[實用新型]一種汽車懸架彈簧

有效

• 申請號: 201520448029.6
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN205025987U
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 馬寶祿
• 申請（專利權）人: 湖北鑫寶馬彈簧有限公司
• 主分類號: F16F1/06
• 分類號: F16F1/06
• 代理公司: 重慶創新專利商標代理有限公司 50125
• 代理人: 付繼德

技術領域

本實用新型涉及彈簧技術領域，尤其涉及一種汽車懸架彈簧。

背景技術

汽車懸架彈簧是汽車確保舒適性的關鍵零件。汽車行駛過程中它承受高頻交變載荷，并且起著緩沖和減震作用，因此對其工作的疲勞可靠性要求很高。然而，在實際使用過程中，常出現懸架彈簧達不到規定的服役壽命而疲勞斷裂現象。

研究表明，導致上述問題出現的綜合因素主要有機構設計、材料選擇、加工工藝和安裝方法等，而直接因素是表面應力集中、交替載荷與屈服強度的失調。

故針對現有技術存在的問題，本案設計人憑借從事此行業多年的經驗，積極研究改良，于是有了本實用新型一種汽車懸架彈簧。

實用新型內容

本實用新型是針對現有技術中，傳統的懸架彈簧達不到規定的服役壽命而疲勞斷裂現象之缺陷提供一種汽車懸架彈簧。

為實現本實用新型之目的，本實用新型提供一種汽車懸架彈簧，所述汽車懸架彈簧的彈簧總圈數為8.5圈，鋼絲直徑為13.2mm，要求最大負荷為7680N。

可選地，所述汽車懸架彈簧的屈服力為1376MPa。

可選地，所述汽車懸架彈簧的抗拉強度為1710MPa。

可選地，所述汽車懸架彈簧為55CrSi材料制備。

可選地，所述汽車懸架彈簧的終極安全系數為0.682。

可選地，所述汽車懸架彈簧在交替載荷耐久條件與實驗驗證20萬次不會斷裂。

綜上所述，通過材料分析與Solidworks仿真的CAE分析，所述汽車懸架彈簧滿足疲勞強度要求，具體為：(1)應力范圍：大應力分別均勻分布在彈簧的幾何關鍵點位置，并且都低于所選55CrSi油淬火回火鋼絲材料的安全許用剪切應力；(2)安全系數：所述汽車懸架彈簧的終極安全系數為0.682；(3)疲勞強度：通過終極安全系統與55CrSi材料的許用應力對比，所述汽車懸架癱瘓在額定載荷下工作20萬次不會失效或斷裂。

附圖說明

圖1所示為剪切應力云圖；

圖2所示為本實用新型汽車懸架彈簧分析結果；

圖3所示為800MPa以上的超額點匯總圖；

圖4所示為從頂端到底端幾何關鍵點的單側應力測試。

具體實施方式

為詳細說明本實用新型創造的技術內容、構造特征、所達成目的及功效，下面將結合實施例并配合附圖予以詳細說明。

作為本領域技術人員，容易理解地，目前國內汽車懸架彈簧的設計主要分為兩種，一種是以國標為前提的獨立設計；另一種是汽車主機廠提出彈簧力學技術指標和外形限制尺寸，由彈簧設計單位設計、實驗驗證和優化。

第一種方法主要參考國標，需要考慮彈簧的總圈數、有效圈數、自由高度、旋向、彈簧直徑、彈簧外徑、彈簧端圈內徑、最大行程和最小行程、剛度、負荷等，進而選擇能滿足性能和耐久性要求的材料。第二種設計方法為企業算法，企業算法一般是企業技術部門根據實驗數據或者經驗修訂制定的設計算法。彈簧最大切應力計算涉及的參數有彈簧類型、彈簧固定模式、端圈類型，以及彈簧的鋼絲直徑、彈簧中徑等因素。可見，第一種設計方法偏向理想化，適合等徑圓柱型彈簧，第二種設計方法適用范圍較廣，在材料許用應力范圍內多種結構設計皆有效。

作為本實用新型汽車懸架彈簧之具體實施方式，所述汽車懸架彈簧采用第二種設計方法。汽車懸架彈簧鋼絲必須控制好化學成分、力學性能、脫碳、表面質量等指標，其次應該嚴格控制原材料用鋼的非金屬夾雜物。特別地，針對最大工作剪切應力≥1150MPa的懸架彈簧，其原材料或彈簧生產工藝過程中需經過100％的表面缺陷無損探傷。

為了更直觀的揭露本實用新型之技術方案，凸顯本實用新型之有益效果，現結合具體實施方式對本實用新型汽車懸架彈簧的結構和特性進行闡述。

汽車懸架彈簧的CAE(ComputerAidedEngineering)方法主要用于分析應力值及其范圍，特別是彈簧結構的幾何關鍵點，即彈簧從上端頭起軸線方向的鋼絲內、外側處的最大剪切應力點。該過程嚴格遵循設計規則，從前提假設、幾何建模、邊界條件、初始條件及CAE有限元分析計算中心到最后形成優化模型。基于Solidworks仿真的CAE分析能夠對幾何關鍵點進行優化，將最大應力點通過模型優化轉移至端圈處，或者將大的應力帶轉移至端圈或者并圈上。

作為具體的實施方式，所述汽車懸架彈簧的彈簧總圈數為8.5圈，鋼絲直徑為13.2mm，要求最大負荷為7680N。

表1～4為預設車型要求設計結構進行的有限元分析信息。

表1材料屬性