Miniblock弹簧设计计算.pdf

机槭设计与制造
第1期
68
Machinery Design Manufacture
2010年1月
文章编号:1001-3997(2010)01-0068-02
Miniblock弹簽设计计算
楼乐明孙钓君潘晨炜刘宪民
(上海中国弹簧制造有限公司,上海201901)
Miniblock spring desian stud
I OU Le-ming, SUN Jun-jun, PAN Chen-wei, LIU Xian-min
China Spring Co Ltd, Shanghai 201901, China)
摘要】介绍了利用数值和分法进行多种中径变化规律、线径变化规律的 Miniblock弹簧的设计方
法,编制了相应的程序,实现了 Miniblock弹簧的优化设计。结合实例研究了弹簧中径在抛物线形、指数形
以及阿基米徳线形变化规律条件下设计结果的异同。在生产实际中验证了利用数值积分设计计算
Miniblock弹簧的可行性。
关键词: Miniblock弹簧;数值积分法;优化
[Abstract Numerical integration method is used to design and optimize the miniblock spring. Various
spring mean diameter formulas are adopted for miniblock spring designing, such as parabola formula, exponen- F
tial function and archimedes function etc. The optimized design parameters are verified by the production.
Key words: Miniblock spring; Numerical integration method; Optimize
中图分类号:H135.1文献标识码:A
1引言
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Miniblock弹簧也称为渐变刚度弹簧、腰鼓型变刚度弹簧或
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三变弹簧等,如图1所示,即为典型的 Miniblock弹簧。
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0505030505
36030024018012060360300240180120
弹簧高度H(mm)
弹簧高度H(mm)
图2 Miniblock弹簧力和位移曲线以及刚度位移曲线
Miniblock弹簧目前主要作为轿车的后悬架得到了广泛的应
用。采用 Miniblock弹簧的悬架系统在平顺性和舒适性上能得到
较大的改善。目前国内这方面的产品有大众系列的 PASSATB5
后悬架弹簧,AudC6后悬架婵簧,通用 Sail/ASTRA后悬架弹簧,
图1 Miniblock弹簧
还有上海通用即将推出的 Epsilon、 Delta、 GAMMA、Mini等车型均
其主要特点为弹簧钢丝线径持续变化;弾簧中径持续变化,米用了 Miniblock弹簧。因此研究 Miniblock弹簧的设计计算方
两端较小,中间最大;弹簧的节距也是持续变化的,在弹簧两端节法具有很强的现实意义。
距小,而在弹簧中间节距达到最大值,从形状上看 Miniblock I弹簧2 Miniblock弹簧的设计
的特点就是弹簧钢丝、中径、节距都是两头小,中间大,呈腰鼓型
对于 Miniblock弹簧的设计计算公式已有许多人对之进行
的特点。 Miniblock弹簧在性能上最大的特点在于变刚度,其典型了研究,如张英会通过大量公式推导给出了钢丝线径、弹簧中径
的位移和刺度曲线、位移和力曲线,如图2所示。从刚度曲线中可为特定变化规律时弹簧刚度计算公式,孙钩君在此基础上给出
以看出,弹簧在压缩的开始阶段,刚度R是一定的,压缩到高度H1这类弹簧的变形计算公式。
以后,刚度开始急剧上升,继续压缩到高度H2以后,刚度又开始但实际的 Miniblock弹簧设计中,出于弹簧轻量化要求以及
变为定刚度R2了。刚度R2和R1的比例一般在1.5~2.5左右,极降低弹簧制造成本等方面的考虑,弹簧中径变化曲线不一定是抛
端情况下可以达到3。相应的,弾簧压缩到高度H1时,力和位移物线形,钢丝线径也不一定呈线性变化,而是随着设计的需求而灵
曲线呈线性,高度1和高度H2之问则呈非线性状态,高度H2至活变化的,通过积分推导的方式很难得到明确的计算公式,也无法
最低压缩高度则呈线性状态。 Miniblock弹簧的设计难点也正在解决如图2所示的刚度曲线问题,更无法给出弹簧精确的三维模
于此,不但要满足尺寸要求,而且要满足其力和刚度曲线的要求。型以指导实际制造过程中工装磨具的设计和制造。而通过有限元
★来稿日期:2009-04-16