钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种元件，其主片两端弯成卷耳，内装由青铜或塑料、橡胶、粉末冶金制成的衬套，以便于弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳作铰链连接。车辆行驶的加速度、载荷和路面状况的变化，会导致钢板弹簧承受的冲击载荷亦不断变化，其安装支架或者吊耳的强度、应力集中情况，均直接影响着车辆的安全性、可靠性、耐久性，因此，在不同工况下，钢板弹簧安装结构应力分布情况，必须在其设计时予以充分考虑。在此，以某微车的钢板弹簧安装支架为研究对象，结合市场质量反馈的故障信息，以不同工况下的强度分析为基础，对其进行改进设计。目前，新的设计结构已经批量投产，并彻底解决了市场质量问题。
      某车自投放市场以来，陆续收到客户反馈，“后钢板弹簧异响”，特别是颠簸路况，后钢板弹簧发出“嘎、嘎”的响声，客户抱怨大。经实地调查，车辆在颠簸路况行走，板簧向前攒动，加之前吊耳中的橡胶套变形加大，造成板簧前吊耳与安装结构干涉，异响情况发生。
      以新设计的钢板弹簧安装支架总成数模为基础，创建有限元分析模型。其模型包括：钢板弹簧前后支架、后地板、左右车架纵梁、钢板弹簧、后桥管梁等，如图所示。首先，采用单元长度为8mm的四边形壳单元对板簧前后支架、后地板、纵梁、后横梁等进行有限元网格划分，并控制单元格生成质量在规定范围内，用单元长度为5mm的六面体实体单元对板簧、后桥管梁进行网格划分，控制生成的体网格单元质量。然后，分别采用钢材料对系统部件进行模拟，即左、右后纵梁使用D340LA材料，后悬架安装支架使用SPHC材料。
      材料特性参数如表所示。根据实车行驶条件，将钢板弹簧安装结构强度分析设定为5个工况，且全约束钢板弹簧安装支架结构与车身相应连接部位，详细工况设定如表所示，强度分析边界条件如图所示。钢板弹簧安装支架结构强度分析结果如表所示。由强度计算结果：1)整车制动、上下冲击、过坑、侧滑等工况条件下，钢板弹簧安装支架结构的最大应力为217.4MPa，最大应力小于其零件材料屈服极限，满足零件强度设计要求。2)单侧横向冲击工况，钢板弹簧安装支架结构的最大应力为511.9 MPa，位于板簧后支架翻边过渡区域，超过材料的屈服极限，零件局部发生塑性变形。由于此工况模拟汽车侧滑时，轮胎撞到障碍物，在正常使用中极少出现，而且此位置塑性变形不会引起结构破坏和失效。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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