基于漸變剛性彈簧和剛性位移在汽車安全中的應用研究

王欣宇　黃澤

摘要：安全問題是現代汽車駕駛工作中不容忽視的核心問題之一，影響汽車安全的關鍵構件之一是帶有彈簧的緩沖裝置。基于此，本文以漸變剛性彈簧變化的規律以及仿生學剛性位移作為切入點，給予簡述，再以此為基礎，針對彈簧作用進行分析、提出假設，設計更具價值的緩沖裝置，通過實驗證明其可行性，為后續工作提供參考。

關鍵詞：剛性彈簧；剛性位移；緩沖裝置；碳纖維復合材料

前言：漸變剛性彈簧（stiff buffer spring） 是汽車懸架中應用最廣泛的一種彈性元件，它是由若干片等寬但不等長（厚度可以相等，也可以不相等）的合金彈簧片組合而成的一根近似等強度的彈性梁。在汽車的緩沖系統中，漸變剛性彈簧作用突出，能夠有效保證汽車行駛安全，我國汽車數量龐大，每年多發交通事故，針對漸變剛性彈簧和剛性位移在汽車安全中的應用進行分析十分必要。

1.漸變剛性彈簧變化的規律以及仿生學剛性位移

1.1漸變剛性彈簧變化的規律

漸變剛性彈簧的變化主要是指其外形變化，也即通常所說的物理形變，當彈簧受到外荷載影響時，會出現一定程度的形變，外荷載越大，形變量越大，影響形變量的因素還包括材料因素和彈簧的剛度系數，在不考慮材料差別的情況下，剛度系數越大，彈簧性能越理想。為提升汽車的平順性，早在19世紀就有設計者提出了漸變剛性彈簧的應用，結合現代汽車追求舒適性的需求，可以發現不同剛度的柱形彈簧可以較好的實現主簧與副簧的接觸，主彈簧受力能力與副彈簧存在差異，當其達到臨界值時，副彈簧的剛度系數尚有延伸空間，二者聯合作用保證了緩沖裝置的性能，降低了汽車碰撞帶來的負面影響。……