一种悬架复合材料螺旋弹簧的设计方法技术

本发明专利技术涉及一种悬架复合材料螺旋弹簧的设计方法，属于车辆悬架技术领域。所述方法包括以下步骤：获得悬架系统设计参数，并根据所述悬架系统设计参数确定悬架复合材料螺旋弹簧的初始基本参数；选择作为螺旋弹簧材质的复合材料单层板并确定所述复合材料单层板的力学性能参数；设定复合材料螺旋弹簧的设计变量及其取值范围；确定复合材料螺旋弹簧的设计刚度和最大轴向压缩力；设定目标，确定优化的约束条件，进行多目标优化计算；对计算得到的结果进行校核，确定设计变量的取值。所述方法充分考虑了多种设计变量对螺旋弹簧结构的影响，可快速得到可靠的设计方案。

【技术实现步骤摘要】
一种悬架复合材料螺旋弹簧的设计方法
本专利技术涉及一种悬架复合材料螺旋弹簧的设计方法，属于车辆悬架

技术介绍
现有汽车悬架系统中，一般螺旋弹簧由钢材制成，利用弹簧簧丝的扭转变形吸收能量，但随着新能源汽车的发展，人们对汽车轻量化的要求逐步提高。复合材料螺旋弹簧质量远远小于钢制弹簧，在实现汽车轻量化方向具有巨大潜力。复合材料螺旋弹簧是指由复合材料单层板或层合板卷曲成复合材料棒，然后将复合材料棒用某种工艺卷制成螺旋形状，再经浸润树脂固化得到的弹性元件，如图1所示。所述的复合材料层合板可由双层单层板叠合而成，两个单层板的纤维方向不同，以簧丝的螺旋轴线为基准，当旋向为右旋的螺旋弹簧受到压缩力时，簧丝会发生扭转，若纤维受到正剪切效应则称单层板的铺层角度为正，反之为负。目前，国内现有的车用复合材料螺旋弹簧设计方法由孙凌玉等人提出(詹博文，孙凌玉，黄彬城，等.车用复合材料螺旋弹簧的设计与优化[J].北京航空航天大学学报，2018,44(7):1520-1527.)，他们采用±45°铺层角度的层合板，并将复合材料剪切模量近似的看作各向同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬架复合材料螺旋弹簧的设计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：/n获得悬架系统设计参数，并根据所述悬架系统设计参数确定悬架复合材料螺旋弹簧的初始基本参数；所述初始基本参数包括弹簧的目标刚度、目标最大轴向压缩载荷、安装高度和自由高度；/n选择作为螺旋弹簧材质的复合材料单层板并确定所述复合材料单层板的力学性能参数；/n设定复合材料螺旋弹簧的设计变量及其取值范围；所述设计变量包括弹簧中径D、弹簧簧丝内径d

【技术特征摘要】
1.一种悬架复合材料螺旋弹簧的设计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
获得悬架系统设计参数，并根据所述悬架系统设计参数确定悬架复合材料螺旋弹簧的初始基本参数；所述初始基本参数包括弹簧的目标刚度、目标最大轴向压缩载荷、安装高度和自由高度；
选择作为螺旋弹簧材质的复合材料单层板并确定所述复合材料单层板的力学性能参数；
设定复合材料螺旋弹簧的设计变量及其取值范围；所述设计变量包括弹簧中径D、弹簧簧丝内径di、弹簧簧丝外径do、弹簧升程p、弹簧有效圈数n和复合材料单层板铺层角度；所述弹簧中径D、弹簧簧丝内径di、弹簧簧丝外径do、弹簧升程p和弹簧有效圈数n的取值范围根据悬架空间要求确定；所述复合材料单层板铺层角度的取值范围为-90°～90°；
根据所述力学性能参数和所述设计变量确定复合材料螺旋弹簧的设计刚度和最大轴向压缩力；
以复合材料螺旋弹簧质量最小、设计刚度与目标刚度之差的绝对值最小为设计目标，根据初始基本参数、设计变量取值范围、设计刚度和最大轴向压缩力确定优化的约束条件，对复合材料螺旋弹簧进行多目标优化计算；
根据计算得到结果，对优化所得到的设计方案进行校核，确定复合材料螺旋弹簧的设计变量的取值。


2.如权利要求1所述的一种悬架复合材料螺旋弹簧的设计方法，其特征在于：所述悬架系统设计参数包括轴荷Mz、非簧载质量Mf、偏频nf、衬套等效刚度Ke和杠杆比i。


3.如权利要求1所述的一种悬架复合材料螺旋弹簧的设计方法，其特征在于：所述复合材料螺旋弹簧的设计刚度
其中，Gxy为复合材料层合板的等效剪切模量，根据复合材料单层板的力学性能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈潇凯，李超，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11