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首頁 - 新聞資訊 - 技術文章 |
| 汽車懸架用組合發條彈簧機構底板沖壓件的設計 |
本文針對提出的新型車用組合發條機構，分析了其底板結構和性能。利用ANSYS 軟件對其進行了靜力學分析和模態分析，結果表明底板的一階模態頻率較低，因此提出了增加加強筋、增大局部尺寸和增加局部臺階結構，通過模態仿真計算顯示增加局部臺階結構的方案能有效提升底板的機械性能。國外資料有針對回收汽車懸架振動的研究，其中奧迪于2015 年展示了eRot 概念車，其改進的電動阻尼器已經能很好回收懸架振動能量，加拿大有大學報道進行了懸架振動能量回收的研究。國內吉林大學的于長淼等通過串聯齒輪齒條機構，將懸架的直線位移轉化為發電機的旋轉運動，在實現懸架需要的阻尼的同時回收懸架振動能量。上海交通大學的曹民等研究了改進后的主動懸架特性，同時也兼顧回收懸架振動能量。這些研究顯示回收懸架振動能量，在大部分道路條件下，能顯著改善汽車的整車效率和提升舒適性。因而提出了車輛懸架用組合發條彈簧，變懸架的直線位移運動為發電機的旋轉運動，實現懸架需要的彈性變形和阻尼功能，其結構如圖1 所示。通過內齒傳動并聯的發條彈簧滿足了懸架需要的彈性力要求，發電機軸與發條彈簧軸通過鋼絲繩實現連接傳動，將懸架的小位移變形轉化為發電機軸的大角度轉動。在懸架發生變形時，發電機轉動發電，控制發電機的輸出實現對阻尼的調節。因而該彈簧機構將懸架的彈性元件和阻尼元件扁平化，同時具有回收懸架振動能量的功能。樣機的底板采用鋁合金底板，使用數控加工中心加工后獲得，這導致加工時間較長、生產效率低。而將底板改為沖壓件，則能大幅提高生產效率、材料利用率，進一步提升發條彈簧機構的輕量化和結構的緊湊。底板機械性能分析對底板進行沖壓件的改進設計，發條彈簧安裝孔進行壓延拉伸處理，使得安裝孔的強度得到加強。安裝發條彈簧的外溝槽采用盲槽結構，以加強這部分區域的強度。安裝電機的外圍采用通孔結構，與電機的外圍形狀相配合，由于該局部尺寸較小，均為薄壁件，為提高其仿真計算結果的精度，對其進行了局部加密，改進后的仿真模型如圖2 所示。仿真模型施加的力和約束如圖3 所示，其中心具有周布的6 個發條彈簧，其尺寸受到傳動內齒圈尺寸的限制，同時也受到高度的限制。傳動內齒圈取較小的尺寸，則車身對應部位將不需要空出較大空間來容納懸架彈簧，使得車身內部容積增大。擴展發條彈簧用來補充發條彈簧的彈力，橫向布置是為了在汽車中更容易布置。圖3 中，A 安裝螺栓處約束，B 安裝小軸承處約束，C 安裝大軸承處約束，選擇中心發條彈簧的截面高度為0.65mm，截面寬度為7mm，計算獲得的D、E、F、G、H、I 中心發條彈簧施加的最大彈力為20N，J、K 擴展發條彈簧施加的最大彈力為30N。
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