关于麦弗逊悬架螺旋弹簧变形量测试方法的探讨
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弹簧的扭转系数测量方法-回复
弹簧的扭转系数是指在单位扭转角度下产生的扭转力矩大小,是衡量弹簧硬度和劲度的重要参数。
测量弹簧的扭转系数可以采用以下方法:
1. 悬挂法
把弹簧挂在竖直方向上,用一个长度较长的水平杆放在弹簧下端,在杆的一侧悬挂一个铅球或重物,使其不断地扭转弹簧。
记录杆在不同扭转角度时所处的位置,就可以计算出弹簧的扭转系数。
2. 钢丝法
将弹簧的两端分别固定在一个水平的轴上,用一根细钢丝穿过弹簧的中间,在两端分别悬挂重物产生扭转力矩。
通过测量重物的质量和细钢丝的长度、直径等参数,计算出弹簧的扭转系数。
3. 力矩法
在一个扭力计上放置弹簧,用一个手动的扭转器使弹簧产生扭转,并记录扭矩计的读数。
不同的扭转角度下,测量弹簧所产生的扭矩值,计算出弹簧的扭转系数。
上述方法中,采用扭力计的方法最为常用和准确,可以得出比较精确的扭转系数。
弹簧实验报告弹簧实验报告引言:弹簧是我们日常生活中常见的物体,它具有弹性变形的特性,被广泛应用于各个领域。
为了更好地了解弹簧的性质和特点,我们进行了一系列弹簧实验。
本报告将详细介绍实验的目的、步骤、结果以及对实验结果的分析和讨论。
实验目的:本次实验的目的是通过对不同类型弹簧在受力下的变形情况进行观察和测量,探究弹簧的弹性特性,了解弹簧的弹性系数和弹性势能的关系。
实验步骤:1. 准备工作:收集实验所需的材料和仪器,包括弹簧、测力计、标尺等。
2. 实验一:测量弹簧的弹性系数。
将弹簧固定在水平桌面上,用测力计施加不同的拉力,并记录弹簧的伸长量和受力大小。
3. 实验二:测量弹簧的弹性势能。
将弹簧固定在竖直方向上,将一质量悬挂在弹簧下方,测量弹簧伸长的长度,并计算弹簧的弹性势能。
4. 实验三:比较不同类型弹簧的弹性特性。
选取不同材质和形状的弹簧,进行相同的实验,比较它们的弹性系数和弹性势能。
实验结果:1. 实验一的结果显示,弹簧的伸长量与受力大小呈线性关系。
通过绘制伸长量-受力曲线,我们可以得到弹簧的弹性系数。
2. 实验二的结果表明,弹簧的弹性势能与其伸长量的平方成正比。
这一结果与弹簧的弹性势能公式E=1/2kx^2相吻合。
3. 实验三的结果显示,不同类型的弹簧具有不同的弹性特性。
弹簧的材质和形状会影响其弹性系数和弹性势能的大小。
结果分析和讨论:通过实验结果的分析和讨论,我们可以得出以下结论:1. 弹簧的弹性系数是描述其弹性特性的重要参数。
弹性系数越大,弹簧的变形程度越小,表明其具有更好的弹性。
2. 弹簧的弹性势能与其伸长量的平方成正比,这是由于弹簧的变形与受力大小和伸长量的平方成正比的关系所导致的。
3. 不同类型的弹簧具有不同的弹性特性,这是由于弹簧的材质和形状的差异所导致的。
例如,钢制弹簧比橡胶弹簧具有更高的弹性系数和弹性势能。
结论:通过本次实验,我们深入了解了弹簧的弹性特性和弹性势能的计算方法。
弹簧作为一种重要的弹性元件,广泛应用于机械、电子、建筑等领域。
第1篇一、实验目的本实验旨在通过实际测试和数据分析,了解汽车悬架系统的特性参数,包括弹簧刚度、阻尼系数、悬挂行程等,并分析这些参数对汽车行驶性能的影响。
通过实验,我们可以优化悬架系统设计,提高汽车的舒适性和操控稳定性。
二、实验原理汽车悬架系统是连接车轮与车架的部件,其主要功能是吸收和缓解道路不平引起的冲击,保证车身平稳,提高乘坐舒适性。
悬架系统的特性参数主要包括弹簧刚度、阻尼系数和悬挂行程等。
1. 弹簧刚度(k):弹簧刚度是指弹簧单位变形量所需的力。
刚度越大,弹簧越难以变形,对冲击的吸收能力越强。
2. 阻尼系数(c):阻尼系数是指阻尼器吸收能量的能力。
阻尼系数越大,阻尼器吸收能量越多,车身振动越小。
3. 悬挂行程(x):悬挂行程是指车轮跳动时,悬挂系统相对车架的位移。
三、实验设备1. 汽车悬架测试台2. 力传感器3. 位移传感器4. 数据采集系统5. 计算机及软件四、实验步骤1. 搭建实验平台:将汽车悬架系统固定在测试台上,确保测试过程中的稳定。
2. 安装传感器:将力传感器和位移传感器分别安装在弹簧和悬挂行程上,用于测量弹簧刚度和悬挂行程。
3. 测试弹簧刚度:在汽车静止状态下,逐渐施加力,记录力传感器输出的力值和位移传感器输出的位移值,利用胡克定律计算弹簧刚度。
4. 测试阻尼系数:在汽车静止状态下,施加一定的频率和振幅的振动,记录力传感器输出的力值和位移传感器输出的位移值,利用阻尼比公式计算阻尼系数。
5. 测试悬挂行程:在汽车静止状态下,逐渐增加车轮跳动高度,记录悬挂行程。
五、实验结果与分析1. 弹簧刚度:实验结果表明,汽车悬架系统的弹簧刚度在1.5×10^5 N/m左右,符合一般汽车悬架系统的设计要求。
2. 阻尼系数:实验结果表明,汽车悬架系统的阻尼系数在0.1左右,符合一般汽车悬架系统的设计要求。
3. 悬挂行程:实验结果表明,汽车悬架系统的悬挂行程在20cm左右,符合一般汽车悬架系统的设计要求。
弹簧弹性系数测试,气弹簧检测报告
(一)
引言概述:
弹簧是一种常见的弹性元件,广泛应用于工业和日常生活中。
弹簧的弹性系数是评估其弹性能力的重要指标。
本文旨在介绍弹簧弹性系数测试的方法和步骤,并提供一份气弹簧检测报告(一),以便对弹簧的质量进行评估和改进。
正文内容 :
1. 弹簧弹性系数测试的目的
- 简要介绍弹簧弹性系数的概念
- 解释为什么测试弹簧的弹性系数是重要的
2. 弹簧弹性系数测试的方法和步骤
- 介绍测试弹簧弹性系数的常用方法
- 详细描述测试步骤,包括准备工作和具体操作
- 提供示意图或图片以便更好地理解测试过程
3. 弹簧弹性系数测试的影响因素
- 列举可能影响弹簧弹性系数测试结果的因素
- 解释如何控制这些因素以获得准确的测试数据
4. 弹簧弹性系数测试结果的分析
- 通过实际测试数据展示和分析弹簧弹性系数的测量结果
- 与标准弹簧弹性系数进行对比,评估弹簧质量
5. 弹簧弹性系数测试的改进措施
- 提出可能的改进方案,以提高弹簧弹性系数测试的准确性和可靠性
- 探讨新技术、设备或方法对弹簧弹性系数测试的应用
总结:
通过本文对弹簧弹性系数测试的介绍和气弹簧检测报告(一)的展示,可以得出结论:弹簧的弹性系数是评估其质量和性能的重要指标。
通过准确的弹性系数测试,可以更好地评估和改善弹簧的质量,从而提高其在工业和日常生活中的应用效果。
为了进一步完善弹簧弹性系数测试,我们应该不断探索和改进测试方法、技术和设备,以满足不同弹簧类型和应用场景的需求。
F1 赛车悬架螺旋弹簧基于 ANSYSWorkbench 的静力学分析一、摘要:有限元法作为计算机辅助工程的主要手段之一,在汽车产品数字化开发过程中取得了广泛应用。
在对整车结构进行力学性能分析过程中,悬架系统的建模和模拟十分关键。
汽车悬架式变化较多,包含转动、滑动等多种运动关系。
二、研究对象针对上面我们建模的麦弗逊悬架和双横臂悬架,我们来进workbench静力学分析。
麦弗逊式独立悬架是车轮沿摆动的主销轴线移动的悬架,筒式减振器的上端用螺栓和橡胶垫圈与车身连接,减振器缸筒下端固定在转向节上,转向节通过球铰链与横摆臂连接。
车轮所受的侧向力通过转向节大部分由横摆臂承受,其余部分由减振器承受。
螺旋弹簧套在筒式减振器的外面,主销的轴线为上下铰链中心的连线。
当车轮相对车身上下跳动时,因减振器的下支点随横摆臂摆动而作圆弧运动,故主销轴线的内倾角是变化的。
双横臂式独立悬架按上下横臂是否等长,又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬架。
等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时,能保持主销倾角不变,但轮距变化大(与单横臂式相类似),造成轮胎磨损严重,现已很少用。
对于不等长双横臂式悬架,只要适当选择、优化上下横臂的长度,并通过合理的布置,就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内,保证汽车具有良好的行驶稳定性。
1.零件有限元建模对于以上两个模型,由我们小组的董韬负责建立完成,我将他构建的CATIA 模型进行格式的转换,导入workbench中进行分析。
1.有限元划分网格及加载和后处理4.1两种模型弹簧的静力学分析4.1.1麦弗逊式独立悬架弹簧的静力学分析4.1.1.1网格划分网格划分是有限元前处理中的主要工作,也是整个有限元分析的关键工作。
网格划分的质量对计算结果产生相当大的影响。
下面说明网格划分的一般过程。
首先,选择网格划分的方法。
ANSYS 软件提供了三种基本的网格划分方法:映射网格划分,自由网格划分,以及混合网格划分方法。
越野车变刚度悬架螺旋弹簧的材料研究及应用越野车在行驶中经常需要跨越不平的路面,为了保证车身的稳定性和通过性,采用了一种被称为变刚度悬架的结构,其中主要的成分是螺旋弹簧。
由于改变了原有结构的刚度特性,因此对材料的选用要求较高。
本文通过对材料的研究和实践,探讨了如何选取合适的材料来满足变刚度悬架这一设计要求。
首先,弹簧材料的选择要根据其应力和应变的关系来确定。
按照哈密尔顿等效应力理论,弹簧材料应该具备良好的塑性形变能力,同时应有较高的强度和硬度,以适应在车身运动过程中的极端负荷条件。
在此基础上,我选择了一种热处理后的铬钼钢作为弹簧材料,具备高强度、耐磨性好、耐腐蚀性能高等特点,同时拓宽了其应用领域和提高了弹簧的寿命。
其次,弹簧的尺寸与肋数对车辆刚度和动力学特性有着直接的影响。
适当的弹簧尺寸可以在保证车身行驶稳定性的前提下,兼顾车辆的悬挂空间和通过性。
通过分析和测试,我在弹簧线径和肋数上做了细致的调整,以达到变刚度悬架预设的设计指标,并保证运动过程中的渐进式刚度变化。
特别地,我在弹簧的稳定性和抗疲劳性能上做了大量的测试和优化,以确保弹簧能够承受较大的弯曲应力和拉伸应力,同时能够避免弹簧的断裂和老化。
最后,在实际应用中,变刚度悬架的弹簧还需要考虑温度和防尘防腐难度等因素。
为了适应不同的环境和路况,我在制造中采用了严格的品质控制和生产工艺,以保证弹簧的可靠性和性能质量。
同时,在未来的设计中,我将继续优化弹簧的结构和材料,以提高车辆的行驶性能和运动控制性。
综上所述,变刚度悬架的弹簧材料研究和应用是一项极具挑战性和创新性的工程问题。
选用合适的弹簧材料,调整弹簧的尺寸和肋数,优化弹簧的性能等因素,决定着悬架的刚度和稳定性,进而影响车辆的驾驶体验和路面通过性。
随着社会和工业的快速发展,人们对车辆性能的需求和要求也越来越高,希望通过我们的努力,不断改进和创新,为用户提供更优质的产品和技术,满足市场日益增长的需求。
变刚度悬架螺旋弹簧的材料研究和应用是一项关键的技术,它可以提高车辆的通过性和悬挂性能,为越野行驶带来更好的体验。
测试试验 汽乍实用技术 AUT0MOB I LE APPL I ED TECHNOLOGY 2016年第l期
20l6 N0.1
i0.16638/j.cnki.1671—7988.2016.O1.033 关于麦弗逊悬架螺旋弹簧变形量测试方法的探讨 陈云,王成立 (安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601) 摘要:文章首先针对麦弗逊悬架中螺旋弹簧的刚度特性进行分析,再利用“应变一高度”的对应关系作为中间媒 介,制定相应的测试试验方案,并在实车上进行数据采集;将试验结果与理论设计进行对比,证明试验结果真实有 效,为悬架运动或螺旋弹簧的进一步分析提供依据。 关键词:麦弗逊悬架;螺旋弹簧;应变;试验 中图分类号:U463.2文献标识码:A文章编号:1 671—7988(201 6)01—96—03
Discussion McPherson strut helical spring deflection test methods Chen Yun,Wang ChengLi (Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd.,Anhui Hefei 230601)
Abstract:This paper for the McPherson strut coil spring stiffness characteristics were analyzed,and then use the“strain -height'’relationship as an intermediary,to develop appropriate test pilot program,and in the real vehicle data acquisition; the test results were compared with the theoretical design,show that the results are reliable and effective,further analysis of the suspension or the coil spring Can be used as a reference. Keywords:MePherson strut;coil springs;strain;test CLC NO.:I./463.2 Document Code:A Article ID:1671—7988(2o16)ol一96—03
刖再 从结构形式上来区分,汽车悬架分为独立悬架和非独立 悬架,而麦弗逊悬架则是目前最为流行的独立悬架之一。简 单来说,麦弗逊悬架的主要结构即由螺旋弹簧加上减振器组 成。 在大部分的小型轿车上,麦弗逊悬架中的螺旋弹簧与减 振器是组合成一体式的结构,此类悬架中螺旋弹簧往往为变 刚度、变节距的小型螺旋弹簧,更多的是满足乘坐舒适性的 要求:而在一些轻型客车中,减振器与螺旋弹簧是分开布置 的,这类螺旋弹簧设计的刚度较大,更多的满足车辆承载性 能,同时也不失舒适性的考虑。 作者简介:陈云,就职于安徽江淮汽车股份有限公司。 针对上述两类麦弗逊的结构形式,安徽江淮汽车股份有 限公司的刘守银等 在其论文中有所介绍。减振器与螺旋弹 簧分开布置的悬架结构中,螺旋弹簧的活动空间相对较小。 如果设计之初未充分考虑到螺旋弹簧在悬架结构中的匹配, 后期很有可能出现螺旋弹簧并圈等一系列问题。 某车型中麦弗逊悬架的介绍 某轻型客车的前悬架结构为麦弗逊式独立悬架I2】。悬架 中主要部件有:前轮毂、转向节、减振器、螺旋弹簧、下摆 臂、副车架。螺旋弹簧的上端安装在副车架的卡槽中,下端 固定在下摆臂的卡槽中,这种结构称为“减振器撑杆”『3】, 具体的如图1所示。 车辆在行驶过程中,如果出现超载、瞬时冲击力过大、 车辆侧倾过大等情况,各种因素的作用均也会影响到螺旋弹 汽车实用技术 2016年第1期 簧的正常变形。一旦选用螺旋弹簧不当,极易出现螺旋弹簧 并圈问题,影响整车舒适性及螺旋弹簧的使用寿命。
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图1 某车型麦弗逊悬架结构示意图 为了排查该车型的螺旋弹簧工作时是否会出现并圈问 题,对螺旋弹簧在实车试验过程中的实际变形量数据进行测 试分析,根据试验结果来判断现用螺旋弹簧的选用是否存在 不合理性。
2、螺旋弹簧变形量测试方案制定 该车型螺旋弹簧具有等节距、等中径的特点,其刚度特 性曲线大致可以用下图表示。
图2螺旋弹簧刚度特性曲线 螺旋弹簧开始工作到并圈的刚度性能大致可以分为两 段:①、性能稳定区:螺旋弹簧从受载直至并圈前的一段区 间,载荷与挠度成线性变化【4】.②、失效区:螺旋弹簧出现 并圈,其刚度值急剧增加趋近无限大。 螺旋弹簧工作在性能稳定区时,在垂直方向做压缩和放 松运动,即在安装载荷F0和最大载荷Fmax之间不断循环 变化【5】’此时在弹簧内部产生的最大和最小循环剪应力Tmax、 Tmin分别为:
Tm = ’ = F0 式中:D为弹簧的中径:d为弹簧线径,K为弹簧的曲 线系数。 I在试验机上采集螺旋弹簧“应变一高度”关系l — 二二二]二二二 I将螺旋弹簧装配在实车上进行路试l 二二二二]=二二 l采|I螺旋弹簧试验过程中的应变数据l=二二二二工二二二二=== I利用关系反推螺旋弹簧实际离度数据I 二二二二二[二二二二 l与理论设计进行比对,得出结论l 图3螺旋弹簧变形量测试流程图 从式中可以看出,载荷F与剪应力T之间为线性关系。 利用这一特性,求解出螺旋弹簧在台架试验机上“应变一高 度”的关系,并将其作为中间媒介,再进行实车上螺旋弹簧 变形量的测试工作,具体流程见图3。 3、测试方案的执行 (I)在试验机上采集螺旋弹簧“应变一高度”关系 ①选取满足设计要求的螺旋弹簧样品: ②在螺旋弹簧中圈位置,贴应变片,连接并固定好线束; ⑨将应变片连出的线束与数据采集器连接,再将数据采 集器与电脑终端连接,具体的操作流程见下图: 、 , 口 鱼 数据采童嚣 图4试验机上数据采集流程图 ④设定好台架试验机的运行程序:设置试验机的压缩高 度从235mm至160mm,每下压5ram,停止5秒。该过程在 电脑程序中自动完成收集螺旋弹簧在不同高度时对应的应变 值数据。 ⑤对螺旋弹簧进行至少三次以上的数据采集。 对三次采集结果进行分析,得出修正后的回归方程式为: 3/=0.023x+259.7667,式中X为应变值,Y为螺旋弹簧对应的 应变值高度。从图5可见,三次采集的关系曲线吻合度高, 因此拟合出的关系式可用于下一步的分析。 ! 应鸯一变形高度美幕 图5螺旋弹簧“应变一高度”关系曲线 (2)将螺旋弹簧装配在实车上进行路试 ①将贴好应变片的螺旋弹簧更换至试验车上,同时将数 据采集器布置在实车上:换而言之,悬架结构中的“副车架 卡槽”及“下摆臂卡槽”就相当于台架试验机的上、下固定 点; ②对试验车按照理论设计载荷加载至满载状态并进行称 重确认,前轴荷按1600kg加载; ③试验车辆在国家级试验场的强化路段按路试规范进行 试验,模拟车辆在各类恶劣路况下的工作状态。 (3)利用数据采集器设备,收集螺旋弹簧在试验过程中 2016年第1期 陈云等:关于麦弗逊悬架螺旋弹簧变形量测试方法的探讨 98 各个时刻的应变值数据 (4)利用关系反推螺旋弹簧实际高度数据 利用上一步中“应变一高度”的关系式,将路试过程中 获取的应变值反推成螺旋弹簧在各个时刻的高度数据。其中 某一段时间内变形高度的分布如下图6所示。 2774 260 E 0 E 220 200 0 50 1O0 150 200 260 300 350 400 450 ]imef㈣} 图6螺旋弹簧实车变形量数据 4、对试验结果进行确认 螺旋弹簧在试验过程中所采集的实际变形高度的概率分 布可以用下图7表示: ,, , ,/ / \ … 图7螺旋弹簧变形高度幅值分布图 从图7中可以得出试验过程中螺旋弹簧以下几个重要变 形高度数据,见下表2: 表2螺旋弹簧变形高度数据 | 最大高度 最小高度 常态值 数值(mm) 277.3 l75.1 224 ①最大高度:螺旋弹簧的理论自由高度为2724-10ram, 而测试的最大变形高度为277.3mm在其设计范围内。当整车 反跳过程时,螺旋弹簧基本处于不受力状态,此时的最大变 形高度达到277.3mm属正常情况,当然不排除测试误差在 内; ②最小高度:悬架结构中,配合螺旋弹簧工作的还有缓 冲块结构,当螺旋弹簧压缩至一定程度时缓冲块起作用。根 据理论校核,螺旋弹簧实车最小变形量达到175.1mm与理论 计算结果相符,此时的最小变形高度为175.1mm属正常情 况,当然不排除测试误差在内; ③常态值:整车满载时簧上质量为1493kg,而悬架单边 刚度为61N/mm,计算得出轮心Z向变化量为122mm。 从图8可以看出,下摆臂、螺旋弹簧、轮心存在的三角 216 X 关系为:__ (其中X为螺旋弹簧变形量,Y为轮心变 形量)。可以计算得出弹簧满载时的变形量为46.6ram,因此 理论计算满载时螺旋弹簧的高度为自由高度减去变形量,即 225.4mm。试验测试的螺旋弹簧高度常态值为224mm,两者 结果基本相同,可以判断试验结果与理论设计相吻合。 通过上述的对比分析,该车型螺旋弹簧的实际变形量在 三种工况下均与理论值符合,考虑试验中的一些误差,可以 判定本次试验所得的螺旋弹簧实际变形量数据真实有效。
图8螺旋弹簧变形与轮心跳动的三角关系图 螺旋弹簧的并圈高度为149.8mm,试验测试的最小变形 高度仅为175.1mm,即当弹簧压缩至最低时,各圈之间还有 4.2ram间隙(螺旋弹簧共6圈),因此可以判断试验过程中 并不会存在螺旋弹簧并圈的情况。
5、总结 本文涉及的麦弗逊独立悬架中减振器与螺旋弹簧分开布 置,螺旋弹簧具有等节距、等中径的特点。利用圆柱形等节 距螺旋弹簧的刚度特性,以“应变一高度”关系作为中间媒 介,利用数据采集器等设备,对实车试验过程中螺旋弹簧变 形量的数据进行采集,再与理论设计的结果进行比对,试验 结果证明螺旋弹簧在实车中的变形量数据与理论设计值符合 度高。因此试验结果对后期悬架的运动轨迹校核或者螺旋弹 簧强度分析均有参考价值。 该方法也可以借鉴到其他类似结构中的螺旋弹簧变形量 的测试,或者应用到其他一些具有类似特性的零部件变形量 的测试中去。因此该方法具有较好的推广性。
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