaf spring are established based on ADAMS/Car's Nonlinear Beam and professional module of ADAMS/ Chassis at the same time. Then those two leaf spring models are integrated to the same front suspensions for statics and dynamics simulation and test and comparison, the results show that simulation results obtained with the two models have high consistency, and the simulation result agrees well with the test result, which further proves accuracy of ADAMS/Car-based non-linear beam modeling method.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】4页(P10-13)【关键词】钢板弹簧;多体动力学;模型【作者】黄建;王良模;彭曙兮;苏家竹;袁刘凯【作者单位】南京理工大学;南京理工大学;南京依维柯汽车有限公司;南京依维柯汽车有限公司;南京依维柯汽车有限公司【正文语种】中文【中图分类】U463.331 钢板弹簧建模方法由于钢板弹簧具有结构简单、便于维修、保养方便的特点，长期以来在汽车上得到广泛应用[1]。

汽车钢板弹簧自组织配置设计方法的研究汽车钢板弹簧是车辆保证其行驶平顺性和操纵稳定性的重要高负荷安全部件。

目前汽车钢板弹簧的设计存在着设计计算量和人工作业量大、设计重用率低、设计过程的适应性差等问题,严重影响了产品开发能力和企业市场竞争能力的提升。

针对汽车钢板弹簧及其同类汽车零部件的产品特性,在分析产品快速设计和产品配置设计方法的基础上,论文提出一种新的产品设计方法—产品自组织配置设计,有机结合自组织思想和配置设计技术,使得整个产品设计过程按照自组织的模式进行组合、计算和推理,提高设计效率和质量。

论文主要研究工作如下：(1)提出产品自组织配置设计的概念模型,分别从熵理论、耗散结构理论和协同学的角度描述产品自组织配置设计过程,确定产品自组织配置设计的实现过程和支撑技术。

(2)在区分产品自组织配置设计中的知识类型的基础上,结合知识粒度理论,建立设计需求和配置单元的知识表达模型,表述从设计需求到配置单元的映射规则；研究产品自组织配置设计中的知识编码规则；提出产品自组织配置设计中的知识表达方法。

(3)在归纳汽车钢板弹簧自组织配置设计中初始配置单元求解类型的基础上,分别针对概率型和模糊型映射以及多种需求共存等情况,分别采用遗传算法和神经网络,提出不同类型初始配置单元的求解方法,并用实例进行验证；(4)分析汽车钢板弹簧自组织配置设计中配置单元的信息组合方式,研究配置单元自相似度的计算方法；基于分形理论,研究汽车钢板弹簧自组织配置设计中的组合模型和分形规划方法,建立汽车钢板弹簧自组织配置设计的过程模型；针对组合后的结构方案,运用神经网络方法,研究特定结构配置单元的参数快速配置技术,形成基于配置单元的汽车钢板弹簧自组织配置设计方法。

(5)针对汽车钢板弹簧设计过程,构建评价指标；基于物元理论,研究汽车钢板弹簧自组织配置设计过程的评价方法,并针对评价结果提出进行反馈修改的措施,以改进和完善设计过程中的具体环节。

最后,研究汽车钢板弹簧自组织配置设计的工程应用方法,开发汽车钢板弹簧自组织配置设计系统,验证所提出的方法。

简述钢板弹簧悬架的模拟方法在重载汽车上，钢板弹簧作为汽车悬架的弹性元件，是汽车容易损坏的元件，其好坏决定了汽车的各种性能。

钢板弹簧在整车上不光是弹性元件，它还在工作时传递除垂直方向外其他方向的力和力矩，并在传递这些力或力矩的同时起到导向作用。

而且当弹簧振动时两板片之间的接触、摩擦还可以充当一定的阻尼器件，起到阻尼作用。

尽管钢板弹簧在工作时负荷高，易损坏，但钢板弹簧结构简单，制造、维修快捷方便，所以作为重型汽车的悬架被广泛使用。

虽然自然状态下的钢板弹簧几何形状简单，但是在其受到载荷时却会有大变形（几何非线性）、且板片间的接触（状态非线性）等多种非线性因素是非常复杂且这些因素在应力分析是难以处理的。

1 解析法传统的钢板弹簧分析是把它简化为悬臂梁，运用材料力学的相关理论进行计算分析。

而实际工作状态下的钢板弹簧受力变形很复杂，因为既有大变形又有板片之间摩擦非线性因素的影响。

所以，利用解析法对钢板弹簧进行力学分析，必须将它简化为具有理想的线性变形和无摩擦的力学模型。

这样就必须是假设在一定的条件下，才能建立起钢板弹簧力学模型，且这样的模型是过于简单的。

当钢板弹簧所受为垂向载荷时，实际中通常采用下面的方法进行计算分析：1.1 共同曲率法该方法是前苏联的帕尔希洛夫斯基提出的，通常我们又称它为展开法，它假定在弹簧变形时各板片一旦接触便不会再分离，所以不再会有在一起的各片有共同的曲率。

而且，假定各簧片上的弯矩也是连续分布的。

在这两个假定的基础上建立模型进行计算分析可得出各个簧片的应力变形。

很明显，这一方法对弹簧进行力学分析的时候，忽略到了板片之间的摩擦，所以该方法的结算结果与实际值存在一定的误差。

1.2 集中载荷法这一方法是假定钢板弹簧只在板端有力的传递，而且同样假设在外载荷作用下板簧接触部分一旦接触后不再分开。

这里也忽略板片之间的摩擦作用。

该计算方法也是把钢板弹簧简化为悬臂梁模型，进行计算。

在实际计算分析中由于汽车上用的钢板弹簧有对称性，且装配时固定条件也是对称的，所以可以建立一半的模型进行计算。

基于多体动力学的钢板弹簧建模方法研究钢板弹簧是一种常见的机械零部件，广泛应用于汽车、航空、军工等领域。

在设计过程中，必须准确地确定其力学特性，因此需要建立相应的数学模型。

传统的理论方法主要是通过分析和求解微分方程来得到钢板弹簧的受力状态和弹性变形，但是这种方法并不适用于复杂的几何形状和非线性受力情况。

为了解决这个问题，多体动力学方法成为一种重要的建模技术。

多体动力学是一种基于质点系统的分析方法，可以考虑到各个物体之间的相互作用和碰撞，可以用于描述任意形状的结构的动力学行为。

钢板弹簧可以看作是由许多离散的质点组成的一个连续体，每个质点受到周围质点的作用力和外部力的作用。

因此，可以运用多体动力学的思想来建立钢板弹簧的模型。

钢板弹簧可以看作是由若干个薄板组成的结构，每个薄板可以看作是一个刚体，它的质量、刚度和阻尼都可以通过物理实验测量得到。

在模型中，每个薄板对应一个质点，它的位置和速度可以表示出该薄板的运动状态。

每个质点之间的作用力可以通过受力分析得到，作用力的大小和方向受到相邻质点之间的距离和速度差的影响。

在多体动力学模型中，钢板弹簧的运动可以通过求解牛顿运动方程得到。

牛顿运动方程描述了物体在受到力作用下的运动状态，可以通过数值迭代方式计算出下一个时间步的位置和速度。

因此，可以通过多体动力学方法模拟出钢板弹簧在不同外部载荷下的受力情况和形变情况，从而进一步分析和优化设计方案。

总之，多体动力学方法是一种基于质点系统的建模方法，可以用于建立任意形状的结构的动力学模型。

钢板弹簧是一种常用的机械零部件，可以通过多体动力学方法建立其数学模型。

通过该模型，可以分析钢板弹簧在复杂载荷下的受力情况和弹性变形情况，为钢板弹簧的设计和生产提供理论依据。

在应用多体动力学方法建立钢板弹簧模型时，需要首先确定模型的几何形状和材料特性。

钢板弹簧通常具有复杂的几何形状，其内部布局和刚度分布都会对受力性能产生较大的影响。

因此，需要通过数值仿真分析的方式来确定最佳的钢板弹簧设计。

专利名称：多片钢板弹簧模型生成系统及方法
专利类型：发明专利
发明人：盘佳狄,施佳能,石胜文,申富强,杨振波,张舒理,宋英武,陈善彪,姚祥杰,杨世海,黎初阳,余进,谭荣彬,甘天
赐,李霄,黄浩,陈智振,李东海
申请号：CN202110605980.8
申请日：20210531
公开号：CN113343353B
公开日：
20220520
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于汽车零部件技术领域，公开了一种多片钢板弹簧模型生成系统及方法。

该方法包括：参数获取模块获取目标多片钢板弹簧模型的目标参数；第一参数更新模块根据目标参数更新对应的第一目标候选值；约束关系确定模块在预设约束关系库中查找第一目标候选值和目标参数对应的约束关系；第二参数更新模块根据目标参数、第一目标候选值以及所述约束关系更新对应的第二目标候选值；模型生成模块根据目标参数、第一目标候选值以及第二目标候选值基于预设点线选取规则生成目标多片钢板弹簧模型。

通过上述方式，能够按需得到目标参数，同时能够自动更新各参数间的理论关系，从而实现快速和更加贴近真实形态的生成多片钢板弹簧模型。

申请人：东风柳州汽车有限公司
地址：545000 广西壮族自治区柳州市屏山大道286号
国籍：CN
代理机构：深圳市世纪恒程知识产权代理事务所
代理人：高川
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基于Adams的客车钢板弹簧模型的建立作者：周俊杰孙宝庆来源：《计算机辅助工程》2013年第03期摘要：根据钢板弹簧模型所需要的参数，利用Adams/Chassis建立某型客车钢板弹簧动力学模型，并对其建立过程进行详细说明.对缩短汽车设计周期、提高产品质量和降低产品开发成本，具有重要现实意义.关键词：客车；钢板弹簧； Adams/Chassis中图分类号：U463.33文献标志码：B0引言钢板弹簧是客车中应用很广泛的弹性元件之一，由若干不等长但等宽的金属弹簧叶片叠加而成.其近似一根等强度的弹性梁，能承受来自各个方向上的力，使来自各个方向的力合理分布在客车的骨架和车身上，同时还承担客车在启动和制动时的扭矩.[1]在对客车进行整体性能测试时，钢板弹簧的建立显得尤为重要.本文基于Adams/Chassis中的leafspring preprocessor模块，按照实际参数，建立某型客车的钢板弹簧，对于模拟整车性能、缩短研发周期，有着重要意义.1Adams介绍Adams是由美国MDI公司开发的虚拟样机分析软件，目前己被全世界各行各业的数百家主要制造商采用.Adams软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等.Adams/Chassis模块是MDI公司为美国福特汽车公司开发的专用汽车分析仿真模块.在SDI环境中，具有完善的整车控制功能，并且具有完整连接器、立体轴向拖臂的后悬架模块.Adams已成为CAE领域使用范围最广、应用行业最多的虚拟样机技术之一，是一款集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件.在许多国际大型公司、企业均采用该技术作为仿真平台.可用于建立复杂机械系统的“功能化数字样机”，在现实工作条件下逼真地模拟所有运动情况，并且可快速分析多种设计方案，直至获得最优设计方案.2钢板弹簧的建立传统的钢板弹簧的建立，是运用集中载荷法、共同曲率法等各种计算方法建立起钢板弹簧的数学模型，并且根据得到的数学模型进行钢板弹簧的设计计算，生产出所需的钢板弹簧.这样生产出的钢板弹簧的刚度和强度并不一定满足要求，必须进行钢板弹簧的台架试验.如果不符合要求，那么必须重新进行计算，重新生产、试验，浪费大量的人力和物力，也不易提高产品质量[2].传统钢板弹簧的建立流程见图1.随着社会进步的加快，人们生活水平的不断提高，人们对产品的要求也越来越高；同时，社会竞争更加激烈，产品复杂程度越来越高，产品开发周期越来越短，产品保修维护期望越来越高，生产计划越来越灵活，在现实中，一些客观条件约束等原因的存在，催使着计算机CAE技术的不断发展.在各种CAE技术中，虚拟样机技术是一个重要分支.开发新产品时，在概念设计阶段，通过学科理论和计算机语言，对设计阶段的产品进行虚拟性能测试，达到提高设计性能、降低设计成本、缩短产品开发时间的目的.与传统的设计方式相比，基于虚拟样机技术的钢板弹簧建立有着明显优势和更好的操作性，产品开发周期之间的关系见图2.在制造物理样机前就可以进行样机测试，找出和发现潜在问题，能够缩短产品开发周期的40%～70%.2.1Adams中钢板弹簧的建模方法在Adams中，有着多种钢板弹簧的建模方法，包括等效中性面法、SAE三段梁法和离散量法等.[3]（1）等效中性面法.主要用来建立主副簧式钢板弹簧模型，它将主簧上所有簧片看成一整片，然后将这片钢板弹簧分成若干刚体，刚体之间用柔性BEAM连接，刚体质量和转动惯量按照所有主簧片整体的实际质量特性给定；副簧建模方法亦然.主、副簧片之间的接触通过Adams中接触函数模拟.（2）SAE三段梁法.这是一种简化的钢板弹簧模型，即将钢板弹簧看成中间刚性衬套或者球铰连接起来，前、后梁与车架用弹性衬套或者铰链副连接，并通过选择合适的衬套参数，使之达到实际钢板弹簧的刚度.（3）离散梁法.这是以有限元为依据的方法，将每片钢板弹簧都离散成若干段的刚体，且在每段离散刚体之间都用BEAM梁连接，BEAM梁参数根据钢板弹簧截面形状与材质得出.各片之间的接触利用Adams中的接触力定义.中性面法可视为离散梁法，它将各片等效成一片.离散梁法可建立与实际钢板弹簧性能和形状接近的模型.2.2钢板弹簧的建立钢板弹簧从结构上看，主要由钢板弹簧片、前卷耳、后卷耳、束缚框架、前钢板眼观套、首钩和弹簧衬套等各个零部件构成.本文基于离散梁法，对某型客车的钢板弹簧进行建模.首先启动Adams/Chassis中的leaf spring preprocessor窗口，打开之前在spring.ltf中建立的板簧设计程序.在General中进行设置，其中，钢板数目为4，摩擦因数为0，影响指数为2.1，配件算法为2阶多项式拟合.这样就得到钢板弹簧的一般信息.打开界面中的Axle选项，对内部的参数进行设置，虚拟轴上的额外质量为0.5 kg，Leafpack的参考指标为37.7 mm，前、后不活跃长度和设计载荷下的高度参考标记皆为默认，轴的安装类型为overslung.在设置完轴的信息后，对吊耳的信息进行相应设置，在打开界面上的Shackle窗口后，将吊耳的质量和长度等信息设置在其中，参数见图3.3结束语在Adams虚拟样机环境下，利用Adams/Chassis中的leaf spring preprocessor窗口，建立某型客车的钢板弹簧三维实体模型.对整车性能的仿真提供很大帮助，大大提高整车仿真的效率和准确性，同时也为客车悬架性能的研究提供基础.参考文献：[1]尹文杰. 车辆悬架动力学/运动学分析和参数优化[D]. 北京：北京理工大学， 2003.[2]李军，邢俊文，谭文浩. Adams实例教程[M]. 北京：北京理工大学出版社， 2002.[3]史世俊. Adams钢板弹簧离散梁建模及重型载货汽车悬架K&C特性仿真[D]. 吉林：吉林大学， 2012.（编辑陈锋杰）。

多片钢板弹簧的一种新设计方法
孙建
【期刊名称】《中国机械》
【年(卷),期】2015(000)006
【摘要】各种车辆的钢板弹簧多半为中心受载的简支叠板弹簧，本文讨论了多片钢板弹簧的可靠性设计方法。

文中应用了数理统计中的鞍点逼近理论，在基本随机参数概率分布已知的前提下，应用鞍点逼近理论，编制多片钢板弹簧的可靠性计算程序，进而迅速准确地得到了多片钢板弹簧的可靠性设计信息。

【总页数】2页(P19-20)
【作者】孙建
【作者单位】121000 辽宁石化职业技术学院辽宁锦州
【正文语种】中文
【相关文献】
1.一种伺服机构模拟负载台多弹簧钢板统一设计方法
2.求解多片钢板弹簧刚度与应力的新模型
3.汽车钢板弹簧主片结构的组合优化设计方法研究
4.少片变截面钢板弹簧计算机辅助设计方法研究
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