變截面鋼板彈簧剛度計算的傳遞矩陣法

許 昕，邢慶果，剛憲約

(山東理工大學 交通與車輛工程學院，淄博 255049)

1 引言

鋼板彈簧懸架是汽車的一個重要組成部分，對整車的安全性、平順性和操縱穩定性有著重要影響。傳統多片鋼板彈簧由于體積和質量較大，不利于汽車駕乘性能以及能源和材料利用率的提高。隨著社會對汽車安全、節能和環保的要求越來越高，輕量化成為各大汽車公司競相研究的關鍵技術，鋼板彈簧懸架的輕量化是整車輕量化的重要內容，使得鋼板彈簧的設計從傳統多片鋼板彈簧逐漸向少片變截面鋼板彈簧的方向發展。相比傳統的多片簧，少片簧質量約減少30%[1]，大幅度降低了汽車油耗。為使少片鋼板彈簧各截面處應力相等，拋物線板簧成為設計的首選，但由于制造工藝的限制，目前板簧廠家生產的少片簧多為分段軋制形成的近似拋物線的分段梯形板簧。

剛度是鋼板彈簧設計的重要參數，鋼板彈簧剛度的獲取方法主要分為公式法、有限元仿真法以及實驗法。相較于公式法和有限元仿真法，實驗法需要更多的人力和時間。文獻[2,3]通過對建立的鋼板彈簧有限元模型進行分析，得到了接近實際工況的應力分布和板簧剛度。然而，使用有限元法需要對鋼板彈簧專門建立模型，相比之下工程師可以輕松掌握公式法來計算板簧的剛度。周昊等[4]考慮板簧厚度沿長度方向按一次或二次函數變化情形建立了鋼板彈簧的曲梁模型，利用虛功原理求解板簧端部位移，從而得到鋼板彈簧的整體剛度?！?br>